LE CELLULE EUCARIOTI SONO COMPARTIMENTATE · VACUOLO • E’ delimitato da una biomembrana detta...

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LE CELLULE EUCARIOTI SONO COMPARTIMENTATE

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Cellule vegetali

I PLASTIDI proplastidi : indifferenziati e di piccole dimensioni Con la crescita della cellula si trasformano in plastidi adulti cloroplasti cromoplasti leucoplasti

Amiloplasti proteinoplasti elaioplasti

CROMOPLASTI = plastidi colorati

-contengono pigmenti, come i carotenoidi e flavonoidi

-funzione vessillare, cioè attirano insetti pronubi ( trasportano polline) e animali frugivori ( nutrono frutti e semi)

-Si trovano nei petali dei fiori e nella buccia dei frutti

-nelle foglie in autunno (derivano dai cloroplasti).

CROMOPLASTI

LEUCOPLASTI= plastidi bianchi

-hanno funzione di riserva energetica - contengono grassi o proteine o amido secondario (quello primario è nei cloroplasti)

Amido -L’amido secondario viene depositato in granuli a partire da un ilo (punto centrale) -ilo di diversa forma e posizione a seconda della specie vegetale -I granuli possono essere semplici o composti ( più granuli uniti) di varie grandezze

CLOROPLASTI

CLOROPLASTI

- Sede della fotosintesi clorofilliana

- Contengono clorofilla e pigmenti accessori, come i carotenoidi

- Si trovano nelle parti verdi dei vegetali

- lunghi 4 - 8 micron e in numero di 20-80 per cellula - membrana esterna, membrana interna separate da spazio

intermembrana

- spazio interno detto stroma dove si trovano: amido primario, ribosomi, enzimi, RNA, segmenti di DNA e strutture dette tilacoidi

• I tilacoidi sovrapposti formano pile dette grana, unite tra loro tramite dei tilacoidi allungati, detti intergrana

• Lo spazio interno dei tilacoidi è detto lume

10 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le piante e le alghe usano l’energia del Sole per produrre carboidrati (glucosio) e ossigeno a partire dall’anidride carbonica e dall’acqua, attraverso il processo della fotosintesi. La reazione chimica generale della fotosintesi è:

6CO2 6H2O + + C6H12O6 6O2 acqua anidride carbonica glucosio ossigeno

I cloroplasti catturano l’energia solare e producono carboidrati

Luce

11 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I cloroplasti svolgono funzione fotosintetica.

La doppia membrana dei cloroplasti racchiude un ampio spazio detto stroma, dove avviene la sintesi dei carboidrati.

La clorofilla che cattura la luce solare è invece localizzata nella membrana dei tilacoidi.

I cloroplasti catturano l’energia solare e producono carboidrati

CROMOPLASTI o CLOROPLASTI?

I PLASTIDI SI TRASFORMANO

PROPLASTIDIO EZIOPLASTO (protoclorofilla) CROMOPLASTO LEUCOPLASTO CLOROPLASTO (clorofilla)

buio

luce

luce

luce

luce buio

maturazione

Cellule vegetali :

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https://youtu.be/2Zs7zLY-bWI

Plastidi: cromoplasti Cloroplasti Leucoplasti

VACUOLO

• E’ delimitato da una biomembrana detta tonoplasto

• Nelle cellule giovani vacuoli piccolissimi, nelle cellule adulte uno o alcuni vacuoli di grosse dimensioni

• contiene il succo vacuolare composto da un 90% da acqua, nella quale si trovano disciolti ioni, acidi organici, amminoacidi, zuccheri di riserva

• possono esserci oli essenziali ( menta, lavanda, basilico), alcaloidi (es. nicotina, cocaina, morfina, caffeina, ecc.) pigmenti antociani (colori rossi, blu)

• ha funzione di: accumulo, riserva, apertura e chiusura degli stomi

• svolge anche un ruolo osmotico, in quanto controlla il movimento dell'acqua tra l'interno e l'esterno della cellula.

VACUOLI AL MICROSCOPIO

Cellule di guardia

La variazione del volume di acqua nel vacuolo nelle cellule di guardia apre o chiude gli stomi

IL VACUOLO REGOLA LA PRESSIONE DI TURGORE

PARETE CELLULARE

PARETE CELLULARE

• Organulo tipico della cellula vegetale

• contiene, protegge e dà forma alla cellula

• Si forma a ridosso della lamella mediana

• Formata da due porzioni, caratteristiche di diversi stadi vitali della cellula:

PARETE PRIMARIA formata da poche fibrille di cellulosa e in abbondanza acqua, proteine, gomme

PARETE SECONDARIA (se è presente) è ricca di fibrille di cellulosa e povera d'acqua e da pectine ( eteropolisaccaridi)

LAMELLA MEDIANA

• ha il compito di separare e cementare, le due cellule figlie • si forma al termine della divisione cellulare da vescicole

ripiene di polisaccaridi prodotte dall’apparato di Gogli • è costituita da pectine associate a ioni calcio • durante la sua formazione rimangono intrappolati in essa porzioni di citoplasma. Formeranno i plsmodesmi

• con l’accrescimento della cellula figlia si depositano contro

la lamella mediana, in direzione centripeta, i materiali che costituiranno la parete

PARETE PRIMARIA

• si forma a ridosso della lamella mediana

• costituita da una matrice in cui sono immerse microfibrille di cellulosa (una sorta di cemento armato!)

• formata da poche fibrille e abbondante matrice

formata da acqua, pectine, mucillagini, gomme

Prodotte in strutture dette rosette in cui sono attivi enzimi cellulosa-sintetasi

PARETE SECONDARIA •non è necessariamente presente

•(se è presente) si trova a ridosso della parete primaria

•si forma in direzione centripeta rispetto alla primaria ( tra la parete primaria e la membrana cellulare)

•può avere spessori diversi (anche 3-5 micron contro 1micron della primaria)

•ricchissima di fibrille di cellulosa e povera di matrice (acqua e pectine)

macrofibrille ottenute dall’intreccio di microfibrille

dal glucosio alla parete cellulare...

LA PARETE SECONDARIA PUÒ SUBIRE MODIFICAZIONI:

• interessano tutta o solo una parte della parete • possono avvenire sia quando la parete è in via di formazione

sia quando si è già formata • sostanze prodotte dalla cellula...

• Suberificazione (suberina) • Mineralizzazione (CaCO3 SiO2) • Pigmentazione (tannini) • Lignificazione (lignina) • Cutinizzazione (cutina)

...prendono il posto dell’acqua nella matrice (incrostanti)

...si depositano a ridosso della parete (strutturali)

Organuli presenti in entrambe le cellule animali e vegetali

NUCLEO E NUCLEOLO

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L’informazione genetica necessaria per sintetizzare le proteine è contenuta nel nucleo. Tale informazione viene trasmessa da una generazione alla successiva dai geni, che si possono considerare le «unità ereditarie» della cellula. Essi sono costituiti da DNA e si trovano nei cromosomi.

La sintesi proteica è una delle funzioni primarie della cellula

30 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I ribosomi sono la sede della sintesi proteica

31 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) è contraddistinto dalla presenza di ribosomi sulla membrana e sintetizza le proteine. Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) non presenta ribosomi alla superficie e sintetizza lipidi di vario tipo. Proteine e lipidi vengono inglobati all’interno di vescicole di trasporto e diretti all’apparato di Golgi.

Il reticolo endoplasmatico sintetizza e trasporta proteine e lipidi

32 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Transitando nell’apparato di Golgi, proteine e lipidi subiscono degli interventi e trasformazioni sostanziali. Le sostanze vengono quindi impacchettate in vescicole di trasporto e dirette verso la membrana plasmatica, dove avrà luogo la secrezione (o esocitosi).

L’apparato di Golgi modifica e confeziona le proteine

Cellula animale

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I lisosomi contengono enzimi che digeriscono le macromolecole e i rifiuti cellulari.

I perossisomi hanno un aspetto simile a lisosomi svuotati e demoliscono gli acidi grassi.

Le vescicole : lisosomi e perossisomi

37 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il sistema delle membrane interne corrisponde quindi a una serie di organuli rivestiti da membrana, che comprendono il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i lisosomi e le vescicole di trasporto. I vari componenti lavorano in sinergia fino al rilascio delle sostanze all’esterno (secrezione per esocitosi).

Gli organuli del sistema delle membrane interne lavorano in sinergia

38 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Gli organuli del sistema delle membrane interne lavorano in sinergia

39 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I mitocondri demoliscono i carboidrati e producono ATP

Gli organismi eucariotici producono energia (ATP) attraverso il processo della respirazione cellulare, che consente di liberare l’energia immagazzinata nel glucosio usando ossigeno. La formula chimica della respirazione è:

6CO2 6H2O + + C6H12O6 6O2 acqua anidride carbonica glucosio ossigeno

Libera energia

40 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La respirazione cellulare ha sede nei mitocondri.

Essi sono suddivisi in comparti: la membrana esterna, lo spazio intramembrana, la membrana interna, le creste e la matrice.

Il glucosio viene demolito nella matrice, mentre nelle creste si produce l’ATP.

I mitocondri demoliscono i carboidrati e producono ATP

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Patologie come la malattia di Parkinson e la malattia di Alzheimer possono essere correlate a mutazioni del DNA mitocondriale (mtDNA).

Difetti dei mitocondri possono essere causa di malattie

Mitocondri in una cellula muscolare

MITOCONDRI

C6H12O6+6O2 6CO2 + 6H2O +36/38 ATP

Eucariote animale e vegetale

- Sede della RESPIRAZIONE CELLULARE - membrana esterna, membrana interna separate da

spazio intermembrana

- la membrana interna è ripiegata a formare le CRESTE MITOCONDRIALI

- Si trovano in tutte le cellule

- lunghi 2 - 8 micron e in numero di variabile

- Nella matrice contengono DNA

MITOCONDRI

dalla cellula procariote alla eucariote.... Teoria ENDOSIMBIONTE

45 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il citoscheletro, che significa «scheletro della cellula», ne mantiene la forma, contribuisce alla formazione delle giunzioni tra cellule e permette il movimento sia della cellula stessa sia dei suoi organuli. Il citoscheletro degli eucarioti è costituito da tre tipi di elementi: i filamenti di actina, i filamenti intermedi e i microtubuli.

Il citoscheletro dà forma alla cellula e ne guida i movimenti

CITOSCHELETRO Eucariote animale

47 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Questi filamenti sono disposti in fasci o a reticella e svolgono un ruolo strutturale di fondamentale importanza. Si tratta di filamenti flessibili e relativamente resistenti, tanto da consentire alle cellule di spostarsi con movimento ameboide o strisciando.

I filamenti di actina

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Simili a una corda ritorta, i filamenti intermedi sono costituiti da diversi polipeptidi fibrosi e svolgono una funzione strutturale, sostenendo l’involucro nucleare e la membrana plasmatica. I filamenti intermedi hanno un diametro medio di 10 nm.

I filamenti intermedi

49 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Sono costituiti da una proteina globulare chiamata tubulina. I microtubuli agiscono come rotaie lungo le quali si spostano i vari organuli cellulari. Lo scorrimento è reso possibile dalla presenza di molecole motrici associate ai microtubuli.

I microtubuli

50 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Ciglia e flagelli sono estroflessioni a forma di frusta che si trovano in alcune cellule procariotiche ed eucariotiche. Negli animali svolgono ruoli cruciali lungo il tratto respiratorio e riproduttivo.

Le ciglia (al singolare, ciglio) sono strutture brevi (2-10 μm). I flagelli sono appendici più lunghe (200 μm).

Le ciglia e i flagelli contengono microtubuli

51 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le cellule vegetali sono connesse tra loro tramite sottili canali, i plasmodesmi.

Essi consentono lo scambio di materiali tra cellule adiacenti e, di conseguenza, tra tutte le cellule della pianta.

Ogni cellula comunica con le cellule adiacenti

52 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le cellule animali sono connesse tra loro tramite tre tipi di giunzioni:

•giunzioni di ancoraggio, o desmosomi;

•giunzioni occludenti, o serrate;

•giunzioni comunicanti, o giunzioni gap.

Ogni cellula comunica con le cellule adiacenti

LA MEMBRANA CELLULARE Tutte le cellule