Cellula e organelli e funzioni, Slide di Biologia

Scarica Cellula e organelli e funzioni e più Slide in PDF di Biologia solo su Docsity! La cellula reticolo nucleolo - - endoplasmatico ruvido e liscio lisosomi mitocondrio membrana cellulare apparato di Golgi  La membrana nucleare è un involucro che ricopre tutto il nucleo separandolo dal restante citoplasma, ha uno spessore di circa 30 nm ed è costituito da due foglietti paralleli di 7.5-9 nm di spessore ciascuno, separati da uno spazio di circa 15-30 nm denominato spazio perinucleare. L’insieme dei due foglietti e dello spazio perinucleare costituisce la cisterna perinucleare. La membrana nucleare è solcata da pori che consentono il passaggio di sostanze che entrano o escono dal nucleo. I pori nucleari sono composti da 8 proteine canale disposte ad ottamero e da centinaia di altre proteine che formano le diverse subunità . Il poro è formato da 2 anelli: 1- anello citoplasmatico (a cui sono legati filamenti citoplasmatici), sulla membrana esterna 2- anello nucleare sulla membrana nucleare interna Reticolo endoplasmatico rugoso (RER) Nucleo Eucromatina Zolla di Eterocromatina Cisterna perinucleare Membrana nucleare interna Poro nucleare Ribosomi Membrana Reticolo nucleare endoplasmatico esterna liscio (REL) È la struttura che racchiude tutto il contenuto della cellula, è un sottile rivestimento, con spessore di 5-10 nm. Forma una barriera esterna protettiva per la cellula vivente e consente, selettivamente,l’entrata e l’uscita di sostanze. Costituzione : 1- è formata da un doppio strato fosfolipidico attraversato da proteine 2- presenta proteine che agiscono come porte, lasciando affluire ioni e composti vari 3- presenta proteine e glicoproteine che agiscono come siti recettori per il legame con gli ormoni 4- contiene colesterolo, che la mantiene permeabile e flessibile Secondo il "modello a mosaico fluido", proposto nel 1972 da S.J.Singer e G.L.Nicholson, il doppio strato lipidico della membrana plasmatica è allo stato di liquido-cristallino ed in esso sono immerse numerose proteine, che grazie alla fluidità della componente lipidica presentano un notevole grado di mobilità; ad esse spetta lo svolgimento della gran parte delle funzioni di membrana MEMBRANA PLASMATICA La composizione dei due foglietti, esterno e interno, della membrana cellulare presenta notevoli differenze, non solo nella componente proteica, ma anche nella stessa componente lipidica, per cui la membrana plasmatica è caratterizzata da una marcata asimmetria, che riflette le differenti funzioni dei due monostrati. Tale asimmetria presenta importanti funzioni ed è finemente controllata dalla cellula. I principali fattori che determinano la fluidità della membrana cellulare sono: temperatura: • lunghezza degli acidi grassi • grado di insaturazione degli acidi grassi delle code dei fosfolipidi • caratteristiche della testa polare • concentrazione del colesterolo nella membrana \ { : Y STAX { (| n ) \\ \\ \\ \\ I \\ \ i \\ \ \ (( )) )) )) ( I) )) )) )) )) \) { \ ( ( (( (( (( ( (( \\ \ ( ) | i ))) LL SISSI —T © (NE ST Dal punto di vista chimico è costituita quasi interamente da proteine ,da lipidi,e da piccole quantità di oligosaccaridi. La sua composizione è all’incirca : • proteine 55% • fosfolipidi 25% • colesterolo 13% • altri lipidi 4% • carboidrati 3% Per quanto riguarda la componente lipidica delle membrane cellulari è costituita prevalentemente da fosfatidilcolina e fosfatidiletanoloamina ; in più sono presenti in minor proporzione,la fosfatidilserina e la sfingomielina Una delle principali differenze di composizione chimica tra la cellula eucariotica e quella procariotica risiede proprio nel fatto che le prime possiedono membrane contenente steroli, assenti dalle membrane di quasi tutti i procarioti. L'apparato del Golgi è un organulo di composizione lipo-proteica scoperto nel 1898 dal medico e microscopista italiano Camillo Golgi. Esso è formato da cisterne membranose appiattite (Dittiosomi), impilate le une sulle altre, il numero delle cisterne in genere è variabile;in genere oscilla fra 3 e 10. Nell’intero apparato del Golgi possiamo notare che le cisterne sono incurvate con la faccia convessa rivolta spesso verso il nucleo “faccia immatura” (faccia cis) , e quella concava orientata verso la periferia della cellula “faccia matura” (faccia trans). Tra le due facce ci sono due o più cisterne mediali. Le proteine presenti nel Golgi vengono trasferite dalle cisterne cis, alle intermedie, e poi alla faccia trans APPARATO DI GOLGI Le sue funzioni sono: • riunire e concentrare proteine • sintetizzare glicoproteine, aggregando proteine e glucidi • formare l’acrosoma degli spermi • indirizza le molecole nei compartimenti cellulari nel nucleolo si formano le subunità ribosomiali îl citosol è la parte del citoplasma dhe contiene Ondimi e Giai soli organici e inorganici cromatina la membrana nudeare pei mitocondri è formata da un doppio strato reazioni chimiche il nudeo è il corpo più grande CI oo rei all'interno della cellula per le attvità cellulari rato di Golgi è un centro razione e APPARATO DI GOLGI immagazzina le proteine provenienti dal RER le elabora e smista le molecole lì dove servono sacchetti impilati non comunicanti e piccole vescicole LISOSOMI: sono vescicole che gemmano dall’apparato di Golgi e rimangono nel citoplasma; contengono enzimi idrolitici (digestivi) capaci di digerire macromolecole, introdotte per fagocitosi o pinocitosi, distruggere batteri o detriti estranei presenti nella cellula, distruggere organuli usurati o compromessi della cellula stessa. Sono tipici delle cellule animali. Questi enzimi si attivano a pH bassi (4,8), e questo è importante poiché riduce il pericolo della distruzione della cellula ospitante qualora vi sia la liberazione accidentale di tali enzimi nel citoplasma (che ha pH 7). MITOCONDRI: sono strutture di forma allungata, delimitate da due membrane; la più interna si ripiega, formando delle invaginazioni dette creste mitocondriali che sporgono nella matrice mitocondriale (sostanza semiliquida). Funzione: gli enzimi localizzati sulle creste dei mitocondri consentono lo svolgimento della fase aerobica della respirazione cellulare, processo che produce, attraverso processi ossidativi, partendo dalle molecole organiche assunte con l’alimentazione negli organismi eterotrofi o prodotte autonomamente negli organismi autotrofi, energia in forma di ATP (adenosintrifosfato), utilizzabile dalla cellula per svolgere tutte le sue attività. ATP synthase particles A A inter membrane space I Matrix I | | | | cristae | Ribosome ©» Granules Inner membrane Outer membrane DNA CELLULA PROCARIOTE Caratteri condivisi: e membrana plasmatica e nucleoide (DNA) * citosol con ribosomi Strutture specializzate: * parete cellulare (peptidoglicano) war. bio-logia com. ar e membrana esterna alla parete * capsula o glicocalice e mesosomi * flagelli (movimento) * pili (accoppiamento) CELLULA 2 LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE PROCARIOTA EUCARIOTA 1 pro-Kdrvon, quindi Ì senza una carioteca 10 nucleo eu- Kdryon, quindi con una carioteca o nucleo ben organizzato delimitato dalla membrana nucleare  irc —- Organismi tipici Batteri ed archeobatteri Protisti, funghi, piante ed animali Dimensioni tipiche |-1-10um IE 10-100 um (con poche eccezioni, come gli spermatozoi) Tipo di nucleo cellulare | Nucleoide: nessun nucleo davvero definito| Nucleo racchiuso da doppia membrana DNA Solitamente circolare Molecole lineari (cromosomi) complessate da istoni Sintesi di RNA e proteine | Accoppiate nel citoplasma Sintesi dell'RNA nel nucleo e delle proteine nel reticolo endoplasmatico rugoso Ribosomi 50S+30S 605+40S Strutture citoplasmatiche Poche strutture Numerose strutture racchiuse da membrane e citoscheletro Movimento cellulare |Flagelli composti di flagellina |Flagelli e ciglia composte di tubulina Mitocondri Nessuno Da uno a diverse migliaia (con alcune eccezioni) Cloroplasti Nessuno Nelle alghe e nelle piante Parete cellulare Presente Presente nelle piante Organizzazione Solitamente unicellulare Unicellulare, a colonie e in organismi pluricellulari (contenenti cellule specializzate) Divisione cellulare Scissione binaria | Mitosi (fissione o gemmazione) e meiosi Cellula vegetale La parete cellulare è una struttura della cellula vegetale, cui conferisce rigidità e capacità di mantenimento della forma. Rappresenta inoltre una barriera fisica e chimica agli agenti patogeni e consente la vita di relazione delle cellule vegetali mediandone le funzioni metaboliche . La parete presente nelle cellule dei vegetali è formata da cellulosa, negli Archaea e nei Batteri è formata da peptidoglicano. Essa è altresì presente in alcune cellule di funghi (eterotrofi) ma in questi casi non è composta da cellulosa ma da chitina. La parete delle cellule vegetali viene deposta in tre strati successivi e diversi tra loro: • la lamella mediana • la parete primaria • la parete secondaria La cellulosa è uno dei più importanti polisaccaridi. È costituita da un gran numero di molecole di glucosio (da circa 300 a 3.000 unità) unite tra loro da un legame β(1→4) glicosidico. La catena polimerica non è ramificata. Emicellulosa: In contrapposizione alla cellulosa, la cui molecola lineare è formata da unità di solo glucosio, le emicellulose sono invece costituite da zuccheri differenti, inoltre hanno una struttura ramificata e non fibrosa. La pectina è un eteropolisaccaride, composto dall'unione di più monosaccaridi differenti. Le pectine formano dei colloidi gelatinosi, abbondanti nella parete cellulare della frutta: essi vengono idrolizzati con la maturazione da alcuni enzimi come la pectasi e la pectinasi (sono presenti soprattutto nelle mele e nelle pere). Le principali sostanze presenti nella parete sono: In particolare i cloroplasti che, grazie alla clorofilla permettono alle cellule vegetali di produrre monomeri di zucchero (glucosio) e ossigeno a partire dalla CO2 sfruttando l'energia solare, detto processo viene definito come fotosintesi clorofilliana. La presenza di numerosi vacuoli che occupano gran parte della cellula e la cui funzione principale è quella di mantenere il turgore cellulare. Sono implicati nel controllo del passaggio di molecole dalla linfa al citosol, nel mantenimento del pH ottimale del citosol, e svolgono funzioni di riserva di varie sostanze. Plastidi I vacuoli sono organuli cellulari, cavità tipiche solo delle cellule vegetali e quelle dei funghi, ma presenti in alcuni batteri, protisti e cellule animali, delimitati da una membrana propria, che è detta tonoplasto e racchiude una soluzione, il succo vacuolare. Svolgono numerose funzioni, tra cui, principalmente, quella di accantonamento e riserva, di acqua e di altre sostanze in essa disciolte Personaggi Importanti Louis Pasteur (27 dicembre 1822 –28 settembre 1895) è stato un chimico, biologo e microbiologo francese. Grazie alle sue scoperte e alla sua attività di ricerca è universalmente considerato il fondatore della moderna microbiologia. Scoperte: • anomalie della fermentazione della birra (1854) • fermentazione del vino e dell'aceto (1861-62); • pastorizzazione (1862) • alterazioni del vino di origine fungina o batterica (1863-64); • malattie del baco da seta (1865-70); • colera dei polli (1880) • carbonchio di bovini, ovini, equini (1881); • Rabbia I postulati di Koch sono dei criteri destinati a stabilire la relazione di causa-effetto che lega un microrganismo a una malattia I postulati sono i seguenti: 1- il presunto agente responsabile della malattia in esame deve essere presente in tutti i casi riscontrati di quella malattia. 2- deve essere possibile isolare il microrganismo dall'ospite malato e farlo crescere in coltura pura 3- ogni volta che una coltura pura del microrganismo viene inoculata in un ospite sano (ma suscettibile alla malattia), si riproduce la malattia 4- il microrganismo deve poter essere isolato nuovamente dall'ospite infettato sperimentalmente Robert Koch (11 dicembre 1843 – 27 maggio 1910) è stato un medico, batteriologo e microbiologo tedesco. Koch riuscì nel 1876 a coltivare l'agente causale dell'antrace (Bacillus anthracis) fuori dall'organismo e a descrivere il suo ciclo di vita. Riuscì a descrivere per la prima volta il ruolo di un agente patogeno alla nascita di una malattia. Nel 1882 scoprì l'agente eziologico della tubercolosi (Mycobacterium tuberculosis). Nel 1905 è stato insignito del Premio Nobel per la Medicina. I trasporti Questo tipo di diffusione non richiede alcun consumo di energia ed è riservato alle molecole apolari o scarsamente polari . Questo tipo di diffusione avviene attraverso canali proteici che si distinguono per 2 importanti caratteristiche: • sono spesso selettivamente permeabili a determinate sostanze • possono essere aperti o chiusi mediante porte Uno dei principali fattori che determinano la rapidità con la quale una sostanza può diffondere attraverso il doppio strato lipidico è la liposolubilità della sostanza. Ad esempio, la solubilità nei lipidi dell’ ossigeno,dell’ azoto,dell’ anidride carbonica e degli alcol, è molto elevata, cosicchè queste sostanze possono sciogliersi direttamente nel doppio strato lipidico e passare attraverso la membrana cellulare con un processo di diffusione. La portata di diffusione di queste sostanze è direttamente proporzionale alla loro liposolubilità Diffusione semplice Diffusione facilitata In questo processo sono 3 le principali caratteristiche che distinguono gli scambi mediati da proteine: La specificità: ciascuna proteina trasportatrice è predisposta per operare solo su determinate sostanze e non su altre. La saturazione: l’intensità del flusso della sostanza trasportata attraverso la membrana, aumenta al crescere della sua concentrazione,ma non può superare un valore massimo (Fmax), che esprime il livello al quale la capacità di trasporto delle molecole trasportatrici è saturata. La competizione: se due sostanze affini vengono trasportate utilizzando la stessa proteina trasportatrice, il trasporto dell’una tende a deprimere il trasporto dell’altra (inibizione competitiva). Per questo tipo di trasporto si fa riferimento e al modello del “flip-flop”. Tra le sostanze più importanti che attraversano la membrana cellulare per diffusione facilitata ricordiamo il glucosio e la maggior parte degli aminoacidi. Generalmente quello che è importante per la cellula non è la quantità totale di sostanza che diffonde in entrambe le direzioni ma la differenza tra le quantità che diffondono nelle due direzioni, cioè la velocità netta di diffusione. Questa è influenzata dalla permeabilità della membrana. Sodium-potassium pump Higher 3 5 2 D 5 : 3 8 Potassium concentration gradient Higher OMEOSTASI L'omeostasi, è la tendenza naturale al raggiungimento di una relativa stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche che accomuna tutti gli organismi viventi, per i quali tale stato di equilibrio deve mantenersi nel tempo, anche al variare delle condizioni esterne, attraverso dei precisi meccanismi autoregolatori. In molti processi biologici, l'omeostasi mantiene la concentrazione chimica di ioni e molecole, e permette alla cellula di sopravvivere. In Fisiologia, la legge dell'equilibrio di massa dice che se la quantità di una sostanza in un organismo deve rimanere costante, ogni aumento deve venir compensato da una perdita di pari entità. •L’osmosi è una diffusione di acqua attraverso una membrana semipermeabile Minore concentrazione di soluto Maggiore concentrazione di soluto Uguale concentrazione di soluto H2O Molecola di soluto Membrana selettivamente permeabile Molecole d’acqua Molecola di soluto circondata da molecole d’acqua Movimento netto dell’acqua Nell’osmosi l’acqua si sposta da una soluzione nella quale la concentrazione di soluto è minore a una soluzione nella quale la concentrazione di soluto è maggiore. Osmosi CHIMICA DEI VIVENTI 4% Fosforo (P) Zolfo (S) Potassio (K+) Cloro (Cl-) Calcio (Ca++) Sodio (Na+) Magnesio (Mg++) Ferro (Fe) Idrogeno (H) Ossigeno (O) Carbonio (C) Azoto (N) 96% BIOELEMENTI Iodio Manganese Zinco, Rame Selenio, Cromo, Fluoro, Cobalto. Oligoelementi 0,1% MOLECOLE ORGANICHE 1) CARBOIDRATI: Monosaccaridi Disaccaridi Polisaccaridi 2) LIPIDI: Trigliceridi Fosfolipidi Eicosanoidi Steroli 3) Aminoacidi 4) Proteine 5) Acidi nucleici Per la maggior parte caratteristiche polari Per la maggior parte caratteristiche polari Caratteristiche apolari e in alcuni casi anfipatiche CARBOIDRATI: C,(H,0), galattosio LATTOSIO 6 CH20H 6 CH20H o p D-galattosio a D.glucosio glucosio MONOSACCARIDI CH30H CHyOH DISACCARIDI MALTOSIO 6 CH20H 6 CH20H 3 d. — 0, OH è} e i ER OH OH a D.glucosio —«@ D-glucosio Cd = centro riducente Ribosio OH OH H 2-Deossiribosio SACCAROSIO EG di = COR e 3 3 HO iS x ORI a o ch . A OH HO2HC CH20H a D-glucosio p. D-fruttosio CELLULOSA Glucosio Glucosio (CH, OH B123A4 glicosidico Cellobiosio LIPIDI: contengono atomi di C e H (legami covalenti apolari) 1) TRIGLICERIDI Acidi grassi essenziali: omega 3, omega 6, acido linoleico e linolenico I derivati dell'acido li­noleico e li- nolenico producono sostanze chiamate prostaglandine che intervengono nelle reazioni infiammatorie AMINOACIDI Atomo di idrogeno } H | GIUPPO sei H,N— C—COOH == aminico basico Polare Tn Apolare 20 AA . Catena laterale . . Aromatico diversi 9 7 Biochimica per le discipline biomediche Copyright 2006 Casa Editrice Ambrosiana Gruppo carbossilico acido PROTEINE: numero di aa >50 PEPTIDI: numero di aa <50 La struttura di una proteina è complessa: Organizzazione in 4 livelli gerarchici 1. Struttura primaria 2. Struttura secondaria 3. Struttura terziaria 4. Struttura quaternaria • La struttura primaria di una proteina è definita dalla sequenza lineare dei residui amminoacidici. Struttura primaria Per funzionare una proteina deve assumere una struttura tridimensionale precisa