RNA is a polymer made up of nucleotides with a similar structure to DNA. There are three main types of RNA: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). mRNA carries genetic information from DNA to the ribosomes for protein synthesis. tRNA transfers amino acids to the ribosome during protein translation. rRNA makes up 80% of total cellular RNA and combines with proteins to form ribosomes, the sites of protein synthesis.
The document discusses the structure and function of nucleic acids and their components. It covers the following key points:
1. Nucleic acids are made of nucleotides, which consist of a nucleoside (a nitrogenous base linked to a 5-carbon sugar) and one or more phosphate groups. The bases are either pyrimidines or purines.
2. DNA contains the bases adenine, guanine, cytosine, and thymine, while RNA contains adenine, guanine, cytosine, and uracil instead of thymine.
3. Nucleotides join together via phosphodiester bonds between the 3' carbon of one sugar and the 5' carbon of the next,
Lipids: Definition, Structure, classification, Properties and FunctionAtharv Kurhade
This document defines lipids and discusses their structure, classification, properties, and functions. Lipids are organic compounds that are insoluble in water but soluble in organic solvents. They typically have a glycerol backbone with two fatty acid tails and a phosphate group. Lipids can be classified based on their structure, ability to saponify, and polarity. They serve important roles as energy stores, structural components of cell membranes, and carriers of fat-soluble vitamins.
RNA polymerases are enzymes that transcribe DNA into RNA. In prokaryotes, a single RNA polymerase synthesizes RNA, while eukaryotes contain three RNA polymerases that synthesize different RNA molecules. RNA polymerases are large complex protein machines made of multiple subunits that work together to unwind DNA, add nucleotides, and proofread the newly synthesized RNA. The transcription process involves initiation, elongation, and termination stages that are regulated by various transcription factors.
RNA is a polymer made up of nucleotides with a similar structure to DNA. There are three main types of RNA: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). mRNA carries genetic information from DNA to the ribosomes for protein synthesis. tRNA transfers amino acids to the ribosome during protein translation. rRNA makes up 80% of total cellular RNA and combines with proteins to form ribosomes, the sites of protein synthesis.
The document discusses the structure and function of nucleic acids and their components. It covers the following key points:
1. Nucleic acids are made of nucleotides, which consist of a nucleoside (a nitrogenous base linked to a 5-carbon sugar) and one or more phosphate groups. The bases are either pyrimidines or purines.
2. DNA contains the bases adenine, guanine, cytosine, and thymine, while RNA contains adenine, guanine, cytosine, and uracil instead of thymine.
3. Nucleotides join together via phosphodiester bonds between the 3' carbon of one sugar and the 5' carbon of the next,
Lipids: Definition, Structure, classification, Properties and FunctionAtharv Kurhade
This document defines lipids and discusses their structure, classification, properties, and functions. Lipids are organic compounds that are insoluble in water but soluble in organic solvents. They typically have a glycerol backbone with two fatty acid tails and a phosphate group. Lipids can be classified based on their structure, ability to saponify, and polarity. They serve important roles as energy stores, structural components of cell membranes, and carriers of fat-soluble vitamins.
RNA polymerases are enzymes that transcribe DNA into RNA. In prokaryotes, a single RNA polymerase synthesizes RNA, while eukaryotes contain three RNA polymerases that synthesize different RNA molecules. RNA polymerases are large complex protein machines made of multiple subunits that work together to unwind DNA, add nucleotides, and proofread the newly synthesized RNA. The transcription process involves initiation, elongation, and termination stages that are regulated by various transcription factors.
Fatty acids undergo beta-oxidation in the mitochondria to break them down into acetyl-CoA units for energy production. There are four main steps: 1) activation by adding CoA, 2) transport into the mitochondrial matrix using carnitine, 3) repeated oxidation reactions that remove two-carbon acetyl-CoA units, and 4) regulation by malonyl-CoA and feedback inhibition when ATP levels are high. Unsaturated and odd-numbered fatty acids require additional enzymes for isomerization or conversion into intermediates that can enter the citric acid cycle.
Glycogen metabolism involves glycogen synthesis (glycogenesis) and breakdown (glycogenolysis). Glycogenolysis is regulated by a cyclic AMP mediated cascade where hormones like epinephrine and glucagon activate adenylate cyclase to increase cAMP levels. This activates protein kinase A which phosphorylates phosphorylase kinase and glycogen phosphorylase leading to glycogen breakdown. Insulin signaling opposes this process by activating protein phosphatase 1 to dephosphorylate these enzymes and favor glycogenesis. Coordinated regulation of glycogen phosphorylase and synthase activities maintains blood glucose levels.
Ribosomes are small organelles found in both prokaryotic and eukaryotic cells that are involved in protein synthesis. They are composed of ribosomal RNA and proteins. In prokaryotes, ribosomes are 70S and consist of a 50S and 30S subunit. In eukaryotes, ribosomes are 80S and consist of a 60S and 40S subunit. Ribosomes link amino acids together through peptide bonds to synthesize proteins using instructions from mRNA. They protect mRNA and the growing protein chain during the translation process.
DNA is a molecule composed of two chains that coil around each other to form a double helix carrying genetic instructions for the development, functioning, growth and reproduction of all known organism. DNA are nucleic acids;. The two DNA strands are also known as polynucleotides as they are composed of simpler monomeric units called nucleotides. Each nucleotide is composed of one of four nitrogen-containing nucleo bases (cytosine[C], guanine[G], adenine[A] or thymine[T]), a sugar called deoxyribose, and a phosphate group.
Nucleotide :- nitrogenous base,sugar,phosphate
Nucleoside :- :- nitrogenous base,sugar
This document summarizes sphingolipid metabolism. It discusses that sphingolipids are composed of ceramide and a head group like phosphorylcholine or carbohydrates. Sphingolipid synthesis begins with the formation of ceramide from sphingosine and a fatty acid on the endoplasmic reticulum. Ceramide is then used to synthesize complex sphingolipids like sphingomyelin and glycosphingolipids in the Golgi apparatus. Deficiencies in sphingolipid catabolic enzymes can cause sphingolipidoses, lipid storage disorders that mainly affect the nervous system.
This document defines and provides examples of derived lipids, including fatty acids and glycerol. It discusses the classification, nomenclature, and importance of fatty acids. Specifically, it describes saturated and unsaturated fatty acids, essential fatty acids like linoleic acid, and eicosanoids derived from arachidonic acid. It also discusses glycerol as a derived lipid and important alcohols like phytol, carotene, and sphingosine. Finally, it covers cholesterol as a key steroid and provides examples of other plant and animal sterols.
These slides may be helpful for grabbing basic knowledge regarding Nucleic acids for the students of Microbiology, Biochemistry, Nursing, Agriculture, Veterinary,Pharmacy..etc
The nucleus is the control center of the cell that contains DNA and controls its metabolic and hereditary activities. It is enclosed by a double nuclear membrane with nuclear pores that regulate transport. Inside the nucleus is nucleoplasm containing chromatin fibers that coil to form chromosomes during cell division. The nucleolus forms within the nucleus and is responsible for synthesizing ribosomes. The nucleus varies in shape, size, and number depending on the cell but is typically a single, spherical organelle located in the cell's center.
Lipids perform four major physiological functions in the body: 1) as structural components of biological membranes, 2) as energy reserves, 3) as vitamins and hormones, and 4) bile acids aid in lipid solubilization. There are three main classifications of lipids: simple lipids like triglycerides, compound lipids containing additional groups like phospholipids and sphingolipids, and derived lipids which are hydrolysis products of simple and compound lipids. Fatty acids are mono-carboxylic acids that vary in carbon chain length and saturation, and serve as building blocks for more complex lipids. Phospholipids are major structural components of membranes and act as emulsifying agents. Steroids contain a cyclopentanoperhydrophen
Eukaryotic dna replication jackson charyJacksonchary
Eukaryotic DNA replication is a multi-step process that copies DNA to produce identical daughter molecules. It occurs only once per cell cycle and follows Chargaff's rule of base pairing. The steps include initiation, elongation, and termination. Initiation involves the formation of a pre-replicative complex with proteins like ORC, CDC6, Cdt1, and Mcm2-7. Elongation forms a replication fork as the DNA unwinds and is copied by DNA polymerases in the 5' to 3' direction on the leading strand and in short Okazaki fragments on the lagging strand.
This document summarizes translation mechanisms in prokaryotic and eukaryotic systems. It discusses that translation is the process of protein synthesis from mRNA, involving ribosomes, tRNAs, and enzymes. The three main steps of translation - initiation, elongation, and termination - are described for both prokaryotic and eukaryotic systems. Key differences between the two systems are the use of Shine-Dalgarno sequences and initiation factors in prokaryotes versus Kozak sequences and more complex initiation factor involvement in eukaryotes. Termination and ribosome recycling mechanisms are also compared between prokaryotes and eukaryotes.
Nucleoproteins are composed of nucleic acids and proteins. The two main nucleic acids are DNA and RNA. DNA is located in the cell nucleus and contains the cell's genetic information. It has a double-helix structure formed from two intertwined strands containing deoxyribonucleotides. RNA is mainly found in the cytoplasm and comes in three types: tRNA, rRNA, and mRNA. tRNA transports amino acids during protein synthesis. rRNA is a component of ribosomes, which assemble amino acids using information from mRNA transcripts of DNA genes. Nucleic acids play essential roles in storing and expressing genetic information, and synthesizing proteins.
Ribonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule essential in various biological roles in coding, decoding, regulation, and expression of genes. RNA and DNA are nucleic acids, and, along with proteins and carbohydrates, constitute the four major macromolecules essential for all known forms of life. Like DNA, RNA is assembled as a chain of nucleotides, but unlike DNA it is more often found in nature as a single-strand folded onto itself, rather than a paired double-strand.
Biosynthesis of amino acid (essential and non essential)anamsharif
Amino acids are organic compounds that are the building blocks of proteins. There are two types - essential amino acids that must be obtained through diet as the body cannot synthesize them, and non-essential amino acids that the body can synthesize from other compounds if not obtained in diet. The document discusses the biosynthesis pathways of both essential and non-essential amino acids from common metabolic precursors like pyruvate, oxaloacetate, and glutamate. Key enzymes involved in amino acid synthesis include glutamate dehydrogenase, glutamine synthetase, aspartate transaminase, and others.
Ribosomes are cell structures composed of RNA and proteins that synthesize proteins. They were discovered in plant and animal cells in the 1950s. Ribosomes can be found floating in the cytoplasm or attached to the endoplasmic reticulum, and their location determines whether proteins are used inside or outside the cell. Ribosomes consist of two subunits that come together to translate mRNA into proteins according to the genetic code.
description of the deciphering of the genetic code and genetic code table and explanation of characteristics of the genetic code and different scientists involved in cracking of the genetic code
Slide Apparato del Golgi, a cura di Catalano Michele e Galli Valerio (Corso di istologia, L.M. in medicina e chirurgia - a.a. 2011-2012)
http://medmedicine.it
Fatty acids undergo beta-oxidation in the mitochondria to break them down into acetyl-CoA units for energy production. There are four main steps: 1) activation by adding CoA, 2) transport into the mitochondrial matrix using carnitine, 3) repeated oxidation reactions that remove two-carbon acetyl-CoA units, and 4) regulation by malonyl-CoA and feedback inhibition when ATP levels are high. Unsaturated and odd-numbered fatty acids require additional enzymes for isomerization or conversion into intermediates that can enter the citric acid cycle.
Glycogen metabolism involves glycogen synthesis (glycogenesis) and breakdown (glycogenolysis). Glycogenolysis is regulated by a cyclic AMP mediated cascade where hormones like epinephrine and glucagon activate adenylate cyclase to increase cAMP levels. This activates protein kinase A which phosphorylates phosphorylase kinase and glycogen phosphorylase leading to glycogen breakdown. Insulin signaling opposes this process by activating protein phosphatase 1 to dephosphorylate these enzymes and favor glycogenesis. Coordinated regulation of glycogen phosphorylase and synthase activities maintains blood glucose levels.
Ribosomes are small organelles found in both prokaryotic and eukaryotic cells that are involved in protein synthesis. They are composed of ribosomal RNA and proteins. In prokaryotes, ribosomes are 70S and consist of a 50S and 30S subunit. In eukaryotes, ribosomes are 80S and consist of a 60S and 40S subunit. Ribosomes link amino acids together through peptide bonds to synthesize proteins using instructions from mRNA. They protect mRNA and the growing protein chain during the translation process.
DNA is a molecule composed of two chains that coil around each other to form a double helix carrying genetic instructions for the development, functioning, growth and reproduction of all known organism. DNA are nucleic acids;. The two DNA strands are also known as polynucleotides as they are composed of simpler monomeric units called nucleotides. Each nucleotide is composed of one of four nitrogen-containing nucleo bases (cytosine[C], guanine[G], adenine[A] or thymine[T]), a sugar called deoxyribose, and a phosphate group.
Nucleotide :- nitrogenous base,sugar,phosphate
Nucleoside :- :- nitrogenous base,sugar
This document summarizes sphingolipid metabolism. It discusses that sphingolipids are composed of ceramide and a head group like phosphorylcholine or carbohydrates. Sphingolipid synthesis begins with the formation of ceramide from sphingosine and a fatty acid on the endoplasmic reticulum. Ceramide is then used to synthesize complex sphingolipids like sphingomyelin and glycosphingolipids in the Golgi apparatus. Deficiencies in sphingolipid catabolic enzymes can cause sphingolipidoses, lipid storage disorders that mainly affect the nervous system.
This document defines and provides examples of derived lipids, including fatty acids and glycerol. It discusses the classification, nomenclature, and importance of fatty acids. Specifically, it describes saturated and unsaturated fatty acids, essential fatty acids like linoleic acid, and eicosanoids derived from arachidonic acid. It also discusses glycerol as a derived lipid and important alcohols like phytol, carotene, and sphingosine. Finally, it covers cholesterol as a key steroid and provides examples of other plant and animal sterols.
These slides may be helpful for grabbing basic knowledge regarding Nucleic acids for the students of Microbiology, Biochemistry, Nursing, Agriculture, Veterinary,Pharmacy..etc
The nucleus is the control center of the cell that contains DNA and controls its metabolic and hereditary activities. It is enclosed by a double nuclear membrane with nuclear pores that regulate transport. Inside the nucleus is nucleoplasm containing chromatin fibers that coil to form chromosomes during cell division. The nucleolus forms within the nucleus and is responsible for synthesizing ribosomes. The nucleus varies in shape, size, and number depending on the cell but is typically a single, spherical organelle located in the cell's center.
Lipids perform four major physiological functions in the body: 1) as structural components of biological membranes, 2) as energy reserves, 3) as vitamins and hormones, and 4) bile acids aid in lipid solubilization. There are three main classifications of lipids: simple lipids like triglycerides, compound lipids containing additional groups like phospholipids and sphingolipids, and derived lipids which are hydrolysis products of simple and compound lipids. Fatty acids are mono-carboxylic acids that vary in carbon chain length and saturation, and serve as building blocks for more complex lipids. Phospholipids are major structural components of membranes and act as emulsifying agents. Steroids contain a cyclopentanoperhydrophen
Eukaryotic dna replication jackson charyJacksonchary
Eukaryotic DNA replication is a multi-step process that copies DNA to produce identical daughter molecules. It occurs only once per cell cycle and follows Chargaff's rule of base pairing. The steps include initiation, elongation, and termination. Initiation involves the formation of a pre-replicative complex with proteins like ORC, CDC6, Cdt1, and Mcm2-7. Elongation forms a replication fork as the DNA unwinds and is copied by DNA polymerases in the 5' to 3' direction on the leading strand and in short Okazaki fragments on the lagging strand.
This document summarizes translation mechanisms in prokaryotic and eukaryotic systems. It discusses that translation is the process of protein synthesis from mRNA, involving ribosomes, tRNAs, and enzymes. The three main steps of translation - initiation, elongation, and termination - are described for both prokaryotic and eukaryotic systems. Key differences between the two systems are the use of Shine-Dalgarno sequences and initiation factors in prokaryotes versus Kozak sequences and more complex initiation factor involvement in eukaryotes. Termination and ribosome recycling mechanisms are also compared between prokaryotes and eukaryotes.
Nucleoproteins are composed of nucleic acids and proteins. The two main nucleic acids are DNA and RNA. DNA is located in the cell nucleus and contains the cell's genetic information. It has a double-helix structure formed from two intertwined strands containing deoxyribonucleotides. RNA is mainly found in the cytoplasm and comes in three types: tRNA, rRNA, and mRNA. tRNA transports amino acids during protein synthesis. rRNA is a component of ribosomes, which assemble amino acids using information from mRNA transcripts of DNA genes. Nucleic acids play essential roles in storing and expressing genetic information, and synthesizing proteins.
Ribonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule essential in various biological roles in coding, decoding, regulation, and expression of genes. RNA and DNA are nucleic acids, and, along with proteins and carbohydrates, constitute the four major macromolecules essential for all known forms of life. Like DNA, RNA is assembled as a chain of nucleotides, but unlike DNA it is more often found in nature as a single-strand folded onto itself, rather than a paired double-strand.
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Amino acids are organic compounds that are the building blocks of proteins. There are two types - essential amino acids that must be obtained through diet as the body cannot synthesize them, and non-essential amino acids that the body can synthesize from other compounds if not obtained in diet. The document discusses the biosynthesis pathways of both essential and non-essential amino acids from common metabolic precursors like pyruvate, oxaloacetate, and glutamate. Key enzymes involved in amino acid synthesis include glutamate dehydrogenase, glutamine synthetase, aspartate transaminase, and others.
Ribosomes are cell structures composed of RNA and proteins that synthesize proteins. They were discovered in plant and animal cells in the 1950s. Ribosomes can be found floating in the cytoplasm or attached to the endoplasmic reticulum, and their location determines whether proteins are used inside or outside the cell. Ribosomes consist of two subunits that come together to translate mRNA into proteins according to the genetic code.
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Slide Apparato del Golgi, a cura di Catalano Michele e Galli Valerio (Corso di istologia, L.M. in medicina e chirurgia - a.a. 2011-2012)
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Proprietà biochimiche e strutturali delle
idrolasi acide, ceramide glicosidasi e
sfingomielinasi, il cui deficit funzionale è
alla base rispettivamente della malattia di Gaucher e di Niemann-Pick.
La cellula, unità basilare della vita organica, è un microcosmo completo .. tutto comincia da lì .. mantenere le nostre cellule (ne abbiamo circa 67 trilioni) in buona salute significa mantenerci sani.
4° lezione di Biologia Applicata tenuta dal Prof. Falone in data 28/10/2013 per il corso di Scienze psicologiche Applicate.
Argomenti trattati: proteine, aminoacidi, legame peptidico, struttura primaria, struttura secondaria, struttura terziaria, livelli organizzazioni proteine, Dogma centrale biologia molecolare, acidi nucleici,
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7. COMPOSTI LIPOSOLUBILI COMPOSTI IDROSOLUBILI NETURALIZZAZIONE METILAZIONE DEMETILAZIONE IDROSSILAZIONE OSSIDAZIONE RIDUZIONE CONIUGAZIONE CON AA O ACIDI CONUIGAZIONE CON UN COMPOSTO MOLTO POLARE CHE NE PERMETTE IL PASSAGGIO NEL SANGUE E LA ELIMINAZIONE RENALE O L’IMMISSONE NELLA BILE E LA SUCCESSIVA ELIMINAZIONE CON LE FECI ALCUNI COMPOSTI DOPO I PROCESSI DI NEUTRALIZZAZIONE VENGONO TRASFORMATI IN C. MAGGIORMENTE TOSSICI : ALCUNI VELENI E PROCANCEROGENI
8. DETOSSIFICAZIONI O SINTESI PROTTETIVE REAZIONI CHIMICHE DI BIOTRASFORMAZIONE FASE I FASE II FASE I O FUNZIONALIZZAZIONE CONVERTONO LE SOSTANZE IN UN METABOLITA PIU ’ POLARE OSSIDAZIONE RIDUZIONE IDROLISI
9. FASE II CONIUGAZIONE CON UN SUBSTRATO ENDOGENO ACIDO GLUCURONICO ACIDO SOLFORICO ACIDO ACETICO AMINOACIDI
10. OSSIDAZIONI AVVENGONO NEL RE AD OPERA DI UN COMPLESSO E “drug metabolizing system” MONOOSSIGENASI CHE RICHIEDONO NADPH ED O 2 (CITOCROMI P450) RIDUZIONI AVVENGONO NEL CITOSOL E NEL REL DEL FEGATO E DI ALTRI TESSUTI IDROLISI AVVENGONO IN VARI TESSUTI AD OPERA DI ESTERASI E PROTEASI
11. ETANOLO Alcool deidrogenasi NAD dip. MEOS NADP dipendente Catalasi utilizza H 2 O 2 ACETALDEIDE ETANOLO ACETALDEIDE + NADH + H + ACETALDEIDE ACETATO +NADH + H + ACETATO ACETIL CoA INDUCIBILE DAL SUBSTRATO A.deidrogenasi
12. ACETALDEIDE LA SUA VELOCITA’ DI FORMAZIONE E’ SUPERIORE ALLA SUO CATABOLISMO ACCUMULO DANNI PRODOTTI DALL’ACETALDEIDE: INIBIZIONE SINTESI PROTEICA BLOCCO IMMISSIONE IN CIRCOLO LIPOPROTEINE DANNO MEMBRANE INIBIZIONE OX MITOCONDIALE DANNO CITOSCHELETRO
13. FASE II CONIUGAZIONE CON UN SUBSTRATO ENDOGENO ACIDO GLUCURONICO ACIDO SOLFORICO ACIDO ACETICO AMINOACIDI
14. GLUCURONAZIONE ACIDO GLUCURONICO+FENOLI O ACIDI AROMATICI: COMPOSTI MENO TOSSICI E PIU ’ SOLUBILI MOLTI FARMACI SUBISCONO CONIUGAZIONE GLUC. I GLUCURONIDI POSSONO ESSERE SCISSI E RIACQUISTARE IL LORO POTERE TOSSICO (B-GLUCURONIDASI EPATICHE O DAI BATTERI PRESENTI NELLA VESCICA: IN QUESTO CASO LA PRESENZA DEI COMPOSTI TOSSICI NELLA VESCICA PUO ’ DARE LUOGO A TUMORI : DERIVATI DELL’ANILINA)
15. ACETILAZIONE ELIMINAZIONE DI SOSTANZE TOSSICHE CONTENENTI GRUPPI AMINICI : SULFAMIDICI CONIUGAZIONE SOLFORICA AVVIENE NEL FEGATO E NELLA MUCOSA INTESTINALE FENOLO E ACIDO SOLFORICO LE SOSTANZE SONO PIU ’ SOLUBILI DEI FENOLI E QUINDI PIU ’ FACILMENTE ELIMINABILI COME I GLUCURONIDI POSSO ESSERE RIPRISTINATI O NEL FEGATO O NELLA VESCICA
16. TRASFORMAZIONI METABOLICHE CON AUMENTO DELLA TOSSICITA’ METABOLIZZAZIONE DEI VELENI CON FORMAZIONE DI COMPOSTI PIU ’ TOSSICI O PER DEGRADAZIONE DEL COMPOSTO O PER COMBINAZIONE CON SOSTANZE PRODOTTE NELL’ORGANISMO (SINTESI LETALE) CCl 4, FLUOROACETATO ETIONINA
17.
18. LE PROTEINE SINTETIZZATE DEVONO POI PASSARE LA MEMBRANA DELL’ORGANULO BERSAGLIO: TIPI DI TRASPORTO TRASLOCATORI PROTEICI (mitocondri, reticolo endoplasmatico, perossisomi) PORI NUCLEARI (nucleo) TRASPORTO VESCICOLARE (Golgi, membrana, lisosomi, spazio extracellulare)
19. SINTESI DI PROTEINE INTEGRALI DI MEMBRANA PROTEINE DEI SISTEMI DI ENDOMEMBRANE PROTEINE DI SECREZIONE IN UNA CELLULA EUCARIOTE VENGONO SINTETIZZATE OLTRE 10.000 PROTEINE DIVERSE, CIASCUNA DELLE QUALI DEVE RAGGIUNGERE LA PROPRIA CORRETTA DESTINAZIONE. ANOMALIE NELLO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE SONO ALLA BASE DI IMPORTANTI PATOLOGIE UMANE
25. VIA CITOPLASMATICA : LO SMISTAMENTO INIZIA DOPO IL COMPLETAMENTO DELLA TRADUZIONE
26.
27.
28. LA VIA SECRETORIA: IPOTESI DEL SEGNALE: PRESENZA DI UN CODICE DI INDIRIZZO A LIVELLO DELLE PROTEINE. BLOBEL 1999: PREMIO NOBEL PER LA MEDICINA SEGNALE N-TERMINALE COSTITUITO 16-30 AMINOACIDI CON UN GRUPPO DI 6-12 AMINOACIDI IDROFOBICI, SPESSO PRECEDUTO DA UNO O PIÙ AMINOACIDI A CARICA POSITIVA. TALE SEQUENZA PUO’ ESSERE ANCHE INTERNA E NON APPENA ESCE DAL RIBOSOMA NE INNESCA L’ATTACCO AL RE ED IL MOVIMENTO DEL PEPTIDE NASCENTE ALL’INTERNO DELLE CISTERNE, ATTRAVERSO UN CANALE ACQUOSO PROTEICO DELLA MEMBRANA
29.
30. La sequenza N-terminale è riconosciuta: da un complesso proteico NAC (Nascent Associated Complex) che le protegge da altre possibili interazioni da un complesso ribonucleico particella SRP (particella di riconoscimento del segnale) cosituita da una molecola di RNA (7S) e da sei proteine diverse. SRP lega un recettore per SRP presente sulla membrana del RE
31.
32.
33. Le tappe sopra descritte sono regolate dal legame e dall’idrolisi del GTP: Sia SRP che il suo recettore sono proteine G
34.
35. NON APPENA IL POLIPEPTIDE NASCENTE ENTRA NELLE CISTERNE DEL RE, SI TROVA AD INTERAGIRE CON UNA MOLTITUDINE DI ENZIMI LOCALIZZATI SULLA PARTE E NEL LUME LA PEPTIDASI DEL SEGNALE (PROTEINA INTEGRALE LOCALIZZATA IN PROSSIMITA’ DEL TRASLOCONE ) RIMUOVE LA PORZIONE N-TERMINALE CONTENENTE LA SEQUENZA SEGNALE LA OLIGOSACCARILTRANSFERSI (PROTEINA INTEGRALE LOCALIZZATA IN PROSSIMITA’ DEL TRASLOCONE ) , AGGIUNGE CARBOIDRATI NEL LUME SONO PRESENTI ANCHE PROTEINE CHAPRON CHE CONSENTONO IL CORRETTO RIPIEGAMENTO SONO PRESENTI ANCHE DISOLFUROISOMERASI CHE CATALIZZANO LA FORMAZIONE DI PONTI DISOLFURO FRA I RESIDUI DI CISTEINA. DI FONDAMENTALE IMPORTANZA PER LA STABILITA’ DELLE PROTEINE PRESENTI SULLA SUPERFICIE CELLULARE EXTRACELLULARE O PER LE PROTEINE DI SECREZIONE
36. RETICOLO ENDOPLASMATICO : LA PORTA DI INGRESSO PER IL PERCORSO BIOSINTETICO DELLA CELLULA Il reticolo endoplasmatico è il compartimento membranoso più esteso della cellula. Sulla sua membrana possono aderire molti ribosomi (13 milioni) negli epatociti. Rappresenta anche la sede di smistamento delle proteine Destinate: al Golgi, ai lisosomi ed allo spazio extracellulare: viene considerato la porta di ingresso per il percorso biosintetico della cellula.
37. L’ambiente del lume favorisce il corretto ripiegamento e l’assemblaggio delle proteine e la divisione fra le proteine di secrezione, le proteine lisosomiali e le altre proteine neosintetizzate. La segregazione delle proteine neosintetizzate nel lume del RER, le sottrae dal citosol e consente che siano modificate e spedite verso la loro destinazione finale, sia fuori alla cellula che all’interno degli organuli.
38. SINTESI DELLE PROTEINE INTEGRALI DI MEMBRANA Le proteine integrali di membrana, tranne quelle dei mitocondri e dei cloroplasti, vengono sintetizzate sul RER. Queste proteine vengono trasferite al RER co-traduzionalmente, con lo stesso meccanismo descritto per la sintesi delle proteine di secrezione, ma presentano due regioni: la sequenza di inizio del trasferimento e la sequenza di arresto del trasferimento
39. la sequenza di inizio del trasferimento e la sequenza di arresto del trasferimento sono costituite da aa idrofobici che, transitando nel traslocatore inducono un suo cambiamento conformazionale: quando il traslocone (a forma di clessidra) incontra la sequenza Stop-transfer , si apre e rilascia la proteina
40.
41.
42. TUTTE LE PROTEINE TRANSMEMBRANA, MONO E MULTIPASSO PRESENTI NEL GOLGI, NEI LISOSOMI, NELLA MAMBRANA PLASMATICA, MA ANCHE QUELLE DEL LUME DEL GOLGI E DEI LISOSOMI, SEGUONO QUESTA VIA CHE INIZIA NEL RE E PROSEGUE AI VARI COMPARTIMENTI ATTRAVERSO UN PROCESSO DI TRASFERIMENTO MEDIATO DA VESCICOLE. QUANDO UNA MEMBRANA SI MUOVE DA UN COMPARTIMENTO ALL’ALTRO LA SUA COMPOSIZIONE VIENE MODIFICATA AD OPERA DEGI ENZIMI IVI RESIDENTI LA MAGGIOR PARTE DELLE PROTEINE DI MEMBRANA DEL RE VIENE MODIFICATA DALL’ATTACCO COVALENTE DI UNA O PIU’ CATENE OLIGOSACCARDICHE COSITUENDO COSI’ LE GLICOPROTEINE BIOSINTESI DELLE MEMBRANE NEL RE
43. ASIMMETRIA DELLE MEMBRANE L’ASIMMETRIA VIENE STABILITA INIZIALMENTE NEL RE QUANDO LIPIDI E PROTEINE VENGONO INCORPORATI IN MODO DIVERSO NEI DUE STRATI TALE ASIMMETRIA VIENE MANTENUTA QUANDO LA MEMBRANA PASSA DA UN COMPARTIMENTO ALL’ALTRO PER GEMMAZIONE E PER FUSIONE I COMPONENTI SITUATI SULLA SUPERFICIE CITOSOLICA DEL RE, SARANNO LOCALIZZATI SULLA SUP CITOSOLICA DELLE VESCICOLE DI TRASPORTO, SULLA SUP CITOSOLICA DEL GOLGI, E SULLA SUPERFICIE INTERNA (CITOPLASMATICA) DELLA MEMBRANA PLASMATICA. LO STESSO PER I COMPONENTI DELLA PARTE LUMINALE DELLA MEMBRANA
44. SINTESI DEI LIPIDI DI MEMBRANA LA MAGGIOR PARTE DEI LIPIDI E’ SINTETIZZATA NEL RE. ECCEZIONI: SLINGOMIELINE, GLICOLIPIDI: RE E POI GOLGI ALCUNI LIPIDI DI MITOCONDRI E CLOROPLASTI: NELLA SEDE STESSA GLI ENZIMI SONO LOCALIZZATI NELLA MEMBRANA DEL RE I LIPIDI INTEGRATI NELLA PORZIONE CITOSOLICA DEL RE VENGONO TRASPORTATI AL GOLGI ED ALLA MEMBRANA PLASMATICA. NEL PERCORSO VENGONO MODIFICATI
45. LA MAGGIOR PARTE DELLE PROTEINE DI MEMBRANA DEL RE VIENE MODIFICATA DALL’ATTACCO COVALENTE DI UNA O PIU’ CATENE OLIGOSACCARDICHE COSITUENDO COSI’ LE GLICOPROTEINE IMPORTANZA FUNZIONALE IMPORTANZA NEL FOLDING GLICAZIONE DELLE PROTEINE
46.
47. Funzione della glicosilazione delle proteine La glicosilazione avviene per più motivi. Innanzitutto perché una proteina glicosilata raggiunge un f olding corretto e, in questo modo, può esplicare la propria funzione. Inoltre la glicosilazione protegge dall'attacco di proteasi ed aumenta la solubilità della molecola proteica che viene dunque stabilizzata in tutti gli aspetti. Infine il meccanismo glicosidico permette lo svolgimento del controllo di qualità Il principio di riconoscimento avviene sulla base della presenza o meno di un particolare residuo di glucosio sulla struttura glicosidica. La maggior parte delle proteine che vengono glicosilate, nelle cellule eucariotiche, sono destinate a diventare proteine di membrana: le catene di zuccheri vanno a formare infatti il glicocalice che circonda il plasmalemma (membrana plasmatica).
48. La N-glicosilazione vede l'aggiunta di una catena glucidica standard a livello dell'atomo di azoto di una catena laterale di asparagina ad opera di glucosiltransferasi. La N-glicosilazione ha inizio nel reticolo endoplasmatico rugoso a carico di una catena peptidica ancora in corso di traduzione.
49. La prima fase consiste nel trasferimento di una catena di 14 zuccheri (2 di N-acetilglucosammina, 3 di glucosio e 9 di mannosio) ad un residuo laterale di asparagina.
50. L'oligosaccaride è assemblato all'interno del reticolo endoplasmatico a partire da singoli carboidrati, ed è trasferito da uno speciale enzima (la glicosiltransferasi) da una molecola di dolicolfosfato (molecola incorporata nella membrana del RE) alla proteina, come singolo elemento
51. I primi 7 zuccheri: 5 mannosi e 2 residui di N Acetil Glucosamina sono traferiti nel citosol. Il dolico subisce flippaggio e ruota all’interno del RE Dove vengono aggiunti i restanti zuccheri: 4 mannosi e 3 glucosi. Completato lo zucchero viene trasferito al residuo di asparagina ed Il dolicolo puo’ essere esportato sul versante citosolico
52. Mutazioni che determinano la totale assenza della N-glicosilazione, causano la morte dell’embrione prima dell’impianto. Mutazioni che determinano la parziale alterazione della N-glicosilazione, causano gravi disordini ereditari. Negli organismi più evoluti l’oligosaccaride di base subisce una serie di modifiche nel RE come la rimozione di 2 glucosi. Questo è un passaggio fondamentale nella vita della glicoproteina neosintetizzata, che viene valutata da un sistema di controllo di qualità, prima di passare nel compartimento successivo della via biosintetica.
53.
54. Il processo si ripete fino a quando la proteina non raggiunge il folding corretto. Se la proteina non è in grado di raggiungere un folding corretto, viene distrutta
55. Le proteine misfolded vengono esportate attraverso un meccanismo di «traslocazione inversa» nel citoplasma dove vengono degradate dai proteasomi
59. La proteina poli-ubiquitinata si lega al cappuccio del proteasoma La catena di ubiquitina viene rimossa ed il polipeptide denaturato ad opera della subunità beta del proteasoma mediante l’energia fornita da ATP
60. In certi casi le proteine misfolded si originano con velocità superiore rispetto a quella di esportazione nel citoplasma. Si attiva la risposta UPR (Unfolded protein response) Sensori proteici localizzati nel RE monitorizzano la concentrazione delle misfolded. In condizioni normali i sensori sono inattivi perché legati a chaperon (BiP) un aumento della concentrazione di unfolded determina il reclutamento di BiP e la attivazione dei sensori che dimerizzano e si auto fosforilano innescando una serie di segnali come:
61. La regolazione di geni che codificano per: chaperoni proteine coinvolte nel trasporto delle misfolded fuori dal RE ubiqutine La fosforilazione di eIF2, fattore di inizio della sintesi proteica, che si inattiva; determinando un rallentamento nella sintesi proteica
63. Le proteine che hanno subito sia la glicosilazione che la prima modificazione vengono trasportate, tramite vescicole, all'apparato del Golgi. Qui subiscono una sequenza ordinata di importanti cambiamenti e smistate verso le loro destinazioni definitive. In questo modo la cellula può regolare il trasporto di proteine, lipidi e carboidrati di nuova sintesi anche all’esterno (esocitosi). Smistamento delle proteine dal RE al Golgi, lisosomi, membrana e spazio extracellulare
64.
65. L’apparato di Golgi E’ costituito da un insieme di cisterne appiattite, impilate le une sulle altre e a tratti fenestrate. Ogni cisterna è formata di membrane simili a quelle del RE, disposte a delimitare uno spazio di circa 10nm, che si allarga nelle regioni laterali (30-50nm).
66. Ogni pila può contenere da 3 a 20 cisterne. L’apparato di Golgi è un organulo strutturalmente e funzionalmente polarizzato La faccia cis è in genere rivolta verso il nucleo ed adiacente al RE; la faccia trans è rivolta verso la membrana plasmatica della cellula. La parte intermedia costituisce le cisterne mediali Il lato cis rappresenta la faccia immatura forma la rete cis del Golgi:CGN Il lato trans corrisponde alla faccia matura forma la rete trans del Golgi:TGN
67. La polarità dell’apparato di Golgi Nell’apparato di Golgi si distinguono tre compartimenti diversi ciascuno dotato di specifici enzimi ed adibito ad una determinata fase della elaborazione delle glicoproteine giunte dal RER. I tre compartimenti sono detti cis , mediano e trans .
68.
69. La differenza fondamentale rispetto alla glicazione nel RE è la specificità. Nel reticolo endoplasmatico la glicosilazione è un evento "seriale", che non varia al variare del substrato. Nel Golgi ogni specifica proteina viene riconosciuta e modificata in base alla futura funzione. Si possono verificare rimozioni o aggiunte di singoli zuccheri o di catene più lunghe. La specificità delle singole catene glucidiche è il meccanismo utilizzato dalla cellula per lo smistamento delle proteine alle varie sedi di destinazione (lisosomi, membrana, perossisomi ). Completamento della glicosilazione delle glicoproteine iniziata nel RER
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71. FUNZIONI DEL COMPLESSO DI GOLGI Nel Golgi si completa la sintesi della componente oligosaccaridica delle glicoproteine, iniziata nel RER
72. O-glicosilazione La O-glicosilazione è un processo altamente specifico, che non vede l'aggiunta "seriale" di carboidrati alla proteina in processazione. Si svolge completamente nell'apparato del Golgi, dove zuccheri vengono legati al peptide a livello dell'atomo di ossigeno delle catene laterali di serina o treonina. L'aggiunta riguarda un singolo carboidrato alla volta; solitamente il numero di zuccheri legati durante questo processo è limitato a pochi residui.
73. Dal reticolo trans Golgi gemmano vescicole con destino diverso
74.
75. Sono state distinte diverse categorie di vescicole rivestite in base: alle proteine che costituiscono il loro rivestimento, al loro ruolo nel traffico cellulare ed al loro aspetto in microscopia
76. I tre principali tipi di vescicole sono : vescicole rivestite da COPII (spostano i materiali in avanti dal RE al Golgi) vescicole rivestite da COPI (spostano il materiale in senso retrogrado dal Golgi al RE) vescicole rivestite da CLATRINA (spostano il materiale dal TGN verso i lisosomi, gli endosomi ed i vacuoli. Spostano i materiali anche dalla membrana plasmatica ai compartimenti citoplasmatici lungo la via endocitotica e sono coinvolte nel traffico dagli endosomi ai lisosomi)
78. Clatrina : complesso proteico a 3 braccia (triskelion) formato da tre polipeptidi più grandi (heavy) e da tre più piccoli (light) in grado di polimerizzare e formare strutture esagonali a gabbia
79. LA FORMAZIONE ELLE VESCICOLE DERIVA DALLA POLIMERIZZAZIONE DELLA CLATRINA. CHE NECESSITA DELLA PRESENZA DI ALTRE MOLECOLE DI MEMBRANA: ADAPTINE IN GRADO DI RICONOSCERE IL CARGO DA TRASFERIRE LA POLIMERIZZAZIONE FA SOLLEVARE LA MEMBRANA ED ACCRESCERE LA VESCICOLA CHE SI STACCA DALLA MEMBRANA MEDIANTE L’INTERVENTO DI UNA PROTEINA LA DINAMINA. LE VESCICOLE MIGRANO NEL CITOSOL UTILIZZANDO ANCHE IL CITOSCHELETRO E SI FONDONO CON LE MEMBRANE DEGLI ORGANULI BERS AGLIO
80. IL RICONOSCIMENTO DELL’ORGANULO BERSAGLIO E’ MEDIATO DALLE PROTEINE SNARE (SNAP Receptor) E DALLE GTPasi Rab LE SNARE v-SNARE t-SNARE SONO PROTEINE FIBROSE ANCORATE ALLE MEMBRANE CAPACI DI RCONOSCIMENTO RECIPROCO. TALE RICONOSCIMENTO DETERMINA L’AVVICINAMENTO DELLE DUE MEMBRANE E LA FUSIONE SUCCESSIVA LE GTPasi Rab SONO IMPLICATE SIA NEL TRASFERIMENTO DELLE VESCICOLE LUNGO I MICROTUBULI , CHE NEL RICONOSCIMENTO DELLE SNARE
81. Il rivestimento di clatrina si disassembla, lasciando la vescicola nuda, ma dotata della sua vSNARE La vSNAre riconosce la tSNARE specifica e determina l’attacco della vescicola sulla membrana bersaglio Le SNARE, con il contributo di altre proteine, mediano la fusione delle due membrane e poi si liberano per un nuovo ciclo operativo
82. Le SNARE, oltre a fornire specificità nell’indirizzamento, contribuiscono anche alla fusione della membrana delle vescicole con quella del bersaglio. La specificità delle SNARE in una determinata vescicola sembra dipendere dal contenuto di questa o meglio dalle caratteristiche del recettore di carico posto sulla sua membrana.
83. Fusione delle membrane Dopo la fusione, le SNARE avvolte vengono separate ad opera di una proteina detta NSF che utilizza ATP. Proteine accessorie intervengono per favorire la fusione dei foglietti lipidici.
84. Dal reticolo trans del Golgi originano i lisosomi
85. I lisosomi Le proteine lisosomiali giungono a questo compartimento entrando inizialmente nel RE (grazie ad una sequenza di indirizzamento) a livello del Golgi vengono etichettate per poter essere indirizzate ai lisosomi. Questo indirizzamento è si basa sulla loro glicazione ad opera di un mannosio (fosforilato in posizione 6)
86. Il segnale mannoso-fosfato delle idrolasi lisosomali Produzione e smistamento degli enzimi lisosomali Nel compartimento cis il Golgi separa i futuri enzimi lisosomali dalle proteine destinate ad essere secrete
90. L’endocitosi mediata da recettori costituisce una via d’accesso specifica nella cellula animale LDL: low density lipoprotein. Rappresenta la forma di trasporto del colesterolo alle cellule Difetti che alterano l’espressione o il funzionamento dei recettori di LDL sono alla base dell’aterosclerosi.
92. GLI ENDOSOMI Attraverso il processo endocitotico prendono origine gli endosomi che internalizzano i materiali dall’esterno all’interno del citoplasma. Il comparto endosomico funge da centrale di smistamento della via endocitotica diretta verso l’interno. L’ambiente acido dell’endosoma induce molti recettori a liberarsi del loro bagaglio molecolare e ritornare nel loro dominio di membrana. Le molecole internalizzate negli endosomi sono prevalentemente destinate ai lisosomi per essere digerite.
103. Il trasferimento delle proteine richiede la presenza di complessi traslocatori TOM TIM dotati di una porzione di riconoscimento della porzione di indirizzamemto della proteina e di una porzione che costituisce il vero canale idrofilo per il passaggio della proteina La sequenza segnale ha la conformazione di un’alfa elica con una superficie basica
109. TRASPORTO NUCLEARE Una delle caratteristiche più peculiari della membrana nucleare è costituita dalla presenza di aperture specializzate, chiamate PORI NUCLEARI
110. Ogni poro è costituito da un canale cilindrico che si estende attraverso le due membrane, permettendo la comunicazione tra citosol e nucleoplasma. Le due membrane sono fuse tra di loro a livello di ogni singolo poro formando un canale tappezzato da una complicata struttura proteica , il COMPLESSO DEL PORO Il complesso del poro nucleare ha un diametro di 80-100 nm.
111. Il complesso del poro (NPC) contiene più di 100 diversi tipi di subunità proteiche. Le subunità assumono una organizzazione ottagonale, protrudono da entrambi i lati dell’involucro nucleare. I NPC contengono al loro interno una struttura detta trasportatore, responsabile probabilmente del movimento delle macromolecole attraverso la membrana nucleare. Altre proteine collegano le otto subunità , dette anche bracci. Ci sono poi proteine che ancorano il NPC alle membrane ed altre che formano una specie di gabbia nel lato del nucleosoma
112.
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115. L’ATTRAVERSAMENTO DEL COMPLESSO DEL PORO DA PARETE DI MOLECOLE CON MASSA SUPERIORE A 50kDa E’ MEDIATO DALLA SEQUENZA DI LOCALIZZAZIONE NUCLEARE (NLS): brevi sequenze di aminoacidi carichi positivamente come lisina ed arginina
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117. Ran GTPase dirigono il trasporto ALCUNE MOLECOLE ENTRATE NEL NUCLEO NON VI RIMANGONO (PROTEINE CHE REGOLANO LA TRASCRIZIONE) MA PER ESSERE INATTIVATE DEVONO ESSERE ESPORTATE SEQUENZE DI ESPORTZIONE NUCLEARE NES SONO RICONOSCIUTE DA RECETTORI DI ESPORTAZIONE
Sistema piu esteso di membrane cellulari; forma un complesso sistema si sacchi appiattiti (cisterne) , vescicole e tubuli. I componenti del sistema sono tra loro intercomunicanti. Varia a seconda del tipo cellulare: ed es negli oociti è assente e si sviluppa gradualmente nell’embrione. RER ribosomi REL no Anche il rapporto tra RER e REL varia a seconda del tipo cellulare.
Le dimensioni del REL possono variare considerevolmente in base alla funzione della cellula (ES: cellule del Leydig produce steroidi e possiede molto REL) Il rel è coinvolto in numerosi processi elenco. degli steroidi biosintesi dei lipidi di membrana (trasportati ai vari siti dalle vescicole o da proteine scambiatrici di fosfolipidi)
IL REL è dotato di pompe specifiche per il ca++ che permettono di accumularlo in grandi conc nel suo lume. In seguito a specifici stimoli il ca++ puo essere rilasciato nel citoplasma e mediare diversi fondamentali meccanismi come la trasduzione del segnale stimolo nervoso contrazione muscolare.
È il sistema di membrane più esteso della cellula eucariotica e, serve da punto di ingresso per proteine destinate ad altri organelli. Le proteine destinate al Golgi, agli endosomi, ai lisosomi come anche alla superficie cellulare, passano tutte dal citosol al RE Due tipi di proteine traslocano dal citosol al RE: Proteine idrosolubili Proteine destinate a una collocazione transmembrana