Citologia: Nucleo e sue funzioni

S

Fase ( Sintesi DNA ) = dove avviene la sintesi del DNA e perciò la

duplicazione dei cromosomi, utili per la sopravvivenza delle due

cellule figlie. Inoltre in questa fase si duplicano anche il

centrosoma, il quale costruirà il fuso mitotico nell’ultima fase.

G

Fase = la sintesi delle proteine per

2

la sua funzione e per la preparazione Quando il volume cellulare aumenta

per incremento della massa

alla fase successiva. ( creazione delle citoplasmatica, la cellula si divide allo

strutture microtubolari ) scopo di ripristinare il corretto valore

del rapporto volumetrico tra nucleo e

citoplasma.

M

Fase = la fase della divisione cellulare, mitosi o meiosi.

L’Arco temporale del ciclo cellulare dipende dal fenotipo di cellula,

che può andare da alcune ore fino a qualche giorno.

Le cellule in base al proprio ciclo cellulare si possono dividere in:

- Cellule labili : dove avviene l’alternarsi completo di tutte le 4

fasi.

- Cellule stabili o perenni :

dove, dopo la creazione,

avviene la fase G che

1

persiste per tutto il

processo vitale della

cellula, diventando G . Un

0

esempio sono le cellule

nervose e muscolari.

- Cellule blastomeri: dove

le fasi G servono solo

all’energia per la fase M,

ovvero della meiosi.. delle cellule germinali. Cellule blastomere

sono appunto la cellula uovo e gli spermatozoi.

Tutto il ciclo cellulare è severamente controllato da un sistema di

controllo atto a far iniziare

una fase solo dopo che la

fase precedente sia finita

del tutto. Tutto ciò avviene

attraverso un punto di

restrizione, composto da

particolari proteine

“Proteinchinasi

chiamate

ciclico-dipendenti”.

Ne esistono tipi diversi per

ogni passaggio di fase.

Esse si attivano

aggiungendo fosfati ad

altre proteine che fa capire

alla cellula di proseguire con le fasi successive.

Funzioni del DNA

Replicazione del DNA

Il DNA è l’unica molecola biologica capace di

autoriprodursi in maniera ”Semiconservativa”, poiché

contiene un filamento nuovo e un filamento vecchio .

I due filamenti di DNA complementari si dividono in un

unico filamento che funge da stampo per un filamento

nuovo, per formare cosi 2 filamenti uguali .

Fasi della replicazione

- Per iniziare la duplicazione del DNA si ha

bisogno che alcune specifiche proteine si

vadino a legare a determinate sequenze per

complesso per il riconoscimento

creare cosi il dell’origine.

- cdc6

Con la sintesi della proteina regolatrice ( ) e e

DNA elicasi

e l’intervento della ( enzima della

despiralizzazione ), il DNA inizia ad aprirsi tramite

forcella di replicazione.

un’apertura nella elica chiamata

- DNA polimerasi

A questo punto interviene la che, iniziando da un

RNA primer

punto di inizio creato e indicato da un , inizia ad unire

i filamenti stampi con nuovi nucleotidi messi in fila, grazie alla

complementarietà delle basi, trovati sparsi nel nucleo.

DNA polimerasi 2 = crea frammenti

spezzati di filamento nuovo

DNA polimerasi 1 = leggono il ( Frammenti di Okasaki ) di circa

filamento in direzione 3’ - 5’ e perció 1000 nucleotidi che poi si legano tra

sintetizza in direzione parallela loro tramite DNA ligasi per formare il

opposta ( 5’-3’ )una lunga catena di nuovo filamento B. Lui avrà quindi

nucleotidi in modo continuo per bisogno di moltissimi RNA primer

formare il nuovo filamento A.

L’energia di cui ha bisogno tutta la cellula per

svolgere l’intero complesso di replicazione del

DNA, viene liberata dalla separazione dei

trifosfati. ( ATP ) - il tempo di replicazione del

DNA si svolge in 1-2 um al

minuto in media.. ma più o

meno in una cellula base

degli eucarioti impiega 2-3

ore poiché la dna elicasi/

polimerasi/ligasi

intervengono in moltissime

parti del DNA.

- Nel caso ci fosse un errore

nella duplicazione, possono

intervenire specifici enzimi

Nucleasi di

chiamati

Riparazione del DNA che

riconoscono e tolgono

l’errore, per poi far ricreare la

corretta successione delle

basi azotate.

- Questo processo permette

il mantenimento del corredo

cromosomico invariato per

anni.

Sintesi proteica

Nel DNA sono contenute tutte le informazioni genetiche che

provvedono a dare caratteristiche alla cellula, attraverso la

produzione di specifiche molecole.

Una determinata sequenza di basi azotate formano un Gene, e

l’insieme di tutti i geni forma il Genoma

dell’individuo. Ogni gene, nella vita di una cellula,

sintetizza una specifica molecola :

- proteine

Geni trascrittori strutturali di

( molecole fondamentali per la vita della cellula

in tutte le sue fasi )

- regolatori

Geni trascrittori di ( acidi nucleici

che regolano tutte le funzioni della cellula )

- RNA

Geni trascrittori di ( acidi nucleici che

svolgono diverse funzioni vedi RNA su

fondamenti base ).

Tutta la serie di processi che dal

gene arriva alla molecola ( ES

Proteina ) si chiama Espressione

genica, composta da 2 parti:

- Trascrizione = trascrivere dal

DNA un filamento di RNA che

poi andrà all’esterno del nucleo.

- Traduzione = tradurre il

filamento di RNA in una

proteina per permettere alla

cellula di utilizzarla. “Il genoma è il depositario di

tutte le informazioni che

Trascrizione dirigono la caratteristiche

La trascrizione avviene attraverso un della cellula”...

complesso meccanismo svolto proprio perché grazie a lui

all’interno del nucleo: riusciamo a sapere quali

proteine formare, in che

- Innanzitutto, il DNA si deve aprire sequenza trascrivere l’RNA

nei suoi 2 filamenti per riuscire a per sapere come si

codificare un mRNA ( ovvero una caratterizzerà.. ecc

sequenza di basi azotate

complementari al filamento di DNA

preso come stampo ) e perciò

interviene un fattore sigma

( Proteina ) che despiralizza e apre i due filamenti, con un

apertura di circa 9 nucleotidi; cosi la RNA polimerasi può

intervenire.

- La RNA polimerasi è un enzima catalizzatore che permette di

trascrivere e creare il filamento di mRNA complementare al gene

nel DNA. Esistono 3 tipi di RNA polimerasi :

RNA polimerasi I = geni codificanti rRNA

• RNA polimerasi II = geni codificanti

• proteine

RNA polimerasi III = geni codificanti

• tRNA e rRNA + i piccoli RNA

- Per far iniziare l’RNA polimerasi, il DNA

utilizza una sequenza di nucleotidi chiamato

Promotore che serve solo per far riconoscere

al’RNA polimerasi dove iniziare a trascrivere (

N.B. il promotore non codifica mRNA )

- Una volta che l’RNA polimerasi si è unito al filamento di DNA

3’-5’ ( attraverso Polarità )

inizia a assemblare i

nucleotidi liberi nel nucleo

in direzione 5’-3’

legandoli fra loro per

formare la molecola

( filamento ) di mRNA fino

ad arrivare ad un altra

sequenza di basi azotate

indicante per la RNA

polimerasi come sito di

terminazione.

- l’mRNA contiene l’intero gene dal filamento stampo del DNA, ma

non tutte le parti traducono una proteina:

- Il primo trascritto di

mRNA quindi deve

subire una maturazione :

Apposizione di un

• cappuccio al 5’ ( 7-

metil-guanosina )

Splicing = tagliare gli

• introni e “ricucire” gli

esoni codificanti vicini

( Fatto dai piccoli RNA

“spliseosomi” )

Poliadenilazione ( 200 Adenine ) al 3’

•

- Attraversato la maturazione, il mRNA maturo riesce ad uscire

dai pori nucleari, grazie al cappuccio “proteico”.

Traduzione

-

Negli eucarioti c’è Per passare da una sequenza di basi azotate a

un nucleo ben una sequenza di amminoacidi l’ mRNA utilizza

definito proprio per triplette di base azotate, chiamato codone, che

riuscire a far traducono uno specifico amminoacido.

maturare il primo - Gli amminoacidi per passare dal pool degli

trascritto di mRNA amminoacidi ai ribosomi, dove avviene la

traduzione, vengono

traghettati dal tRNA.

- Il tRNA prende uno

specifico

amminoacido e lo

lega a se all’estremità

3’ dove è posizionato

il codone iniziale del

tRNA ( CCA )

attraverso la

Aminoacil- tRNA

sintetasi : Esso è

diviso in 3 siti :

Sito 1 = si lega

• un Amminoacido

Sito 2 = si lega

• un ATP

Sito 3 = Si lega il

• tRNA attraverso l’ansa D ( per complementarietà )

- Con un interazione di idrolisi dell’ATP in AMP, il codone iniziale

lega all’Adenina l’amminoacido nel sito

1.

L’aminoacil- tRNA sintetasi

riconosce la sequenza di basi

azotate dell’ansa D del tRNA per

cosi legare un determinato

amminoacido. Perciò esisteranno

20 differenti tipi di Aminoacil - tRNA

sintetasi e di tRNA per ogni

amminoacido.

- Prima della vera traduzione avviene un

cambio di cappuccio dell’mRNA con

un sistema di proteine particolari che

vengono riconosciute dai ribosomi per iniziare a tradurre.

- La vera e propria traduzione proteica avviene insieme ai ribosomi

in 3 fasi :

Inizio = dove la subunità minore del ribosoma lega l’mRNA

• ( inizio con AUG ) che accoppia il tRNA iniziatore ( Anticodone

UAC ) e facendo intervenire la subunità maggiore dove verrà

].

rilasciato l’amminoacido [ SITO ATTIVO

Allungamento = come per il tRNA

• iniziatore, iniziano a scorrere tutti i tRNA Polisomi : Più

carichi di amminoacidi per ribosomi che

complementarità tra codone del mRNA e iniziano la sintesi

l’anticodone del tRNA, rilasciando nella proteica su uno

stesso mRNA

subunità maggiore del ribosoma

l’amminoacido e legandolo a quello

precedente. [ CATENA POLIPEPTIDICA ]

Fine = grazie al segnale di uno specifico codone di stop

• ( UAA, UAG, UGA ) e ad un fattore di rilascio ( complesso

proteico ) il ribosoma si separa nelle due subunità, l’mRNA

può essere ritradotto nuovamente, e la proteina svolge la

sua funzione nella cellula. [ SITO INATTIVATO ]

Terminologia per la base e visione d’insieme

Tutte le cellule degli organismi si possono racchiudere in due

grandi gruppi :

Cellule somatiche Cellule germinali

Vanno a costituire i tessuti Cellule riproduttive di nuovi organismi

Hanno una doppia copia di Ha solo una singola copia di

cromosomi (Diploidi) cromosomi (aploidi)

itosi Meiosi

M

Si riproducono tramite ( cellule