Risposte aperte di Biologia applicata aggiornate al 2023

DNA.

Descriva in sintesi la regolazione dell’attività enzimatica: la regolazione

15. dell’attività enzimatica consente di rispondere alle diverse esigenze

metaboliche della cellula. In ogni via metabolica una o più reazioni sono

catalizzate da enzimi regolatori. Gli enzimi regolatori possono

aumentare o ridurre la loro attività catalitica in risposta a determinati

segnali.

16. Mi presenti i principali fattori che possono abbassare l’energia di

attivazione: per abbassare l’energia di attivazione e consentire lo

svolgimento delle reazioni chimiche vi sono i catalizzatori biologici,

sostanze che si legano ai reagenti della reazione chimica e ne abbassano

la soglia di attivazione, non entrano a far parte della reazione stessa

compromettendola e alla fine ritornano ad essere ulteriormente

disponibili per nuovi cicli di reazione.

17. Metta a confronto microscopia ottica ed elettronica: il microscopio

ottico ha il limite di risoluzione intorno a 0,2 micrometri che

corrispondono alle dimensioni di un piccolo batterio, quindi gli organuli

molto piccoli non possono essere analizzati. Il microscopio elettronico

invece ha una risoluzione intorno ad un nanometro, ciò ha permesso di

analizzare e scoprire le composizioni interne delle cellule eucariote e

procariote.

18. Metta in evidenza l’organizzazione strutturale dal livello microscopico

a quello molecolare della cromatina: nelle cellule eucariote il materiale

genetico si trova in una struttura composta da DNA e proteine, gli Istoni,

questa struttura prende il nome di cromatina. La parte principale è il

nucleosoma una struttura fondamentale che permette alla molecola del

DNA di compattarsi ed essere contenuta nel nucleo. Ciò avviene perché

se il DNA non fosse avvolto misurerebbe quasi 2 mentri.

19. Maturazione dell’RNA: lo splicing: lo splicing fu scoperto intorno agli

anni 70 quando si capì che e gli eucarioti possiedono geni discontinui,

più lunghi dei corrispondenti mRNA, che diventano tali tramite

l’eliminazione di sequenze interne. Questi filamenti eliminati furono

chiamati introni, mentre vennero chiamati esoni i filamenti che formano

gli mRNA maturi. Dopo la sintesi dell'hnRNA, il processo di splicing, che

consiste nel taglio degli introni e nella saldatura delle estremità degli

esoni, separa le sequenze introniche da quelle esoniche e produce una

molecola continua e quindi traducibile di mRNA. Lo splicing degli hnRNA

avviene mediante l'interazione dell'RNA stesso con particelle

ribonucleoproteiche nucleari, costituite da molecole di RNA e proteine,

che porta alla formazione di strutture che ricordano quella dei

nucleosomi e che sono denominate spliceosomi. Le particelle

responsabili di tale processo sono dette snRN.

20. Definire l’effetto della deacetilazione degli istoni: L’istone deacetilasi

ha come effetto quello di restaurare l’alta affinità degli istoni per il DNA

tramite un’azione inibitrice sulla trascrizione.

21. Mi presenti la regolazione dell’espressione genica negli eucarioti:

l’espressione genetica negli eucarioti è regolata dalla metilazione del

DNA, una reazione catalizzata da enzimi (DNA metiltransferasi), nella

quale un gruppo metilico è legato al C5 delle citosine presenti in

sequenze dinucleotidiche CG. Le sequenze CG possono essere

raggruppate in numero elevato in determinate regioni cromosomiche,

compresi alcuni promotori genici costituendo le cosiddette isole CpG.

Queste isole possono andare incontro a processi di massiccia

metilazione, che inibisce la trascrizione dei geni adiacenti a causa del

legame ad esse di fattori, quali proteine denominate MeCPs, che a loro

volta reclutano altri repressori trascrizionali.

22. Definire la funzione delle proteine transmembrana: Singer e Nicolson

con il loro modello a mosaico fluido della membrana individuarono

anche le proteine integrali e periferiche. Le proteine integrali

comprendono proteine transmembrana le quali possiedono uno o più

domini idrofobi che le “incastonano” nel doppio strato lipidico tramite

interazioni fisiche, e proteine “ancorate” a lipidi di membrana mediante

formazione di un legame covalente fra un amminoacido della loro

catena polipeptidica e un glicolipide di membrana o una molecola

lipidica che si insinua fra i fosfogliceridi di membrana.

23. Descrivere i principali componenti dei mitocondri: i mitocondri sono

costituiti da una membrana esterna ed una interna. Quella interna

ripiegata forma creste mitocondriali e contiene la matrice mitocondriale,

in cui si trovano gli enzimi necessari per lo svolgimento del ciclo di Krebs

ed un cromosoma.

24. Che cos’è l’apoptasi? L'apoptosi è un fenomeno di morte programmata

della cellula, tramite questo processo la cellula è disassemblata in tutte

le sue componenti. È diversa dalla necrosi che è invece una morte

passiva causata da un trauma.

25. Lo studente illustri un esempio di legame del citoscheletro con la

malattia di Alzheimer: Il citoscheletro è costituito da proteine che

formano strutture appartenenti a tre tipi principali: microfilamenti,

filamenti intermedi e microtubuli. Quest'ultimi hanno delle proteine

associate che permettono le funzioni di assemblaggio e disassemblaggio,

vengono chiamate MAP. Cellule appartenenti a tessuti diversi

possiedono diversi tipi di MAP. Nei neuroni sono state tra l'altro

identificate le proteine MAP-1 e MAP-2 e la proteina tau, la quale è

particolarmente abbondante nelle lesioni encefaliche presenti nei malati

di Alzheimer.

26. Lo studente descriva le proteine regolatrici del ciclo cellulare: il ciclo

cellulare è regolato da proteine chiamate CDK che si associano alle

cicline.

27. Illustrare in breve cosa sostiene la teoria del neurone di Cajao: la teoria

del neurone di Cajao sostenne che ogni neurone e è in grado di

comunicare con altri neuroni attraverso particolari punti di connessione.

Si scoprì che l’informazione che percorre il neurone segue una traiettoria

unidirezionale arrivando quindi sui dendriti o sul corpo cellulare del

neurone. Fu una scoperta rivoluzionari perché fino a quel momento si

pensava che e l’informazione prodotta da un neurone venisse in qualche

modo trasmessa ad altri neuroni in modo caotico.

28. Che cos’è la regione che viene chiamata nodo di Ranvier? Il nodo di

Ranvier è l’interruzione del rivestimento mielinico dell'assone delle

cellule nervose, che consente all'impulso nervoso di propagarsi più

velocemente che può in modo saltatorio a differenza delle cellule

amieliniche dove ciò non accade.

29. Illustrare i tre tipi di trasporto mediato da proteine: il trasporto può

essere suddiviso in due modalità ovvero quello passivo e quello attivo.

Nel primo caso possiamo parlare di diffusione semplice quando NON è

richiesta energia sottoforma di ATP, ma la “forza motrice” è

rappresentata dal gradiente di concentrazione. Quindi si avrà un

movimento secondo gradiente ovvero le molecole si muovono dal

comparto in cui c’è maggiore concentrazione verso quello in cui c’è una

minor concentrazione. È il caso degli scambi gassosi o piccole molecole

idrofobe, che possono passare in qualsiasi punto del doppio strato

lipidico della membrana. Nel caso della diffusione facilitata (che fa parte

sempre del trasporto passivo) anche in questo caso non è richiesto ATP,

si ha sempre un movimento secondo gradiente ma in questo caso si ha

anche la presenza di canali per il passaggio delle molecole. Ad esempio

gli ioni hanno caratteristiche idrofile quindi non riescono a passare

attraverso la membrana, in questo caso il loro ingresso o la loro uscita

verrà facilitata da proteine che si estendono nello spessore della

membrana, e possono essere proteine carrier, proteine canale o

permeasi, a volte molto specifiche. Nel caso del trasporto attivo si ha il

dispendio di energia sottoforma di ATP in quanto si ha un movimento

CONTRO gradiente mediato dalle pompe. Nel trasporto attivo primario si

muove una sola sostanza e quindi viene definito uniporto. Nel caso del

trasporto attivo secondario si muovono due sostanze

contemporaneamente: se queste si muovono nella stessa direzione

parliamo di simporto, se si muovono in direzioni opposte parliamo di

antiporto. Un esempio è sicuramente il glucosio. Il suo ingresso è

mediato da un trasporto attivo secondario che sfrutta il gradiente

elettrochimico del Na come sorgente energetica.

30. Perché la pompa Na-K è definita elettrogenica? Ad ogni ciclo del suo

funzionamento la pompa Na+-K+ consuma 1 molecola di ATP, causando

la fuoriuscita dalla cellula di 3 ioni Na+ e l'ingresso in essa di 2 ioni K+, a

ciascun ciclo di funzionamento vi è un aumento della negatività del

citoplasma. Viene chiamata elettrogenica perché è generatrice di una

differenza tra le concentrazioni delle cariche elettriche intracellulari

rispetto alle esterne.

31. Definire il potenziale di membrana a riposo: il potenziale di membrana

a riposo è generato e mantenuto nei neuroni dai vari canali ionici e dalla

pompa Na+-K+ che cercano di mantenere una condizione omeostatica di

bilanciamento tra cariche elettriche intracellulari ed extracellulari. Il

potenziale di membrana a riposo è pari a –70mV.

32. Potenziale d’azione: cos’è e quali sono le sue fasi? Il potenziale

d’azione o stimolo nervoso elettrico si trova nei neuroni lungo la

membrana plasmatica dell’assone, è un’improvvisa depolarizzazione del

potenziale di membrana assonale, una volta generato propagandosi

lungo l'intera estensione della membrana assonale e giungendo sino alle

giunzioni sinaptiche ove viene tramutato in stimolo nervoso chimico.

Può essere suddiviso in tre fasi: fase di salita, in cui vi è una forte

depolarizzazione, fase di discesa con una forte iperpolarizzazione, in fine

una fase di recupero con una lieve depolarizzazione in cui viene

recuperato il normale valore del potenziale di membrana.

33. Definire le categorie di neurotrasmettitori: i neurotrasmettitori sono

numerosi e diversi, per questo vengono suddivisi in due categorie:

neurotrasmettitori classici di piccole dimensioni responsabili della

maggior parte delle risposte elettriche rapide del sistema nervoso, i

neuropeptidi, di grandi dimensioni che svolgono funzioni più complesse

con effetti lenti e prolungati.

34. Descrivere il processo di esocitosi di vescicole sinaptiche: L'esocitosi è

un processo comune a tutte le cellule eucarioti, consistente nella fusione

della membrana di una vescicola intracellulare con la faccia interna della

membrana plasmatica, rivers