Domande aperte con risposta, biologia e genetica

Biologia e genetica domande aperte

1. Strutture e funzioni di RER e REL

2. Trasporto cellulare

3. Differenza tra procarioti ed eucarioti

4. Respirazione cellulare

5. Virus

6. Citoscheletro

7. Lipidi

8. Mitocondri

9. Golgi

10. Acidi nucleici

11. Le proteine

12. Comunicazione cellulare

13. Trasduzione del segnale?

1. Nella cellula esistono due tipi di reticolo endoplasmatico. Il reticolo endoplasmatico rugoso

(RER) è una struttura membranosa ripiegata a formare varie invaginazioni tra loro comunicanti

tramite il lume. Esso è rugoso poiché sulla sua superficie sono presenti i ribosomi, e la sua

funzione è quella di produrre le proteine da esportazione che poi verranno etichettate secondo

le loro varie funzioni dall’apparato del golgi. Tra i due è il più vicino al nucleo. Il reticolo

endoplasmatico liscio (REL) non presenta ribosomi sulla sua superficie e ha funzione di sintesi

dei lipidi ed è il sito di processi biochimici che modificano le proteine.

2. Il trasporto cellulare è compiuto con modalità diverse a seconda dell’oggetto del trasporto; in

particolare si distingue il trasporto di piccole molecole o ioni da quello di macromolecole.

inoltre, il trasporto cellulare può essere attivo o passivo.

Trasporto di piccole molecole o ioni: il trasporto passivo avviene secondo gradiente di

concentrazione e non comporta quindi dispendio di energia. Può avvenire per diffusione

semplice (una piccola molecola si inserisce tra un fosfolipide e un altro e diffonde nella

cellula), mediante un canale o mediante un vettore. Le proteine vettrici possiedono un sito di

legame per il soluto, e il contatto con esso modifica la conformazione della proteina che

permette al soluto di entrare nella cellula. I canali sono costituiti da proteine, e possono essere

a controllo di potenziale (una variazione del potenziale della cellula determina l’apertura del

canale), a controllo di ligando (il legame con uno specifico ligando, intracellulare o

extracellulare, determina l’apertura del canale) o a controllo meccanico (il canale si apre in

seguito ad uno stimolo meccanico).

Il trasporto attivo invece avviene contro gradiente di concentrazione, e per questo richiede

dispendio di ATP. Il trasporto attivo è sempre mediato da un vettore; un esempio è la pompa

ionica, in particolare la pompa sodio-potassio che mantiene il potenziale di membrana a

-70mV e permette l’attività nervosa. Essa utilizza l’energia derivata dall’idrolisi di ATP per

pompare sodio fuori dalla cellula e potassio dentro, entrambi contro il loro gradiente di

concentrazione.

Trasporto di macromolecole: il trasporto di macromolecole avviene per esocitosi e endocitosi.

Mediante l’esocitosi le molecole vengono portate all’esterno della cellula tramite la fusione

con la membrana di vescicole in cui esse sono contenute; in particolare si parla di secrezione

di ormoni, neurotrasmettitori, muco, enzimi, anticorpi. L’endocitosi può essere mediata da un

recettore, e in questo caso il processo è altamente specifico poiché riguarda solo le sostanze

compatibili con il recettore; i ligandi sono concentrati sulle fossette rivestite che poi vengono

incorporate nella cellula. Un tipo di endocitosi è la fagocitosi, svolta solamente dai fagociti (es

i macrofagi); essa permette di incorporare grossi aggregati insolubili o cellule. Specifici ligandi

sul materiale da inglobare vengono riconosciuti da recettori della membrana plasmatica. Si ha

poi la formazione del vacuolo fagocitico o fagosoma, che si fonde con i lisosomi primari a

formare i lisosomi secondari; digestione del contenuto fagocitico. La pinocitosi è un tipo di

endocitosi non mediata, che permette l’ingresso nella cellula di sostanze liquide.

3. La principale differenza tra i procarioti e gli eucarioti è la presenza del nucleo. Le cellule

procariotiche sono generalmente batteri, sono composte unicamente dalla membrana

cellulare e dal citoplasma; non presentano il nucleo. La loro dimensione è significativamente

minore delle cellule eucariotiche, il DNA è contenuto in un unico cromosoma circolare. Non

sono presenti gli organelli, il metabolismo può essere sia aerobico che anaerobico, si

riproducono per scissione binaria. Per quanto riguarda invece le cellule eucariotiche, esse

presentano un nucleo circondato da un involucro, in cui sono contenuti diversi cromosomi

lineari. Il metabolismo può essere solo aerobico, e la divisione avviene per mitosi o meiosi.

Nelle cellule eucariotiche sono presenti organelli: mitocondri, apparato del golgi, reticolo

endoplasmatico, ribosomi, citoscheletro, lisosomi.

Queste differenze comportano il fatto che nelle cellule eucariotiche la trascrizione del DNA in

mRNA avviene nel nucleo, e successivamente le molecole di mRNA vengono traslocate nel

citoplasma dove avviene la sintesi delle proteine.

Nei procarioti, una sola RNA polimerasi trascrive tRNA, mRNA e rRNA, mentre negli eucarioti

sono presenti RNA polimerasi I, RNA polimerasi II e RNA polimerasi III. Inoltre nei procarioti la

trascrizione e la traduzione avvengono contemporaneamente, mentre negli eucarioti non è

possibile poiché l’mRNA deve prima subire un processo di maturazione.

4. La respirazione cellulare è il processo tramite il quale viene prodotta energia sotto forma di

ATP a partire dal glucosio. Vengono sfruttate una serie di ossidoriduzioni, in cui il glucosio si

ossida e cede elettroni all’ossigeno, che si riduce ad H2O. È importante il ruolo dei

trasportatori di elettroni NAD+ e FADH, che li trasferiscono all’ossigeno, l’accettare finale. La

respirazione è preceduta, nel citoplasma, dalla glicolisi: in questa fase il glucosio viene

trasformato in due molecole di piruvato e sono prodotte 2 molecole di ATP e una di NAD viene

ridotta a NADH. Successivamente, in condizioni anaerobiche la respirazione non può avere

luogo e di conseguenza si ha la fermentazione che produce 2 molecole di ATP. In condizioni

aerobiche invece la fase successiva è la formazione di acetil co-A (nel mitocondrio) a partire

dalle molecole di acido piruvico, che vengono trasformate in acido acetico, e del coenzima A.

Si ha la trasformazione di NAD in NADH+. Successivamente inizia il ciclo di Krebs (nella

matrice mitocondriale), processo composto da svariate trasformazioni, e che ha come

prodotto finale l’ossalacetato. Si libera ATP, sono prodotti sia NADH che FADH, il ciclo si ripete

due volte, una per ogni acetil co-A. Sulla membrana mitocondriale interna si ha la catena di

trasporto degli elettroni; gli elettroni attratti dall’ossigeno scorrono lungo la catena, trasportati

da NADH e FADH , passando da un complesso proteico all’altro tramite una serie di

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ossidoriduzioni. L’accettore finale è l’ossigeno che si riduce ad H2O. Alla fine della catena si

trova un complesso transmembrana chiamato ATP sintasi; gli elettroni entrano e ne causano la

rotazione della parte superiore. L’energia del flusso di elettroni permette al complesso di

sintetizzare 34 molecole di ATP a partire da ADP e P .

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5. I virus sono agenti intracellulari infettivi e parassiti. Essi non hanno vita propria, ma dipendono

dall’organismo ospite. Sono costituiti da proteine e da un acido nucleico. Vengono classificati

in base al tipo di cellula ospite, in base alla forma e all’acido nucleico da cui sono formati.

per quanto riguarda la cellula ospite, esistono virus animali, virus vegetali e virus batteriofagi o

fagi. I fagi si dividono a loro volta in virulenti (danno origine al ciclo litico) e temperati (danno

origine al ciclo lisogeno). Per quanto riguarda la forma esistono virus a elica, virus poligonali e

virus complessi. Esistono poi virus a DNA, a singolo o doppio filamento, e virus a RNA, anche

detti retrovirus; essi sono i più difficili da debellare in quanto sono in grado di retrotrascrivere il

proprio RNA in DNA.

Il ciclo litico è composto da più fasi: un batteriofago si attacca alla superficie di una cellula e ci

inietta il proprio acido nucleico. L’acido nucleico utilizza i sistemi della cellula ospite per

replicarsi; nella cellula si accumulano quindi componenti per nuovi capsidi. La cellula viene

quindi lista rilasciando le particelle virali che vanno ad infettare altre cellule.

Il ciclo lisogeno è una fase temporanea che, nei fagi temperati, precede il ciclo litico: dopo

aver iniettato il proprio DNA nella cellula batterica, il DNA del Fago si integra al DNA batterico

e con esso si replica. Quando le condizioni diventano sfavorevoli per la cellula ospite, il DNA

viene tagliato e quello virale diviene autonomo; qui parte il ciclo litico. Il ciclo lisogeno

permette che l’infezione parta su più cellule contemporaneamente. L’infezione risulta più

potente.

6. Il citoscheletro è una struttura formata da fibre e filamenti che dà sostegno alla cellula e le

permette di muoversi. Si distinguono 3 tipi di filamenti che lo compongono:

- microtubuli: filamenti composti da dimeri di alfa tubulina e beta tubulina. Questi formano

protofilamenti che si dispongono in circolo delimitando il canale interno. I microtubuli sono

strutture polari e dinamiche; l’estremità + verso la membrana cellulare può allungarsi o

accorciarsi. L’estremità - invece è fissa al nucleo. I microtubuli permettono la formazione del

fuso mitotico/meiotico. Nelle ciglia e nei flagelli hanno funzione di movimento.

i microtubuli sono implicati anche nel movimento di componenti cellulari; nei neuroni

consentono il trasporto di proteine dal soma all’assone. Ai microtubuli sono associate varie

proteine, tra cui la dineina.

- microfilamenti: sono formati da filamenti di actina, sono presenti nei muscoli e ne

permettono la contrazione. Formano i microvilli.

- filamenti intermedi: sono composti da filamenti di diversi tipi; la loro funzione è quella di

consentire adesione cellulare nei tessuti.

7. I lipidi sono macromolecole idrofobe, i cui monomeri sono gli acidi grassi. Sono formati da

catene non ramificate di idrocarburi con un gruppo COOH all’estremità. Hanno funzione

strutturale, di riserva energetica, alcuni sono vitamine e altri messaggeri chimici.

se i legami tra gli idrocarburi sono legami semplici, i lipidi sono saturi. Se invece sono presenti

legami doppi o tripli sono detti insaturi e hanno generalmente forma liquida. I lipidi semplici

sono acidi grassi legati al glicerolo, e sono denominati mono-di-tri gliceridi in base al numero

di molecole di glicerolo che contengono. I lipidi complessi sono invece fosfolipidi, glicolipidi e

steroidi. I fosfolipidi sono i principali componenti delle membrane, sono formati da una testa

idrofila polare e da due code idrofobiche apolari.

8. I mitocondri sono organelli cellulari in cui avviene la respirazione cellulare. Essi sono composti

da due membrane concentriche, una