Riassunto esame aiuto compiti, prof. Gualtieri, libro consigliato Biologia della cellula, Colombo, Olmo

NADH e una di CO ;

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L’acetil-coA entra successivamente nel Ciclo di Krebs, in cui va in contro a una serie di trasformazioni.

• Alla fine di queste trasformazioni avremo due molecole di CO , tre molecole di NADH, una molecola di

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FADH (trasportatore di elettroni come NADH) e una molecola di ATP. Questi prodotti vanno

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moltiplicati per due, poiché sono due le molecole di piruvato prodotte dalla glicolisi;

L’ultima tappa è quella della fosforilazione ossidativa, durante la quale viene prodotta la maggior

• quantità di ATP. Essa avviene sulla membrana interna del mitocondrio, che possiede complessi

+

trasportatori di membrana. Essi, una volta attivati, pompano gli ioni H presenti nella matrice

mitocondriale, nello spazio tra le due membrane del mitocondrio. Questo gradiente sarà utilizzato

dalle pompe per creare ATP. Inizialmente l’NADH si riduce e cede due elettroni al primo complesso, il

+

quale si attiva, e pompa quattro ioni H nello spazio intermembrana. Gli elettroni, sotto forma di atomi

di idrogeno, vengono passati all’ubiquinone, una molecola idrofoba, la quale può spostarsi all’interno

della membrana lipidica: esso si trova sul secondo complesso, e quando riceve i due elettroni, li

+

converte in molecole di idrogeno sfruttando due ioni H presenti nella matrice, e viaggia verso il terzo

complesso. A questo punto scompone i due atomi di idrogeno, e cede un elettrone al citocromo C, e

un altro ad un altro ubiquinone, presente sul terzo complesso. Questo processo attiva il terzo

+

complesso, che pompa all’esterno della matrice altri quattro ioni H . L’ubiquinone del secondo

complesso potrà essere di nuovo caricato dal FADH, che gli permetterà di raggiungere di nuovo il terzo

complesso, e di cedere un altro elettrone ad un altro citocromo, e un altro elettrone all’ubiquinone.

+

Ciò attiva nuovamente il terzo complesso, il quale pompa fuori altre quattro molecole di H . A questo

+

punto i due citocromi trasferiscono gli ioni al quarto complesso, il quale pompa due ioni H nello spazio

intermembrana, e libera due molecole di acqua. Il gradiente creato dal processo dei vari complessi,

+

darà modo ad una pompa di produrre una molecola di ATP, ogni circa 3 ioni H che vengono ripompati

dentro.

Il guadagno totale sarà: 2 ATP (glicolisi) + 2 ATP (ciclo di Krebs) + 28 ATP (fosforilazione ossidativa) = 32 ATP.

Altre funzioni dei mitocondri possono essere l’apoptosi (morte cellulare programmata), la proliferazione

cellulare, la produzione di calore, e la sintesi del colesterolo.

9. Nucleo e genoma

Il nucleo è l’organello più importante delle cellule eucariote. Esso, infatti, contiene al suo interno

l’informazione genetica della cellula. La struttura del nucleo è composta da diverse parti:

Membrana nucleare, che si divide in due membrane, una esterna, in comunicazione col reticolo

• endoplasmatico ruvido, ed una interna, liscia. Tra le due membrane è presente uno spazio, in

comunicazione con le cisterne del reticolo. Durante la divisione cellulare, il nucleo scompare, andando

ad unirsi con il reticolo. All’interno del nucleo, sotto la doppia membrana, è presente la cromatina, che

rappresenta l’informazione della cellula. Poiché questa informazione deve anche uscire dalla cellula, la

membrana non è sigillata, ma presenta dei pori, ed in concomitanza di questi, la membrana interna e

quella esterna si fondono. In questi pori vi è un complesso di proteine che controlla ciò che può

entrare e uscire, composto da otto proteine, un complesso citoplasmatico, composto anch’esso da

otto unità, e un anello nucleare, composto da altre otto sub unità. Al centro del poro nucleare vi è una

proteina trasportatrice;

Nucleoscheletro, composto da due elementi: la lamìna nucleare, un filamento intermedio posto

• direttamente sotto la membrana interna, che può essere di tipo A, B1, B2 e C; la rete fibrillare,

presente nella porzione centrale del nucleo, costituita da un intreccio di fibre proteiche. Il

nucleoscheletro conferisce forma e struttura al nucleo, funge da sostegno per la cromatina, e regola la

sintesi proteica;

Cromatina, costituita da DNA e proteine, le quali sono legate al DNA e ne permettono la

• spiralizzazione. Si distinguono due tipi di cromatina: l’eterocromatina, più spiralizzata e tenuta da

parte, e l’eucromatina, meno spiralizzata e pronta per essere letta. Il DNA che costituisce la cromatina

non è un unico filamento, ma è spezzato in varie molecole, 46 nell’uomo. Ad ogni molecola

corrisponde un cromosoma. Ogni cromosoma occupa una precisa regione, detta territorio

cromosomico;

Nucleolo, una regione molto densa all’interno del nucleo, che si occupa della produzione dei ribosomi.

• E’ composto da diverse regioni: quella centrale è la NOR, che contiene la cromatina necessaria per

produrre l’rRNA; subito all’esterno vi è la zona fibrillare, che contiene l’RNA appena sintetizzato; e

quella più esterna è la zona granulare dove si trovano i ribosomi. Una cellula può contenere fino a sei

nucleoli. Esso non è delimitato da membrana.

Vi sono delle cellule che sono polinucleate, come i sincizi, cellule unite tra loro, e plasmodi, cellule in cui

avviene la duplicazione, ma non la divisione cellulare. Vi sono inoltre delle cellule anucleate, come per

esempio i globuli rossi o le piastrine, che non sono vere e proprie cellule, ma vengono denominati “elementi

figurati del sangue”.

Gli acidi nucleici sono le molecole più grandi presenti negli organismi viventi: si chiamano così poiché all’inizio

vennero estratte dal nucleo delle cellule, si è poi visto che essi sono presenti anche nel citoplasma. Essi si

dividono in acido desossiribonucleico DNA e acido ribonucleico RNA. Sono entrambi presenti in tutti gli

organismi viventi, tranne nei virus, in cui ne è presente solo un tipo. Essi sono formati da nucleosidi, se allo

zucchero si lega una base azotata, o da nucleotidi, costituiti da un nucleoside e radicali fosforici. In base al

numero di radicali fosforici, i nucleotidi si differenziano in monofosfato, difosfato e trifosfato. Lo zucchero nel

DNA è il desossiriboso, nell’RNA è il ribosio. Le basi azotate si dividono in pirimidine e purine: le purine sono

l’adenina e la guanina, le pirimidine sono la citosina, la timina (nel DNA) e l’uracile (nell’RNA). I nucleotidi

sono legati tra loro attraverso i gruppi fosfato, tramite legami del carbonio 5 e del carbonio 3. Questo forma

un filamento di DNA. Il DNA, però, è composto da un doppio filamento: i due filamenti si tengono insieme

attraverso dei ponti a idrogeno, che si instaurano tra le regioni polari delle basi azotate, e sono orientati in

modo antiparallelo gli uni rispetto agli altri. In questo modo si avrà un estremità 3’, ossia che finisce con un

carbonio 3 non legato, e un’estremità 5’, ossia con un carbonio 5 non legato. Le basi azotate possono legarsi

tra loro solo in modo che si mantenga un diametro di 2 nm, ossia citosina con guanina e adenina con timina (o

adenina con uracile nell’RNA). Il codice del DNA possiede quattro variabili, poiché quattro sono le basi azotate.

Ad ogni base corrisponde un diverso nucleotide. La classe di traduzione del DNA è 3, ossia ogni singolo

aminoacido viene tradotto tramite una sequenza di tre nucleotidi. In questo modo, però, si avranno 64

triplette con cui si possono codificare gli aminoacidi, ma questi ultimi in realtà sono solo 20. Quindi, si avrà che

un aminoacido può essere codificato da più triplette, ma una stessa tripletta non potrà codificare più di un

aminoacido.

Il DNA è spiralizzato per occupare meno spazio possibile. Esso è collegato a delle proteine che ne permettono

la spiralizzazione. Il complesso di DNA e proteine è definito cromatina. Il primo livello di spiralizzazione è

permesso da delle proteine dette istoni. La struttura, attorno alla quale il DNA si avvolge, è composta da 8

istoni. All’esterno di questa struttura, è presente un altro istone. Tutta la struttura nel complesso, prende il

nome di nucleosoma. Più nucleosomi si legano tra loro tramite l’istone esterno, formando una fibra solenoide.

Questo è il secondo livello di spiralizzazione. Il DNA spiralizzato al primo o secondo livello, è definito

eucromatina, ossia è poco spiralizzato. I livelli di spiralizzazione successivi, invece, formeranno

l’eterocromatina, ossia la cromatina più spiralizzata. Il quarto livello di spiralizzazione, è il livello finale, che va

a costituire il braccio del cromosoma (X).

Il cromosoma è l’unità strutturale in cui il DNA legato a proteine, istoniche e non, si organizza all’interno della

cellula. Normalmente un cromosoma è composto da un semplice doppio filamento di DNA associato a

proteine. Esso può essere osservato meglio durante la duplicazione, dove raggiunge il suo livello di

spiralizzazione massimo. In questo caso il corredo cromosomico è doppio, e esso acquisisce la classica forma

ad x. In un cromosoma è possibile identificare un braccio corto (p), un braccio lungo (q) ed un centromero, il

punto di giunzione dei due bracci. Le estremità terminali dei bracci dei cromosomi sono caratterizzate da

sequenze ripetute (TTAGGG): esse vengono definite telomeri. Essi hanno la funzione di limitare il numero di

duplicazioni a cui la cellula va in contro, poiché si accorciano ad ogni duplicazione, ed impediscono la fusione

dei cromosomi tra loro. Ci sono alcune cellule nelle quali è presente un enzima, il telomerasi, che ricostruisce i

telomeri, e dà la possibilità a queste cellule di duplicarsi senza limitazioni: esse sono le cellule staminali e

germinali.

Nel corpo umano, possediamo 46 cromosomi, ossia 23 coppie cromosomiche. Esse sono definite in base alla

loro lunghezza e in base alla posizione del centromero: sono metacentrici, se esso è posizionato al centro,

submetacentrici, se esso è più vicino ad un’estremità, e telocentrici se esso si trova sui telomeri. Delle 23

coppie di cromosomi umani, 22 sono dette autosome, e 23esima è definita eterosoma, in quanto i due

cromosomi della coppia possono essere diversi tra loro. Per quanto riguarda la 23esima coppia, nella donna

sono presenti due cromosomi x, mentre nell’uomo troviamo un cromosoma x ed uno y. Il secondo cromosoma

x presente nella donna non è necessario, pertanto esso è spiralizzato all’ultimo livello anche in condizioni di

riposo. Il cariotipo è l’insieme completo di tutti i cromosomi metafasici, ossia quei cromosomi che si trovano

nel loro massimo stato di concentrazione e quindi