Dagli aggregati molecolari alla cellula

Struttura delle proteine correlata alle funzione

Le proteine sono macromolecole che svolgono una vasta gamma di funzioni biologiche. La loro struttura è strettamente correlata alla loro funzione. Alcuni esempi includono:

• Prione: Proteine anomale che possono indurre altre proteine a diventare patologiche.
• Amiloide: Proteine mal ripiegate che si aggregano formando depositi fibrosi associati a malattie neurodegenerative.
• Emoagglutinina: Una glicoproteina che permette ai virus di legarsi alle cellule ospiti.
• Emoglobina: Proteina che trasporta ossigeno nel sangue.

Struttura del DNA

Il DNA è una molecola a doppia elica composta da nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da uno zucchero a cinque atomi di carbonio (desossiribosio), un gruppo fosfato e una base azotata (adenina, timina, citosina, guanina). Le basi formano coppie complementari (adenina con timina e citosina con guanina) che uniscono i due filamenti della doppia elica attraverso legami a idrogeno.

Regole di Chargaff

Le regole di Chargaff stabiliscono che in una molecola di DNA, la quantità di adenina è uguale a quella di timina e la quantità di citosina è uguale a quella di guanina. Questo rapporto di complementarità è fondamentale per la struttura e la replicazione del DNA.

Organizzazione del gene eucariotico

Nei geni eucariotici, la struttura è composta da regioni esoniche sequenziali interrotte da introni. Gli esoni codificano per le proteine, mentre gli introni vengono rimossi durante il processo di maturazione dell'RNA. I geni eucariotici presentano anche regioni regolatorie, come promotori e enhancer, che controllano l'espressione genica.

Tipologie di sequenze del genoma umano

Il genoma umano è composto da diverse tipologie di sequenze, tra cui:

• Sequenze codificanti che rappresentano circa l'1.5% del genoma e sono responsabili della codifica delle proteine.
• Sequenze non codificanti con funzioni regolatorie o strutturali, come RNA non codificanti e introni.
• Elementi ripetitivi che costituiscono una parte significativa del genoma, come i trasposoni e le sequenze di microsatelliti.

Dagli aggregati molecolari alla cellula

Negli organismi viventi, gli aggregati supramolecolari lavorano all'interno delle cellule come "macchinari" atti a soddisfare i bisogni delle cellule stesse: promuovono reazioni chimiche che trasformano molecole in altre necessarie per la vita della cellula, trasportano materiale molecolare, copiano e traducono il codice genetico nelle proteine, scambiano informazioni con altre cellule, ecc. Se le molecole si aggregano e formano strutture più complesse... formano materiale che può trasportare altro materiale, tradurre, trasdurre...

Virus

I virus non sono classificati fra gli organismi viventi in quanto non sono cellule, bensì aggregati di macromolecole (acidi nucleici, proteine, talvolta rivestite da membrana fosfolipidica). Non possono riprodursi al di fuori delle cellule che li ospitano, né sono in grado di produrre energia necessaria ad assemblare nuovi virus. Essi tuttavia si impegnano in processi riproduttivi e sono soggetti a processi evolutivi. Un dato virus contiene un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA).

I virus non sono organismi viventi ma sono parassiti obbligati. A volte, come il Virus del Mosaico del Tabacco (TMV), sono formati da due sole specie molecolari: un capside proteico ed un RNA.

Batteriofago o fago

Virus che infettano i batteri. Ha una struttura proteica. Durante l'infezione, il virus inietta solo il DNA e funge da siringa. Contraendo le proteine che si trovano nella parte del colletto, crea una forza che fa passare il DNA attraverso la membrana esterna del batterio.

HSV (virus herpes simplex)

Virus a DNA. Ha proteine sferiche, ciascuna chiamata capsomero. Una volta che ha incontrato le nostre cellule e si è riprodotto, rimane dormiente, latente nel nostro organismo. Fa un percorso selettivo, cioè identifica le cellule nervose dei gangli nervosi. Attraverso gli assoni dei neuroni arriva anche al SNC, e lì rimangono per tutta la vita. In alcuni casi si risvegliano e fanno il percorso contrario.

In queste strutture troviamo delle attività biologiche esclusive degli aggregati, ma che non troviamo mai nelle cellule. Ovvero, queste strutture virali sono le eccezioni a tutto quello che descriviamo dal punto di vista del genoma degli esseri viventi. Ad esempio, si è detto che tutti gli esseri viventi hanno un DNA secondo la regola di Chargaff per tutti gli esseri viventi. Fanno eccezione i virus.

Il virus quando entra nella cellula deve interagire con l’ambiente e con le molecole d’acqua. La prima cosa che fa il virus è scomporsi; tutte le proteine ed acidi nucleici si distribuiscono nella cellula. Nelle prime fasi, il virus scompare = periodo di eclissi, perché non è visibile nulla. Durante ciò, il virus si riproduce perché sta usando la cellula per riassemblare le particelle virali. Poi c’è propagazione.

Definizioni

• Sono entità non cellulari costituite da un acido nucleico (DNA o RNA).