Biologia: proteine, Acidi Nucleici, Movimenti ionici attraverso la membrana plasmatica dei neuroni, Canali ionici e Potenziale d'azione, La trasmissione sinaptica dell'informazione nervosa, Citoscheletro, Lo sviluppo del sistema nervoso, Cromosomi e croma

Proteine

Proteine => Amminoacidi = G.Amminico (NH2 basico) + G.Carbossilico (COOH acido) + R

(residuo radicale variabile)

Proteine strutturali + Enzimi + Proteine di membrana + Fattori di trascrizione

Amminiacidi solo α (un C centrale) L

Amminoacidi si ionizzano in acqua

Anfotere (grupppo basico e gruppo acido) e Idrofile

Il nostro organismo sintetizza solo 11 amminoacidi i restanti vanno inseriti con la dieta

20 tipi di amminoacidi divisi in 4 gruppi a seconda di gruppo R : Apolari + Polari + Carichi di tipo

acido + Carichi di tipo basico

Legame Peptidico = forte non rotazionale. OH (di COOH) + H (di NH2) => liberazione di un H2O

Tagliato da Pepsina e Tripsina

Il primo amminoacido di ogni catena è polipeptidica è sempre quello con estremità N terminale

lilbera.

Struttura Primaria => Sequenza amminoacidica. Legami covalenti

Struttura Secondaria => Legami a Idrogeno tra H (di NH2) e O (di COOH).

Forma a α-elica (un legame ogni 4 amminiacidi)

Forma a foglietto-β (due tratti affiancati formano legami a H trasversali)

Struttura Terziaria => Legami a H + Interazioni elettrostatiche + legami covalenti forti a ponte

Disolfuro (reaz di ossidaz tra due Cisteine SH)

Struttura Quaternaria => Proteine multimeriche. Legami deboli di tipo attrattivo.

Emoglobina (2α+2β)

Proteine Chaperonine : proteine accompagnatrici, aiutano formazione di struttura terziaria o

quaternaria + si occupano delle proteine denaturate.

Modificazioni post-traduzionali

Stabili (acquisire una configurazione tridimensionale):

Tagli (enzimi proteolitici)

Aggiunta di residui o di gruppi prostetici (Proteine Coniugate)

Reversibili (modificazioni funzionali, regolazione dell'attività biologica della proteina + consumo

ATP) :

Fosforilazione = aggiunta di gruppo P a gruppo R proteina. Enzima Proteinchinasi

Defosforilazione = eliminato gruppo P da proteina. Enzima Fosfatasi

Cariche negative di gruppo P modificano il bilancio complessivo delle

cariche elettriche della superficie della proteina

Complessi sopramolecolari :

Proteine si legano tra loro formando complessi sopramolecolari.

Le proteine destinate a formare un complesso si riconoscono tramite motivi di interazione e restano

unite grazie a legami deboli o covalenti (in questo caso si parla di subunità perchè l'attività

biologica dipende dall'intero complesso). Acidi Nucleici

Acidi nucleici => Nucleotidi = Zucchero pentoso (Ribosio o 2 Desossiribosio) + Base azotata +

gruppo Fosfato

Basi Puriniche => Adenina + Guanina

Basi Pirimidiniche => Citosina + Timina + Uracile

Basasi azotate A-T (2 leg H) e C-G (3 leg H) unite da legami a idrogeno

Ribosio o 2 Desossiribosio => C1= base azotata C4= legame con O

C2= grup OH o H C5= legame con grup P

C3= grup OH

Un Nucleoside è un Nucleotide senza gruppo fosfato

DNA idrofilo e Basi azotate idrofobe

I nucleotidi si legano tra loro tramite legame Fosfodiestere tra gruppo P del C5 e gruppo OH del C3

Per lo svolgimento della reazione viene usata l'energia derivante dal taglio dei legami tra i

Fosfati α e β del gruppo P del C5.

Nel legame fosfodiestere tutti i gruppi fosfato dei due filamenti sono dotati di un gruppo acido

libero di ionizzarsi per questo il DNA è acido e idrofilo (mentre le basi azotate sono idrofobe).

Doppia elica formata da due catene antiparallele . Presenti due solchi importanti perchè permettono

a Fattori di trascrizione di riconoscere basi azotate senza che l'elica si apra.

DNA si denatura quando viene scaldato.

Duplicazione DNA (Fase S del ciclo cellulare, direz 5'=>3')

RNA polimerasi fornisce primer d'innesco => denaturazione dei punti ORI, enzima Elicasi =>

Forchetta di replicazione => DNA Polimerasi => sintesi continua + sintesi discontinua = frammenti

di Okazaki (DNA Ligasi) => due nuove catene di DNA.

RNAasi toglie innesco.

Replicazione semiconservativa.

Trascrizione

Trascrizione (DNA funge da stampo per RNA + enzima RNA Polimerasi) => trascritto primario =>

mRNA maturo => mRNA esce da nucleo => traduzione

m-RNA => Nucleolo, codone

r-RNA=> Nucleolo, codone

t-RNA => anticodone

Gene = frammentodi DNA sottoposto a trascrizione + sequenza nucleotidica codificante per una

proteina .

Movimenti ionici attraverso la membrana plasmatica dei neuroni

La Membrana plasmatica dei Neuroni è naturalmente impermeabile agli Ioni ma contiene proteine

che consentono a tali elementi di attraversarla.

Trasporto Passivo (diffusione semplice) => Molecole attraversano la membrana secondo gradiente

Diffusione Facilitata => Molecole attraversano la membrana secondo gradiente per mezzo di una

proteina

Trasporto Attivo => Molecole attraversano la membrana contro gradiente per mezzo di una

proteina

Ioni hanno natura Elettrica e Chimica => gradiente Elettrochimico

Trasportatore primario => Sfrutta energia idrolisi ATP (enzima ATP-asi)

Trasportatore secondario => Sfrutta energia che proviene da gradiente ionico

Pompa Na/K (trasportatore ionico di membrana) => accumulo di cariche positive all'esterno della

cellula

Pompa Na/K attrae 3 Na => γP forma legame Estere con residuo amminoacidico della proteina =>

Autofosforilazione => Pompa perde affinità con Na => Pompa acquisisce affinità per 2 K =>

perdita di γP => Defosforilazione => Pompa acquisisce nuovamente affinità per Na.

Interno cellula carico negativamente => Dna + residui carichi negativamente di proteine

Molecole negative attraggono ioni positivi che grazie alla presenza di canali possono attraversare la

membrana. Questi ioni trasportano acqua per osmosi, acqua in eccesso fa gonfiare cellula. Se si

eliminano gli ioni si elimina anche l'acqua.

Il potenziale di membrana (campo elettrico) a riposo è di -70 mV, un valore consistente

considerando una membrana di 5-10 nm.

Il potenziale di membrana è essenzialmento dovuto alla presenza di Anioni fissi intracellulari e

trasporto Cationico verso l'esterno.

Canali ionici e Potenziale d'azione

Canali di sfogo => sempre aperti, ioni passano per diffusione.

Canali a porta=> apertura regolata. Due tipi : Canali a controllo di ligando + Canali a controllo di

voltaggio.

Canali a controllo di Ligando (Recettori) => Guidati da un ligando (neurotrasmettitore) proveniente

dall'esterno che si lega tramite legami deboli. Possono essere Cationici o Anionici.

Si trovano sui Dendridi e sul Corpo cellulare.

Proteine a struttura quaternaria tetrameriche o pentameriche.

Canali a controllo di Voltaggio => Alta seletttività ionica (filtro => perdita guscio di idratazione +

carica e dimensione ione).

Proteine a struttura quaternaria tetrameriche (Regioni a α-elica con sensori di voltaggio + regioni ad

α-elica delimitanti il poro acquoso).

Si trovano sull'Assone. +)

Perturbazione eccitatoria => Depolarizzazione (Na

-

Perturbazione inibitoria=> Iperpolarizzazione (Cl )

Sull'assone di un neurone in attività di scarica si registrano Potenziali di membrana transienti di

segno Positivo detti Potenziali d'azione.

Potenziale d'azione:

1)Fase di Depolarizzazione

- Impulso elettrico aumenta differenza di potenziale da -70 a -50 mV

- Canali del Na si aprono e Na entra aumentando la differenza di potenziale a +35 mV

- Canale del Na viene inattivato (refrattario)

- Si aprono i canali del K

2)Fase di Ripolarizzazione

- K esce dalla cellula

3)Fase di Iperpolarizzazione

- Differenza di potenziale scende a -90mV

4)Fase di ripristino

- Pompa Na/K porta K dentro e Na fuori. Potenziale di membrana torna a -70 mV (eq di Goldman)

I canali a controllo di voltaggio si trovano su tutto l'assone quindi il potenziale d'azione si sposta

fino alle terminazioni assoniche. [Impulso nervoso]

Conduzione saltatoria del Potenziale d'azione => In presenza di mielina gli unici punti nei quali può

esservi scambio ionico sono i Nodi di Ranvier invece negli internodi la conduzione è più rapida e

non viene consumata ATP (non ci sono pompe Na/K + Na passa per diffusione senza interruzioni)

1 La trasmissione sinaptica dell'informazione nervosa

Esistono due tipi di sinapsi: Elettriche e Chimiche

Sinapsi Elettriche (gap junctions)

Connessoni (canali di membrana) formati da sei connessine, il connessone di ogni cellula

costituisce un semicanale.

Due semicanali accoppiati mettono in comunicazione il citoplasma di due cellule permettendo il

trasferimento (diretto o bidirezionale) del potenziale elettrico grazie alla diffusione di ioni.

La direzione del passaggio dipende dal canale che si apre per primo.

Sono più grandi dei canali ionici e permettono il passaggio non solo di ioni, ma anche di piccole

molecole con massa fino a 1000 Dalton. Si tratta infatti di giunzioni metaboliche.

Connettere cellule simili + contrazione. Tipiche dei molluschi.

Le sinapsi elettriche sono imprtanti per la sincronizzazione funzionale (coordinare le attività di

cellule che devono svolgere una data funzione in modo sincrono ed omogeneo tra loro (neuroni e

astrociti).) delle cellule dei vari tessuti. Data l’assenza di neurotrasmettitori, sono in grado di

trasferire correnti elettriche e ioni in modo rapido e diretto, ma con un basso grado di plasticità.

La loro unica caratteristica modulabile è la conduttanza giunzionale (grado di apertura) regolata a

livello di sintesi e di funzionalità.

Sintesi

Le connessine appartengono alla famiglia delle proteine omologhe con quattro domini

transmembrana ma sono leggermente diverse tra loro ed espresse in maniera tessuto specifica

(cellule adiacenti differenti possono produrre semicanali diversi che se accoppiati possono aprirsi o

no).

L'espressione delle connessine è anche modulata da fattori endogeni (grado di differenziamento di

una cellula o fase del ciclo cellulare) e fattori esogeni (influenza di ormoni o di altre molecole

provenienti dall'ambiente extra cellulare).

Funzionalità 2+

L'apertura dei connessoni è regolata dall'attività di protein chinasi o dalla concentrazione di Ca

Sinapsi chimiche

Strutture cellulari che si trovano nelle terminazioni assoniche (dove non c'è mielina) ed hanno il

compito di far passare l'impulso nervoso dalla propria membrana a quella di un altro neurone o ad

una cellula effettrice, tutto ciò grazie a molecole chimicamente definite ovvero i

neurotrasmettitori .

La sinapsi chimica è quindi deputata alla conversione degli stimoli nervosi elettrici (potenziali

d’azione) in stimoli nervosi chimici, consistenti in molecole di neurotrasmettitori.

In neurotrasmettitori sono rilasciati dal terminale presinaptico all'arrivo di un potenziale d'azione +

attraversano per diffusione la fessura sinaptica + si legano a recettori specifici posti sulla membrana

della celula postsinaptica + provocano una risposta funzionale della cellula d'arrivo.

I recettori possono esser canali a controllo di ligando che aprendosi alterano il potenziale della

cellula postsinaptica.

La sinapsi chimica è monodirezionale, ha un tipico ritardo ma è efficiente e modulabile (ogni fase

della neurotrasmissione chimica può essere modulata da fattori endogeni o esogeni).

Fasi (5) della neurotrasmissione:

1) Biosintesi (svolta continuamente) del neurotrasmettitore nel neurone presinaptico

2) Immagazzinamento (svolto continuamente) del neurotrasmettitore nelle vescicole sinaptiche

3) Rilascio del neurotrasmettitore nella fessura sinaptica regolato dall'arrivo del potenziale

d'azione.

4) Neurotrasmettitore si lega con recettori postsinaptici e ne determina l'attivazione

5) Neurotrasmettitore si inattiva e cessa la sua azione

Neurotrasmettitori

Ammine => Ammine quaternarie (Acetilcolina) + Monoammine (Dopamina) + Indolammine

(Serotonina)

Amminoacidi

Neuropeptidi => Peptidi oppiacei (Encefaline + Endorfine + Dinorfine) + Ormoni peptidici

Neurotrasmettitori possono essere di piccole dimensioni classici (piccole molecole (ammine e

derivati degli amminoacidi) + prodotti nel bottone sinaptico + recettori ionotropi e metabotropi +

mediano reazioni sia elettriche che metaboliche di tipo rapido) o di grandi dimensioni peptidici

(catene di amminoacidi + prodotti a partire da proteina iniziale elaborata grazie a sequenza leader +

recettori metabotropi + modulano le funzioni cerebrali in modo lento e continuo).

Entrambi i tipi si legano a recettori specifici e possono modificare le proprietà elettriche della

membrana del neurone ricevente, scatenando una risposta eccitatoria (depolarizzazione, cationi) o

inibitoria (iperpolarizzazione, anioni).

Alcuni dei 2