Appunti di "Biologia Cellulare", Appunti di Biologia Cellulare

Scarica Appunti di "Biologia Cellulare" e più Appunti in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! Il codice genetico: mRNA: codice per la sintesi di una determinata proteina; tRNA: ogni molecola è specifica per il trasporto di un determinato amminoacido; trasforma sequenze nucleotidiche in sequenze amminoacidiche; rRNA (ribosoma): consente il giusto appaiamento tra mRNA e i diversi tRNA; partecipa alla formazione della catena proteica; La struttura del tRNA il filamento di tRNA assume la forma a quadrifoglio; esso è costituito da 2 zone a bracci (dove le basi sono appaiate) e 2 anse senza appaiamento ( basi modificate dopo la trascrizione): ANSA D: vi si lega l’ enzima aminoacil-sintetasi per legare uno specifico amminoacido al suo tRNA; ANSA DELL’ ANTICODONE: contiene una tripletta complementare e antiparallela al codone che codifica un particolare amminoacido sull’ mRNA; ANSA VARIABILE; ANSA del TϕC: (φ= pseudouracile): si lega al rRNA 5S della subunità grande del ribosoma. Il tRNA termina all’ estremità 3’ con la tripletta CCA ( aggiunta dopo la trascrizione) a cui si lega l’ amminoacido specifico di quel tRNA. Nello spazio questo acido nucleico si ripiega a “L rovesciata” e in questo modo si notano bene l’ ansa dell’ anticodone e l’ amminoacido a esso legato. Es: tRNA + leucina + ATP tRNA (leu) + AMP + P Il gruppo carbossilico (-COOH) dell’ amminoacido si lega al –OH del carbonio 3 dello zucchero ribosio del nucleotide all’ estremità 3’ del tRNA. Le amminoacil- sintetasi sono 20 (una per ogni amminoacido; ognuna trasporta un diverso nucleotide sul corrispondente tRNA). Invece i tRNA sono circa 30-40 nei procarioti e circa 50 negli eucarioti per cui ad alcuni amminoacidi corrispondono diversi tRNA. La struttura del ribosoma è costituito da rRNA e proteine ribosomiali. Negli eucarioti gli rRNA sono prodotti nel nucleolo (ad eccezione del 5S nel nucleo) dove si trovano anche proteine ribosomiali (prodotte nel citoplasma), che unendosi con i rispettivi rRNA formano i ribosomi. Invece nei procarioti tutto questo avviene nel citoplasma. Le differenze tra ribosomi procariotici e eucariotici stanno nelle dimensioni ( i procariotici sono più piccoli degli eucariotici) e nel numero. Ciascun ribosoma è costituito da 2 subunità (piccola e grande) che si uniscono solo al momento della traduzione diventando funzionali sono in presenza di mRNA. L’ mRNA passa attraverso uno spazio presente tra le due subunità ribosomiali. All’ interno del ribosoma vi sono due siti di legame per il tRNA (riconoscono codoni adiacenti). Il sito A lega aminoacil-tRNA usato per aggiungere amminoacidi alla catena in allungamento; il sito P lega il peptidil-tRNA che porta la catena polipeptidica in allungamento. La struttura del mRNA nei procarioti il filamento di mRNA inizia con la sequenza leader ( che non viene tradotta in proteina) che si lega durante la traduzione con l’ rRNA 16S. La sequenza che codifica incomincia sempre con la tripletta AUG e termina con la tripletta STOP. Dietro la sequenza codificante vi è un tratto trailer non codificante. I geni che codificano proteine sono policistronici (ad un unico promotore seguono tutti i geni di una determinata via metabolica per cui sono trascritti tutti contemporaneamente). Negli eucarioti l’ mRNA è simile a quello procariotico ma all’ estremità 5’ ha un CAP (7-metilguanosina) che si lega all’ rRNA 18S durante la traduzione, presenta all’ estremità 3’ una coda di poli-A e inoltre i geni che sintetizzano proteine sono monocistronici (ogni gene ha il suo promotore). Codice genetico perché avvenga la traduzione bisogna passare da un linguaggio nucleotidico a un linguaggio amminoacidico. Nelle proteine sono presenti 20 amminoacidi, mentre vi sono solo 4 basi quindi se ogni base fornirebbe la sintesi a un amminoacido avremmo solo 4 amminoacidi ( non va bene). Dunque la combinazione di tre basi (tripletta) specifica per un amminoacido: avremo 64 combinazioni x 20 amminoacidi (codice degenerato o ridondante ogni amminoacido può essere codificato da più di un codone) . Ogni tripletta è detta codone. Diciamo che 61 dei 64 codoni codificano per uno dei 20 amminoacidi. Tra questi 61 codoni, la tripletta AUG viene usata per l’ inizio della sintesi proteica; gli altri 3 codoni (UAG,UAA e UGA) sono codoni di stop e non codificano nessun amminoacido. Es: la leucina è codificata da 6 codoni, la valina da 4 e la metionina da 1. Il codice genetico è UNIVERSALE (uguale per tutti i viventi), NON È AMBIGUO ( un codone specifica un particolare amminoacido) ed è letto linearmente e non è sovrapponibile. TRADUZIONE (SINTESI PROTEICA) la lettura dell’ mRNA procede in direzione 5’3’; la sintesi proteica prosegue dall’ estremità N-terminale all’ estremità C-terminale del polipeptide. La sintesi proteica inizia sempre con una formil- metionina nei procarioti e una metionina negli eucarioti. Il codone mRNA per la metionina è AUG a cui si appaia complementarmente l’ anticodone UAC di tRNa. Nella fase di inizio: l’ mRNA si lega alla piccola subunità ribosomiale e al tRNA metionina (legame codone e anticodone corrispondente) grazie a fattori di inizio e di 1GTP che si scinde in GMP + P + P (fornisce energia per il legame). Nei procarioti, la sequenza leader del mRNA si lega al rRNA 16S, mentre negli eucarioti l’ mRNA si lega con la 7-metilguanosina (5’CAP) al rRNA 18S. Successivamente si unisce la grande subunità ribosomiale che contiene i siti A e P per accogliere il tRNA; dunque svolge le sue funzioni e infine replica i geni responsabili della duplicazione del DNA. Successivamente nella fase S ( 6-8h) la cellula duplica il DNA e i centrioli; ed infine nella fase G2 (3-4h) la cellula procura tubulina per il fuso, si originano e si attivano i fattori proteici necessari per la mitosi; il DNA si condensa e si evidenziano i cromosomi; la fase M ( coinvolge la mitosi = divisone del materiale genetico e la citochinesi = divisone della cellula; dura massimo 1h) è divisa negli stadi di: profase, metafase, anafase e telofase; dopo la divisone le due cellule entrano nella fase G1 dell’ interfase successiva. In base alla capacità di dividersi: cellule in continua divisone (cell. epiteliali); cellule stabili (che dopo il differenziamento entrano nella fase quiescente G0 e se stimolate possono ritornare nel ciclo; epatociti); cellule perenni (dopo differenziamento escono definitivamente dal ciclo e entrano nella fase GZ; neuroni). Di solito, più una cellula si specializza meno andrà incontro a divisioni. Il ciclo cellulare è caratterizzato dall’ UNIDIREZIONALITÀ e dall’ IRREVERSIBILITÀ: il ciclo cellulare deve rispettare una certa sequenza di fasi; esistono dei “freni molecolari” capaci di fermare il ciclo a vari posti di blocco (punti di controllo: check points) che impediscono il passaggio della cellula alla fase del ciclo successiva se la precedente deve ancora concludersi. PRIMO CHECK POINT nello stadio precoce di G1; esso controlla la massa cellulare, il rapporto nucleo/ citoplasma e le condizioni del DNA; questo check point arresta il sistema e non consente alla cellula di continuare la G1 se non si verificano le precedenti condizioni. Superato il primo punto di controllo, la cellula deve avere i giusti stimoli per continuare il ciclo: fattori di crescita di competenza (agiscono nella prima parte G1) e fattori di crescita di progressione (es: insulina; agiscono solo se prima vi sono i fattori di competenza). Inibizione da contatto le cellule smettono di proliferare quando manca spazio (arresto sintesi proteica). SECONDO CHECK POINT nello stadio tardivo di G1, punto di restrizione (R) superato il quale la cellula può passare alla fase S. TERZO CHECK POINT nella parte finale di G2, dove la cellula può fermarsi prima di andare in mitosi. Questo controllo permette alla cellula di verificare se la duplicazione è completa e il DNA è intatto. Il sistema di controllo molecolare consiste in una serie di complessi proteici, ciascuno formato da una subunità regolatrice ciclina e da una subunità catalitica protein chinasi-ciclina dipendente (cdk). Le cdk si legano a una specifica ciclina formano un eterodimero (ciclina+cdk) in grado di fosforilare proteine bersaglio. Nelle cellule proliferanti le cdk sono presenti in tutte le fasi del ciclo, ma vengono attivate dalle cicline solo in momenti definiti del ciclo per essere disattivate dopo in seguito alla demolizione della ciclina corrispondente. L’ attivazione/disattivazione dei complessi regolano i passaggi: G1S; SG2; G2M. tra i principali complessi ciclina- cdk: complesso ciclina-cdk di fase S spinge la cellula a entrare in fase S; MPF (mitosis-promoting factor) complesso ciclina-cdk che spinge la cellula in mitosi. Tra i fattori che modificano il ciclo cellulare vi sono gli ormoni (agiscono per via endocrina), fattori di crescita ( agiscono per via endocrina, paracrina e autocrina). Tutti i fattori che arrivano a una cellula bersaglio possono agire perché lei possiede recettori per determinati fattori. Es: le cellule nervose hanno recettore specifico per il fattore di crescita del nervo NGF capace di stimolare lo sviluppo di assoni. Tutti i recettori una volta legato il loro ligando creano una risposta cellulare che consiste nell’ attivazione di protein Kinasi capaci di trasferire un gruppo fosfato dall’ ATP alle proteine bersaglio che a loro volta si fosforilano. RECETTORI glicoproteine di membrana che riconoscono specifici ligandi (es: fattori di crescita); hanno un sito di riconoscimento extracellulare per il ligando e un sito intracellulare per la risposta. Esistono 3 tipi di recettori: 1) che possiedono attività chinasica (fosforilano), 2) che attivano la via dell’ AMP ciclico, 3) che attivano la via dell’ inositolo e del diacilglicerolo. Inoltre esistono recettori intracellulari (presenti all’ interni della cellula) in grado di riconoscere ligandi idrofobici che attraversano la membrana plasmatica (ormoni steroidei, tiroidei, vitamine A e D); essi svolgono le loro attività nel nucleo e possono essere: un domino per il ligando (ormoni), un dominio per il DNA (sequenza di riconoscimento su DNA), un dominio per un fattore proteico che lega DNA (fattori di trascrizione specifici). Alcuni geni detti geni oncosoppressori causano l’ arresto della crescita cellulare; il processo di APOPTOSI (dura circa 15-60 minuti) e consiste nella morte cellulare programmata, caratterizzata dalla frammentazione del nucleo e dalla rottura del DNA in piccoli frammenti. Al termine del processo il citoplasma, con alcuni frammenti di nucleo formano i corpi apoptotici. Il processo di NECROSI determina la morte accidentale della cellula, che causa il danneggiamento dei tessuti e la distruzione di tutti gli organelli.