Chimica, biologia e genetica

Retiolo endoplasmatico liscio e rugoso

Il reticolo endoplasmatico liscio prende il nome dal fatto che non ha ribosomi sulla parete ed è quindi liscio. È costituito da una rete di tubuli comunicanti con le cisterne del REr e ha come scopo sintetizzare i lipidi, demolire le tossine dei farmaci presenti nelle cellule del fegato e prendere e rilasciare ioni calcio nelle cellule muscolari.

Il reticolo endoplasmatico rugoso ha i ribosomi sulle sue pareti ed è costituito da cisterne. Ha un ruolo fondamentale nella sintesi delle proteine.

Apparato del Golgi

L'apparato del Golgi è diviso in tre zone chiamate cisterne. Nella prima zona, la zona cis, accoglie le vescicole provenienti dal RE che si fondono tra di loro. Nella zona mediana apporta delle modifiche alle proteine e infine nella zona trans avviene lo smistamento delle vescicole.

I compiti dell'apparato del Golgi sono la maturazione delle proteine attraverso la modifica delle stesse e lo...

smistamento. La maturazione delle proteine può avvenire attraverso la fosfatazione e la solvatazione, ovvero l'aggiunta di ioni o fosfato o solfato, oppure attraverso la glicosilazione o la deglicosilazione, ovvero l'aggiunta o la rimozione di una catena glucidica alla proteina. Nell'apparato del golgi avvengono numerosi spostamenti proteici, possiamo parlare di via esocitica, nonché lo smistamento delle proteine verso la membrana o lo spazio extracellulare, oppure possiamo parlare di via endocitica dove avviene uno spostamento di sostanze dall'esterno all'apparato del golgi, in questo processo entrano in gioco i lisosomi, ovvero vescicole prodotte dal golgi contenenti enzimi digestivi, che vanno incontro a queste sostanze esterne e le sintetizzano. • PEROSSISOMI I perossisomi sono enzimi che catalizzano delle reazioni in cui l'idrogeno è trasferito all'ossigeno, questo tipo di reazioni produce perossido di idrogeno che se in

eccesso viene eliminato da unenzima chiamato catalasi.

CITOSCHELETRO

Il citoscheletro è una struttura proteica che da stabilità e permette alla cellula di muoversi, è costituito da filamenti di actina, che ne permettono il movimento, filamenti intermedi che stabilizzano la forma di una cellula e microtubuli di tubulina, alfa e beta che alternandosi costituiscono un protofilamento, 13 protofilamenti costituiscono un microtubulo.

I microtubuli si legano al MTOC ovvero il centro di organizzazione dei microtubuli, nonché il centrosoma che è costituito da due centrioli(9 triplette di microtubuli), l'impalcatura dei microtubuli è l'assonema che forma le ciglia e i flagelli.

I MITOCONDRI

I mitocondri sono formati da due membrane, la membrana esterna è lineare ed è costituita principalmente da lipidi, le poche proteine che contiene sono le porine; la membrana interna presenta le creste mitocondriali dove sono contenuti

gli enzimi che sintetizzano l'ATP, è costituita sia da molti lipidi che proteine, non contiene però colesterolo che è sostituito da un lipide acido, la caridiolipina. Sui mitocondri è stata formulata la teoria simbiontica a causa di due somiglianze con i batteri, ovvero che si dividono per scissione e che il cromosoma mitocondriale è uno, si crede quindi che il mitocondrio fosse un batterio ancestrale fagocitato dalla cellula. I mitocondri sono la centrale energetica della cellula, è qui che viene recuperata l'energia del cibo e viene trasformata in ATP. Ciò avviene in diversi passaggi. Il primo è la glicolisi (ossidazione del glucosio) che avviene nel citoplasma, con o senza ossigeno; sono prodotti dei coenzimi ridotti che permettono le ossidoriduzioni e infine il piruvato. Il secondo è l'ossidazione del piruvato che nel mitocondrio diventa acetil coenzima A, ciò avviene solo in condizioni aerobiche. A questo

Punto l'acetil coenzima A può entrare nel ciclo di Krebs che avviene nella matrice mitocondriale e il prodotto sono molti coenzimi ridotti NADH e FADH2. Infine c'è la fosforilazione ossidativa, durante la quale i coenzimi ridotti NADH e FADH2 rilasciano elettroni e ioni H+ i quali sono trasportati nello spazio intramembrana e creano così un gradiente elettrochimico, l'ATP sintetasi apre un canale interno in modo che il gradiente spinga gli ioni H+ a passare nel suo canale, è questo passaggio a produrre effettivamente ATP.

In condizioni anaerobiche, il piruvato subisce la fermentazione, che può essere sia alcolica che lattica.

COMUNICAZIONI CELLULARI

Le comunicazioni cellulari possono essere di contatto che si ha tramite delle giunzioni cellulari che possono essere ancoranti, nelle quali il legame avviene tra la matrice extracellulare e le proteine di membrana, desmosomi dove le cellule sono legate con spazi che permettono il passaggio di sostanze.

avviene durante l'interfase, precisamente durante la fase S. Vediamo gli enzimi che prendono parte alla duplicazione:

• DNA ELICASI: rompe i legami a idrogeno formando la bolla di replicazione e le forche di replicazione.
• DNA TOPOISOMERASI I E II: taglia e poi ricongiunge l'elica in caso in cui si formino nodi nella parte chiusa dell'elica.
• PROTEINA SSBP: non permette alle due catene di DNA di riassociarsi una volta divise.
• DNA PRIMASI: costruisce l'RNA primer a cui poi la DNA polimerasi si attacca.
• DNA POLIMERASI: unisce i nucleotidi in modo complementare; agisce solo in direzione 5'-3' con un H libero.
• DNA LIGASI: unisce i frammenti di Okazaki.

Possiamo definire la duplicazione in tre modi:

1. SEMICONSERVATIVA: poiché la doppia elica di DNA si apre e entrambi i filamenti fungono da stampo per la produzione di altri due filamenti complementari.
2. SEMIDISCONTINUA: poiché la DNA polimerasi polimerizza solo in direzione 5'-3'; il filamento

veloceviene prodotto tranquillamente grazie ad un RNA primer che presenta un nucleotide con estremità3’ alla quale l’RNA polimerasi può legarsi; il filamento lento invece presenta qualche problema,poiché l’RNA polimerasi non può polimerizzare in direzione 3’-5’ occorre l’intervento di un RNAprimer che abbia un nucleotide con l’estremità 5’ libera, questo non è l’unico RNA primer, ce nesono diversi, per questo motivo il filamento è copiato in maniera discontinua. I frammenti di dnacopiati dall’RNA prendono il nome di frammenti di okazaki.Dato il lavoro frammentario che operano le DNA polimerasi, non riescono a completare totalmentela replicazione provocando la perdita di un piccolo segmento di DNA.Per questo i cromosomi hanno dei “cappucci” terminali chiamati telomeri, ovvero sequenze noncodificanti, che possono essere allungate dalla telomerasi, un enzima; in questo

modo la cellula può dividere molte volte prima di perdere informazioni genetiche fondamentali.

BIDIREZIONALE: poiché la duplicazione avviene su entrambi i lati e in entrambe le direzioni all'interno della bolla di replicazione, in pratica due molecole identiche di DNA polimerasi operano sui due lati della forca di replicazione e in direzioni opposte.

In caso in cui capitino errori nella produzione del filamento nuovo, la DNA POLIMERASI I interviene con un MISMATCH REPAIR (meccanismo di riparazione), cioè ripassa i filamenti come un CORRETTORE DI BOZZE e se trova un'incongruenza tra le basi taglia fuori il nucleotide sbagliato; questo meccanismo è in grado di riconoscere qual è il filamento originario e qual è il filamento neosintetizzato, andando ad agire solo sul secondo.

È poi la DNA polimerasi III a inserire il nucleotide giusto.

TRASCRIZIONE E TRADUZIONE

Trascrizione e traduzione possono essere definite il "flusso

dell’informazione genetica”; vediamoperché.Le istruzioni necessarie per il funzionamento della cellula sono contenute nel DNA; queste istruzionisono presenti sottoforma di pacchetti chiamati “Geni”, ciascuno dei quali contiene istruzioni percostruire una sola proteina.Affinché un gene si possa esprimere deve sempre passare attraverso la produzione di una specificaproteina.Poiché la costruzione delle proteine avviene nel citoplasma questi due processi prendono appuntoil nome di “flusso”.La trascrizione è il processo che da DNA vede la formazione di una molecola di RNA.Il prodotto di questo processo sono:RNA ribosomiale, costituente dei ribosomiRNA messaggero, trascrive il DNA e porta l’informazione ai ribosomiRNA transfer, è coinvolto nella sintesi delle proteineVediamo ora i passaggi di questo processo:La doppia elica del DNA deve essere aperta e solo un filamento è copiato sull’RNA

messaggero(ecco una prima differenza con la duplicazione del DNA, solo un filamento giunge da stampo). La copia del filamento ovviamente non è l'esatta copia ma è il complementare del filamento originale.

A trascrivere è l'RNA polimerasi, ogni gene è copiato su un filamento di RNA; la direzione di trascrizione è 5'-3'.

L'RNA polimerasi inizia la trascrizione solo dopo essersi legata al promotore ovvero una regione non codificante del gene che funge da segnale per l'inizio del processo; il promotore indica il punto di inizio all'RNA grazie alla sua composizione, infatti esso presenza delle SEQUENZE CONSENSO uguali per tutti i promotori, chiamate tataBOX.

Esistono tre tipi di RNA polimerasi:

• RNA polimerasi I, codifica per l'RNA ribosomiale
• RNA polimerasi II, codifica per l'RNA messaggero e per gli Small Nuclear RNA (splicing)
• RNA polimerasi III, codifica per l'RNA transfer

Il processo di trascrizione

termina appunto, nel sito di terminazione, dove l'RNA polimerasi