Esplorando le basi della biologia: cellule, DNA e malattie

Replicazione del DNA

È necessaria per una cellula per generare due cellule figlie. Con la replicazione, il DNA genera copie uguali a sé stesso. Il DNA si srotola e si divide, quindi i due filamenti vengono divisi e appaiono le basi complementari (A-T; C-G). Questa replicazione viene detta semiconservativa, perché mantiene un filamento del DNA vecchio e ne crea uno nuovo.

Sintesi proteica

Si divide in due fasi:

• Trascrizione: un gene del DNA viene usato come stampo dall'mRNA che lascia il nucleo per arrivare nel citoplasma;
• Traduzione: avviene nei ribosomi nel citoplasma. Ogni codone (tripletta) viene associato all'amminoacido corrispondente. Le triplette di amminoacidi determinano l’inizio o la fine della sintesi proteica. Il sistema genetico umano viene detto sovrabbondante.

La cellula

È l’unità strutturale e funzionale dove si verificano tutti i processi essenziali per la vita di ogni organismo. Si dividono in unicellulari (formati da una sola cellula, batteri) o pluricellulari (formati da due o più cellule). Si divide inoltre in cellula procariote (senza nucleo) e cellula eucariote (tipica degli animali e umani).

ATP

L'adenosina trifosfato (o ATP) è un acido formato da una base azotata, cioè l'adenina, dal ribosio, che è uno zucchero pentoso, e da tre gruppi fosfato. È uno dei reagenti necessari per la sintesi dell'RNA, ma soprattutto è il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e ne costituisce la "corrente energetica".

Glicolisi

Consiste nella demolizione del glucosio per produrre energia. Avviene nel citoplasma e si divide in:

• Fase preparatoria: richiede energia fornita da 2 molecole di ATP che trasformano il glucosio prima in fruttosio e poi in gliceraldeide;
• Fase ossidativa: si ha la conversione da gliceraldeide a piruvato.

HIV

È un retrovirus, quindi abbassa le difese immunitarie e provoca l’AIDS. L’AIDS è una malattia del sistema immunitario umano causata dal virus dell'immunodeficienza umana (HIV).

La malattia interferisce con il sistema immunitario, limitandone l'efficacia e rendendo le persone colpite più suscettibili alle infezioni. Oggi circa 40 milioni di persone convivono con l’HIV. L’AIDS è una malattia sessualmente trasmissibile e ha un periodo di incubazione lungo. Il test ELISA serve per individuare l’HIV. Viene eseguito a circa 90 giorni (periodo finestra) dalla possibile infezione.

Peste

Tra la fine del 1800 e la prima metà del 1900 la peste ha contato 12 milioni di vittime. La peste si trasmette tra animale e uomo, e da uomo a uomo. Esistono due tipi di peste: la peste bubbonica (si gonfiano le ghiandole) e quella polmonare (non ha sintomi evidenti). La peste è un'epidemia che torna ciclicamente; ad esempio, nella Bibbia troviamo riferimenti alla peste, così come durante le crociate e ne "I Promessi Sposi". È ancora diffusa oggi in alcuni Paesi africani.

Vaiolo

Esistono due tipi di vaiolo: quello bianco, che è innocuo, e quello nero, che è mortale. Il vaiolo nero provoca dolori articolari, febbre, infiammazione alle vie respiratorie e, infine, vescicole sulla pelle. Il vaiolo porta alla morte entro 48 ore e si diffonde per via aerea. Il vaiolo è stato combattuto tramite il vaccino.

Sifilide

Nella sifilide si possono distinguere quattro stadi. Dopo 3 settimane dal contagio si formano dei noduli e, successivamente, si forma un rigonfiamento duro. Dopo circa 8 settimane i sintomi sono: febbre, linfonodi ingrossati, eruzioni cutanee su diverse parti del corpo (schiena, petto, mani, piedi). La terza fase può avvenire dopo diversi anni con infiammazioni della pelle e degli organi interni. Infine, nell'ultima fase si arriva alla demenza.

Le cause sono ancora sconosciute, si pensa che sia stato Cristoforo Colombo a portare questa malattia dall’America. Tra le cure più diffuse in passato troviamo la cura nei bagni turchi con l’assunzione di mercurio; molta gente preferiva morire piuttosto che avvelenarsi. Ora questa malattia si può guarire con la penicillina.

Virus

Il termine virus viene dal latino e significa veleno. I virus sono agenti infettivi di dimensioni piccolissime, comprese tra i 10 e i 300 nanometri. Come esempio possiamo prendere il virus del vaiolo e il virus della poliomielite. I virus sono costituiti da un involucro proteico detto capside contenente il genoma, composto da una molecola di acido nucleico (DNA o RNA). Non sono provvisti di organizzazione cellulare e di un'attività metabolica indipendente; per attivarsi e funzionare, devono entrare in una cellula vivente (parassiti endocellulari). Una volta penetrati nella cellula ospite, i virus replicano il proprio materiale genetico e sintetizzano le proteine di nuovi capsidi. I virus possono infettare piante, animali e batteri. (Quando i batteriofagi infettano un batterio, a volte prelevano piccole porzioni di DNA dei cromosomi dell'ospite e le trasmettono a nuove generazioni virali; queste infettano nuovi batteri e vi trasferiscono il materiale genetico sottratto ai precedenti batteri ospiti. Questo processo fu denominato trasduzione.) I virus non sono costituiti da cellule, sono incapaci di vita autonoma, ma possiedono del materiale genetico, si riproducono ed evolvono velocemente. Attualmente i virus conosciuti sono più di 2000. Molto spesso non esistono cure specifiche; anche le vaccinazioni presentano alcune problematiche, tra le quali la velocità con cui questi ultimi cambiano (es. il virus dell'influenza).

Prioni

Le malattie possono essere prodotte anche da entità più semplici dei virus, come i prioni, ovvero agenti infettanti di natura proteica. I prioni furono isolati durante gli studi sulle neuropatie, ovvero malattie nervose degenerative caratterizzate da neuroni danneggiati. Ad esempio, la BSE (encefalopatia spongiforme bovina) si diffuse negli anni '90, perché le mucche venivano alimentate con farine ossee contenenti il prione.

Batteri

I batteri si possono suddividere in due domini: gli Archaea, che si sono adattati agli ambienti più estremi, e i Bacteria, a cui appartengono la maggior parte delle specie di interesse medico e sanitario. Un modo immediato per distinguere i batteri si basa sulla loro forma: tondeggiante, allungata e a virgola. I procarioti con un aspetto sferico sono detti cocchi; i diplococchi sono l'insieme di 2 cocchi che comprendono il genere Neisseria, a cui appartiene il batterio portatore della meningite. Gli streptococchi, che provocano la polmonite, hanno l'aspetto di una catena formata da più cellule. Un altro metodo pratico per poter classificare i batteri è quello di considerare la reazione alla colorazione di Gram: quindi i batteri Gram+ (colorati di viola) e quelli Gram- (colorati di rosso).

I batteri sono oggetti di studio molto comuni perché sono facilmente coltivabili in laboratorio e hanno brevi tempi di riproduzione. Per esempio, sono in grado di riprodursi ogni 20 minuti circa, generando oltre 70 generazioni in una sola giornata. I batteri contengono un solo cromosoma formato da una molecola di DNA circolare a doppio filamento; contengono anche molecole di DNA non cromosomico, note come plasmidi, ovvero batteri circolari, formati da DNA a doppio filamento che si possono replicare in maniera autonoma.

Colorazione di Gram

La colorazione di Gram è una tecnica di laboratorio utilizzata nella microbiologia per differenziare i batteri in base alle caratteristiche della loro parete cellulare. Inventata dal batteriologo danese Hans Christian Gram, la colorazione coinvolge l'uso di cristalvioletto, iodio, alcol e safranina per evidenziare le differenze nella composizione della parete cellulare dei batteri. I batteri vengono classificati come Gram-positivi o Gram-negativi in base alla loro risposta alla colorazione.

Funny Boy

Gli abitanti di Clanton mormoravano a porte chiuse riguardo ad Adrian. Lo chiamavano "Funny Boy" perché era gay. C'è molto pregiudizio, perché Adrian ha l'AIDS e sta tornando a casa per morire. La sua famiglia lo ha allontanato per essere accudito dalla signorina Emporia, una donna di colore. Adrian voleva visitare la biblioteca e ha ordinato un taxi. Ma quando Hershel è arrivato e ha visto chi era il suo passeggero, si è rifiutato di farlo salire. Perfino il pastore della città non ha accettato Adrian, e nemmeno Emporia perché era con lui, chiedendole di non tornare più in chiesa. Questa breve storia è stata molto commovente per il modo in cui Adrian è stato fatto sentire indesiderato nel suo luogo di nascita, e tutto perché era omosessuale e malato di AIDS.