Biologia, Sintesi del corso di Biologia Cellulare

Scarica Biologia e più Sintesi del corso in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! PROCARIOTI ed EUCARIOTI si possono distinguere due grandi categorie di cellule:PROCARIOTE ED EUCARIOTE. Ogni cellula, come ogni organismo vivente appartiene a una di queste due categorie. LE CELLULE PROCARIOTE: i procarioti,ovvero i eubatteri e gli archea, sono forme di vita relativamente semplici, costituite essenzialmente da un'unica cellula. Il termine procariote deriva dal greco e significa prima del nucleo ; essi furono la prima forma di vita sul nostro pianeta prima dell apparizione degl eucarioti. Molti biologi pensano che il passaggio dalla cellula procariote a quella procariote sia stato l’evento più significativo verificatosi durante “la storia della vita” secondo soltanto, per importanza biologica, alla comparsa delle prime semplici forme di vita. Nei batteri si possono individuare una membrana cellulare e una capsula esterna per meglio aderire alle superfici delle altre cellule,molti procarioti sono dotati di corti filamenti chiamati pili mentre per muoversi utilizzano lunghe appendici chiamate flagelli. riguardo il metabolismo i batteri presentano organismi autotrofi(foto sintetici se catturano l’energia luminosa per costruire molecole organiche, chemiosintetici se utilizzano per lo stesso scopo le molecole inorganiche) o eterotrofi come gran parte dei batteri patogeni. Le cellule procariote inoltre sono prive di una membrana nucleare: per questo motivo gli acidi nucleici ( RNA ,DNA) dei procarioti non sono racchiusi all’interno di un nucleo ben definito ma si trovano in una regione interna chiamata nucleotide. Sono lunghe in media 2 micrometri. . gli Archeobatteri sono gli abitatori degli ambienti più estremi ed inospitali della terra mentre più gli eubatteri sono più comuni Ad esempio,tra quelli più utili vi è escherichia coli che vive abitualmente nell'intestino umano. LE CELLULE EUCARIOTE : gli eucarioti sono forme di vita più complesse rispetto ai procarioti esse sono formate da molti componenti diversi come : il nucleo della cellula,che contiene la maggior parte del materiale genetico cellulare( il DNA che disposto in maniera lineare ed è organizzato in un certo numero di cromosomi che sono circondati da una doppia membrana nucleare che li separa dalle altre strutture cellulari determinando un nucleo distinto),gli organuli delimitati da membrane che si trovano all’esterno del nucleo,il citosol una sostanza gelatinosa ricca di proteine nella quale sono immersi gli organuli ,il citoscheletro una specie d impalcatura esterna e la membrana plasmatica. Il termine eucariote deriva dal greco e significa vero nucleo, queste cellule sono più grandi di quelle procariote di almeno 10 volte. Gli scienziati ricorrono a una comoda ripartizione delle cellule eucariote in cellule animali e vegetali . DIFFERENZA TRA EUCARIOTI E PROCARIOTI: tutte le cellule procariote sono costituite da batteri e da un'altra microscopica forma di vita gli archei. Tutte le altre cellule invece sono eucariote. Si dicono quindi eucariote tutte le cellule della piante, degli animali, dei funghi e dei protisti. Il termine eucariote deriva dal greco e significa vero nucleo,mentre procariote significa prima del nucleo. i due termini esprimono già la principale differenza tra questi due tipi di cellule. Le eucariote hanno un nucleo circondato da una membrana contenente quasi tutto il DNA della cellula ,nelle procariote invece il DNA è localizzato nel nucleoide una zona della cellula non circondata da nessuna membrana. La presenza o meno di un nucleo non è l’unica differenza tra quest due tipi di cellula gli eucarioti sono in genere molto più grandi dei procarioti .gli eucarioti sono molto spesso organismi pluricellulari mentre i procarioti sono essenzialmente unicellulari; inoltre gli eucarioti sono maggiormente aearobi(cioè necessitano dell’ossigeno per vivere), mentre molti procarioti possono a seconda della circostanza utilizzare o no l’ossigeno, altri invece sono anaerobi. La differenza più evidente tra procarioti ed eucarioti è costituita dal fatto che l’interno delle cellule eucarioti è suddiviso in numerosi compartimenti, mentre quello delle cellule procarioti non è compartimentato . REGNO ARCHEOBATTERI Gli archeobatteri sono organismi procarioti, che, insieme agli eubatteri e agli eucarioti, costituiscono uno dei tre regni in cui sono attualmente classificati gli esseri viventi. gli Archeobatteri sono gli abitatori degli ambienti più estremi ed inospitali della terra. I Questi strati sono fusi insieme a intervalli frequenti, creando piccoli pori nucleari che mettono in relazione l’interno del nucleo con il citoplasma. Il nucleo contiene il dna, la molecola che fornisce alla cellula le informazioni ereditarie.Gli acidi nucleici normalmente si trovano sotto forma di cromatina, una massa di sottili filamenti .quando la cellula è in fase di divisione, i filamenti si avvolgono su se stessi, compattandosi nei cromosomi. Il nucleo inoltre svolge un controllo continuo sul citoplasma regolando il metabolismo cellulare. IL CITOPLASMA È la regione della cellula che si trova all’interno della membrana plasmatica, ma all’esterno del nucleo.nelle cellule eucariote circa metà del citoplasma è occupato da organuli.Il CITOSOL è la parte fluida del citoplasma, che oltre a contenere i ribosomi coinvolti nella sintesi proteica, è una soluzione concentrata di ioni, di piccole molecole(amminoacidi,zuccheri,ATP) e di grosse proteine. CITOSCHELETRO: Alcuni organuli possono muoversi dentro il citosol, ma la maggior parte di essi non ha libertà di movimento perché è ancorata alla rete di filamenti proteici che forma il citoscheletro interno. Il citoscheletro prima di tutto sostiene la cellula e ne mantiene la forma; inoltre provvede a posizionare gli organuli all’interno del citoplasma ed è alla base del movimento della cellula poiché la sua struttura di sostegno è dinamica e si modifica e si sposta in base alle attività cellulari. Il citoscheletro è formato da tre diversi tipi di filamenti:I microtubuli sono il sito in cui gli organuli si spostano all’interno della cellula. I filamenti intermedi rafforzano la struttura della cellula e si oppongono alla tensione. I filamenti di actina( o microfilamenti) sono formati dall’actina, partecipano al movimento dei contenuti cellulari e della cellula stessa. L’APP DEL GOLGI:ogni app del golgi è costituito da 4 o più sacchi chiamati cisterne. Le sue funzioni sono quelle di ricevere le vescicole dal RER,di rielaborarne i contenuti e convogliarli verso la cellula e verso la superficie cellulare.L app del golgi è quindi un centro di elaborazione,imballaggio e distribuzione ed è presente in quasi tutte le cellule eucariote. Nelle cellule animali sono presenti dai 10 ai 20 app del golgi in quelle vegetali diverse centinaia. IL RETICOLO ENDOPLASMATICO: ci sono due tipi di reticolo endoplasmatico: Il RE Ruvido è la sede di sintesi delle proteine che andranno all’esterno della cellula o all’apparato del Golgi .Esso è formato da 4 o più sacchi appiattiti( cisterne) disposti in pile. Nel RE Liscio invece si occupa della sintesi dei vari lipidi e fosfolipidi indispensabili alla costr di tutte le membrane della cellula, e della trasformazione di sostanze tossiche (farmaci,etanolo) in composti non tossici; I MITOCONDRI sono organuli formati da due mebrane quella interna presenta numerose pieghe chiamate creste mitocondriali in cui avviene la respirazione cellulare che utilizza l’ossigeno trasformandolo in energia per la cellula RIBOSOMI:i ribosomi sono strutture prive di membrana costituite da Rna e da proteine. La funzione dei ribosomi è di fondamentale importanza per la sintesi proteica. Nelle cellule che sintetizzano proteine da «esportazione», la maggior parte dei ribosomi aderisce alle membrane del reticolo endoplasmico. Il reticolo endoplasmico rivestito da ribosomi è detto reticolo endoplasmico rugoso in cui la rete di membrane rappresenta una via attraverso la quale vengono incanalate le sostanze che entrano o escono dalla cellula. LA MEMBRANA CELLULARE O PLASMATICA: Ogni cellula è delimitata dalla membrana cellulare (o plasmatica) che isola fisicamente la cellula E permette lo scambio di sostanze, energia e informazioni con l'esterno. La membrana è costituita principalmente da un doppio strato di fosfolipidi (bilayer). Ciascun fosfolipide presenta una testa idrofila (rivolta verso l’esterno)e due code idrofobe (rivolte verso l’interno). Oltre ai fosfolipidi nella membrana sono presenti anche colesterolo e diverse proteine.nella membrana Il colesterolo ha una funzione strutturale: aumenta la flessibilità e la stabilità del doppio strato e ne regola la fluidità, anche a basse o alte temperature. Le proteine di membrana si distinguono tra integrali e periferiche; esse svolgono diverse funzioni come: il supporto strutturale,il riconoscimento degli estranei,la comunicazione tra una cellula e l’altra e il trasporto;infine vi è in glicocalice un rivestimento formato da catene di carboidrati attaccate alle proteine di membr e molecole dei fosfolipidi. LA PARETE CELL: La presenza di una parete cellulare fatta di cellulosa è tipica delle cellule vegetali e distingue questo tipo di cellule da tutte le altre; essa viene costruita dalla cellula stessa. Quando una cellula vegetale si divide,da origine alla lamella mediana formata da pectina che tiene unite le cellule adiacenti. Poi, su ogni lato della lamella mediana, ciascuna cellula vegetale costruisce la propria parete primaria. La crescita delle piante è dovuta all'allungamento delle cellule che allungano in un'unica direzione. la cellula maturando può formare una parete secondaria, che riesce però a espendersi meno rispetto alla primaria. la MITOSI è la riproduzione cellulare di tutte le cellule somatiche (eucarioti e non) tranne quelle sessuali. consiste nel formare due cellule da una, con patrimonio genetico uguale a quello della cellula madre.Essa avviene tramite una sola divisione per ciclo, cioè una divisione citoplasmatica (citodieresi) per ogni divisione equazionale cromosomica che produce infine 2 cellule figlie con contenuti genetici identici. Il numero cromosomico delle cellule figlie è lo stesso di quello della cellula madre (diploide) il processo della mitosi inizia allo stato di zigote e continua per tutta la vita dell'organismo. LA MEIOSI consiste in un processo mediante il quale una cellula diploide si divide dando origine a cellule riproduttive aploidi . avviene solo nelle cellule sessuali (ovuli e spermatozoi) ,tramite 2 divisioni nucleari per ciclo, che producono infine un totale di 4 nuclei figli. Ognuna di queste cellule contiene la metà del n di cromosomi della cellula di partenza e ognuna avrà contenuti genetici diversi, perché formate dall’unione dei cromosomi di entrambi i genitori. O La meiosi è un processo caratteristico delle cellule eucariote, essa riguarda unicamente la produzione delle cellule sessuali o gameti degli organismi pluricellulari. Con la meiosi, attraverso un processo piuttosto complesso, una singola cellula diploide, dopo aver replicato una sola volta il suo DNA, da origine a quattro cellule figlie, i gameti appunto, dotate di un patrimonio dimezzato di cromosomi e dette perciò aploidi. La meiosi si differenzia dall'altro processo di divisione cellulare, la mitosi, nella quale si formano due cellule figlie aventi lo stesso patrimonio genetico della cellula madre. LA MITOSI è una ¬ delle 5 fasi del CICLO CELLULARE: composte da G1,S,G2,MITOSI,CITODIERESI. Prima della mitosi c'è l'INTERFASE (duplicazione DNA) Nella Mitosi si distinguono 4 fasi: PROFASE: la cromatina si condensa,si formano i microtuboli che diventano le fibre del fuso ,il nucleolo scompare e la membrana nucleare comincia a disintegrarsi; METAFASE: le coppie di cromatidi si dispongono sul piano equatoriale della cellula. ANAFASE: I cromatidi di ogni coppia si separano e si allontanano raggiungendo i poli opposti della cellula Diventando così cromosomi indipendenti; TELOFASE: I cromosomi si decondensano,si forma una nuova membrana nucleare attorno a ciascuno dei 2 nuovi cromosomi e in mezzo alla cellula si inizia a formare un solco di costrizione; CITODIERESI:La membrana plasmatica si restinge dal solco di costrizione e la cellula originaria si divide in due. LA MEIOSI avviene in due fasi che si distinguono in meiosi I e meiosi II: il processo della meiosi è preceduto dall’interfase in cui i cromosomi si duplicano; MEIOSI I: PROFASE I: i cromosomi omologhi si condensano e s intrecciano formando le tetradi;la membrana e il nucleolo scompaiono e avviene il crossing-over. METAFASE I: i cromosomi omologhi si allineano sul piano equatoriale della cellula,si verifica l’assorbimento indipendente; ANAFASE:I microtuboli separano i cromosomi omologhi formati ognuno da 2 cromatidi i quali non si separano.TELOFASE I:la citodieresi si completa dando come risultato 2cellule figlie. MEIOSI II: Profase 2: La membrana nucleare si rompe e si forma il fuso. Metafase 2: Le coppie di cromosomi di ogni nucleo si allineano sul piano equatoriale. Anafase 2 : I cromatidi di ogni cromosoma si separano verso i poli. Telofase si forma una membrana nucleare per ogni gruppo di cromatidi . si formano cioè 4 cellule aploidi.. MATERIALE GENETICO NELLA CELLULA: esistono due tipi di materiale genetico: DNA: Nelle cellule eucarioti, il DNA si trova nel nucleo, associato a proteine basiche dette istoni con le quali forma i cromosomi. I cromosomi, quindi, sono costituiti da DNA e proteine e sono visibili solo durante la divisione cellulare. il DNA è visibile come una sostanza filamentosa detta cromatina. Sempre nelle cellule eucarioti, il DNA è presente anche nei mitocondri e nei cloroplasti (delle cellule vegetali). Nelle cellule procarioti non esiste un nucleo, quindi il DNA si trova in una regione del citoplasma, spesso denominata nucleoide in cui di solito si trova una sola molecola di DNA circolare (non associata a istoni) che costituisce il cosiddetto cromosoma batterico.L'RNA si trova sia nel nucleo sia nel citoplasma delle cellule e partecipa direttamente alla sintesi delle proteine.Esistono tre tipi diversi di RNA sono preposti ognuno a una funzione specifica nella sintesi delle proteine. Le molecole di RNA hanno dimensioni e peso molecolare differenti, ma la struttura si mantiene costante.RNA messaggero, L'RNA di trasporto riconosce le informazioni dell RNA messaggero e interviene nella sintesi degli amminoacidi, RNA ribosomiale si lega ad alcune proteine per formare i ribosomi. LEGGI DI MENDEL: legge della DOMINANZA : incrociando individui appartenenti a linee pure(omozigoti), differenti per un solo carattere, si generano ibridi (eterozigoti) avranno il fenotipo di una sola delle varianti presenti nella generazione parentale. tale variante è detta carattere dominante mentre l'altra, che non è celata, è detta carattere recessivo. Legge della SEGREGAZIONE (o legge della disgiunzione): ogni individuo possiede due fattori per ogni coppia di alleli, uno paterno vasi conduttori e del fiore: Le briofite sono le piante terrestri più semplici(muschi), Le pteridofite (felci) , Le Angiosperme, letteralmente “piante con seme protetto”, sono così chiamate perché il loro seme è contenuto nel frutto a differenza delle Gimnosperme (piante con seme nudo). le alghe e le piante possono essere unicellulari, filamentose, coloniali, laminari e simili a piante. Condividono molte caratteristiche con le piante; tuttavia, non sviluppano un embrione protetto all’interno dell’organismo e non possono quindi riprodursi in ambiente terrestre. REGNO ANIMALI: il regno animale è formato da un’enorme varietà di organismi eucarioti,eterotrofi e pluricellulari che si riproducono sessualmente e le cui cellule, a differenza di quelle vegetali, sono prive di parete cellulare. . Non sono capaci di fabbricarsi da soli gli alimenti (come le piante) e si nutrono di altri organismi viventi. In base al tipo di alimentazione si dicono :Onnivori, Erbivori o Carnivori. gli animali si sono evoluti in una straordinaria varietà di forme, con livelli di complessità diversificati, connessi a una crescente organizzazione e specializzazione cellulare in tessuti. Il grado via via crescente di complessità delle strutture e delle funzioni svolte da questi organismi costituisce la chiave per classificare gli animali.I più sviluppati sono quelli dotati di celoma (cordati,echinodermi,artropodi,anellidi,molluschi) la cavità interna nella quale sono situati gli organi quali il cuore, i polmoni, lo stomaco e l'intestino in cui hanno a disposizione un certo spazio in cui accrescersi, muoversi e funzionare.quelli privi di celoma sono gli animali più semplici (poriferi o spugne ,celenterati,platelminti e nematodi). VERTEBRATI: I cordati si dividono a loro volta in : urocordati, cefalocordati e vertebrati. Nei vertebrati la corda dorsale è presente solo nell embrione e si estende fino al cervello; nell adulto è sostituita dalla colonna vertebrale cartilaginea (come nella lampreda e in alcuni pesci) od ossea; il corpo è diviso in capo e tronco; il primo è sede dell encefalo e degli organi di senso, sul secondo si inseriscono gli arti. Comprendono le classi: ciclostomi (animali marini come la lampreda), pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. I MAMMIFERI: I mammiferi sono una classe di vertebrati che appartiene al phylum dei Cordati. Ne fanno parte circa 5400 specie, fra cui l’uomo. Nonostante la loro varietà, tutti i mammiferi sono provvisti di ghiandole mammarie per l’allattamento dei piccoli, di peli, e sono tuttiomeotermi, cioè capaci di mantenere costante la propria temperatura corporea al variare di quella ambientale. I mammiferi hanno quattro arti, uno scheletro ben ossificato e una dentatura molto varia. Hanno un sistema nervoso particolarmente sviluppato, ampi polmoni dotati di alveoli e una circolazionedoppia e chiusa. I sessi sono sempre separati e presentano differenze anche molto marcate fra maschi e femmine. In base alle modalità di sviluppo dei loro cuccioli, i mammiferi possono essere classificati in tre diversi gruppi: i Monotremi che depongono le uova , i Marsupiali che utilizzano il marsupio come *incubatrice* per i piccoli che nascono molto precocemente e i Placentati o Euteri che sono vivipari e provvisti di placenta: un organo transitorio, presente solo durante la gravidanza, che avvolge il feto e, con esso, viene espulso al parto. Riproduzione INSETTI: La maggior parte degli Insetti è ovipara, ma si riscontrano anche la viviparità e l'ovoviviparità. Questi differenti comportamenti possono coesistere anche nell'ambito di una stessa specie o, addirittura, di uno stesso individuo. La riproduzione avviene in genere per via sessuale (anfigonia), con l'accoppiamento fra sessi distinti e la fecondazione delleuova da parte degli spermatozoi. vi sono a volte casi di riproduzione non sessuale In questi casi ricorre spesso la partenogenesi, riscontrata in quasi tutti gli ordini in varie forme. Un caso particolare di partenogenesi è la pedogenesi,la larva porta a maturazione gli ovari e genera individui simili che si sviluppano a sue spese, uccidendola. Un altro tipo di riproduzione non sessuale è la poliembrionia, che consiste nell'origine di un numero indefinito di larve dalla segmentazione di un solo uovo. DIFFERENZA TRA RIP. DI ANFIBIO E MAMMIFERO.: anfibio: necessità di ambiente acquatico per la deposizione delle uova - fecondazione esterna, con interazione diretta e contemporaneità - grandi quantità di prole. MAMMIFERI : fecondazione interna: A) VIVIPARITA': trattenere e nutrire l'uovo fecondato entro il corpo materno fino ad uno stadio di crescita avanzato B) CURE PARENTALI: allungamento del periodo di protezione diretta della prole a) Placenta: uovo completamente protetto durante il suo sviluppo, in modo che, fecondato, goda di una probabilità di sopravvivenza molto superiore a quella degli embrioni delle specie più primitive. Nutrimento mediante Mammelle.