Cellula

Classe 2° E a.s. 2012-2013

Cellula procariote ed eucariote

Capitolo 2 Le cellule e i tessuti

1. Panoramica generale della cellula2. La struttura della membrana

plasmatica3. Il trasporto attraverso la membrana

plasmatica4. Il citoplasma e i suoi organuli

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Capitolo 2 Le cellule e i tessuti

5. Il nucleo cellulare6. La sintesi delle proteine7. Le cellule organizzate nei tessuti8. Le membrane del corpo


1. Panoramica generale della cellula

La cellula è l’unità

strutturale e

funzionale

fondamentale del

corpo.


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Tanto piccola da usare il microscopio

Il più piccolo oggetto che l’occhio umano riesce a distinguere misura 0,2 mm, cioè 200 μm; per andare oltre bisogna usare i microscopi.

Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011

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La cellula procariotica

La cellula procariotica ha dimensioni tra 1 e 10 μm.Archei e batteri sono organismi formati da cellule procariotiche.


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Caratteristiche di un procariote

• Parete cellulare e capsula

• Membrane interne

• Flagelli e pili


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Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011

La cellulaLe cellule sono i «mattoni» con i quali sono fatti tutti gli esseri viventi.

Possono essere:

procariote;

eucariote.

Può vivere in qualsiasi ambiente.

Ha piccole dimensioni (da 1 a 10 µm).

Dispone di materiale genetico nel nucleoide.

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La cellula procariote

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La cellula eucariote vegetale

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Il vacuolo

• La membrana plasmatica costituisce e delimita la superficie esterna della cellula: separa l’interno dall’esterno.

• Il citoplasma è contenuto fra la membrana citoplasmatica e il nucleo. La porzione fluida è detta citosol: al suo interno sono presenti vari tipi di organuli.

• Il nucleo è l’organulo più grande della cellula e agisce da centro di controllo.

1. Panoramica generale della cellula


2. La struttura della membrana plasmaticaLa membrana plasmatica è una barriera flessibile ma robusta costituita da un doppio strato fosfolipidico in cui sono parzialmente o interamente inserite delle proteine.

È caratterizzata da permeabilità selettiva, meccanismo che consente il passaggio solo a determinate sostanze mentre lo impedisce ad altre.


2. La struttura della membrana plasmatica


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La membrana cellulare

2. La struttura della membrana plasmaticaLe funzioni della membrana dipendono dal tipo di proteina:

• alcune, dette recettori, riconoscono e legano una

proteina specifica;

• alcune svolgono il ruolo di enzimi per la catalisi di

reazioni intra- o extracellulari;

• altre rivestono una funzione di riconoscimento,

identificano altre proteine o agenti estranei.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaGran parte del nostro organismo è costituito da

• fluido intracellulare: è contenuto all’interno delle

cellule (citosol);

• fluido extracellulare: è presente negli spazi

microscopici fra le cellule adiacenti e viene detto

anche fluido interstiziale;


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaI fluidi cellulari sono soluzioni acquose di gas, nutrienti,

ioni e altre sostanze utili alla vita.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaIl gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione tra due aree diverse.

Se i soluti si muovono da un’area ad alta concentrazione a una a bassa concentrazione si muovono secondo gradiente, se si spostano da un’area a bassa concentrazione a una ad alta si muovono contro gradiente.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaLe sostanze attraversano le membrane cellulari tramite

• processi passivi: la sostanza attraversa la

membrana secondo il gradiente di concentrazione,

utilizzando solo la propria energia di movimento;

• processi attivi: l’energia cellulare, sotto forma di ATP,

viene utilizzata per spingere la sostanza attraverso la

membrana contro il gradiente di concentrazione.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaI processi passivi possono avvenire per diffusione semplice.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica

I processi passivi possono

avvenire per diffusione

facilitata.



I processi

passivi possono

avvenire per

osmosi.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaL’ osmosi è il movimento netto di molecole d’acqua

attraverso una membrana a permeabilità selettiva.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmaticaNei processi attivi si utilizza l’energia sotto forma di ATP

per forzare la sostanza contro il gradiente di

concentrazione.

I processi attivi possono essere trasporti attivi o

trasporti con vescicole.


3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Nel trasporto attivo, l’energia, ottenuta con la scissione

dell’ATP, fa cambiare la conformazione di una proteina di

trasporto (o pompa) che fa passare una sostanza

attraverso la membrana plasmatica, contro il suo

gradiente di concentrazione.



Nel trasporto con vescicole, le

vescicole formatesi per

gemmazione dalla membrana

plasmatica raccolgono sostanze

dal fluido intracellulare e lo

liberano all’esterno (esocitosi)

o viceversa (endocitosi).


4. Il citoplasma e i suoi organuli

Il citosol è la parte fluida del citoplasma e circonda gli

organuli; è costituito da acqua (75-90%), soluti e

particelle sospese.



Gli organuli sono strutture specializzate interne alla cellula in cui avvengono processi specifici.



Gli organuli principali sono: • citoscheletro;• centrosoma;• ciglia e flagelli;• ribosomi;• reticolo endoplasmatico;• apparato di Golgi;



• lisosomi;• perossisomi;• proteasomi;• mitocondri.


4. Il citoplasma e i suoi organuliCitoscheletro: è una rete complessa di tre tipi di filamenti proteici che si estende per tutto il citosol.




Centrosoma: è una struttura posta vicino al nucleo e da cui prende avvio la divisione cellulare.



Ciglia e flagelli: sono estensioni della membrana cellulare, di diversa lunghezza, protese verso l’esterno della cellula con il compito di spostare liquidi e secrezioni (es. nel tratto respiratorio) oppure l’intera cellula (es. negli spermatozoi).



Ribosomi: sono i centri di sintesi delle proteine e sono ricchi di acido ribonucleico (RNA).



Reticolo endoplasmatico (RE): è una rete di membrane ripiegate, estesa per tutto il citoplasma.

Ci sono due tipi di reticoli endoplasmatici : il RE liscio (REL) e il RE ruvido (RER).



RE ruvido (RER): si estende a partire dalla membrana nucleare; presenta un aspetto ruvido perché costellato di ribosomi, che operano la sintesi proteica di componenti della membrana plasmatica.



RE liscio (REL): reticolo di tubuli membranosi del tutto lisci perché privi di ribosomi. Qui avviene la sintesi di acidi grassi e steroidi.



Apparato di Golgi: è un complesso di sacche membranose appiattite, dai bordi rigonfi, impilate una sull’altra, con il compito di modificare e immagazzinare le proteine secrete dai ribosomi del RER.



Lisosomi: sono vescicole racchiuse in membrane che contengono enzimi in grado di scindere una grande varietà di molecole. Trasportano e liberano nel citosol i prodotti finali della digestione.



Perossisomi: sono simili ai lisosomi ma di minori dimensioni; contengono numerosi enzimi in grado di ossidare (sottrarre atomi di idrogeno) svariate sostanze organiche, svolgendo così una funzione di detossificazione.



Proteasomi: sono strutture cilindriche con il compito di distruggere le proteine inutili, danneggiate o difettose. Contengono enzimi che scindono le proteine in amminoacidi riutilizzabili.



Mitocondri: sono considerati le centrali energetiche cellulari poiché in essi avviene la sintesi di ATP. Sono costituiti da due membrane strutturalmente simili a quella plasmatica: la più interna è ripiegata in creste, che racchiudono uno spazio centrale o matrice dove avvengono le reazioni di sintesi dell’ATP.

5. Il nucleo cellulare


Il nucleo è la struttura cellulare di maggiori dimensioni, di forma sferica o ovale, presente in tutte le cellule del corpo tranne nei globuli rossi maturi.

Al suo interno si trovano i nucleoli, corpi sferici costituiti da proteine e acidi nucleici (DNA e RNA), dove vengono sintetizzati i ribosomi.



Il nucleo contiene i geni (costituiti da DNA) che immagazzinano le istruzioni per la sintesi proteica.

6. La sintesi della proteine


Le cellule sintetizzano un gran numero di proteine diverse che, a loro volta, determinano le caratteristiche fisiche e chimiche delle cellule e, quindi, di tutto l’organismo.



Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per effettuare la sintesi proteica.



L’informazione contenuta in una regione specifica del DNA viene trascritta e produce una molecola di RNA che si lega a un ribosoma. Qui, l’informazione viene tradotta in una sequenza specifica e univoca di amminoacidi da cui si otterrà una proteina.



L’informazione è contenuta nel DNA in quattro diversi nucleotidi che si appaiano in sequenze di tre.

Ogni tripletta codificherà per un determinato amminoacido.


Durante la trascrizione l’informazione delle triplette di DNA viene copiata in una sequenza complementare di codoni in un filamento di RNA.



Si formano tre tipi di RNA• RNA messaggero (mRNA): dirige la sintesi proteica;• RNA ribosomiale (rRNA): si unisce alle proteine

ribosomiali per costruire i ribosomi;• RNA transfer (tRNA): lega un amminoacido e lo porta

sul ribosoma perché venga incorporato nella proteina in costruzione.




La traduzione è il processo in cui l’mRNA si associa ai ribosomi e dirige la sintesi proteica, convertendo la sequenza di nucleotidi presenti nell’mRNA in una sequenza specifica di amminoacidi.

La traduzione avviene in diverse fasi.



1. Una molecola di mRNA si lega alla subunità ribosomiale piccola e un tRNA detto iniziatore si lega al codone di start (o di partenza) dell’mRNA per consentire l’avvio del processo.

2. Il tRNA ha su un’estremità un amminoacido specifico, sull’altra una tripletta di nucleotidi detta anticodone in grado di legarsi all’mRNA.



3. L’anticodone di un nuovo tRNA riconosce il successivo codone complementare sull’mRNA e vi si lega.

6. La sintesi della proteine4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi

adiacenti.


5. La proteina neoformata si sposta e un nuovo tRNA con il suo amminoacido va a legarsi al codone successivo allungando la proteina.


6. La sintesi termina

quando il ribosoma

raggiunge un codone di

stop: la proteina

completata si stacca dal

tRNA.

8. Le cellule organizzate in tessuti

I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione.


• Il tessuto epiteliale: ricopre la superficie del corpo;

riveste le cavità del corpo e forma le ghiandole.

• Il tessuto connettivo: protegge e sostiene il corpo e i

suoi organi; riempie gli spazi interni; costituisce le

riserve energetiche dell’organismo e fornisce

protezione immunitaria.


• Il tessuto muscolare: è specializzato per la contrazione; costituisce tutti i muscoli del corpo tra cui il muscolo cardiaco e il rivestimento muscolare degli organi interni.

• Il tessuto nervoso: riconosce i cambiamenti interni ed esterni del corpo; trasferisce informazioni e mantiene l’omeostasi.

13. Le membrane del corpo

Le membrane sono strati piani di tessuto flessibile che ricoprono o rivestono le varie superfici del corpo.

Dalla combinazione di uno strato di tessuto epiteliale e uno sottostante di tessuto connettivo si ottiene una membrana epiteliale.

Le membrane epiteliali possono essere mucose, sierose, cutanee o sinoviali.


La membrana mucosa riveste le cavità interne degli organi che comunicano con l’esterno.

Secerne muco con funzione difensiva e protettiva.


La membrana sierosa riveste le cavità degli organi che non comunicano con l’esterno.

È costituita dai foglietti parietale e viscerale, che secernono il liquido sieroso che riduce l’attrito fra gli organi.


La membrana sinoviale riveste le cavità di alcune articolazioni e non presenta strato epiteliale.

Secerne il liquido sinoviale che lubrifica le ossa a livello delle articolazioni, nutre la cartilagine e rimuove eventuali batteri.

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