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CELLULA:UNITA’ BASE DI TUTTI GLI ORGANISMI

Caratteristiche comuni (procatioti ed eucarioti)

Tutte le cellule:-contengono DNA-sono dotate di una membrana plasmatica che separa l’ambiente interno dall’esterno-compiono funzioni metaboliche:

*sintesi e degradazione di molecole*produzione e trasformazione di energie*assunzione di molecole dall’esterno edeliminazione di prodotti di scarto

*movimento e comunicazione*autoregolazione

Biologia generale 2015 - Prof.ssa Bernardo

CELLULA PROCARIOTA

pro:prima e kàryon:nucleo)

Le cellule procariotiche vanno tipicamente da 1 a 10 mm, le piccole dimensioni permettono loro di crescere e dividersi rapidamente. Ci sono però alcuni Archeabacteria che possono essere di 0.1-0,2 µm e le

spirochete possano raggiungere i 700 mm.

DIMENSIONI


Cellula procariotica: caratteristiche comuni a tutti i procarioti

• Membrana plasmatica, struttura sottile (8 nm) separa la cellula dall’esterno e regola il passaggio di sostanze fra la cellula e l’esterno.

All’interno della membrana vi è il • Citoplasma che comprende il

– Citosol (soluzione acquosa di piccole e grandi molecole)– Alcune particelle insolubili quali

• Cromosoma• Ribosomi

Procarioti: tutti unicellariBiologia generale 2015 - Prof.ssa Bernardo

Membrana plasmatica dei ProcariotiModello a mosaico fluido

*Doppio strato fosfolipidico

*Proteine incastonate nel doppio strato lipidico, come tessere di un mosaico (simili a nocciole nel torrone).Non sono immobili, si possono muovere, come “iceberg che galleggiano in un fluido di lipidi”*Carboidrati (ologosaccaridi)*Opanoidi: composti simili al colesterolo (nella cell. eucariotiche c’è il colesterolo)


Proteine di membrana

Le proteine costituiscono circa il 50% della massa della membrana.Sono gli esecutori di tutte le attività della membrana.Si dividono in:

Proteine strutturaliProteine funzionali (coinvolte nelle funzioni della membrana

-Pompe ioniche (trasporto di membrana)-Canali (trasporto di membrana)-Recettori-Trasduttori del segnale-Enzimi


• Proteine Intrinseche (integrali o transmembrana)– Strettamente associate alla membrana– Sono Anfipatiche– Alcune attraversano completamente la membrana,

altre solo in parte



• Proteine Estrinseche (periferiche)– Non sono incluse nel doppio strato lipidico, ma sulla superficie interna o esterna

– Interagiscono con le proteine intrinseche



TRASPORTO DI MEMBRANALa membrana è detta semipermeabile o filtro selettivo perché può essere attraversata da alcune molecole ma è impermeabile ad altre.Le sostanze attraversano le membrana in due modi:


TRASPORTO PASSIVONon richiede dispendio energetico. Le sostanze simuovono secondo gradiente (differenza diconcentrazione ai due lati della membrana). Simuovono dal lato a più alta concentrazione versoquello a concentrazione più bassa finche si ottiene lastessa concentrazione.


TRASPORTO PASSIVOTrasporto passivo semplice o diffusione: coinvolge molecole piccole (per lo più gas respiratori CO2, O2) che passano tra le code dei fosfolipidi

Diffusione facilitata: coinvolge molecole più grandi (come il glucosio)che attraversano la membrana passando attraverso canali proteici

Osmosi: consiste nel passaggio di acqua attraverso la membrana; si verifica nel caso in cui i soluti non possono attraversarla e sono a concentrazione diversa fra l’interno e l’esterno della cellula


TRASPORTO ATTIVORichiede dispendio di energia da parte della cellula. Avviene anche contro gradiente (di concentrazione ed elettrochimico)Il trasporto può essere mediato da proteine oppure da vescicole che interessano tutta la membrana

POMPA IONICA


CITOPLASMA NELLA CELLULA DEI PROCARIOTI

Il citoplasma della cellula procariotica ha consistenza gelatinosa e contiene - 80% di acqua, - Ioni e sali minerali, proteine, vitamine, acidi nucleici e loro precursori , aminoacidi e loro precursori , carboidrati e loro derivati, acidi grassi e loro derivati.- Alcune particelle insolubili fra cui granuli di lipidi, granuli di polisaccaridi e granuli di alcuni elementi minerali quali granuli di zolfo (solfobatteri) e granuli di ferro (ferrobatteri)

Le particelle insolubili più grandi sono

Il cromosoma batterico (nucleoide)I ribosomi

*E’ meno complesso rispetto a quello della cellula eucariotica


CITOPLASMA

È sede di processi biosintetici interessanti, inmodo particolare delle proteine.


NUCLEOIDE

Zona nel citoplasma dei procarioti in cui risiede il DNA, sotto formadi un unico cromosoma, costituito da una molecola di DNA a doppiaelica (2 catene polinucleotidiche). Nel nucleoide, dunque, èlocalizzata la principale struttura che custodisce l’informazionegenetica delle cellule procariotiche.-Governa la trasmissione dei caratteri da una cellula allegenerazioni successive.-Contiene le informazioni da utilizzare per la sintesi delle proteine.


NUCLEOIDE

Il cromosoma ha forma circolare ed èirregolarmente ripiegato; disteso in tutta lasua lunghezza raggiungerebbe la dimensionedi 1mm cioè circa mille volte la lunghezzadella cellula che lo contiene.

Il cromosoma non è circondato damembrana nucleare, come avviene negliorganismi eucarioti e manca anche ilnucloeolo.

Il cromosoma batterico può contenere da 3 a6103 geni.


PLASMIDI• Nel citoplasma della cellula procariotica, vi possono essere

piccole porzioni di materiale genetico extracromosomiale, circolare, denominate plasmidi.

• Di solito sono costituiti da porzioni di DNA a doppia elica.


• I plasmidi hanno dimensioni minori del cromosoma ( da 1/20 a 1/100 più piccoli), tuttavia hanno anche essi capacità di replicarsi e di indurre la sintesi proteica .

• Contengono da 50 a 100 geni.• Sono presenti in un numero che

varia da 1 a 700 copie per cellula.

PLASMIDILa funzione dei plasmidi non è sempre nota; spesso non sono essenziali per la vita della cellule.Normalmente non posseggono geni fondamentali per la crescita e la riproduzione cellulare. La loro presenza generalmente fornisce all'ospite qualche vantaggio. Alcuni di essi sono responsabili della produzione di proteine che conferiscono specifiche proprietà alla cellula, quali:

1) Resistenza agli antibiotici , alcuni plasmidi codificano per proteine che degradano gli antibiotici; questo è un grande vantaggio per i microrganismi patogeni. 2) Fattori di virulenza. Per esempio il plasmide EntP307 codifica per una tossina che rende Escherichia coli patogeno. 3) Capacità di degradare molecole organiche complesso.4) Capacità di resistere ai metalli pesanti e in generale.5) Capacità di competere con altri microrganismi.

Inoltre i plasmidi permettono lo scambio di DNA, fra cellule batteriche diverse (coniugazione batterica)


RIBOSOMI I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che

intervengono nella sintesi proteica. Sono composti dal 60% in RNA e dal 40% in proteine. Presentano una costante di sedimentazione di 70S. Sono costituiti da due subunità: leggera (30S) e pesante

(50S).


RIBOSOMI in funzione:sintesi proteica (traduzione delle informazioni genetiche)


CELLULA PROCARITICA COMPONENTI ACCESSORI

• (Plasmide)• PARETE CELLULARE• GLICOCALICE (CAPSULA, STRATO MUCOSO) • FLAGELLI e PILI


PARETE CELLULARE

• Struttura rigida presente nella maggior parte dei procarioti, conferisce la forma alla cellula e ne garantisce la protezione dall’ambiente esterno.

• E’ costituita da uno strato di peptidoglicano


• Il peptidoglicano è una struttura rigida, simile ad una rete formata da catene polisaccaridiche lineari, unite tra di loro da molecole peptidiche.


peptidoglicano

• conferisce rigidità e impedisce il danneggiamento della cellula a causa della pressione osmotica.

• Protegge da eventuali danni meccanici esterni• Determina la forma della cellula.• Può contribuire alla patogenicità del batterio

(protegge da sostanze tossiche e può bloccare la fagocitosi).

• È riconosciuto come target di alcuni antibiotici.


In base all’organizzazione del peptidoglicano si distinguono due

tipi di batteri GRAM+ e GRAM-


Sulla membrana plasmatica vi è solo uno strato molto spesso di

peptidoglicano

Sulla membrana plasmatica vi è uno strato sottile di

peptidoglicano e al di sopra vi è una membrana esterna che reca glicoproteine e glicopolisaccaridi


GLICOCALICE (CAPSULA, STRATO MUCOSO)

• E’ un rivestimento esterno alla parete cellulare, composto da carboidrati e da polipeptidi.

CAPSULAAltamente organizzata e fortemente aderente

STRATO MUCOSOSparso, scarsamente adeso ed organizzato


Funzioni• Protegge la cellula dalla disidratazione.• Interferisce con il trasporto di molecole tossiche.• Protegge la cellula dalle difese dell’ospite: risposte

immunitarie, fagocitosi.• Permette l’adesione ai tessuti e al substrato.


FLAGELLI

• Sono strutture di movimento che conferiscono motilità ai batteri.

• Consentono un movimento orientato (chemiotassi positivi o negativa in risposta a stimoli fisici o chimici).

• Sono costituiti da flagellina (una proteina contrattile) e sono formati da un unico filamento non rivestito di membrana.


Flagelli, posizione


PILI

• Polimeri costituiti da una proteina (pilina) che si ripete innumerevoli volte.

• Più corti e sottili dei flagelli (eccezionalmente fino a 20 µm).

• Distribuiti tutt’attorno alla cellula.• Appendici di fissazione al substrato.• In alcuni casi permettono il trasferimento di

materiale genetico fra cellule (processo di coniugazione batterica).


Flagelli e pili


PROMEMORIA

• I RIBOSOMI NON SONO ORGANULI CELLULARI(perché non sono delimitati da membrana)

• Nucleoide diverso da nucleotide e da nucleolo


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