Biologia - teoria (prima parte)

Sintesi proteica e t-RNA

Nella sintesi proteica il t-RNA funge da adattatore molecolare. Enzimi chiamati amminoacil-tRNAsintasi uniscono ogni amminoacido al t-RNA corrispondente che presenta un sito per legare l'amminoacido. Per ogni amminoacido si ha più di un t-RNA, nell'uomo i t-RNA sono 49. Ogni t-RNA contiene una sequenza di tre nucleotidi, l'anticodone, che riconosce un codone sull'm-RNA per appaiamento di basi complementari codone-anticodone (l'anticodone di un t-RNA può appaiarsi a più di un codone in quanto le basi essenziali per l'appaiamento sono le prime due: vacillamento della terza base). La corretta lettura di un mRNA da parte di un ribosoma richiede che

La lettura inizia dal codone giusto, il che avviene in quanto il ribosoma si lega al codone AUG (codone di inizio e codone della metionina). La catena polipeptidica completa si stacca dal ribosoma quando viene raggiunto un codone di terminazione, o non sense, (UAA, UAG o UGA).

Le proteine di quasi tutti gli organelli vengono prodotte nel citosol per poi essere trasportate nell'organello dove devono funzionare. Segnali di smistamento presenti nella sequenza amminoacidica guidano le proteine all'organello giusto; le proteine che devono funzionare nel citosol mancano di tali segnali per cui rimangono nella sede di sintesi.

La maggior parte delle proteine mitocondriali e cloroplastiche vengono fabbricate nel citosol e traslocate attivamente negli organelli da traslocatori proteici presenti nelle loro membrane.

Il RE è la fabbrica della membrana della cellula; produce la maggior parte dei lipidi e molte delle proteine di membrana. I ribosomi legati alla superficie del RER

(reticolo endoplasmatico rugoso) sintetizzano tali proteine. Nel lume del RER le proteine assumono la loro conformazione tridimensionale, si associano ad altre proteine, stabiliscono ponti disolfuro e si corredano di catene oligosaccaridiche.

Diagramma del processo di secrezione dal reticolo endoplasmatico (arancione) all'apparato di Golgi (rosa):

1. Membrana nucleare
2. Poro nucleare
3. Reticolo endoplasmatico ruvido (rER)
4. Reticolo endoplasmatico liscio (sER)
5. Ribosoma attaccato al rER
6. Macromolecole
7. Vescicole di trasporto
8. Apparato di Golgi
9. Faccia Cis dell'apparato di Golgi
10. Faccia Trans dell'apparato di Golgi
11. Cisterne di lipidi

Il trasporto delle proteine dal RER all'apparato di Golgi, nel quale viene perfezionata la sintesi delle glicoproteine, e da questo ad altre destinazioni è mediato da vescicole di trasporto.

Dal Golgi gemmano continuamente vescicole di trasporto che vanno a fondersi con la membrana

pla-smatica cui portano proteine e lipidi, esocitosi costitutiva, oppure riversano molecole fuori dallacellula (secrezione).Le cellule assumono liquidi, molecole e talvolta anche particelle per endocitosi, nel corso della qua-le zone di membrana plasmatica si invaginano e si distaccano formando vescicole endocitiche.Gran parte del materiale endocitato passa negli endosomi e quindi nei lisosomi che lo digerisconocon i loro enzimi idrolitici; invece i componenti della membrana vescicolare vengono in gran partereinseriti in vescicole di trasporto che tornano alla membrana plasmatica per essere nuovamenteutilizzati.endocitosiesocitosiLa cellula controlla accuratamente la degradazione delle sue proteine: quelle destinate a tale finevengono legate ad una proteina marcatrice chiamata ubiquitina. Alcune vengono demolite nel ci-tosol ad opera di grossi complessi proteici detti proteasomi.

115. Il materiale genetico di una cellula eucariotica è contenuto in uno o più cromosomi,

Ciascuno è formato da una molecola di DNA enormemente lunga che contiene molti geni (una cellula procariota, batteri, contiene un unico cromosoma di DNA circolare ed eventualmente uno o più plasmidi, DNA circolare di dimensioni ridotte).

Il DNA di un cromosoma eucariotico contiene oltre ai geni, molte origini di replicazione, due telomeri ed un centromero (nel cromosoma procariotico si ha una sola origine di replicazione).

Nelle cellule eucariotiche i cromosomi constano di DNA legato strettamente ad una massa quasi uguale di proteine specializzate. Esse dispongono il DNA in forma più compatta in modo da farlo stare dentro il nucleo. Il complesso DNA-proteine che forma i cromosomi prende il nome di cromatina. Proteine strettamente associate al DNA sono innanzitutto gli istoni, che lo impacchettano in una serie ordinata di particelle DNA-proteine dette nucleosomi. I nucleosomi si dispongono, con l'intervento dell'istone H1, a formare una fibra di 30 nm di diametro.

che si avvolge e si ripiega ulteriormente sino a raggiungere un grado di compattazione massimo nei cromosomi.

Anse di DNA cromatina Cromosoma Cromatina Nucleosomi cromatina condensate

Alcune forme di cromatina sono talmente compatte che i geni in essa compresi sono esclusi dalla trascrizione. In questa situazione si vengono a trovare tutti i geni cromosomici durante la divisione nucleare (mitosi) in cui i cromosomi sono altamente condensati.

Specifiche regioni cromosomiche sono condensate ed inattive anche in cellule che non si stanno dividendo (eterocromatina). Il DNA trascrivibile costituisce l'eucromatina.

Una cellula eucariotica tipica esprime solo una parte dei suoi geni: negli organismi pluricellulari le differenze tra tipi di cellule insorgono perché nel corso del differenziamento cellulare si esprimono gruppi diversi di geni.

Nella cellula la trascrizione di ogni gene viene attivata o disattivata da apposite proteine regolatrici di geni. Esse agiscono legandosi a

cellule della popolazione: la coniugazione in cui il materiale viene dato da un batterio ad un altro sotto forma di un plasmide, un piccolo cromosoma accessorio, la trasformazione, in cui il DNA viene preso dall'ambiente, e la trasduzione (con l'intervento di virus). Questi scambi all'interno del patrimonio genetico collettivo della popolazione generano una notevole variabilità.

Coniugazione:

• DNA, cromosoma
• Plasmide F
• Pilo
• Donatore
• Accettore
• DNA polimerasi
• Replicazione a cerchio rotante

Trasformazione:

• Accettore
• DNA cromosomico
• Frammenti di DNA da L'accettore internalizzati
• Cellule lisate
• Il DNA viene integrato
• Il DNA non integrato parzialmente integrato viene degradato
• Cromosoma batterico
• Cellula geneticamente modificata

Trasduzione:

• Batteriofago
• Cellula donatrice
• Cromosoma batterico
• Il fago inietta il suo DNA
• DNA del fago
• Gli enzimi del fago degradano il DNA dell'ospite
• Fago trasduttore
• La cellula

Il DNA virale viene inserito nell'ospite grazie all'enzima virale chiamato trascrittasi inversa. Una volta inserito, il DNA virale viene utilizzato dal macchinario biosintetico dell'ospite per produrre proteine virali, compresi gli enzimi virali e le proteine del capside. Inoltre, il DNA virale può essere replicato o trascritto in RNA per generare nuovo materiale genetico virale. Questo nuovo genoma virale si assembla con gli altri prodotti per formare nuovi virus che emergono dalla cellula ospite, causandone la lisi.

Alcune patologie causate da virus includono il raffreddore comune, le diverse forme di influenza, l'herpes simplex, varie forme di epatite e l'AIDS. Nel caso dell'AIDS, il retrovirus HIV attacca in modo relativamente specifico i linfociti helper del sistema immunitario, causando la sindrome da immunodeficienza acquisita.

Per trattare queste patologie, vengono utilizzati sulfamidici ed antibiotici che interagiscono con il metabolismo cellulare.