Struttura e funzioni dei principali organelli cellulari, Appunti di Biologia Cellulare

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ORGANELLI CITOPLASMATICI PROCARIOTI Rivestiti da una membrana cellulare ed esternamente si trova la parete cellulare fatta di peptidoglicano  NUCLEOIDE  regione nella quale è localizzato il materiale genico della cellula procariote; materiale genico = DNA a doppia elica circolare, NON è DELIMITATO DA MEMBRANA  RIBOSOMI  complessi molecolari formati da RNA ribosomiale e proteine che svolgono un ruolo centrale nella sintesi delle proteine  PLASMIDI  piccoli filamenti circolari di DNA presenti nel citoplasma dei batteri EUCARIOTI  Membrana cellulare  esterna che racchiude il citoplasma, costituita da lipidi (colesterolo e glicolipidi), proteine e carboidrati disposti a mosaico fluido (liberi di cambiare posizione FOSFOLIPIDI  molecole anfipatiche con testa polare idrofila (gruppo fosfato) e due code idrofobe (acidi grassi); se dispersi in mezzo acquoso formano un doppio strato in modo che solo le sostanze apolari possono transitare direttamente (O2, CO2) PROTEINE  all’interno del doppio strato si posizionano le proteine di membrana, che possono localizzarsi solo su un lato della membrana (proteine estrinseche o periferiche), oppure possono attraversarla per tutto lo spessore (proteine intrinseche o transmembrana) le quali hanno ruolo fondamentale nei processi di trasporto perché formano canali per il passaggio di diverse molecole polari COLESTEROLO  importante per la modulazione del grado di fluidità; a basse temperature aumenta La fluidità della membrana, ad elevate temperature ne aumenta la rigidità CARBOIDRATI  si trovano nella parte extracellulare della membrana, collegati a proteine (glicoproteine) e ai lipidi (glicolipidi) e svolgono funzioni di adesione intercellulare e Di riconoscimento (es. antigeni dei globuli rossi che determinano i gruppi sanguigni Sono glicoproteine di membrana) MEMBRANA CELLULARE è detta ASIMMETRICA perché la composizione proteica e lipidica dello strato interno è differente rispetto e quella degli strati esterni, per esempio alcuni recettori ormonali si trovano solo nella parte extracellulare » Deputato alla produzione, al ripiegamento e sintesi delle proteine destinate all’ambiente esterno (ormoni proteici o proteine di membrana) e alla produzione dei lisosomi » La sintesi inizia a livello dei ribosomi liberi nel citosol, i quali avviano la sintesi della catena polipeptidica producendo prima una piccola sequenza di amminoacidi detta sequenza segnale, che viene riconosciuta da trasportatori che portano il complesso ribosoma-proteina verso il RER, dove viene completata la sintesi » A seguire le proteine sono processate nell’apparato di Golgi e secrete all’esterno della cellula oppure incorporate in vescicole destinate a formare i lisosomi APPARATO DI GOLGI » Formato da cisterne appiattite in mezzo e rigonfie alle estremità, formate da una singola membrana e sovrapposte a pila; possiede due facce » FACCIA CIS  rivolta verso il nucleo, riceve le vescicole che provengono dal RE » FACCIA TRANS  rivolte verso la membrana cellulare, da questa nascono le vescicole contenenti il prodotto finale » Ruolo fondamentale nella modificazione dei lipidi e delle proteine che arrivano dal RE » Processi di N-glicosilazione e O-glicosilazione » Una volta modificate, queste molecole vengono smistate e indirizzate all’esterno della cellula come secreto » Ha la funzione di concentrare le proteine enzimatiche all’interno di strutture chiamate vescicole idrolasiche, che andranno poi a formare i lisosomi LISOSOMA » Presente solo nelle cellule animali » È rivestito da una membrana singola resistente ai processi digestivi che avvengono al suo interno » Contiene delle proteine enzimatiche chiamate idrolasi acide, che riescono a degradare anche grossi complessi molecolari in presenza di un pH acido » Si forma dalla fusione di diverse vescicole che ne forniscono le componenti molecolari » Attività principale è quella fagocitica, che si distingue in: » Autofagia nel caso in cui il materiale sia intracellulare (es. mitocondri della cellula) » Eterofagia  quando il materiale fagocitato proviene dall’esterno (es. batteri) » l’attività enzimatica del lisosoma può essere esercitata anche al di fuori della cellula, ad esempio l’azione degli osteoclasti che partecipano al rimodellamento osseo, e gli spermatozoi, che grazie agli enzimi lisosomiali sono in grado di attuare la fecondazione dell’ovocita PEROSSISOMA (microsomi) » organello originato dal RE, delimitato da singola membrana » contiene perossidasi e catalasi » particolarmente numerosi a livello degli epatociti e delle cellule del rene, entrambe impegnate nell’ossidazione dei composti tossici per il nostro organismo » ha funzione di ossidazione  di substrati organici (es. lipidi a lunga catena) per mezzo delle perossidasi con formazione di perossido di idrogeno » ha funzione di degradazione  del perossido di idrogeno altamente tossico per la cellula, degradato tramite catalasi MITOCONDRI » sono la centrale energetica della cellula » ruolo principale è quello di sintetizzare ATP attraverso la respirazione cellulare » sono assenti nelle cellule procariote » sono rivestiti da doppia membrana, ognuna delle quali è formata da un doppio strato fosfolipidico » la membrana esterna è molto permeabile grazie alla presenza di porine, proteine transmembrana che formano dei canali di comunicazione con il citosol » la membrana interna è impermeabile e si ripiega a formare delle creste mitocondriali » lo spazio tra la membrana interna e quella esterna è chiamato spazio intermembrana, mentre la cavità centrale del mitocondrio è detta camera interna » la camera interna ospita la matrice mitocondriale, che contiene numerosi enzimi, ribosomi e coppie di DNA mitocondriale simile a quello batterico » sono organuli semiautonomi perché capaci di dividersi e di sintetizzare proteine proprie » RESPIRAZIONE CELLULARE  implicato nella formazione di ATP a partire dal glucosio » METABOLISMO DEI LIPIDI » ACCUMULO DI CATIONI NELLA MATRICE  intrappola ioni Ca2+ rilasciandoli allo scopo di portare all’attivazione numerosi processi cellulari come contrazione muscolare o rilascio di neurotrasmettitori » APOPTOSI alterazioni della membrana mitocondriale possono portare alla liberazione nel citoplasma di ioni in eccesso (soprattutto di calcio), del citocromo C e di altri fattori che innescano l’apoptosi Citocromo = molecole di natura proteica con struttura tridimensionale al centro della quale si trova uno ione metallico; i citocromi C contengono uno ione di ferro e quindi il gruppo caratteristico è detto gruppo EME; proteina solubile NUCLEO » Delimitato esternamente dall’involucro nucleare, una doppia membrana in continuità con le cisterne del RER » Ognuna delle due membrane è composta da un doppio strato fosfolipidico con proteine associate » Le due membrane di solito sono separate, ma si fondono nei pori nucleari, strutture che permettono lo scambio tra nucleoplasma e citoplasma » Nel nucleoplasma si trova la cromatina, materiale genetico costituito da DNA, RNA, proteine nucleari » In base alla sua organizzazione la cromatina viene suddivisa in: » eucromatica forma attiva e decondensata (meno compatta) » eterocromatina forma inattivata e condensata » al centro del nucleo la cromatina si addensa formando il nucleolo che rappresenta la sede di sintesi dell’rRNA e di assemblamento delle subunità dei ribosomi » il nucleo è la sede in cui è contenuto tutto il materiale genetico della cellula, e al suo interno avvengono i processi di replicazione (duplicazione del DNA), codifica del DNA in mRNA (trascrizione) e la sintesi dei ribosomi