anatomia la cellula

strutture citoplasmatiche 6.lisosoma 7.citoscheletro 8.centriolo 9.ciglia e flagelli

6.lisosoma -contiene enzimi digestivi intracellulari 7.citoscheletro -dà forma e sostegno alla cellula; provvede al posizionamento e alla migrazione di parti della cellula 8. centriolo -può produrre il fuso mitotico nelle cellule animali (Il fuso mitotico è una struttura del citoscheletro degli eucarioti coinvolta nella mitosi e nella meiosi. La sua funzione è di separare i cromosomi e tutto il materiale della cellula madre durante la divisione cellulare (sia mitosi che meiosi) per dar origine alle cellule figlie.) 9.ciglia e flagelli -fanno muovere la cellula in un liquido o spostano il fluido sulla superficie di una cellula ferma

Endocitosi e esocitosi

ENDOCITOSI -La cellula lascia "passare" attraverso la propria membrana anche molecole molto grosse, come proteine, zuccheri complessi e frammenti di catene di acidi nucleici. Questi processiavvengono mediante la formazione di vescicole delimitate da membrane, che poi vanno incontro a un processo di fusione. Le molecole delle sostanze che devono essere assunte dalla cellula si attaccano a uno speciale recettore in grado di riconoscerle; dopodiché la membrana cellulare di quell'area si introflette, circondandole a poco a poco. Si provoca così la formazione di una vescicola intracellulare che racchiude il materiale ingerito staccandosi dalla membrana.

Lisosomi e perossisomi .

I lisosomi, vescicole che si formano nell'apparato del Golgi, sono essenzialmente sacchetti membranosi (delimitati da una membrana a doppio strato lipidico) che racchiudono enzimi idrolitici, in grado, nella digestione intracellulare, di tagliare in maniera specifica e controllata grosse molecole. Gli enzimi idrolitici dei lisosomi sono detti idrolasi acide e comprendono proteasi (che tagliano le proteine), nucleasi(che tagliano gli acidi nucleici), glicosidasi, lipasi ecc. Se i lisosomi si rompono, la cellula stessa viene distrutta, poiché gli enzimi che essi contengono sono capaci di scindere tutti i composti principali presenti nella cellula. I lisosomi contengono ognuno idrolasi diverse, che svolgono l'ampia serie di differenti funzioni digestive. Le idrolasi dei lisosomi sono sintetizzate nel reticolo endoplasmatico, come le altre proteine, e trasferite in seguito nel lume dell'apparato del Golgi. I lisosomi si formano per gemmazione (si staccano come goccioline di membrana) dalle cisterne più esterne dell'apparato del Golgi.

Nella cellula si trovano altri organuli simili ai lisosomi, i perossisomi, che ne differiscono per il contenuto enzimatico.

I perossisomi contengono le catalasi, enzimi specializzati per effettuare reazioni ossidative,che impiegano l'ossigeno molecolare. Il perossisoma, con il mitocondrio, è il principale sito di utilizzazione dell'ossigeno nella cellula.

RIBOSOMI

I ribosomi hanno il compito di effettuare la sintesi proteica - ogni ribosoma è composto da due subunità ribosomiali, che consistono in -RNA ribosomiale -e proteine, che vengono montate separatamente nel nucleolo del nucleo. Le subunità si spostano attraverso i pori nucleari nel citoplasma, dove si legano per formare il ribosoma funzionante. I ribosomi possono essere ritrovati nel citoplasma, sia liberi che associati con una membrana chiamata reticolo endoplasmatico. I ribosomi liberi sintetizzano le proteine mentre i ribosomi del reticolo endoplasmatico possono riprodurre proteine che vengono secrete dalle cellule.

NUCLEO

Il nucleo è un grosso organulo, il più delle volte sferico, delimitato da un involucro nucleare costituito da due membrane, ognuna delle quali formate da un doppio strato fosfolipidico. In gran parte delle cellule umane è presente un solo nucleo che contiene uno o più nucleoli (sede della sintesi dell'RNA) e la cromatina , costituita da DNA e da una serie di proteine (istoni), che si condensa durante la riproduzione cellulare a formare i cromosomi.

RETINACOLO ENDOPLASMATICO

Il reticolo endoplasmatico è presente in tutte le cellule eucariote, sia animali che vegetali. La funzione primaria del reticolo endoplasmatico è di effettuare la sintesi dei lipidi e delle proteine che devono essere inviate all'esterno o in altri comparti-organuli cellulari. Il suo secondo scopo è quello di dividere la cellula in comparti: infatti spesso nel citosol avvengono reazioni chimiche che, se entrassero in contatto fra loro, genererebbero sostanze nocive per la cellula (o letali): invece il reticolo endoplasmatico (dividendola in tanti scomparti, preserva la sicurezza delle reazioni chimiche e garantisce il loro risultato). A questo proposito, la membrana nucleare si può considerare una porzione specializzata del reticolo stesso, in quanto delimita anch'essa uno spazio preciso: il nucleo. Il terzo scopo del reticolo endoplasmatico è quello di coadiuvare il citoscheletro e il citosol nel sostenere la cellula e prendere parte ai suoi movimenti. In generale, il reticolo è costituito da una serie di membrane cellulari comuni, che si estendono da quella esterna a quella nucleare.

simporto

Il simporto usa, analogamente all'antiporto, il flusso di un soluto secondo gradiente per muovere un'altra molecola contro gradiente ma il movimento avviene in questo caso attraversando la membrana nella stessa direzione. Un esempio è il simportatore di glucosio, che cotrasporta secondo gradiente due ioni sodio per ogni molecola di glucosio importata nella cellula.

trasporto attivo Si distinguono due classi principali di trasporto attivo:

Il trasporto attivo è il trasporto di molecole attraverso la membrana plasmatica mediato da una proteina transmembrana detta trasportatore di membrana. A differenza di quanto avviene nel trasporto passivo, nel trasporto attivo è richiesta una spesa energetica (ATP) ed è sempre necessaria la mediazione di un trasportatore. In questa forma di trasporto le molecole si muovono contro un gradiente elettrico, chimico o elettrochimico. Per ottenere questo risultato viene alterata l'affinità del sito di legame con la molecola da trasportare o la velocità di cambiamento conformazionale del trasportatore. Si distinguono due classi principali di trasporto attivo: 1. il trasporto primario, che usa direttamente l'energia per ottenere il trasporto 2.quello secondario, in cui avviene trasporto di una sostanza resa possibile dal trasporto primario di un'altra.

ENERGIA PER LE CELLULE

L 'ossidazione del glucosio si attua in due fasi: la glicolisi (nel citosol) la respirazione cellulare (nei mitocondri), che si divide a sua volta in ciclo di Krebs (anche noto come ciclo degli acidi tricarbossilici) e trasporto finale degli elettroni. Entrano in gioco delle molecole trasportatrici di elettroni, i coenzimi: -NAD+(nicotinammide adenina dinucleotide ossidato) che, accettando un protone più due elettroni, si riduce -a NADH (nicotinammide adenina dinucleotide ridotto); -FAD (flavin adenina dinucleotide ossidato) che, accettando due protoni più due elettroni (in pratica due atomi di idrogeno), si riduce a FADH2 (flavin adenina dinucleotide ridotto). Nello stadio finale della respirazione, NADH e FADH2 cedono i loro elettroni alla catena di trasporto. Questi ultimi vengono fatti scendere a livelli energetici via via più bassi, fino alla fase finale, dove si combinano con l'O2 e gli H+ per dare H2O. Questa serie di reazioni ha, come scopo ultimo, la sintesi di ATP da ADP e Pi (fosfato inorganico). Le reazioni della respirazione cellulare avvengono in presenza di ossigeno (aerobiosi) e producono 38 molecole di ATP. In assenza di ossigeno (anaerobiosi) avviene la fermentazione, che produce solo 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio. Questi argomenti verranno ripresi e approfonditi nel capitolo dedicato alla fisiologia del muscolo.

Apparato di Golgi

L'apparato di Golgi serve a concentrare ed organizzare le secrezioni del reticolo endoplasmatico in granuli. Sintetizza inoltre carboidrati e gestisce l'equilibrio delle membrane in entrata e in uscita dalla cellula. È costituito da una serie di sacche di membrana cellulare, il cui interno è detto "lume della sacca": queste sacche sono dette dittiosomi.

osmosi

L'osmosi è un tipo particolare di diffusione, che avviene quando due soluzioni acquose, contenenti quantità diverse di una sostanza disciolta (per esempio, sale in acqua), -sono separate da una membrana semipermeabile, che permette cioè il passaggio del solvente (acqua) ma non quello della sostanza disciolta (nell'esempio, sale). - L'acqua comincia a passare dalla soluzione più diluita verso quella più concentrata, -fino a che ambedue non raggiungono la stessa concentrazione. - La diffusione non è influenzata dal tipo di sostanza disciolta, ma dalla sua quantità, cioè dalla sua concentrazione. Nel caso delle soluzioni acquose questo si verifica quando nella soluzione -l'eccesso di acqua penetrata crea una pressione idrostatica, chiamata pressione osmotica pressione osmotica che tende a opporsi all'ulteriore passaggio di solvente. In queste condizioni la diffusione delle molecole del solvente è uguale nei due sensi.

ESOCITOSI

La cellula ha poi la necessità di eliminare sostanze di rifiuto o di secernere sostanze con funzione specifica, come gli ormoni. Ciò avviene mediante un processo inverso all'endocitosi: l'esocitosi. Le vescicole, prodotte dal reticolo endoplasmatico liscio, dall'apparato del Golgi o di derivazione dai lisosomi secondari, possono riversare i loro contenuti all'esterno della cellula fondendosi con la membrana cellulare.

Energia per le cellule

La cellula, per soddisfare il proprio fabbisogno energetico, utilizza l'ossidazione del glucosio, una reazione fortemente esoergonica. Questo carboidrato, in presenza di ossigeno, viene ossidato a CO2, mentre gli elettroni e gli ioni idrogeno che se ne ricavano, vengono utilizzati per la sintesi dell'ATP. L'elemento accettore finale di elettroni, cioè quello che si riduce, è l'ossigeno. In sintesi: C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O + 2870 kjoule/mol Questa reazione viene svolta dalla cellula in stadi diversi, in modo tale che l'energia venga liberata un po' alla volta, con grande efficienza. Infatti, il rendimento, che si calcola dal rapporto tra energia ottenuta ed energia totale, è circa 0,4, cioé il 40%.

La diffusione facilitata

La diffusione facilitata è un dei metodi con cui può avvenire il trasporto di membrana. La diffusione facilitata è un trasporto passivo attraverso la membrana cellulare che riguarda ioni e molecole polari, che a causa della loro carica o del loro ingombro non riescono ad attraversare il doppio strato di fosfolipidi.

trasporto passivo

La diffusione semplice è il movimento di gas o molecole liposolubili attraverso il doppio strato fosfolipidico della membrana plasmatica. La velocità di diffusione è influenzata dalla concentrazione della sostanza che diffonde, dalla temperatura e dalla pressione. La diffusione prosegue finché non viene annullato il gradiente di concentrazione, quando cioè la concentrazione del gas o della molecola diventa uguale ai due lati della membrana.

. Le ridotte dimensioni consentono alle cellule di mantenere un rapporto ottimale con

con l'ambiente - dal quale trarre le sostanze nutritive e nel quale scaricare le sostanze di rifiuto.

Strutture della superficie cellulare -membrana plasmatica

doppio strato lipidico con funzione di isolamento del contenuto della cellula dall'ambiente; regola lo scambio di materiali con l'esterno; stabilisce comunicazioni con altre cellule

Bisogna distinguere fra due classi generali di lisosomi:

lisosomi primari, appena formati e non ancora fusi con altre vescicole contenenti i materiali da digerire; e i lisosomi secondari, che derivano da ripetute fusioni di lisosomi con altre vescicole. In questo secondo tipo sono contenuti enzimi, materiale da digerire e materiale digerito.

La membrana plasmatica Il doppio strato ha la proprietà di autosigillarsi e formare un involucro chiuso dotato di una considerevole resistenza meccanica.

Questa struttura funge da barriera di permeabilità per la maggior parte delle molecole biologiche solubili in acqua (aminoacidi, zuccheri, proteine e acidi nucleici) e per gli ioni inorganici.

Tutte le membrane di una cellula (membrana plasmatica, membrana nucleare, e quelle che delimitano gli organelli interni) hanno una identica struttura:

-sono composte da un doppio strato di lipidi, la cui componente maggiore è rappresentata da fosfolipidi, - sono presenti anche steroidi e glicolipidi, che si dispongono spontaneamente, per le proprietà dei lipidi, con le estremità idrofobiche rivolte verso l'interno.

I batteri sono procarioti,tutti gli altri organismi sono formati invece da cellule eucariote, provviste cioè di?

-un nucleo distinto. -Gli animali, e quindi anche l'uomo, sono formati da cellule eucariote

La cellula

-unità strutturale e funzionale degli organismi viventi -più piccolo insieme di materia dotato di "vita".

Esistono due forme di trasporto secondario: -uniporto -cotrasporto

- L'uniporto è il trasporto secondario di una sola sostanza che si muove sfruttando la differenza di potenziale elettrochimico creato da trasportatori primari. - Il cotrasporto è il trasporto contemporaneo di due specie ioniche o di altri soluti e può essere di tipo antiporto o simporto

ENDOCITOSI in base alle dimensioni delle vescicole che si formano se ne possono distinguere due tipi:

- la pinocitosi (cellula che beve), in cui si formano piccole vescicole che contengono in genere molti liquidi e piccole molecole disciolte, - e la fagocitosi (cellula che mangia), in cui la vescicola è molto più grossa e il contenuto è composto di grosse particelle come batteri o detriti cellulari. La fusione delle membrane avviene prima con l'adesione dei due strati fosfolipidici e poi con l'unione. La maggior parte delle vescicole introdotte per endocitosi all'interno della cellula si fondono con lisosomi primari, che contengono enzimi in grado di digerire le molecole introdotte, e danno origine a lisosomi secondari, nei quali avviene la digestione. Le piccole molecole, prodotte dalla demolizione di molecole più grosse, possono passare nel citosol attraversando la membrana dei lisosomi e quindi essere utilizzate nuovamente per produrre energia

le più grandi

- sono le cellule uovo di molti animali (100 µm nell'uomo) -e le fibre di alcune piante

Trasporto attraverso la membrana . La membrana plasmatica separa l'ambiente intracellulare (citoplasmatico) da quello extracellulare (nei pluricellulari costituito dal liquido extracellulare)

- tra questi due ambienti vi è una differenza di concentrazione e di composizione. -Tra l'interno e l'esterno di ogni cellula c'è un continuo traffico di sostanze di varia grandezza e natura chimica .

antiporto

-L'antiporto è il trasporto contemporaneo di due specie ioniche o di altri soluti che si muovono in direzioni diverse attraverso la membrana. - Una delle due sostanze viene lasciata fluire secondo gradiente, da un compartimento ad alta concentrazione ad uno a bassa concentrazione. -Questo genera l'energia entropica necessaria per guidare il trasporto dell'altro soluto contro gradiente, da bassa ad alta concentrazione Un esempio di questo tipo di trasporto è lo scambiatore sodio-calcio, che mediano l'ingresso di ioni sodio e l'uscita del calcio. Molte cellule possiedono anche una calcio ATPasi che però opera molto più lentamente dello scambiatore e ha un diverso ruolo fisiologico.

1 La membrana plasmatica La membrana plasmatica, che avvolge ogni cellula, oltre a definirne l'entità, ha il ruolo principale di

-separare ciò che sta al suo interno da ciò che sta all'esterno -La sua funzione è anche quella di filtro selettivo -capace di mantenere concentrazioni di ioni diverse fra interno ed esterno - lasciare entrare le sostanze nutritive, facendo uscire i rifiuti: ciò permette di mantenere le condizioni in cui possono svolgersi le attività metaboliche. -le membrane interne che delimitano gli organelli (i mitocondri, il nucleo ecc.) -controllano il passaggio di sostanze differenti tra i comparti cellulari, regolando così l'ambiente interno. -Il controllo di questi scambi dipende dalle proprietà chimico-fisiche delle membrane e delle molecole che le attraversano.

La figura sottostante semplifica lo spostamento di acqua tra due compartimenti, tre situazioni (a, b, c). In questo esempio è possibile osservare due celle separate da una membrana; - nella parte a si osserva che, nel contenitore, è presente soltanto acqua distillata. -Nella parte b si aggiunge cloruro di sodio nella cella di destra e - nella parte c si inserisce del cloruro di sodio nella cella di sinistra. Il fine di questa illustrazione esemplificativa è quello di definire quando una soluzione possiede carattere isotonico, ipertonico o ipotonico e, per convenzione, il nostro punto di riferimento è dato dalla cella di destra; in altre parole, la soluzione posta nella cella a destra può essere ipo,iso,iper-tonica rispetto alla soluzione presente nella cella di sinistra.

-Nella parte a si osserva una situazione di isotonicità, pertanto la soluzione è isotonica, perché le due soluzioni, in riferimento alla molecola dell'acqua, possiedono una eguale concentrazione e in ambedue semicelle vi è una situazione di eguale energia potenziale (per riprendere il concetto di energia potenziale è opportuno ricordare che le molecole si diffondono da zone di maggiore energia potenziale verso zone di minore energia potenziale). -Nella parte b, a seguito dell'inserimento di cloruro di sodio (ma potrebbe essere glucosio, ioni potassio, o qualsiasi altra molecola) si osserva una diminuzione della concentrazione di acqua rispetto alla cellula di sinistra. Se non è chiaro perché diminuisce la concentrazione di acqua basta pensare al fatto che in un egual volume, a sinistra, si trova soltanto acqua mentre, a destra, troviamo acqua assieme ad altre molecole. La soluzione si definisce ipertonica e l'acqua tende a spostarsi verso la cella di destra, con minor concentrazione (è da notare, infatti, che il livello dell'acqua nella cella di destra aumenta, mentre nella cella di sinistra diminuisce). -Nella parte c, la cella di destra contiene una quantità di cloruro di sodio che fa diminuire il potenziale e attira acqua dalla cellula di destra; la soluzione in questo caso si definisce ipotonica.

la membrana plasmatica Nel doppio strato sono inserite numerose proteine che mediano le diverse funzioni della membrana: quali?

-alcune intervengono nel trasporto, verso l'interno e verso l'interno della cellula,di molte molecole - altre sono enzimi, che catalizzano reazioni associate alla membrana -altre ancora servono per collegare lo scheletro della cellula con la membrana - agiscono da recettori per captare e trasdurre i segnali chimici provenienti dall'ambiente - altre sostanze poste sulla superficie esterna della membrana sono infine coinvolte nei meccanismi di riconoscimento cellulare.

Negli organismi pluricellulari le cellule hanno forma molto varia (in rapporto alla loro funzione):

-arrotondata, cubica,prismatica, stellata provvista di molti prolungamenti. Le dimensioni delle cellule, assai variabili, -sono dell'ordine di grandezza del micron,µm (1 µm = 10-6 m) -comprese tra 10 µm e 50 µm

Ogni cellula possiede almeno tre componenti fondamentali:

-il materiale genetico (acido desossiribonucleico, o DNA), -circondato da una matrice fluida detta citoplasma, -il tutto racchiuso da una membrana plasmatica, un sottile involucro che la separa dall'esterno.

I trasporti passivi comprendono

-la diffusione semplice, -la diffusione facilitata - l'osmosi,

Nel trasporto secondario .

-non viene speso direttamente ATP, -ma viene sfruttata la differenza di potenziale elettrochimico creata dai trasportatori attivi che pompano ioni al di fuori della cellula. - trasporto secondario si basa comunque sul consumo di ATP, che permette di mantenere la differenza di potenziale senza la quale non ci sarebbe possibilità di trasporto secondario.

RETINACOLO ENDOPLASMATICO Ci sono due tipi di reticolo:

-quello liscio serve ad effettuare la sintesi lipidica ed assume funzioni specifiche nelle cellule speciali (contenimento di enzimi, ioni ecc), -e quello ruvido. quello ruvido è ricoperto di ribosomi. il secondo ad effettuare la sintesi proteica (tramite i ribosomi) per scopi indirizzati all'esterno.

Anche le membrane cellulari si comportano, entro certi limiti, come delle membrane semipermeabili. - ipertonica - ipotonica - isotonica

-se una cellula si trova a contatto con una soluzione salina più concentrata dei suoi liquidi interni (ipertonica), l'acqua passerà dalla cellula verso l'esterno e questa tenderà a rimpicciolirsi, a raggrinzirsi. - Se, invece, una cellula viene a contatto con una soluzione meno concentrata dei suoi liquidi interni (ipotonica) l'acqua passerà dall'esterno all'interno della cellula e questa tenderà a rigonfiarsi, in qualche caso fino a scoppiare. Per evitare queste catastrofiche conseguenze, la cellula ha la necessità di trovarsi in condizioni isotoniche rispetto all'ambiente che la circonda.

Nel caso dei batteri si tratta di cellule procariote, cioè ?

-senza un nucleo distinto -sono le cellule più primitive, ed anche le prime che si sono formate sulla Terra

Strutture citoplasmatiche 1.citoplasma 2.mitocondrio 3.ribosoma 4.reticolo endoplasmatico 5.di Golgi

1. citoplasma -sede dei processi metabolici, molto ricco di microtubuli e microfilamenti che mantengono la forma della cellula e partecipano attivamente ai processi di movimento 2.mitocondrio - produce energia tramite metabolismo aerobico (respirazione cellulare) 3.ribosoma -sede della sintesi proteica 4.reticolo endoplasmatico -sintetizza molte proteine (tra cui enzimi) e lipidi 5.apparato di Golgi - modifica e smista proteine e lipidi; sintetizza carboidrati

Strutture in cui è organizzato il materiale genetico 1.cromosomi 2. nucleo 3.membrana nucleare 4.nucleolo

1.cromosomi -ammassi organizzati di DNA e proteine accessorie, portatori dell'informazione genetica per costruire la cellula e controllarne l'attività 2.nucleo - spazio delimitato da una membrana in cui sono contenuti i cromosomi 3.membrana nucleare -circonda il nucleo; regola l'entrata e l'uscita di materiali dal nucleo attraverso piccole aperture (pori nucleari) 4.nucleolo -sintetizza i ribosomi

DUPLICAZIONE DEL DNA

La duplicazione del DNA permette di replicare il patrimonio genetico di una cellula madre in modo tale che questa possa dare origine a due cellule figlie che abbiano entrambe lo stesso DNA. DNA ha una struttura a doppia elica e si compone di due filamenti ciascuno dei quali funziona da stampo per la sintesi di un altro filamento. Da ciascuna molecola di DNA si ottengono così due molecole identiche contenenti ciascuna un filamento nuovo e uno parentale. Quando la molecola di DNA si duplica, i due filamenti si separano in seguito alla rottura dei legami a idrogeno ad opera di enzimi specifici. Ogni filamento si comporta come uno stampo per la formazione di un nuovo filamento complementare, utilizzando i nucleotidi disponibili nella cellula. L'aggiunta di nucleotidi al nuovo filamento è catalizzata dagli enzimi DNA-polimerasi. Nel processo di duplicazione molti altri enzimi giocano un ruolo importante. La duplicazione del DNA inizia a livello di una particolare sequenza di nucleotidi sul cromosoma, che è il punto d'origine della duplicazione. Questa procede in entrambe le direzioni, per mezzo delle due forcelle di duplicazione che si spostano nelle due direzioni opposte. Durante la duplicazione del DNA avviene l'azione proofreading delle DNA-polimerasi, che fanno invertire la direzione di marcia quando si rende necessario rimuovere quei nucleotidi che non si sono appaiati in modo corretto a quelli del filamento stampo

MITOSI

La mitosi è un processo di divisione cellulare che negli organismi pluricellulari interessa le cellule somatiche e attraverso il quale si formano due cellule identiche. Nella mitosi due copie identiche del materiale genetico vengono ridistribuite nelle cellule figlie.

La pompa sodio-potassio

La pompa sodio-potassio permette di trasportare contro gradiente di concentrazione ioni Na+ all'esterno della cellula e ioni K+ all'interno di essa. Questa operazione è di fondamentale importanza per le cellule come i neuroni in quanto permette loro di creare un potenziale elettrico ai due lati opposti della membrana, chiamato potenziale di riposo, alla base della propagazione dell'impulso nervoso elettrico.

IL CODICE GENETICO Con la scoperta del complesso ed estremamente preciso meccanismo mediante il quale le cellule duplicano il loro DNA era finalmente risolto il problema di come l'informazione ereditaria venga fedelmente trasmessa da una cellula madre alla cellula figlia, generazione dopo generazione. Il problema successivo divenne quello della traduzione: come faceva la successione delle basi azotate a determinare la sequenza degli amminoacidi di una proteina?

La ricerca di una risposta a questo quesito condusse alla scoperta dell'acido ribonucleico (RNA), una sostanza chimicamente simile al DNA. Come poi risultò, non uno ma tre tipi di RNA agiscono come intermediari nei processi che, partendo dal DNA, portano alle proteine. Questi tre tipi si distinguono in forma e funzionalità, ed agiscono l'uno dopo l'altro nella traduzione: RNA messaggero (mRNA). RNA ribosomiale (rRNA) e RNA di trasporto

Traduzione : la sintesi delle proteine

La traduzione è lo stadio della sintesi proteica in cui le istruzioni portate dall'm-RNA vengono tradotte nella sequenza corretta di amminoacidi per formare una proteina. La traduzione (ha luogo nel ribosoma (formato da r-RNA e proteine), composto da due subunità: quella piccola contiene un sito di legame per l'm-RNA; quella grande ha due siti di legame per due molecole di t-RNA e un sito che catalizza la formazione del legame peptidico tra due amminoacidi adiacenti. Ogni molecola di t-RNA è specifica per un unico amminoacido ed è in grado di riconoscere sia l'amminoacido che deve trasportare, sia il codone complementare di m-RNA associato al ribosoma. La traduzione ha inizio quando due codoni del filamento di m-RNA si legano alla subunità piccola di un ribosoma. Il primo codone è la tripletta di "inizio lettura" AUG, alla quale corrisponde l'amminoacido metionin - il secondo codifica il primo vero amminoacido della proteina. I due t-RNA, che hanno rispettivamente l'anticodone di inizio e l'anticodone complementare al secondo codone, si legano alla subunità grande e si forma un legame peptidico (cioè il legame tra amminoacidi che forma le proteine) tra i due amminoacidi trasportati. Il t-RNA di inizio si stacca dal ribosoma mentre il dipeptide (i due amminoacidi uniti dal legame peptidico) rimane legato al secondo t-RNA. Il ribosoma si sposta sopra un altro codone dell'm-RNA e una nuova molecola di t-RNA con il proprio amminoacido si dispone nel sito di legame vuoto del ribosoma. Si crea un nuovo legame peptidico e il tripeptide si salda all'ultimo t-RNA. Il processo di allungamento della catena polipeptidica prosegue in questo modo finché tutte le triplette sono state tradotte e viene raggiunto il codone di "fine lettura". La proteina completa si stacca dal ribosoma e specifici enzimi scindono il legame con la metionina

LA TRASCRIZIONE DEL DNA

La trascrizione è il processo mediante il quale l'informazione genetica contenuta nei geni che specificano la sintesi di proteine, cioè nei geni strutturali, viene trascritta in un filamento di RNA messaggero. La trascrizione viene operata da un apparato sintetizzatore, denominato RNA-polimerasi, che si comporta in modo simile all'apparato che duplica il DNA. Il primo passo è quello di divaricare il tratto specifico della doppia elica di DNA esponendo la sequenza di basi che serviranno di stampo per l'mRNA; quindi i ribonucleotidi attivati si dispongono in corrispondenza dei nucleotidi complementari del filamento di DNA da trascrivere, dopodiché intervengono gli enzimi che li saldano l'uno all'altro realizzando il filamento polimerico. Va notato che la trascrizione non è semplice copiatura poiché implica la sostituzione della Timina (sigla T) con l'Uracile (sigla U), pertanto una sequenza, poniamo ATC GCT CGA, risulta trascritta nelle triplette complementari UAG CGA GCU. Le molecole di RNA messaggero sono dunque copie (trascrizioni) di sequenze nucleotidiche codificate del DNA. A differenza del DNA, tuttavia, le molecole di RNA hanno un solo filamento.

MIELOSI

Tra le cellule terminalmente differenziate vanno annoverati i gameti ( cellule uovo e spermatozoi), ovvero le cellule riproduttive. In questo caso il processo che le origina non è la mitosi ma la meiosi, che produce da una cellula madre diploide quattro cellule figlie aploidi ( ovvero con ,nel caso umano, 23 cromosomi invece di 46). La meiosi è simile alla mitosi ma invece di una avvengono due divisioni cellulari consecutive. Alla fine della meiosi sia ha da una cellula progenitrice quattro cellule figli con una quantità di DNA pari alla metà di quello della cellula progenitrice. Nel corso della meiosi si ha inoltre un mescolamento dei geni materni e paterni che porta alla formazione di cellule geneticamente uniche. Da un punto di vista genetico, la meiosi assume una grande importanza perché rappresenta il modo in cui possono formarsi nuove combinazioni di geni e, quindi, rende possibile la variabilità genetica tra individui della stessa specie. Infatti, già con il crossing-over, ovvero con lo scambio di porzioni di DNA tra cromatidi di due cromosomi omologhi, al momento della profase I, avviene una prima modificazione dell' assortimento di geni rispetto a quello della cellula madre. Inoltre, occorre considerare che la divisione dei due cromosomi omologhi durante la fase di anafase I avviene in modo casuale: ciò significa che non è prestabilito il polo della cellula verso cui migrerà ciascun cromosoma. Dunque, a partire da una cellula madre, si formano con la prima divisione meiotica due cellule aploidi che sono geneticamente differenti tra loro e diverse da qualsiasi altra coppia di cellule che derivano dalla stessa cellula madre. La variabilità genetica, assicurata anche dai meccanismi di mutazione spontanea, assume un ruolo essenziale nei processi evolutivi, secondo il concetto di selezione naturale

- le cellule più piccole

sono quelle dei batteri (1 µm),