Struttura e funzioni del DNA e dell'RNA

Organizzazione delle Cellule Procariotiche ed Eucariotiche

Le cellule procariotiche, come quelle dei batteri, sono caratterizzate dall'assenza di un nucleo delimitato da una membrana e di organuli interni. Tuttavia, possiedono ribosomi e un citoscheletro, nonché una parete cellulare composta principalmente da peptidoglicani. Le cellule eucariotiche, che includono quelle animali, vegetali e fungine, presentano una struttura più complessa con un nucleo ben definito e numerosi organelli, alcuni dei quali sono circondati da membrane (come il reticolo endoplasmatico e l'apparato di Golgi) e altri no (come i ribosomi e il citoscheletro). Questi compartimenti cellulari possono avere condizioni ambientali specifiche, come pH e concentrazione di ioni diversi, che sono essenziali per le loro funzioni. In particolare, il calcio svolge un ruolo chiave in molti processi cellulari, inclusa la segnalazione cellulare e l'apoptosi. Nei procarioti, la trascrizione e la traduzione possono avvenire simultaneamente, mentre nelle cellule eucariotiche questi processi sono separati spazialmente e temporalmente.

Il Nucleo Cellulare e la Cromatina

Il nucleo è l'organello che ospita il genoma eucariotico e regola l'espressione genica. All'interno del nucleo, il DNA è organizzato in cromatina, una struttura complessa composta da DNA e proteine istoniche. Durante la divisione cellulare, la cromatina si condensa ulteriormente formando i cromosomi. La lamina nucleare, una rete di filamenti proteici, fornisce supporto strutturale al nucleo e può influenzare l'organizzazione della cromatina e l'espressione genica. La cromatina si distingue in eucromatina, che è meno condensata e trascrizionalmente attiva, e eterocromatina, che è più condensata e generalmente silente, sebbene possa contenere geni attivi in alcune circostanze. L'eterocromatina si suddivide in costitutiva, che rimane sempre condensata, e facoltativa, che può alternare tra uno stato condensato e uno meno condensato.

Struttura e Funzione degli Istoni e del Nucleosoma

Gli istoni sono proteine nucleari che giocano un ruolo cruciale nel compattamento del DNA all'interno del nucleo. Esistono cinque principali classi di istoni: H1, H2A, H2B, H3 e H4. H1 si trova all'esterno del nucleosoma e contribuisce alla struttura di ordine superiore della cromatina, mentre H2A, H2B, H3 e H4 formano l'ottamero istonico al centro del nucleosoma. Il DNA si avvolge circa 1,65 volte attorno a questo nucleo proteico, formando il nucleosoma, che rappresenta l'unità fondamentale di compattamento del DNA. La struttura del nucleosoma è dinamica e può essere modificata attraverso processi come l'acetilazione e la metilazione degli istoni, influenzando così l'accessibilità del DNA e il programma trascrizionale della cellula.

Analisi del Cariotipo e Inattivazione del Cromosoma X

L'analisi del cariotipo è una tecnica citogenetica che permette di esaminare la struttura e il numero dei cromosomi in una cellula, identificando possibili aneuploidie o altre anomalie cromosomiche. Questo viene comunemente effettuato attraverso tecniche di bandeggio cromosomico, che tinge i cromosomi per rivelare modelli distintivi di bande. Inoltre, l'inattivazione del cromosoma X è un meccanismo di compensazione del dosaggio genico che si verifica nelle femmine dei mammiferi, dove uno dei due cromosomi X viene inattivato in modo casuale durante lo sviluppo embrionale. Questo processo, noto come lyonizzazione, assicura che le femmine, come i maschi, abbiano una sola copia funzionale del cromosoma X in ogni cellula somatica.