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Formazione cromosoma, Sbobinature di Biologia

Formazione della cromatina e distinzione tra eterocromatina e eucromatina

Tipologia: Sbobinature

2018/2019

Caricato il 08/04/2019

Giuliaaaaaaaabiiiii
Giuliaaaaaaaabiiiii 🇮🇹

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Lezione del 5 dicembre 2018-BIOLOGIA
L’involucro nucleare fa parte del sistema di membrane interne, abbiamo delle interruzioni della membra che
sono necessarie per quello che è il trasporto nucleare, dal nucleo verso il citoplasma e dal citoplasma verso il
nucleo, queste interruzioni sono necessarie perché molte sostanza che entrano nel nucleo non riuscirebbero a
passare la doppia membrana, questi pori consentono quindi questo passaggio anche se molto controllato.
Sulla membrana esterna dell’involucro nucleare si trovano dei ribosomi che sono peró esclusivamente il
residuo della trascrizione e dal fatto che è in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso e quindi alcuni
ribosomi si appongono sulla parte esterna della membrana nucleare. La presenza della membrana è una delle
differenze di maggior rilievo tra eucarioti e procarioti, abbiamo già detto che non è l’unica differenza perché
nei procarioti mancano tutte le membrane interne, tutti gli organelli che sono circondati da membrana ma
sicuramente la presenza dell’involucro nucleare è tra le maggiori differenze ed è una seconda barriera di
permeabilità che si è formata durante l’evoluzione, per invaginazione della membrana plasmatica che si è
ripiegata verso l’interno in vari punti della cellula formando queste vescicole e poi questi setti sono stati
tagliati e quindi l’involucro nucleare,come tutte le membrane interne, hanno assunto identità propria
(staccata dalla membrana citoplasmatica). Gli scambi tra nucleo e citoplasma ovviamente sono importanti,
basti pensare al risultato nel processo di trascrizione e la membrana diventa anche importante nel confinare
le attività del DNA con quelle che sono attività che avvengono nel citoplasma. La doppia membrana è
importante perché consente di specializzare le due membrane a seconda del versante verso cui lavorano,
molte delle funzioni delle membrane sono date dalle proteine di membrana e quindi la possibilità di
specializzare la membrana interna, per i rapporti con il nucleo e la membrana esterna, per i rapporti con il
citoplasma e recettori ovviamente consente un’interazione specifica per i due elementi. L’involucro nucleare
definisce la forma del nucleo e per questo interviene la lamina nucleare ( ne abbiano parlato con i filamenti
intermedi) , situata nel nucleo al di sotto della membrana interna. Noi abbiamo una membrana esterna con
proteine diverse dal versante interno poi abbiamo le proteine della lamina che sono associate a proteine di
membrana, associate alle proteine della lamina abbiamo la cromatina che è il DNA complessato a proteine.
L’organizzazione della cromatina con proteine della lamina è caratterizzata da siti specifici a cui va ad
agganciarsi la cromatina e questo da un ordine al materiale nucleare quando non è compattato al momento
della divisione cellulare. Le proteine della lamina danno anche struttura al nucleo infatti verranno poi
staccate mediante fosforilazione dalle proteine della membrana nucleare favorendo così la disgregazione
della membrana durante la divisione cellulare. Durante questa il materiale genetico deve entrare in contatto
con le strutture del citoplasma e quindi l’involucro nucleare deve essere assorbito ed eliminato, il prima
passo per l’eliminazione di questo involucro è la fosforilazione delle proteine della lamina, queste vengono
fosforilate quindi cambia la loro conformazione, si staccano dalle proteine dell’involucro così esso puó
essere eliminato, verra riformato solo dopo la fine della divisione cellulare. I pori sono strutture che si
trovano su tutto l’involucro nuclare e sono dei cilindri che attraversano membrana esterna, interna e lo spazio
perinucleare. I pori servono per il trasporto nucleare cioè dal nucleo l’RNA messaggero, l’RNA di trasporto,
i ribosomi nelle due subumità separate perché intero non passa per i pori e questa è una difesa per il nucleo
poiché non potrà mai avvenire la sintesi delle proteine, la due subunità infatti si assemblano solo nel
citoplasma. Nel nucleo entrano tutte le proteine che sono sintetizzate nel citoplasma e sono le proteine che
servono per la duplicazione del DNA, proteine per trascrizione, proteine ribosomiali che andranno a formare
i ribosomi. Come fa una proteina tradotta nel citoplasma a raggiungere il nucleo? Esistono delle brevi
sequenze amminoacidiche che fungono da segnale di riconoscimento e che vengono riconosciute come
segnale per trasporto della proteina. È piu corretto parlare di complesso del poro perche è un complesso
proteico che prevede 8 complessi proteinci intorno al poro stesso e un granulo centrale che regola il
passaggio, una proteina di membrana aggancia l’anello del poro a cui a loro volta sono agganciate altre
proteine, questa proteina che fa si che il poro rimanga ancorato viene chiamata proteina di ancoraggio ed è
quella che ricononosce e mantiene in sede il poro poi abbiamo verso l’interno della cellula quello che viene
chiamato cesto di fibre che è un insieme di proteine fibrose che formano un canestro che veicola le sostanze
all’interno, quindi una volta che le molecole imboccano vengono guidate o all’interno o all’esterno. La loro
grandezza è tra i 100-120 nanometri.
Il nucleo continene cromatina (DNA+ proteine basiche o acide) è un termine antico, della secona metà
dell’800, stava a descrivere una sostanza colorabile presente nel nucleo con forte affinità per i coloranti
basici q quindi si è presunto fosse una sostanza acida ma la cosa importante è che questo termine fu usato per
indicare continuità tra la cromatina e corpuscoli che si vedevano durante la difisione cellulare, fu usato il
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Lezione del 5 dicembre 2018 - BIOLOGIA

L’involucro nucleare fa parte del sistema di membrane interne, abbiamo delle interruzioni della membra che sono necessarie per quello che è il trasporto nucleare, dal nucleo verso il citoplasma e dal citoplasma verso il nucleo, queste interruzioni sono necessarie perché molte sostanza che entrano nel nucleo non riuscirebbero a passare la doppia membrana, questi pori consentono quindi questo passaggio anche se molto controllato. Sulla membrana esterna dell’involucro nucleare si trovano dei ribosomi che sono peró esclusivamente il residuo della trascrizione e dal fatto che è in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso e quindi alcuni ribosomi si appongono sulla parte esterna della membrana nucleare. La presenza della membrana è una delle differenze di maggior rilievo tra eucarioti e procarioti, abbiamo già detto che non è l’unica differenza perché nei procarioti mancano tutte le membrane interne, tutti gli organelli che sono circondati da membrana ma sicuramente la presenza dell’involucro nucleare è tra le maggiori differenze ed è una seconda barriera di permeabilità che si è formata durante l’evoluzione, per invaginazione della membrana plasmatica che si è ripiegata verso l’interno in vari punti della cellula formando queste vescicole e poi questi setti sono stati tagliati e quindi l’involucro nucleare,come tutte le membrane interne, hanno assunto identità propria (staccata dalla membrana citoplasmatica). Gli scambi tra nucleo e citoplasma ovviamente sono importanti, basti pensare al risultato nel processo di trascrizione e la membrana diventa anche importante nel confinare le attività del DNA con quelle che sono attività che avvengono nel citoplasma. La doppia membrana è importante perché consente di specializzare le due membrane a seconda del versante verso cui lavorano, molte delle funzioni delle membrane sono date dalle proteine di membrana e quindi la possibilità di specializzare la membrana interna, per i rapporti con il nucleo e la membrana esterna, per i rapporti con il citoplasma e recettori ovviamente consente un’interazione specifica per i due elementi. L’involucro nucleare definisce la forma del nucleo e per questo interviene la lamina nucleare ( ne abbiano parlato con i filamenti intermedi) , situata nel nucleo al di sotto della membrana interna. Noi abbiamo una membrana esterna con proteine diverse dal versante interno poi abbiamo le proteine della lamina che sono associate a proteine di membrana, associate alle proteine della lamina abbiamo la cromatina che è il DNA complessato a proteine. L’organizzazione della cromatina con proteine della lamina è caratterizzata da siti specifici a cui va ad agganciarsi la cromatina e questo da un ordine al materiale nucleare quando non è compattato al momento della divisione cellulare. Le proteine della lamina danno anche struttura al nucleo infatti verranno poi staccate mediante fosforilazione dalle proteine della membrana nucleare favorendo così la disgregazione della membrana durante la divisione cellulare. Durante questa il materiale genetico deve entrare in contatto con le strutture del citoplasma e quindi l’involucro nucleare deve essere assorbito ed eliminato, il prima passo per l’eliminazione di questo involucro è la fosforilazione delle proteine della lamina, queste vengono fosforilate quindi cambia la loro conformazione, si staccano dalle proteine dell’involucro così esso puó essere eliminato, verra riformato solo dopo la fine della divisione cellulare. I pori sono strutture che si trovano su tutto l’involucro nuclare e sono dei cilindri che attraversano membrana esterna, interna e lo spazio perinucleare. I pori servono per il trasporto nucleare cioè dal nucleo l’RNA messaggero, l’RNA di trasporto, i ribosomi nelle due subumità separate perché intero non passa per i pori e questa è una difesa per il nucleo poiché non potrà mai avvenire la sintesi delle proteine, la due subunità infatti si assemblano solo nel citoplasma. Nel nucleo entrano tutte le proteine che sono sintetizzate nel citoplasma e sono le proteine che servono per la duplicazione del DNA, proteine per trascrizione, proteine ribosomiali che andranno a formare i ribosomi. Come fa una proteina tradotta nel citoplasma a raggiungere il nucleo? Esistono delle brevi sequenze amminoacidiche che fungono da segnale di riconoscimento e che vengono riconosciute come segnale per trasporto della proteina. È piu corretto parlare di complesso del poro perche è un complesso proteico che prevede 8 complessi proteinci intorno al poro stesso e un granulo centrale che regola il passaggio, una proteina di membrana aggancia l’anello del poro a cui a loro volta sono agganciate altre proteine, questa proteina che fa si che il poro rimanga ancorato viene chiamata proteina di ancoraggio ed è quella che ricononosce e mantiene in sede il poro poi abbiamo verso l’interno della cellula quello che viene chiamato cesto di fibre che è un insieme di proteine fibrose che formano un canestro che veicola le sostanze all’interno, quindi una volta che le molecole imboccano vengono guidate o all’interno o all’esterno. La loro grandezza è tra i 100-120 nanometri. Il nucleo continene cromatina (DNA+ proteine basiche o acide) è un termine antico, della secona metà dell’800, stava a descrivere una sostanza colorabile presente nel nucleo con forte affinità per i coloranti basici q quindi si è presunto fosse una sostanza acida ma la cosa importante è che questo termine fu usato per indicare continuità tra la cromatina e corpuscoli che si vedevano durante la difisione cellulare, fu usato il

termine cromosoma che sta a significare corpo colorato, il fatto di chiamare cromosomico i bastoncelli colorati nel nucleo fu un passo importante perché metteva in rilievo il fatto che ad un certo punto comparisse la cromatina e questi bastoncelli, durante la divisione cellulare mano mano la cromatina si ipercondensa e quindi scompare e non la vediamo più come filamento colorabile ma la vediamo come corpo colorabile. I cromosomi sono quindi il risultato della condensazione della cromatina. Nel nucleo ce una regione importante chiamata nucleolo che è una regione che è il centro di sintesi e assemblaggio di RNA con le proteine dei ribosomi, è molto evidente come struttura quando la cellula non è in divisione. La colorazione così forte di questa regione è data dal fatto che si riuniscono nella regione organizzativa del nucleolo dei tratti di DNA di ben 10 cromosomi e sono i cromosomi 13,14,15,21 e 22, 5 coppie quindi, portano i geni per gli RNA ribosomiali quindi in questa regione vengono fortemente frascritti questi geni e si forma RNA ribosomiale e arrivano proteine dal citoplasma e si assemblano proteine con RNA formando subunità minore e maggiore. Questo è il motivo per cui nel nucleolo arrivano questi 10 cromosomi che sono ancora poco condensati ma il fatto di metterli tutti insieme fa si che quella zona appaia fortemente colorata, perché c’è tanto DNA. L’RNA ribosomiale trascritto da questi geni sono 3. L’RNA ribosomiale nasce come unica molecola precursore che poi vieni tagliata, quindi abbiamo un solo gene, c’è la trascrizione che poi viene tagliata nelle varie categorie 18,28 e 5.8 , la 5 viene fatta a parte.

La cromatina è un complesso di DNA e proteine basiche, amminoacidi basici, proteine acide, contengono amminoacidi basici, associata alla cromatina troviamo qualche molecola di DNA che è però un residuo, componente secondario dovuto alle attività di trascrizione. La cromatina serve a compattare le molecole di DNA, non alternando la struttura del DNA, ma andandola solo a compattare, si avvolge intorno a queste proteine. Le molecole di DNA sono molto lunghe, considerando che la più piccola può essere i 4 cm, in na cellula che può essere i 80 micron. Ma non è solo un problema dimensionale ma anche funzionale, solo il 10% del DNA è codificante, cioè quel DNA che porta le informazioni per le proteine e per mRNA. Questo DNA codificante è detto DNA a sequenza unica, tutto il resto del DNA può rimanere condensato per più tempo ,questo rende il DNA non utilizzabile, non disponibile alla trascrizione, quindi c’è molto DNA che può rimanere condensato perché non utilizzato per molto tempo, questo viene detto “mediamente ripetitivo “, che viene utilizzato solo in determinate situazioni e DNA “altamente ripetitivo”, che codifica quei prodotti che servono in grande quantità in brevi periodi, vuol dire che delle sequenze di DNA, geni, vengono ripetute e quindi la trascrizione è molto rapida ma molto materiale, per esempio RNA ribosomiale, che mi serve nei periodi di attiva sintesi proteica e quindi in poco tempo ne produco tantissimo, quindi tutti i prodotti che servono in periodi limitati in grandi quantità, il DNA altamente ripetitivo non viene trascritto. Le proteine coinvolte nella formazione della cromatina sono 5 classi: (H3,H4) che sono istoni ricchi in arginina e presentano un elevato grado di conservazione evolutiva ( ci da la misura di quanto una proteina o una parte sia importante per la funzione) , quindi sono fortemente conservati! -H2A e H2B sono moderatamente ricchi di lisina e presentano una discreta conservazione evolutiva. -H1 sono proteine ricche di lisina e questa è la classe che presenta maggiore eterogeneità questo sta ad indicare che la sua funzione è importante ma non basilare.

Le proteine non istoniche: sono specie specifiche e sono tessuto specifiche, sono implicate in attivitá regolative suggerito dal fatto che siano tessuto specifici. Il primo momento della condensazione: le proteine istoniche H3, H2A,H2B, H4 formano un ottamero cioè due molecole per ogni proteina dove una parte superiore ha tutte e 4 le molecole appena nominate e la parte sotto ne ha altre 4. Intorno a questo che viene chiamato ottamero proteico si avvolge il DNA formando quasi due giri incompleti, questo è il nucleosoma. Ecco qui che viene fuori la conservazione evolutiva, nella costituzione del nucleosoma gli istoni H3 e H4 che erano altamente conservati dono necessari per la formazione dell’ottamero, se le proteine fossero diverse non ci sarebbe la formazione dell’ottamero. Gli istoni H2A, H2B che sono mediamente conservati in maniera evolutiva sono altrettanto importanti ma servono solo a determinare la disposizione dell’ottamero lungo il DNA. Tra i vari nucleosomi c’è un tratto di DNA più o meno di 140 paia di basi che si chiamano DNA linker, intorno all’ottamero avremo 146 paia di basi. Quello che ho descritto è la collana di perle ed è il primo livello di condensazione, ovviamente il nucleosoma essendo più grosso si colora più fortemente, già qui abbiamo accorciato e ispessito il DNA, poi abbiamo il secondo livello di condensazione dove la cromatina comincia ad essere piu compatta, spessa e più corta e qui interviene l’istone H1 ravvicinando i nucleosomi tra loro. L’istone H1 presenta un corpo

dei due cromosomi sessuali X presenti nelle loro cellule. Tale cromosoma viene "silenziato", ovvero reso inerte dal punto di vista trascrizionale, tramite impacchettamento in un'unità densa di eterocromatina a formare una struttura inerte definita corpo di Barr. Fu chiamato così perché questo cromosoma x sempre molto condensato si individua bene nelle cellule quindi Bar descrisse dal punto di vista strutturale tutto ció e da qui deriva il suo nome ma la spiegazione del motivo per cui ci fosse si deve poi Lyon. Questa teoria ormai accertata si chiama “compenso di dose”. Uno dei due cromosomi x femminili viene inattivato mediante condensazione per compensare la mancanza della x nel maschio. Quindi vuol dire che sulla x esiste un gene che codifica per un enzima, supponendo che da un gene io possa avere in un minuto 10 molecole di mRNA, nella femmina io ne avrei 20 cioè il soppio, quindi ci sarebbe una differenza di dosaggio nel maschio piuttosto che nella femmina. Interviene quindi il compenso di dose che zittisce una x e quindi 10 molecole produce la donna 10 il maschio ma quando si tratta di geni che non sono in comune al maschio, che sono quelli che differenziano il sesso, allora le due x vanno attivate tutte e due. Si chiama quindi per questo eterocromatina facoltativa, viene trascritta quando serve.