Biologia - Appunti PDF

**TEORIA CELLULARE**: - LA CELLULA È L'UNITÀ (strutturale e funzionale) FONDAMENTALE DELLA MATERIA VIVENTE - LE CELLULE DERIVANO ESCLUSIVAMENTE DALLA DIVISIONE DI ALTRE CELLULE 1. **METABOLISMO**: CATABOLISMO (reaz. Di demolizione si ricava ATP) ANABOLISMO (reaz. Di sintesi occorre A...

**TEORIA CELLULARE**: - LA CELLULA È L'UNITÀ (strutturale e funzionale) FONDAMENTALE DELLA MATERIA VIVENTE - LE CELLULE DERIVANO ESCLUSIVAMENTE DALLA DIVISIONE DI ALTRE CELLULE 1. **METABOLISMO**: CATABOLISMO (reaz. Di demolizione si ricava ATP) ANABOLISMO (reaz. Di sintesi occorre ATP) 2. **ADATTAMENTO e OMEOSTASI:** mantenimento di una condizione stazionaria interna grazie a risposte che compensano i cambiamenti avvenuti nell'ambiente esterno 3. **INFORMAZIONE: DNA** trascrizione genica ereditarietà 4. **RIPRODUZIONE:** capacità di dare vita ad altri individui della stessa specie ASESSUATA ≠ SESSUATA 5. **CRESCITA E SVILUPPO**: per raggiungere le dimensioni che il livello di complessità caratterizza la specie 6. **EVOLUZIONE:** nel corso del tempo le caratteristiche appaiono cambiate, favorendo la specie meglio adattata. MACROMOLECOLE BIOLOGICHE: assemblaggio di unità più piccole (MONOMERI) mediante LEGAMI COVALENTI. REAZIONE DI POLIMERIZZAZIONE: reazione che porta alla formazione dei legami covalenti fra i monomeri= POLIMERO **ACIDI NUCLEICI:** DNA: ACIDO DESOSSIRIBONUCLEICO = due filamenti polinucleotidici tra loro complementari ed antiparallele avvolte a doppia elica destorsa. trascrizione genica (contiene l'info per la costruzione di proteine) ereditarietà (replicazione o sintesi di DNA) RNA: ACIDO RIBONUCLEICO = 1 filamento polinucleotidico. Puo' formare una struttura di ordine superiore formando dei tratti a doppio filamento grazie alla formazione di legami idrogeno fra basi complementari (AU e GC) **1 base azotata** **1 pentoso** **1 gruppo fosfato** **LEGAME FOSFODIESTERICO:** legame covalente tra il gruppo ossidrile (-OH) legato al C3' di un nucleotide ed il gruppo fosfato (-P) legato al C5' di un nucleotide adiacente. Il primo nucleotide di una catena avra' sempre libera l'estremita' 5'P mentre l'ultimo nucleotide aggiunto avra' libera l'estremita' 3'OH. **DIREZIONALITA' 5'P→ 3'OH** in una catena polinucleotidica si identifica uno scheletro costituito da una regolare alternanza di molecole di [zucchero e di acido fosforico] (PARTE INVARIANTE) da questo scheletro sporgono le [basi azotate] (PARTE VARIABILE) mRNA=porta l'info che deve essere tradotta in proteina tRNA=trasporta gli amminoacidi durante la sintesi proteica (forma a trifoglio) la catena termina sempre CCA 3' rRNA=costituente dei ribosomi copiare le informazioni contenute nel dna e renderle utilizzabili per produrre le proteine regolatore **PROTEINE:** Polimeri lineari formati dall' unione di 20 amminoacidi **LEGAME PEPTIDICO** STRUTTURA PRIMARIA: è la sequenza con cui gli amminoacidi sono legati: detengono il monopolio della cellula. DENATURAZIONE: perde la conformazione nativa/ tridimensionale. Rottura legami deboli. Perde la funz. biologia e perde solubilità Malattie dovute al difettoso ripiegamento e tendono a formare grossi aggregati: malattia di [Alzheimer] (placche amiloidi nel SNC), [l'encefalopatia spongiforme nei bovini] o [malattia di Creutzfeldt-Jakob (CJD) negli esseri umani (PRIONE)] **CARBOIDRATI**: C~n~(H~2~O)~n~ **LEGAME GLICOSIDICO** costituiscono le glicoproteine e i glicolipidi funzione energetica immediata = GLUCOSIO riconoscimento cellula-cellula funzione energetica di riserva = AMIDO, GLICOGENO smistamento delle proteine conservazione info genetica = RIBOSIO, DESOSSIRIBOSIO antigeni di membrana dei gruppi sanguigni **LIPIDI:** insolubili in acqua e affinità per i solventi apolari e altri lipidi Funzione energetica= superiore ai carboidrati Funzione strutturale= principali costituenti delle membrane biologiche Funzione di comunicazione intercellulare= ormoni steroidei Lipidi apolari: TRIGLICERIDI riserva di energia Lipidi anfipatici: FOSFOLIPIDI costituenti della membrana biologica COLESTEROLO in membrane bio+ precursori ormoni steroidei **CELLULA PROCARIOTE**= batteri (costituisce gli organismi unicellulari) **SCISSIONE BINARIA** ampia capacita' di adattamento rapide capacita' riproduttive metabolismo aerobio e anaerobio Varie forme: bacilli, cocchi, spirilli (i cocchi possono associarsi ad altri cocchi= streptococchi, stafilococchi) 1. **PARETE CELLULARE**: sostegno, forma, protezione. È composta da PEPTIDOGLICANO. 2. **MEMBRANA CELLULARE**: doppio strato di fosfolipidi, presenta il MESOSOMA (introflessione, sede di enzimi della respirazione cellulare per gli organismi aerobi + coinvolto nella corretta distribuzione di DNA alle cell. Figlie) 3. **CAPSULA**: rivestimento gelatinoso, difesa dal sistema immunitario (patogeni) 4. **CITOPLAMA:** contiene enzimi, ribosomi, granuli di riserva e PALSMIDI 5. **NUCLEOIDE:** regione del citoplasma dove troviamo il DNA ([singolo cromosoma circolare 1 ANELLO NUDO)] 6. **RIBOSOMI:** coinvolti nella sintesi di polipeptidi 7. **PLASMIDI:** non è sempre presente. Fa la sintesi SOLO di alcune proteine che hanno il compito di resistere agli antibiotici 8. **FLAGELLI:** Strutture specializzate per la locomozione 9. **PILI:** appendici filamentose per l'adesione a superfici COLORAZIONE GRAM: 1) spesso strato di peptidoglicano, i batteri trattengono il cristalvioletto=colorati in blu/violetto 2) sottile strato di peptidoglicano, i batteri sono incapaci di trattenere il cristalvioletto=contro-colorati in rosa/rosso La suscettibilità di certi batteri agli ANTIBIOTICI spesso dipende dalla struttura della loro parete. (Es: penicillina, efficace contro i gram positivi) ANTIBIOTICO: sostanza prodotta da un microrganismo, capace di ucciderne altri. ANTIBIOTICI AD AMPIO SPETTRO sono in grado di contrastare una vasta gamma di microorganismi. **CELLULA EUCARIOTE:** organismi pluricellulari+ alcuni unicellulari (funghi, alghe, protisti) 1. **TRASPORTO DI MEMBRANA:** - - - - - - - - - - - **COMUNICAZIONE CELLULARE:** processo essenziale per ricevere segnali e rispondere. **MOLECOLE SEGNALE**= responsabili dello scambio di informazioni. Paracrina, dipendente da contatto, autocrina e ENDOCRINA. Le cell endocrine, appartenenti a ghiandole endocrine producono un segnale: l'**ormone**. Viene rilasciato nel circolo sanguigno e può raggiungere qualsiasi cellula **BERSAGLIO.** La capacità di una cell bersaglio di rispondere dipende dalla presenza o meno di un **RECETTORE** proteico**.** Questi possono essere **di superficie** o **intracellulari.** la capacità di una cellula di rispondere a dei segnali è un processo a 3 stadi: - - - **SMISTAMENTO INTRACELLULARE DELLE PROTEINE:** la maggior parte delle proteine cellulari è sintetizzata a livello dei ribosomi presenti nel citosol (in piccola quantità sono sintetizzate nei mitocondri). Vie di smistamento delle proteine: - - La presenza di SEGNALI DI SMISTAMENTO (sequenze amminoacidiche) determina la destinazione. L'ingresso nei compartimenti richiede l'attraversamento di membrane. - Nel Nucleo sono presenti i PORI NUCLEARI - Nei Mitocondri, Perossisomi e RE ci sono i TRASLOCATORI PROTEICI (transito di proteine in forma denaturata) - Nel Golgi, lisosomi, membrana plasmatica e spazio extracellulare arrivano tramite VESCICOLE (che si formano per gemmazione dall' organulo di partenza) 2. 3. - **membrana nucleare interna**, a contatto con la lamina nucleare (ancoraggio per la cromatina) - **membrana nucleare esterna,** in continuità con il RER - tra le due c'è lo **SPAZIO PERINUCLEARE** presenza dei PORI NUCLEARI che vengono controllati dal COMPLESSO DEL PORO (struttura proteica che seleziona il passaggio). Il NUCLEOPLASMA contiene la CROMATINA e il NUCLEOLO 4. 5. 6. 7. 8. 9. - MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA (MMI) si introflette in creste. Presenta la catena respiratoria e un complesso enzimatico ATP sintetasi ( che produce ATP nella matrice) - MEMBRANA MITOCONDRIALE ESTERNA (MME) a contatto con il citoplasma. lo spazio tra MMI e MME è lo SPAZIO INTERNMEMBRANA. La membrana interna racchiude la MATRICE. La matrice contiene parecchie copie di DNA circolare non legato a ISTONI: sintetizza tRNA e ribosomi+ le proteine del complesso F~0~-F~1~ ATP-sintetasi. Contiene enzimi necessari per la trascrizione del DNA mitocondriale (DNA polimerasi e RNA-polimerasi) necessari per varie reazioni metaboliche (l'ossidazione del piruvato, degli acidi grassi, del ciclo di Krebs). **IL MITOCONDRIO È SEDE DELLA RESPIRAZIONE CELLULARE: CICLO DI KREBS E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA** 10. - **MICROTUBULI**= Cilindri cavi formati da filamenti di **TUBULINA** (costituiscono l'assonema di ciglia e flagelli). Sono dinamici in quanto possono essere degradati da una parte (minus) e riorganizzati all'altra estremità (plus). L'estremità minus è ancorata al **CENTROSOMA** (associazione di due **CENTRIOLI).** Il **FUSO MITOTICO E MEIOTICO** è una struttura microtubulare che gestisce il movimento e la separazione dei cromosomi all'atto della divisione nucleare) - **FILAMENTI INTERMEDI=** solo org. Pluricellulari. Costituiti da ≠ tipi di proteine fibrose che formano una struttura a corda. Ogni tipo di cellula produce e contne un tipo di FI: - **MICROFILAMENTI**= Strutture filamentose costituite da F-ACTINA. Formano l'ANELLO CONTRATTILE durante la CITODIERESI (divisione del citoplasma). Sono concentrati vicino alla membrana per rinforzarla. **VIRUS:** PARASSITI ENDOCELLULARI OBBLIGATI= sono sempre PATOGENI Hanno bisogno di una cellula che funge da OSPITE. Struttura**: CAPSIDE** contiene DNA o RNA (genoma virale) Il virus dirotta la cellula verso la produzione di cellule = a sé. L'esito finale di un'infezione virale è la produzione di nuovi virioni e la morte per (lisi) della cellula infettata. **CICLO LITICO**: il materiale genetico si moltiplica e ordina alla cellula di fabbricare nuovi virus, questi fuoriescono dalla stessa, distruggendola. (LISATA) fagi litici o virulenti **CICLO LISOGENO**: Il DNA virale si integra con il DNA della cellula senza recare danno. Si manifesta al momento opportuno. (ex. Herpes labiale) fagi lisogeni o temperati **COMPLESSO DI TORCH**: (TOxoplasma Rosolia Citomegalovirus Herpes simplex virus) IgM (IMMUNOGLOBULINE M) sono le prime prodotte per debellare l'infezione = INFEZIONE IN CORSO IgG (IMMUNOGLOBULINE G) rimangono per tutta la vita (cellule memoria) = INFEZIONE CONTRATTA IN PRECEDENZA **RETROVIRUS:** Trascrittasi inversa. RNA produce DNA virale (ex HIV: sindrome da immunodeficienza acquisita. Attacca i linfociti CD4+. Individuo immunocompromesso) Gli antivirali ne esistono pochi, hanno molti effetti collaterali. **I GRUPPI SANGUIGNI:** la membrana del globulo rosso presenta le glicoproteine (parte proteica che lega un gruppo zuccherino. Questo zucchero è l'ANTIGENE che determina il gruppo sanguigno. **ANTIGENE**: qualsiasi sostanza in grado di produrre una risposta IMMUNITARIA. **AGGLUTININE**: sono anticorpi capaci di distruggere in vitro e in vivo i globuli rossi contenenti antigeni di gruppo diverso tramite una reazione di aggregazione chiamata AGGLUTINAZIONE. Le agglutinine sono anticorpi naturali, cioè sono presenti nel plasma fin dalla nascita e NON sono indotti da uno stimolo antigenico. RH- e RH+ sono ANTIGENI DI SUPERFICIE (-15%) (+85%). Nel momento in cui RH- va in contatto con RH+ produce gli anticorpi al momento. GRUPPO SANGUIGNO A -- presenta l'ANTIGENE A + ANTICORPI ANTI-B GRUPPO SANGUIGNO B -- presenta l'ANTIGENE B + ANTICORPI ANTI-A GRUPPO SANGUIGNO AB -- presenta l'ANTIGENE A e B + non ha ANTICORPI ANTI-A e ANTI-B GRUPPO SANGUIGNO 0 -- non presenta ANTIGENI + ha ANTICORPI A e B. è il donatore per eccellenza ma può ricevere solo da dal suo stesso gruppo. **INCOMPATIBILITA' MATERNO-FETALE:** si verifica solo nelle donne con RH-. La circolazione fetale è ≠ da quella materna. Le sostanze solubili passano, le cellule NO. Nel momento del parto il sangue entra in contatto. 1° IPOTESI: 1° figlio RH+: la madre si sensibilizza- produce anticorpi anti-RH+ 2° IPOTESI: 2° figlio RH+: si può verificare la MEN (MALATTIA EMOLITICA NEONATALE) **DUPLICAZIONE/ REPLICAZIONE DEL DNA** è il processo che porta alla formazione di nuove molecole di DNA: è **SEMICONSERVATIVO**. Ciascuna contiene 1 filamento stampo+ 1 filamento di nuova sintesi 1. I due filamenti della doppia elica di DNA si separano DENATURAZIONE → ROTTURA LEGAMI H → ognuno esporrà le proprie basi azotate 2. I nucleotidi liberi vanno a legarsi con quelli complementari su ciascun filamento 3. Si ottengono due doppie eliche identiche a quella originaria Cromosoma non duplicato= singolo Cromosoma duplicato= cromatidi fratelli (CENTROMERO punto di inserzione) Maschio: X Y Femmina: X X **L'uomo contiene 46 cromosomi, organizzati in 23 coppie di cromosomi omologhi. Possiede due corredi cromosomici quindi è definito DIPLOIDE. → 2n=46, dove n=23** **TRASCRIZIONE= sintesi di RNA** (NUCLEO) - **GENOMA**= insieme di tutti i geni (informazioni genetiche) depositate nella sequenza del DNA contenuto. - **GENE**= sequenza di basi specifiche (un tratto di DNA), organizzato in modo da permettere al DNA di essere trascritto in RNA. È l'unità funzionale del DNA. La Trascrizione inizia in una regione chiamata **PROMOTORE** e finisce nella regione chiamata **TERMINATORE**. Avviene grazie ad un enzima chiamato **RNA polimerasi (**catalizza la formazione di legami fosfodiesterici tra i nucleotidi). La trascrizione vera e propria [inizia dopo il promotore] (che non viene trascritto). RNA polimerasi despiralizza e apre la doppia elica di DNA e catalizza la sintesi di RNA, legando tra loro i nucleotidi rispettando la complementarietà della sequenza delle basi azotate del DNA (A-U; C-G). Viene trascritto 1 solo dei due filamenti. Quando arriva al terminatore, ha copiato tutto il gene. Il DNA si richiude e torna alla forma spiralizzata. **L'RNA polimerasi funziona in direzione 5'-3'** negli eucarioti esistono 3 forme di RNA polimerasi: 1. RNA polimerasi I: rRNA 2. RNA polimerasi II: mRNA 3. RNA polimerasi III: tRNA L' enzima, dopo aver riconosciuto l'inizio del gene (promotore) necessita di proteine chiamate **FATTORI DI** **TRASCRIZIONE.** L' mRNA sintetizzato è un precursore, prima di lasciare il nucleo, viene modificato in un mRNA maturo. Il processo di maturazione consiste: 1. Aggiunta **del cappuccio all'estremità 5'\_\_**aggiunta di 7-metil-guanosina. stabilità. protezione dalla degradazione delle nucleasi + corretto posizionamento sul ribosoma 2. Aggiunta di **una coda Poli(A) all'estremità 3'\_\_**stabilità. Protezione dalla degradazione delle nucleasi+ ruolo nell'esportazione dal nucleo al citoplasma+ identifica l'mRNA come molecola che deve essere tradotta. 3. La rimozione degli **INTRONI** (splicing) Le sequenze di pre-mRNA contengono ESONI e INTRONI. Gli esoni sono sequenze geniche codificanti, mentre gli introni sono sequenze geniche non codificanti, vengono quindi rimosse. Splicing= taglio degli introni e cucitura degli esoni. SPLICING ALTERNATIVO= permette agli esoni di essere combinati in modo ≠. Un singolo gene può produrre mRNA ≠ con produzione di proteine diverse con funzioni diverse ma correlate. **IL CODICE GENETICO:** 1. **LA SEQUENZA DI RIBONUCLEOTIDI DELL'mRNA VIENE LETTA A GRUPPI DI TRE RIBONUCLEOTIDI (TRIPLETTA) IN MANIERA CONSECUTIVA (TRIPLETTA=CODONE→ specifica un amminoacido)** 2. **Il codice genetico è DEGENERATO o RIDONDANTE: un singolo AA può essere codificato da più di un codone** 3. **l codice genetico è QUASI UNIVERSALE: i codoni specificano gli stessi AA (o segnali di inizio o di stop) in QUASI tutti gli organismi viventi** (fanno eccezione il genoma mitocondriale, batterico e nucleare di alcuni protozoi. **TRADUZIONE= sintesi PROTEICA** (citoplasma: RER-MITOCONDRI) è il processo con cui ≠ amminoacidi vengono uniti per formare la struttura primaria di una nuova proteina, seguendo le istruzioni contenute in un filamento di mRNA. - **I RIBOSOMI** sono i siti della sintesi proteica. Composti da molte proteine e molecole di rRNA. Sono il luogo dove mRNA e le molecole di tRNA possono interagire tra loro in modo corretto. Il ribosoma catalizza anche la formazione di legami covalenti tra gli amminoacidi adiacenti, in modo da rendere possibile la sintesi di un polipeptide. - **mRNA**: contiene l'informazione per una sequenza polipeptidica in base al codice genetico. - **tRNA:** una molecola con due siti funzionali. Un sito chiamato ANTICODONE, riconosce un codone sull' mRNA. Il secondo sito ha l'amminoacido giusto caricato. - Allinea gli amminoacidi nel corretto ordine lungo lo stampo dell'RNA; ha pertanto il compito di tradurre il linguaggio degli acidi nucleici nel linguaggio delle proteine attraverso le **AMMINOACIL-tRNAsintetasi** (legame esterico tra 3'-OH dell'adenina del **CCA** e il gruppo -COOH dell'amminoacido). Enzimi che legano selettivamente gli amminoacidi alle corrispondenti molecole di tRNA. - I **FATTORI DI TRADUZIONE**: 3 categorie. I fattori di inizio sono richiesti per assemblare l'mRNA, il primo tRNA e le subunità ribosomiali. I fattori di allungamento sono necessari per sintetizzare il polipeptide. I fattori di rilascio sono necessari per riconoscere il codone di stop e per la dissociazione del complesso di traduzione. Molti fattori di traduzione **utilizzano GPT** come fonte di energia per eseguire le loro funzioni. Legame covalente tra amminoacido e tRNA: utilizza ATP →complesso amminoacil-tRNA è la **fase ATP-dipendente** della traduzione; successivamente fase **GPT-dipendente**. Codone di inizio = AUG Codone di stop = UAA, UAG, UGA I RIBOSOMI sono formati da due subunità, contenenti ciascuna rRNA+proteine. [Le due subunità si uniscono solo in presenza del messaggero,] a questo punto si distinguono 3 siti: - **SITO E** (exit) [i tRNA lasciano il ribosoma dopo aver ceduto i loro amminoacidi] - **SITO P** (polipeptidico) [lega il tRNA con attaccata la catena polipeptidica in allungamento] - **SITO A** (amminoacilico[) lega ogni tRNA nuovo] [In corrispondenza di 3' viene caricato l'amminoacido. Il caricamento definisce la FASE ATP-DIPENDENTE DELLA SINTESI PROTEICA.] [L'ANTICODONE è diametralmente opposto al sito di attacco dell'AA.] [Come si verifica l'interazione tra tRNA e mRNA? Attraverso la COMPLEMENTARIETA' DELLE BASI.] [Il RIBOSOMA si sposta lungo il filamento dell'mRNA,trasloca verso dx (direzione 3') di un codone. Nel sito P si allunga la sequenza di amminoacidi; nel sito A c'è sempre un tRNA nuovo che porta un amminoacido] - INIZIO→ mRNA è unito al ribosoma e posizionato in corrispondenza della tripletta iniziale AUG nel SITO P. Il tRNA iniziatore si lega alla tripletta AUG attraverso il proprio ANTICODONE. Complesso di inizio→ fattori di inizio della traduzione. Il primo amminoacido sintetizzato in una qualsiasi catena polipeptidica è METIONINA (met). L'energia necessaria per la tappa che completa la fase iniziale è fornita dall' IDROLISI DELLA GUANOSINA TRIFOSFATO (GPT) - ALLUNGAMENTO→ gli amminoacidi vengono sequenzialmente aggiunti a uniti da legami peptidici nell'ordine dettato dalla sequenza dei codoni nell'mRNA (PEPTIDIL-TRANSFERASI) - FINE→ quando l'mRNA e il polipeptide neosintetizzato vengono rilasciati dal ribosoma **ESPRESSIONE GENICA E SUA REGOLAZIONE**: **TUTTE LE CELLULE DI UN ORGANISMO PLURICELLULARE CONTENGONO GLI STESSI GENI SOLO UNA PICCOLISSIMA FRAZIONE È ATTIVA IN OGNI CELLULA, LE ALTRE SONO SILENZIATE.** Es: in una cellula delle isole del pancreas è attivo il gene per l'insulina, non quelli per l'emoglobina (attivi nelle cellule del midollo osseo, progenitrici dei globuli rossi) o per la pepsina (attivi nelle cellule della mucosa gastrica). STADIO DI DIFFERENZIAMENTO→ SVILUPPO CELLULARE→ SPECIFICITÀ TISSUTALE **CICLO CELLULARE** SEQUENZA ORDINATA DI FASI che si susseguono tra il momento in cui una nuova cellula prende origine (dalla divisione di una cellula madre) e il momento in cui essa stessa dà origine a due cellule figlie identiche. - **CELLULE LABILI**: Sono cellule in attiva proliferazione (cellule staminali, cellule dello strato germinativo dell'epidermide) - **CELLULE STABILI**: Sono cellule uscite dal ciclo, ma che possono essere indotte di nuovo a dividersi mediante stimolazioni e trattamenti (linfociti, cell epatiche dopo epatectomia) - **CELLULE PERENNI**: Sono cellule uscite definitivamente dal ciclo (neuroni, cell muscolari cardiache) G-zero Interfase: - FASE G1: crescita (sintesi di proteine e lipidi) - FASE S: DUPLICAZIONE DNA +istoni - FASE G2: si duplicano i centrioli FASE M: - MITOSI: divisione del nucleo - CITODIERESI: divisione del citoplasma **MITOSI**: Processo di divisione dei NUCLEI e di distribuzione dei CROMOSOMI svolto dalle CELLULE SOMATICHE e dalle CELLULE della LINEA GERMINALE (OVOGONI e SPERMATOGONI). L'organizzazione e la ripartizione è garantita dal FUSO MITOTICO formato dai centrosomi. - INTERFASE: replicazione dei cromosomi - PROFASE: i cromatidi fratelli sono condensati e si inizia a formare il fuso mitotico. La membrana nucleare inizia a dissociarsi in vescicole - PROMETAFASE: la membrana nucleare è del tutto dissociata in vescicole e il fuso è completamente formato. I cromatidi si attaccano al fuso attraverso i microtubuli del cinetocore - METAFASE: i cromatidi fratelli si allineano lungo la piastra metafisica - ANAFASE: i cromatidi fratelli si separano e i singoli cromosomi si spostano verso i poli con l'accorciarsi dei microtubuli del cinetocore. I microtubuli polari si allungano e si allontanano i poli - TELOFASE E CITODIERESI i cromosomi si decondensano e la membrana nucleare si riforma. **Il solco di clivaggio** separa le 2 cellule. (anello contrattile formato da ACTINA) **PROCESSO CONSERVATIVO o EQUAZIONALE** = Mantiene inalterato il numero di cromosomi e l'assortimento genico negli stessi **MEIOSI**: Processo di divisione dei NUCLEI e di distribuzione dei CROMOSOMI svolto dalle **CELLULE GERMINALI**: OVOCITI PRIMARI e SPERMATOCITI PRIMARI. Processo chiave negli organismi a RIPRODUZIONE SESSUATA, serve a produrre 4 cellule figlie: i GAMETI (che hanno il proprio corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre e crea variabilità genetica attraverso l'assortimento genico. Gameti maschili= spermatozoi Gameti femminili= cellula uovo La fecondazione, unione tra spermatozoi e cellula uovo, genera lo zigote (cellula uovo fecondata) MEIOSI I → RIDUZIONALE: 2 cellule aploidi con coppie di cromatidi fratelli. - PROFASE I: i cromosomi sono duplicati. Gli omologhi si accoppiano in sinapsi e avviene il crossing-over. 2n=4 - METAFASE I: gli omologhi si allineano in modo indipendente all'equatore - ANAFASE I: gli omologhi si separano e sono attirati verso i poli - TELOFASE I: le cellule figlie ricevono un cromosoma da ciascun paio di omologhi - INTERFASE MEIOTICA: i cromosomi sono ancora costituiti da due cromatidi 2n=2 ; 2n=2 MEIOSI II → EQUAZIONALE: 4 cellule aploidi con cromosomi singoli. - PROFASE II: Le cellule hanno un cromosoma proveniente da ciascuna coppia di omologhi - METAFASE II: i cromosomi si allineano all' equatore - ANAFASE II: i cromatidi fratelli si separano e diventano cromosomi figli - TESOFASE II: il fuso si dissolve, si riforma il nucleo e avviene la citodieresi - CELLULE FIGLIE: la meiosi ha come risultato 4 cellule APLOIDI **SPERMATOGENESI E OVOGENESI** gli spermatogoni si dividono per mitosi dalla puberta' fino alla morte gli ovogoni iniziano la mitosi, e successivamente gli oociti primari iniziano la meiosi, durante lo sviluppo embrionale arrestandosi in profase I della meiosi alla pubertà, un oocita per ciclo mestruale (uno al mese) riprende e completa la prima divisione meiotica, viene rilasciato dall'ovaio e scende nell'ovidotto: - se NON FECONDATO, l'oocita secondario viene eliminato con le mestruazioni insieme al tessuto uterino - se FECONDATO, l'oocita secondario completa velocemente la meiosi ii dando luogo ad uno zigote diploide **CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE**: il ciclo cellulare presenta precisi PUNTI DI CONTROLLO che fanno continuare il ciclo stesso solo se tutti gli eventi di una data fase si sono svolti e conclusi correttamente. Altrimenti, il ciclo si arresta o la cellula muore per apoptosi. **GENI CHE SPECIFICANO LE PROTEINE COINVOLTE NEL CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE:** stimolano la proliferazione: PROTO-ONCOGENI fermano la proliferazione: ONCOSOPPRESSORI (coinvolti nei meccanismi di riparazione del DNA) in condizioni normali la regolazione del ciclo cellulare e della proliferazione dipendono dall'equilibrio tra i prodotti dei proto-oncogeni e degli oncosoppressori - APOPTOSI: morte programmata, altruista, pulita (nessun processo infiammatorio) - NECROSI: morte accidentale che coinvolge contemporaneamente gruppi più o meno estesi di cellule (ustioni, ischemie, veleni, traumi, anossia) **MUTAZIONI: CAMBIAMENTI RARI E CASUALI DEL MATERIALE GENETICO (DNA): ereditabili** - **MUTAZIONI SPONTANEE** cambiamenti permanenti del materiale genetico causati da processi cellulari imperfetti - **MUTAZIONI INDOTTE** cambiamenti permanenti del materiale genetico causati da un agente esterno alla cellula (**mutageno)** - **Mutazioni somatiche:** non sarà trasmessa alla progenie. - **Mutazioni germinali:** questa potrà essere trasmessa Mutazioni posso essere: - GENOMICHE: Anomalie del numero di cromosomi - POLIPLOIDIE: Presenza di 3 o 4 copie di ciascun cromosoma - ANEUPLOIDE: perdita o aggiunta di uno o più cromosomi (monosomico 2n-1 Trisomico 2n+1 (trisomia 13 o sindrome di Patau, trisomia 18 o sindrome di Edwards, sindrome di down o trisomia 21) Aneuploidie cromosomi sessuali: sindrome di Klinefelter:XXY. Maschi sterili, possono presentare qualche caratteristica femminile. Sindrome di Turner: un solo cromosoma X. Qualche ritardo mentale, bassa statura, ovaie mai sviluppate, sterilità, possibili complicanze tiroidee. - CROMOSOMICHE: anomalie di struttura dei cromosomi - DELEZIONE: Perdita di un segmento di cromosoma - DUPLICAZIONE: ripetizione di un segmento di cromosoma - INVERSIONE: rotazione di 180° di un segmento di cromosoma - TRASLOCAZIONE: scambio reciproco di parti tra cromosomi non omologhi - GENICHE: gene mutato → prodotto genico parzialmente funzionante/non funz/ assente→ espress. fenotipica alterata - **MUTAZIONE MISSENSO (O DI SENSO ERRATO):** la mutazione dà origine ad un codone che codifica un amminoacido diverso. Questa mutazione determina effetti fenotipici variabili in funzione dell'importanza relativa dell'amminoacido sostituito nella proteina. Se tale importanza è trascurabile → MUTAZIONE NEUTRA EX. ANEMIA FALCIFORME - **MUTAZIONE NON SENSO:** la mutazione dà origine ad un codone di stop. Proteina più corta e quindi non funzionante - **MUTAZIONE FRAME SHIFT:** mutazione per scorrimento della finestra di lettura. Dopo il punto in cui si è verificata l'inserzione tutti gli amminoacidi sono modificati. - **MUTAZIONE SILENTE:** Se la mutazione cambia il codone ma questo codifica sempre lo stesso amminoacido. Questa mutazione non determina effetti fenotipici e non verrà rivelata (DEGENERAZIONE DEL CODICE GENETICO, PROTEZIONE DALLE MUTAZIONI) CARIOTIPO UMANO NORMALE 2N=46 TRIPLOIDE 3N=69 TETRAPLOIDE 4N=92 NELL'UOMO LE POLIPLOIDIE NON SONO COMPATIBILI CON LA VITA (aborti spontanei) **EREDITARIETA' DEI CARATTERI** [cellule somatiche umano sono diploidi (2n) cioè contengono 2 esemplari di ciascun cromosoma ( 1 materno e 1 paterno= cromosomi omologhi. 46 cromosomi o 23 coppie di cromosomi.] [i gameti sono aploidi (n) e hanno 23 cromosomi] L'unità di informazione destinata ad essere tradotta in atto attraverso la sintesi di proteine è costituita da un segmento di DNA cromosomico e costituisce un **gene**. Ciascun cromosoma può contenere migliaia di geni. Ciascun gene occupa una posizione fisica definita detta **LOCUS.** ALLELI: i 2 GENI che occupano loci corrispondenti in cromosomi omologhi e controllano un carattere particolare dell'organismo. Gli alleli di un gene possono risultare uguali o diversi; se sono diversi, essi rappresentano forme alternative per il carattere che concorrono a determinare. In questo caso il carattere fenotipico che essi codificano dipende dalla [maggiore forza espressiva] dell'uno o dell'altro allele (CONCETTO DI DOMINANZA o RECESSIVITÀ) - OMOZIGOTE= Un organismo che presenta una coppia di alleli identici - ETEROZIGOTE= Un organismo che presenta 2 alleli diversi per un dato gene Se soltanto uno dei due alleli si manifesta fenotipicamente è detto DOMINANTE (A), l'altro è detto RECESSIVO (a) OMOZIGOTE DOMINANTE (AA) OMOZIGOTE RECESSIVO (aa) ETEROZIGOTE (Aa) GENOTIPO: costituzione genica di un individuo, il suo patrimonio ereditario FENOTIPO: una o più caratteristiche esteriori, quali si evidenziano all'osservazione. E' determinato dal GENOTIPO e dall'interazione dei geni e dall'influenza dell'ambiente **LEGGI DI MENDEL metà '800: LEGGI CHE GOVERNANO LA TRASMISSIONE EREDITARIA DEI CARATTERI MONOFATTORIALI = controllati da un singolo gene** **1° legge (LEGGE DELLA DOMINANZA DEI CARATTERI)** Dall' incrocio di due individui di linea pura (omozigoti) che differiscono per un solo carattere (per una coppia di alleli YY e yy), si ottengono individui ibridi (eterozigoti) in cui si manifesta la forma dominante del carattere, mentre la forma recessiva resta latente. (Yy) **2° legge (LEGGE DELLA SEGREGAZIONE DEI CARATTERI)** Nella discendenza degli ibridi (eterozigoti) ricompare il carattere recessivo e i due caratteri si presentano separati dal rapporto costante di 3:1 (3= YY, yY, Yy. 1= yy) **3° legge (LEGGE DELL'INDIPENDENZA DEI CARATTERI)** Incrociando individui che differiscono per 2 o più coppie di alleli situate su diversi cromosomi → tutti i caratteri si trasmettono in maniera indipendente, combinandosi in tutti i modi possibili, anche in modo diverso da quello dei genitori FENOTIPI IN RAPPORTO 9:3:3:1 **ECCEZIONI ALLE LEGGI DI MENDEL** **CODOMINANZA**: Quando in un eterozigote (Aa) entrambi gli alleli si manifestano fenotipicamente, cioè vengono espressi entrambi. es: alleli I^A^ e I^B^ del gruppo sanguigno AB **ALLELIA MULTIPLA:** Quando per un gene esistono più di due alleli (negli individui della **popolazione**) Ogni individuo diploide possiede solo due alleli di un gene. Ex: 3 alleli per il gene I (sistema AB0 dei gruppi sanguigni IA, IB, I0 (i) L'analisi genetica mendeliana, basata su incroci pianificati e sulla verifica dell'interpretazione dei risultati mediante analisi statistica, non può essere applicata all'uomo perché: 1. Gli incroci non possono essere programmati 2. il numero dei figli è basso 3. il tempo di generazione è lungo ALBERO GENEALOGICO l'analisi genetica formale dell'uomo viene fatta ricostruendo a ritroso la storia della famiglia (raccogliendo dati fenotipici) in cui compare il carattere in esame PENETRANZA: probabilità che un allele si esprima negli individui che lo possiedono ESPRESSIVITA': livello di manifestazione del carattere Non tutte le malattie ereditarie sono congenite, possono manifestarsi anche molto più tardi. Le caratteristiche ereditarie umane possono essere trasmesse secondo le seguenti modalità: EREDITARIETA' AUTOSOMICA DOMINANTE: il carattere si manifesta in tutte le generazioni ([trasmissione verticale]) e con la stessa frequenza nei maschi e nelle femmine. EREDITARIETA' AUTOSOMICA RECESSIVA: il carattere non si manifesta in tutte le generazioni ([trasmissione orizzontale)] ma si manifesta ancora con la stessa frequenza nei maschi e nelle femmine **EREDITARIETA' LEGATA AL SESSO**: riguarda i geni localizzati sui cromosomi sessuali EREDITARIETA' LEGATA A Y → TRASMISSIONE OLOANDRICA (dal padre al figlio maschio) Una femmina (XX) per un gene localizzato su X potrà presentare tre genotipi - omozigote dominante X^A^X^A^ - omozigote recessivo X^a^X^a^ - eterozigote X^A^X^a^ Un maschio (XY) possiede solo un cromosoma X (**EMIZIGOTE**) → potrà avere solo due genotipi: X^A^Y o X^a^Y CONSEGUENZE: 1. il maschio manifesterà fenotipicamente l'unico allele presente sul suo cromosoma X, sia che esso sia dominante che recessivo 2. Il carattere si manifesterà nei maschi con frequenza maggiore rispetto alle femmine EREDITÀ LEGATA a geni recessivi associati all' X - L'INCIDENZA DEL CARATTERE E' PIU' ELEVATA NEI MASCHI CHE NELLE FEMMINE - LA TRASMISSIONE DELLA MALATTIA AVVIENE DAL NONNO AI NIPOTI MASCHI ATTRAVERSO LE FIGLIE FEMMINE (DIAGINICA o a ZIG-ZAG) - ASSENZA DI TRASMISSIONE PADRE-FIGLIO MASCHIO le femmine sono in genere portatrici, cioe' eterozigoti e non manifestano la malattia, anche se possono trasmetterla ai figli maschi. affinche' manifestino la malattia le femmine devono essere omozigoti per l'allele mutato (X^a^ X^a^) **EREDITARIETA' MITOCONDRIALE** Tutti i geni mitocondriali presenti nello zigote sono esclusivamente quelli di origine materna ( trasmessi in modalità MATROCLINA) dalla madre a tutti i figli.