Cellula eucariota

con organuli

Le prime strutture cellulari sono state descritte nelle piante nelSeicento e nel Settecento. Intorno alla metà del Seicento,Marcello Malpighi nelle sue osservazioni microscopiche aveva individuato nei tessuti vegetali corpuscoli che aveva chiamato utricoli.La parola "cellula" fu introdotta pochi anni più tardi dallo studioso inglese Robert Hooke che osservando al microscopio sottili fette di sughero, aveva notato che ciascuna di esse era costituita da una rete di spazi apparentemente vuoti, simili a piccole celle, che chiamò appunto "cellule".

Nel 1838 il botanico Mathias J. Schleidene il fisiologo Theodor Schwann in seguitoad osservazioni condotte sulle piante e suembrioni di rana e di maiale avanzaronoper la prima volta l’idea che tutti gli organismi viventi fossero formati dacellule.

La Teoria Cellulare Schleiden e Schwann proposero la teoria cellulare nel1838 che afferma :Tutte le forme di vita sono costituite da una o più cellule.Le Cellule derivano solo da cellule preesistenti.La cellula è la più piccola forma di vita.

Schleiden

Schwann

Esistono due classi fondamentali di cellule: procariote edeucariote. Le due classi hanno in comune alcunecaratteristiche di base: in particolare tutte le cellulepossiedono una membrana cellulare (o membranaplasmatica) molto sottile, il loro interno è costituito dal citoplasma, tutte le cellule possiedono il materiale genetico

Le cellule procariote non possiedono nucleo delimitato da membrana e di conseguenza il loro materiale genetico è sparso nel citoplasma

Le cellule eucariote possiedono al loro interno un complesso sistema di membrane e vari organi in miniatura, detti organuli, che permettono alle cellule di svolgere le loro attività. Sono inoltre caratterizzate daun nucleo circondato da una membrana nucleare che contiene il materiale genetico organizzato in elementi detti cromosomi.

Una cellula eucariota animale

Una cellula eucariota animale

Ciascuna cellula eucariota è racchiusa in una membrana il cui spessore può variare da 7 a 10 nanometri, cioè da 7 a 10 milionesimi di millimetro. Essanon è visibile con il microscopio ottico mentre al microscopio elettronico appare come una sottile linea doppia.

Questa membrana plasmatica, o membrana cellulare, delimita l’estensionedella cellula e contribuisce a mantenerla separata dall’ambiente circostante; inoltre controlla l’entrata di sostanze nutritive e l’uscita di quelle di rifiuto

La membrana cellulare

• LA MEMBRANA PLASMATICA RACCHIUDE LA CELLULA ,DAI BATTERI ALLE CELLULE UMANE, CONSENTE DI SEPARARE IL CONTENUTO CELLULARE DALL’AMBIENTE ESTERNO E PERMETTE LO SCAMBIO DI MATERIALI ED ENERGIA

• LA MEMBRANA CITOPLASMATICA è COSTITUITA DA UN DOPPIO STRATO DI FOSFOLIPIDI E PROTEINE

Struttura dei fosfolipidi

• Un fosfolipide è costituito dal glicerolo alcool trivalente formato da tre atomi di carbonio ognuno dei quali possiede un gruppo ossidrile,questi OH sono importanti perché costituiscono punti di legame

Due gruppi OH si legano ad acidi grassi formando le cosi dette code idrofobe,il terzo si lega al gruppo fosfato per formare la testa idrofila.

Il gruppo fosfato solitamente si lega ad una molecola organica(anch’essa idrofila)tipica a seconda del tipo cellulare e quindi della sua funzione

I fosfolipidiGLICEROLO:ALCOOL TRIVALENTE FORMATO DA TRE ATOMI DI CARBONIO CHE HANNO OGNIUNO UN GRUPPO OSSIDRILE CHE SONO PUNTI DI LEGAME

Gli acidi grassi,. Sono gli ingredienti costitutivi di quasi tutti i lipidi complessi e dei grassi vegetali e animali.

Comportamento dei fosfolipidi in un mezzo acquoso.

Le membrane sono semifluide

• I fosfolipidi all’interno del doppio strato hanno movimenti spontanei e anche movimenti di flip-flop che non avvengono spontaneamente

• Ancora la presenza di colesterolo stabilizza le membrane, in relazione alla temperatura ,limitando più o meno il movimento dei fosfolipidi

A temperature alte il colesterolo rende la membrana meno fluida,a basse temperature la rende più fluida(evitando il congelamento)

• Le molecole anche se sono strettamente associate le une alle altre hanno la capacità di muoversi all’interno della membrana

• In una sostanza liquida le molecole possono muoversi in tre direzioni mentre nella membrana semifluida(movimento bidirezionale) i lipidi possono ruotare intorno al loro asse e muoversi lateralmente nel piano di un singolo strato.Questi movimenti sono energeticamente favoriti .

Le membrane sono semifluide

movimenti di flip-flop• Cioè il passaggio di un fosfolipide da un foglietto

al foglietto opposto ,non avvengono spontaneamente poiché le teste polari devono attraversare completamente la regione idrofoba del doppio strato e necessitano dell’intervento di un enzima,la flippasi,e di ATP

Le proprietà biochimiche dei fosfolipidi hanno un effetto sulla

fluidità della membrana

1)Più le catene degli acidi grassi sono corte,meno facilmente interagiscono tra di loro,e questo rende la membrana più fluida.

2)Presenza di uno o più doppi legami nella coda idrofoba(catene idrocarburiche di acidi grassi ) rende il lipide insaturo,distorcendo la coda e rendendo difficili le interazioni con le code vicine;il doppio strato è reso più fluido

3)Presenza di colesterolo

3)il colesterolo, con l'anello idrofobico si inserisce nella membrana. L'inserimento della molecola "distanzia" tra loro i fosfolipidi, così che la membrana sia meno compatta e più fluida.

Il colesterolo è costituito da 4 anelli carboniosi (di cui uno dotato di un groppo –OH che conferisce proprietà alcoliche) legati tra loro ed una coda idrocarburica.

• Un livello ottimale di fluidità è essenziale per la normali funzioni cellulari,per la crescita e la divisione

• Le cellule si adattano ai cambiamenti di temperatura modificando la composizione lipidica delle loro membrane

Ad es i pesci quando la temp dell’acqua si fa più fredda incorporano più colesterolo nelle loro membrane rendendole più fluide

Membrana plasmatica:doppio strato di fosfolipidi e proteine

• Nella membrana sono anche presenti le proteine responsabili della maggior parte delle sue funzioni

• Le proteine possono legarsi alla membrana in due modi diversi e per questo sono dette periferiche e intrinseche

Proteine di membrana

Proteine integrali• Proteine trasmembrana • Proteine ancorate ai lipidi

Queste proteine non possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana

Proteine periferiche• Proteine associate alle parti di proteine

intrinseche che sporgono dalla membrana • Proteine associate alle teste polari dei

fosfolipidi.

Proteine integralio intrinseche

• posseggono una porzione completamente immersa nella parte idrofobica del doppio strato lipidico e pertanto questa porzione di proteina avrà caratteristiche chimiche idrofobe(tipi di aminoacidi) e una parte esterna idrofila.

Il legame attraverso i lipidi di ancoraggio è covalente ed si istaura tra il lipide e un’aminoacido della catena laterale di una proteina e le code dell’acido grasso tengono la proteina strettamente legata alla membrana.

Queste proteine non possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana

Non interagiscono con la regione idrofoba della membrana, si legano attraverso legami non covalenti (ionici o ad idrogeno) e possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana

Si legano:

• alle parti di proteine intrinseche che sporgono dalla membrana

• Alle teste polari dei fosfolipidi.

Proteine periferiche

Proteine di membrana

Le proteine di membrana possono legare carboidrati

Le proteine legate a carboidrati sono dette glicoproteine

I lipidi legati a carboidrati sono detti glicolipidi

I carboidrati possono essere di vario tipo andando a costituire per così dire l’impronta digitale della cellula;sono anche implicati nel riconoscimento cellula-cellula e nel comportamento cellulare

Attività delle proteine di membrana

Attività delle proteine di membrana

Funzioni della membrana

• Separa ambiente interno-esterno• Regola passaggio materiali• Separa le cellule le une dalle altre• Separa i vari organuli cellulari dal mezzo

circostante• Costituisce un ampia superficie sede di

numerose reazioni chimiche• Costituisce un sito per i recettori(es.legami

con vari tipi di carboidrati differenziando i vari tipi cellulari)

Permeabilità selettiva

È essenziale per il mantenimento dell’omeostasi,ossia un ambiente interno relativamente costante a dispetto delle fluttuazioni dell’ambiente esterno

• A seconda del meccanismo con cui una sostanza entra od esce dalla cellula attraverso la membrana citoplasmatica, si parla di:

• TRASPORTO PASSIVO: diffusione semplice, diffusione facilitata e osmosi (che è un particolare tipo di diffusione)

• TRASPORTO ATTIVO

• La diffusione è il processo nel quale un soluto si muove da una regione a maggiore concentrazione ad una a minore concentrazione

Trasporto di membrana

Diffusione semplice

• Quando il soluto passa attraverso la membrana seguendo il solo gradiente di concentrazione

Diffusione facilitata• Quando il passaggio del soluto attraverso la

membrana necessita dell’intervento di proteine transmembrana.

Avviene sempre secondo gradiente di concentrazione

Diffusione semplice

La diffusione di molecole di ossigeno attraversola membrana plasmatica

La diffusione semplice

Diffusione facilitata

• La diffusione facilitata avviene quando le molecole attraversano la membrana aiutate da particolari strutture presenti nella membrana (pori o proteine di trasporto), che ne aumentano la velocità di passaggio. Avviene sempre secondo gradiente di concentrazione

DIFFUSIONE FACILITATA proteine canali :secondo gradiente di concentrazione attraverso canali proteici che fungono da pori attraverso i quali può avvenire la diffusione semplice degli ioni e delle molecole idrofile

Diffusione facilitata: Proteine carrier

• Legano specifici soluti in una tasca idrofila, posta su un versante della membrana,subiscono un cambiamento conformazionale che porta la tasca nel versante opposto.

Questa forma di trasporto non richiede consumo di energia in quanto il gradiente di concentrazione è favorevole al passaggio

Vengono trasportate cosi zuccheri,aminoacidi,nucleotidi,alcuni ormoni ed anche i prodotti di scarto del metabolismo cellulare

• Per esempio, una molecola di glucosio, trasportata dal sangue, si lega al sito di legame di una proteina di trasporto specifica per il glucosio. Molto probabilmente, la formazione del legame provoca nella proteina un cambiamento di forma tale da permettere alla molecola di glucosio di passare da una parte all’altra della membrana.

• Anche altre molecole idrofile, come gli aminoacidi, attraversano la membrana plasmatici in questo modo.; la concentrazione del glucosio è maggiore all’esterno della cellula che all’interno di essa, per cui il glucosio entra nella cellula sospinto dal suo gradiente di concentrazione.

osmosi

• la diffusione delle molecole d’acqua attraverso una membrana semipermeabile(che quindi non permette il passaggio di un dato soluto) prende il nome di osmosi.

• L’osmosi è il movimento spontaneo delle molecole d’acqua attraverso una membrana semipermeabile da una regione in cui la concentrazione del soluto è minore ad una regione in cui la concentrazione del soluto è maggiore.

• Per diffusione semplice le molecole di zucchero tenderebbero a muoversi dalla soluzione in cui sono più concentrate verso quella in cui sono meno concentrate. Tuttavia, la membrana non permette questo flusso perché non consente il passaggio delle molecole di zucchero; poiché la soluzione più diluita contiene più molecole d’acqua della soluzione concentrata, questa differenza di concentrazione provoca invece la diffusione delle molecole d’acqua dalla soluzione più diluita verso quella più concentrata.

Man mano che l’acqua si trasferisce nella soluzione concentrata, nel lato della membrana dove c’è la soluzione concentrata aumenta la pressione esercitata dall’acqua che si oppone al passaggio di altra acqua. Questa pressione è detta pressione osmotica.

Quando la concentrazione dell’acqua all’esterno di una cellula è superiore a quella del suo interno (ovvero le sostanze sono piùconcentrate all’interno della cellula) si dice che la soluzioneesterna è ipotonica rispetto all’ambiente interno; l’acqua tendead entrare nella cellula e la cellula si gonfia

Effetto dell’osmosi sui globuli rossi

Quando la concentrazione delle molecole d’acqua èmaggiore all’interno rispetto all’esterno della cellula(ovvero le sostanze sono più concentrate all’esternola cellula si trova in una situazioneipertonica, l’acqua tende aduscire e la cellula a disidratarsi e a raggrinzire.

Effetto dell’osmosi sui globuli rossi

Se i liquidi intercellulari ed extracellulari hanno la medesima concentrazione non vi è spostamento dellemolecole d’acqua e i due ambienti sono isotonici

Effetto dell’osmosi sui globuli rossi

ESPERIMENTO: per verificare quanto detto sopra ed osservare il rigonfiamento o il raggrinzimento dellacellula prendete alcuni chicchi di uva sultanina e: 1. mettetene alcuni in un bicchiere d’acqua2. altri in una soluzione satura di zucchero (cioè aggiungete zucchero all’acqua finché questo non si sciogli più)….e osservate cosa accade fornendone le spiegazioni in base a quanto detto sopra.

Se il trasporto passivo fosse l’unico sistema disponibile per attraversare la membrana plasmatica, le cellule dipenderebbero totalmente dai gradienti di concentrazione. In realtà, alle cellule occorre che certi soluti siano presenti in maggior concentrazione al loro interno che al loro esterno ( o viceversa), mentre per sua natura il trasporto passivo tende a rendere uguale su entrambe i lati della membrana la concentrazione di qualsiasi soluto.

.Per esempio le cellule del fegato devono trattenere una grande quantità di glucosio, poiché il fegato è il principale organo in cui questa sostanza viene immagazzinata. Il trasporto passivo tenderebbe invece a far diffondere le molecole di glucosio, così abbondanti nelle cellule del fegato, al di fuori di queste e a riammetterle nel flusso sanguigno.

La soluzione adottata dalla cellula per muovere i soluti in senso contrario al loro gradiente di concentrazione si chiama trasporto attivo il quale, per funzionare, richiede sempre, da parte dellacellula, proteine trasportatrici e una spesa di energia.

Trasporto attivo

Per far ciò la cellula si avvale di pompe chimiche, per far funzionare le quali la cellula spende energia. La fonte di energia necessaria per far funzionare queste pompe chimiche è costituita in genere dall’ATP.

Pompa sodio-potassio• È una delle proteine di trasporto attivo

più diffusa presente in tutti i tipi di eucarioti• Essa trasporta ioni sodio fuori dalle cellule

e ioni potassio all’interno delle stesse contro gradiente di concentrazione

questa pompa oltre ad essere una proteina è anche un enzima(ATPasi adenosina trisfosfatasi)e come tale idrolizza l’ATP usando l’energia per formare i gradienti ionici.

Uno dei più importanti e meglio studiati meccanismi di trasporto attivo è quello che va sotto il nome di pompa sodio-potassio.La cellula usa la pompa sodio-potassio per mantenere un’alta concentrazione di ioni K+ al suo interno e un’alta concentrazione di ioni Na+ al suo esterno.

• 3 ioni sodio escono dalla cellula e 2 ioni potassio entrano con idrolisi di una molecola di ATP

A seguito di ogni ciclo si avrà il trasporto di una carica netta positiva all’esterno della cellula e la conseguente formazione di un gradiente elettrochimico che sta alla base di importanti funzioni cellulari

• la membrana ne risulta polarizzata;si determina un gradiente elettrochimico in cui viene accumulata energia che può essere disponibile per altri tipi di lavori cellulari

pompa Na/K GENERA UN GRADIENTE ELETTROCHIMICO IMPLICATO NELLA CONDUZIONE DEL POTENZIALE DI AZIONE OSSIA IL SEGNALE TRASMESSO DALLE CELLULE NERVOSE

Trasporto attivo

Movimento di soluti contro gradiente di concentrazione necessita dell’apporto di energia

• Il trasporto attivo primario utilizza direttamente l’energia (idrolisi dell’ATP)per trasportare un soluto contro gradiente

Es. trasporto di ioni H+ per generare un gradiente elettrochimico

• Il trasporto attivo secondario sfrutta un gradiente preesistente per effettuare il trasporto attivo

Es. usare il gradiente elettrochimico dello ione H+,prodotto da una specifica pompa,per trasportare un’altra molecola come il saccarosio

Cellule animali simporti Na+/soluti

Trasporto attivo primario e Trasporto attivo secondario

Pompe ATP-dipendenti

• Generano i gradienti elettrochimici

• Pompa Na+/K+ ATPasi

TRASPORTO DI MATERIALI DI GRANDI DIMENSIONI

I meccanismi impiegati in casi del genere sono l’ENDOCITOSI quando si tratta di introdurre materiali nella cellula, e l’ESOCITOSI quando si tratta di espellerli. Ciò che hanno in comune questi meccanismi è l’uso di vescicole, cioè di minuscoli sacchetti delimitati da una membrana che, a seconda dei casi, si staccano dalla membrana plasmatici o si fondono con essa.

Macromolecole e particelle di grosse dimensioni vengono trasportate mediante esocitosi ed endocitosi

esocitosi Nell’esocitosi una vescicola di trasporto –carica per esempio di proteine o prodotti di rifiuto – migra fino alla membrana palsmatica e si fonde con essa. Successivamente questo tratto della membrana si apre e quello che era il contenuto della vescicola viene rilasciato nel liquido extracellulare.

Endocitosi :introflessione della membrana cellulare a forma di tasca che accoglie le molecole da inglobare. La tasca si chiude formando una vescicola, che contiene al suo interno le molecole daportare dentro la cellula. La vescicola si stacca dalla membrana e migra nel citoplasma.

FAGOCITOSIÈ un tipo di endocitosi per mezzo della quale le cellule inglobano particelle solide di grandi dimensioni o addirittura altre cellule. Lamembrana plasmatica si infossa, ingloba le particelle solide e poi si racchiude intorno ad esse;si stacca poi una vescicola che viene trasportata nel citoplasma ; la vescicola si fonde con unlisosoma che contiene gli enzimi necessari a demolire le particelle o la cellula inglobata.

FAGOCITOSI

E’ un meccanismo di endocitosi con il quale vengono inglobate piccole goccioline di sostanze allo stato liquido ( si tratta soprattutto di acqua con qualche soluto in soluzione). Diversamente dalla fagocitosi, non si forma una sola vescicola, ma tante piccole vescicole, visibili solo al microscopio elettronico.

PINOCITOSI

Nell’endocitosi mediata da recettori, una molecola specifica lega una proteina recettrice determinando la formazione di una vescicola.

Citoscheletro

CitoscheletroUn sistema di filamenti proteici, denominato citoscheletro, è presente nel citosol di tutte le cellule animali e vegetali. Nelle cellule animali, che mancano di una parete cellulare rigida, questo sistema ha un'importanza particolare, in quanto contribuisce a mantenere la struttura e la forma della cellula.Il citoscheletro fornisce un'impalcatura per l'organizzazioneinterna della cellula e un punto di ancoraggio per organuli ed enzimi.Esso, inoltre, permette alla cellula di compiere alcuni movimenti. In molti tipi di cellule il citoscheletro è una struttura dinamica, che viene continuamente scomposta e riassemblata.E' costituito da tre tipi principali di filamenti proteici:microtubuli, filamenti di actina e filamenti intermedi,connessi sia tra di loro che con altre strutture cellulari grazie a numerose proteine accessorie

Microtubuli e tubulina

Fil. Intermedi.

Microfil. Actina

Microtubuli• Lunghe strutture cilindriche cave composte

da tubulina(25nm diam).Il microtubulo è una struttura polare che si può allungare dall’estremo positivo e disassemblare da entrambi. Oscilla tra una fase di assemblaggio(allungamento) e di accorciamento che permette diverse attività cellulari(divisione cellulare,ancoraggio degli organuli ecc..)

• Il luogo dove si formano i microtubuli è il CENTROSOMA localizzato vicino al nucleo

Struttura e funzione

e tubulina formano dimeri

• Funzione:Componenti strutturali

di ciglia e flagelli – mov. Cromosomi –

durante la divisione cellulare,

ancoraggio organuli

FILAMENTI INTERMEDI• Formati da un gruppo eterogeneo di

fibre proteiche che si legano tra di loro formando una struttura a spirale(10nm diam)

• Funzione: stabilizzare la forma della cellula,azione meccanica all’interno del citoplasma

• Presenti solo in alcuni gruppi animali,tra cui i vertebrati(es cheratine che si trovano nelle cellule epiteliali della pelle)

MICROFILAMENTIfilamenti di actina

• Due cordoni intrecciati di molecole di actina (diam.7nm).Strutture polari che possono accrescersi dall’estremità positiva.Conferiscono resistenza hanno ruolo nella forma cellulare

• .Sono disperse nel citoplasma ma maggiormente presenti sotto la memb. citoplasmatica alla quale sono ancorati con l’estremità negativa

• Nelle cellule muscolari l’acina+la miosina permettono la contrazione muscolare

• Nelle cellule non muscolari actina +miosina formano strutture contrattili coinvolte nei movimenti cellulari,generando il movimento attraverso un rapido assemblaggio e disassemblagio

Le proteine motrici interagiscono con i microtubuli o con i filamenti di actina per

promuovere i movimenti cellulari

Proteine motrici

• Utilizzano molecola di ATP per consentire il movimento ossia sono in grado di convertire l’energia chimica scaturita dall’idrolisi dell’ATP in lavoro meccanico tramite cambiamenti conformazionali

• Una proteina motrice è costituita da tre domini: TESTA-CERNIERA -CODA

La proteina motrice passeggia lungo il filamento Funzioni delle proteine

motrici

CIGLIA E FLAGELLI

• Sono appendici cellulari il cui movimento è determinato dalla presenza di microtubuli e di proteine motrici.

• Sono strutture cilindriche costituite da una membrana che racchiude una matrice in cui è presente una struttura detta ASSONEMA, costituita da microtubuli che si generano dai CORPI BASALI che si trovano ancorati alla membr. citoplasmatica.Nell’assonema è presente anche una proteina motrice,DINEINA e proteine leganti che tengono assieme l’assonema stesso

Movimento ciglia e flagelli

• Questo movimento coinvolge la propagazione di un’ansa che inizia alla base della struttura e procede verso l’apice.

il piegamento avviene con l’idrolisi dell’ATP e l’attivazione della dineina che tenta di camminare lungo i microtubuli ma che a causa della forza esercitata dalle proteine leganti ha come effetto finale il piegamento del microtubulo.le dineine alla base della struttura sono attivate per prime e così via verso l’apice

Gli organuli cellulari• Non tutte le cellule possiedono gli stessi

organuli; negli organismi pluricellulari, a seconda della specializzazione che assumono potranno essere presenti numerose eccezioni rispetto al modello base.

Giusto per citare un esempio, i globuli rossi sono strutture cellulari prive, a maturità, del nucleo

RER, REL,apparato del Golgi,vacuoli,perossisomi,mitocondri,plastidi,cloroplasti,ribosomi,lisosomi

MITOCONDRI

Sono organuli di forma allungata ( da 0,5a 2 micrometri) e sono le centralienergetiche delle cellule.Sono costituiti da due membrane, la piùinterna ripiegata a formare delle crestemitocondriali, che aumentano la superficieattiva del corpuscolo.In questi organuli avviene la demolizionedel glucosio e la produzione di molecolericche di energia utilizzabile dalla cellula.Il loro numero varia da cellula a cellula;ad es. nelle cellule del fegato possonoessere tra 1000 e 1600, mentre nell'oocitasono anche 30.000.Questi organuli contengono, al lorointerno, un filamento di DNA a formacircolare e piccoli ribosomi che servonoper la sintesi di proteine specifiche delmetabolismo degli zuccheri.

I mitocondri hanno una strutturaparticolare, osservabile al microscopioelettronico: ciascun mitocondrio sipresenta come un corpuscolo dallacaratteristica forma a fagiolo, delimitatoda due membrane separate, la piùinterna delle quali presenta numerosepieghe (dette creste).

I mitocondri costituiscono la sede deiprocesso di respirazione cellulare,mediante il quale la cellula ricavaenergia (sotto forma di molecole diATP) bruciando molecole di glucosio,derivanti dalla demolizione dellesostanze nutritive, in presenza diossigeno.

Mitocondrio al microscopioelettronico

Il DNA mitocondriale Le funzioni delle cellule eucariotiche sono definite dal DNA nucleare, tuttavia i mitocondri hanno un proprio DNA. Nell'uomo il DNA mitocondriale è coinvolto nella produzione di proteine necessarie alla respirazione cellulare. Nell'uomo i mitocondri sono ereditati per linea materna. Nel passaggio del mtDNA da genitore materno alla prole si passa la totalità del DNA, a differenza dei geni autosomici che ne trasferiscono solo il 50%. È necessario considerare che se anche il DNA mitocondriale ricombina (come quello nucleare), ricombina sempre con frammenti di se stesso all'interno dello stesso mitocondrio.

Strutture non circondate da membrana costituite da due sub-unità una maggiore ed una minore ciascuna formata da RNAribosomiale e proteineI ribosomi contengono gli enzimi necessari a formare il legame peptidico che unisce un aminoacido ad un altro. Sono quindi responsabili della sintesi proteica

I ribosomi

è costituito da un sistema di vescicole appiattite che consentono lo spostamento delle sostanze da una parte all’altra della cellula è la sede della sintesi dei fosfolipidi ,a partire da acidi grassi,glicerolo,fosfato e gruppi polari,tutti elementi prodotti per mezzo di enzimi nel citosol oppure introdotti attraverso la dieta, e delle glicoproteine necessarie per la costruzione della membrana.

Reticolo EndoplasmaticoLiscio (REL) Reticolo

EndoplasmaticoLiscio

↓

Glicoproteine:proteine legate a carboidrati

Una rete tridimensionale di sacche,dette cisterne, delimitate da membranee tra loro comunicanti, ma connesse anche alla membrana nucleare.Questi compartimenti circondano il nucleo estendendosi nel citoplasma,e presentano sulla loro superficie i ribosomiLo spazio interno ai compartimenti è detto lume. ll lume e le membrane contengono gli enzimi impegnati in molte reazioni chimiche

Reticolo endoplasmatico ruvido

Pile di cisterne appiattite, anch'essedelimitate da membrane, costituiscono,invece, l'apparato di Golgi, che ricevele molecole sintetizzate nel reticoloendoplasmatico, le elabora e leindirizza a diversi siti interni o esternialla cellula

Apparato del Golgi

Il RE ruvido è associato al App.del Golgi

Infatti sono strettamente associati dal punto di vista funzionale:

Le proteine provenienti dal RER giungono al Golgi dove vengono modificate chimicamente,impachettate ed ordinate i gruppi differenti, a secondo della loro diversa destinazione,e concentrate in vescicole secretrici

Cellula pancreaticaRERapp GolgiGranuli dizimogeno

Si definisce zimogeno (o proenzima) un precursore inattivo di un enzima. Esso infatti richiede la rottura di uno o più legami peptidici specifici per divenire un enzima attivo. Cellula pancreatica il cui nucleo provvede a far sintetizzare,nel RER,una proteina(enzima)nella sua forma inattiva che presenta un pezzo in più che serve per bloccarne il sito attivo.Da qui viene trasferita al Golgi da cui si staccano delle vescicole contenenti il proenzima,i granuli di zimogeno,che raggiungono la membrana citoplasmatica si fondono con essa e riversano il loro contenuto nel lume intestinale dove sono presenti enzimi proteolitici che convertono l’enzima nella sua forma attiva così da poter svolgere la sua funzione digestiva

sono vescicole delimitate da membrana, che costituiscono unambiente isolato e circoscritto per reazioni nel corso delle quali vengonogenerate e demolite forme particolarmente pericolose e reattive dei perossididi idrogeno.

Lisosomi, perossisomi e vacuoliI perossisomi

vacuoli Contengono fluidi o materiale solido.Si formano inseguito alla fusione di vescicole di membrana più piccole. In essi vengono accumulate scorie del metabolismo cellulareLe funzioni sono molteplici:vacuoli contrattili,vacuoli fagocitici,vacuoli di deposito.

I lisosomi sono organuli cellulariche si formano per distacco dalcomplesso di Golgi. Sono piccolevescicole osservabili all'interno delcitoplasma. Contengono enzimi idrolitici,le idrolasi acide in grado di degradare diversi tipi di macromolecole

La loro funzione è quella disvolgere la digestione cellulare,proprio per questo motivo sifondono con i vacuoli contenentiparticelle alimentari ingerite dallecellule

Fra il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, i lisosomi, la membrana plasmatica e l'ambiente extracellulare esiste uno scambio continuo di sostanze, mediato da vescicole che si staccano dalla membrana di un organulo per fondersi con quella di un altro.

NUCLEO

• Materiale genetico

• Involucro nucleare

• Pori nucleari

• Nucleoli(sintesi ribosomi)

• 5µm

• Il DNA del nucleo associato alle proteine forma la CROMATINA( rete costituita da filamenti e granuli)

• La cromatina spiralizzata durante la divisione cellulare diventa visibile sotto forma di strutture:CROMOSOMI

• L’informazione ereditaria contenuta nei cromosomi,è localizzata in segmenti di DNA :GENI

Nucleoli• Strutture non circondate da membrana

• In essi l’rRNA si lega a molecole proteiche(sintetizzate nel citoplasma e poi importate nel nucleo) per formare i ribosomi.

• Quindi assemblaggio delle due sub-unità. I ribosomi fuoriescono dal nucleo (attraverso i pori della memb.nucleare)e raggiungono il citoplasma e il RER.

I Procarioti, sono gli organismi completi più semplici e abbondanti sulla terra.Sono organismi solo unicellulari, anche sepossono essere raggruppati tramite pareticomuni o mucillagini.• Privi di organelli delimitati;• membrana plasmatica ripiegata e convoluta all’interno. •Molto variabili come metabolismo, siaeterotrofi che autotrofi.

•Privi di nucleo organizzato e protetto, possiedono un solo cromosoma circolare;

•riproduzione asessuata, anche se possono effettuare ricombinazione genica.

La cellula procariota

Presenti in tutti gli habitat,possono vivere in ambientiestremi; alcuni sono anaerobiobbligati, altri anaerobifacoltativi; possono sopportaretemperature altissime (fino a360°C) e rimanere quiescentitra -7° e -14°C. Resistonoad alte pressioni e a valori dipH molto alcalini (11.5).

FORME• Bacilli,•Cocchi,• Spirilli.I cocchi sono spessoraggruppati in colonie, ibacilli tendono ad essereisolati.

bacilli cocchi

Spirilli

I Procarioti

PARETE CELLULARE

• Costituita da matrice di polisaccaridi legati da corte catene peptidiche, insieme costituiscono un’unica grande molecola (peptidoglicano);

–batteri gram-positivi, presentano la parete sopra descritta –batteri gram-negativi,presentano il peptidoglicano ricoperto da uno strato lipopolisaccaridico, responsabile della resistenza ad alcuni antibiotici (es. penicillina), sensibili invece all’eritromicina.

• All’esterno, possono formare un glicocalice, costituito da fibrille polisaccaridiche, con ruolo adesivo, implicatoprobabilmente nelle prime fasi delle infezioni batteriche.

• Esternamente a tutto, spesso presenza di una capsula, strato gelatinoso, polisaccaridico,secreto attraverso la parete, facilmente separabile dalle cellule.

• Delimitato da membrana plasmatica con faccia interna ricca di enzimi.

• Presenti molti ribosomi.

•Una molecola di DNA circolare a doppio filamento, da 700 a 1000 volte più lungo della cellula che lo contiene.

• Quasi sempre presenti corti filamenti di DNA circolare, plasmidi.

CITOPLASMA

I plasmidi sono piccoli filamenti circolari di DNA superavvolto a doppia elica, distinguibili dal cromosoma batterico per le loro dimensioni ridotte. Il materiale genetico che li contraddistingue permette all'organismo ospite di svolgere varie funzioni non essenziali, ma conferiscono alla cellula proprietà speciali (es resistenza agli antibiotici). I plasmidi sono capaci di spostarsi tra le cellule (anche non uguali, ma filogeneticamente affini) influendo sulla variabilità genetica.

Un plasmide ricombinante è una molecola di DNA circolare a doppio filamento, in grado di replicare autonomamente e capace di conferire un particolare fenotipo alle cellule ospiti. Tali vettori si ottengono ingegnerizzando plasmidi naturali in modo da renderli specializzati per alcune funzioni e permettere il loro utilizzo nel campo delle tecnologie del DNA ricombinante. La maggior parte dei plasmidi ricombinanti viene impiegata in campo genetico e molecolare come vettori di clonaggio e di espressione genica.

Un plasmide ricombinante

• Non presenti in tutte le forme batteriche;•I flagelli sono molto lunghi,servono per il movimento, distribuiti ai poli o lungo tuttala parete cellulare;

• I pili più corti, si trovano per lo più nei batteri gram-negativi, funzione apparentedi ancoraggio al substrato o ad altri batteri

FLAGELLI E PILI

• Può avvenire in risposta a stimoli chimici, in direzioni di concentrazioni crescenti di cibo o di ossigeno;• presenza di chemiosensori attrattivi per diversi tipi di sostanze nutritizie (molti zuccheri);• presenza anche di chemiosensori repulsivi.• Alcuni batteri acquatici producono e trasportano cristalli di magnetite(Fe3O2) e si orientano nel campo magnetico terrestre.• Alcuni cianobatteri filamentosi e altri gruppi non flagellati, si spostano per scivolamento e possono ruotare lungo l’asse longitudinale.

MOVIMENTO

•Sistema di riproduzione asessuale, per scissione: la parete e la membrana plasmatica si introflettono, la molecola di DNA si duplica con duplicazione semiconservativa;

talvolta le pareti trasversali delle cellule figlie non si staccano completamente, formando colonie filamentose.

RIPRODUZIONE

streptococco

staffilococco

Trasferimento di un segmento di DNA da una cellula battericaad un’altra; il frammento trasferito può integrarsi nel cromosoma batterico ed essere duplicato, trascritto e tradotto come il DNAoriginale. La ricombinazione può avvenire per:•coniugazione -avviene per contatto diretto di due celluleattraverso un pilo, uno o più plasmidi di una cellula vengono trasferiti all’altra e possono interagire con il cromosoma;

•trasduzione - avviene tramite un virus batterico (batteriofago) che può incorporare nel suo DNA piccole porzioni di DNAbatterico e trsferirle durante l’infezione da una cellula all’altra;

•trasformazione - anche il DNA di cellule uccise con agentichimici o col calore, se entra in contatto con una cellula vitale, può essere integrato nel cromosoma batterico.Queste modalitàdi ricombinazione sono alla base dell’ingegneria genetica.

RICOMBINAZIONE GENICA