La cellula eucariote e procariote, Appunti di Biologia Cellulare

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LE CELLULE TEORIA CELLULARE v Lacellula è la più piccola unità che presenta le proprietà tipiche della vita (capace di utilizzare i nutrienti che trova nell'ambiente a proprio vantaggio ed è capace di riprodursi) Y Le cellule si moltiplicano solo in seguito a crescita e divisione di cellule preesistenti Tutti gli organismi viventi sono formati da 1 o più cellule v Le cellule sono costituite da MACROMOLECOLE < CELLULE PROCARIOTICHE CELLULE EUCARIOTICHE Cellula molto semplice delimitata da una | All’interno della Membrana Plasmatica esistono Membrana all’interno della quale si ha il Citoplasma | una serie di compartimenti membranosi dove che si suddivide in: avvengono specifiche reazioni chimiche gli e Citosol: componente liquida costituita | Organuli. prevalentemente da acqua e contiene ioni in | Tra gli organuli abbiamo: soluzione, piccole molecole e macromolecole e Nucleo e Filamenti insolubili e varie particelle tra cui i e Reticolo Endoplasmatico Ribosomi. e Apparato del Golgi Contiene, senza compartimentazione il materiale ® Citoscheletro genetico libero in una regione chiamata Nucleoide e e Lisosoma i sistemi enzimatici essenziali alla cellula per e Mitocondri svolgere le proprie funzioni. e Cigliae Flagelli Le sostanze che si trovano nel citoplasma sono in costante movimento e questo garantisce che le reazioni biochimiche progrediscano a un ritmo sufficiente per soddisfare le necessità della cellula. Presentano una Parete Cellulare all’esterno della Membrana che fornisce supporto alla cellula e ne determina la forma e Flagellì necessari per il movimento e Pili necessari per l'aderenza. Sulla base della struttura della cellula i viventi si dividono in: v Procarioti: organismi unicellulari (la cellula coincide con l’organismo) o Dominio Bacteria o Dominio Archea v Eucarioti: piante, funghi, animali, protisti (organismi prevalentemente unicellulari che comprendono protozoi, alghe, funghi mucillagginosi. Rappresentano i primi tipi di cellule eucariotiche che sono derivate dall'unione di due cellule procariotiche Archei e i Batteri) o Dominio Eucharya EVOLUZIONE DELLA CELLULA EUCARIOTICA DA QUELLE PROCARIOTICHE Il Sistema Endo-Membranoso si è sviluppato da una cellula procariotica Archeobatterio che ha acquisito la capacità di invaginare la propria membrana formando delle prime introflessioni conferendo dei vantaggi in quanto al loro interno si iniziano a formare delle nicchie dove si possono concentrare alcune attività enzimatiche. Queste invaginazioni successivamente sono riuscite a separarsi dalla membrana plasmatica formando dei compartimenti separati costituendo gli Organuli. Il Mitocondrio deriva da un Archeobatterio che aveva acquisito la capacità di invaginare le proprie membrane e quindi di fagocitare un Eubatterio capace di compiere delle reazioni biochimiche che consentivano il Metabolismo Aerobio (utilizzava ossigeno nelle reazioni ed era quindi in grado di utilizzare i nutrienti in modo più efficacie dell’archeobatterio) processo di ENDO-SIMBIOSI Per gli Organismi Fotoautotrofi hanno avuto un secondo processo di ENDO-SIMBIOSI con un Eubatterio capace di compiere la fotosintesi (hanno 2 organelli il mitocondrio e il cloroplasto). Rappresentati da alcuni Batteri, Piante, alcuni Protisti (ha avuto un processo di endo-simbiosi secondario non con un Eubatterio ma con un altro Protista capace di fotosintesi) LA CELLULA EUCARIOTI La cellula è delimitata dalla Membrana Plasmatica all’interno della quale si ha il CITOPLASMA costituito da una componente liquida il Citoso/ e da Organuli Cellulari delimitati anch'essi da Membrana. mitocondrio lisosoma perossisoma citosol apparato involucro di Golgi TÀ DONE vescicola reticolo D > ò ) oìÒ OZ endopiasmatico membrana (O) ® plasmatica APPARATO DEL GOLGI È un Organulo Cellulare separato fisicamente dal Reticolo Endoplasmatico e dal Nucleo costituito da una serie di sacche membranose denominate “cisterne” impilate una sopra l’altra e vescicolette rivestite da membrana. La prima cisterna che guarda verso il Reticolo Endoplasmatico Ruvido è la CISTERNA CIS mentre l’ultima cisterna che guarda verso la Membrana Plasmatica prende il nome di CISTERNA TRANS. Il materiale contenuto nel Reticolo Endoplasmatico Ruvido viene trasferito nella Cisterna Cis mediante la formazione di VESCICOLE DI TRANSIZIONE è una porzione della membrana denominato Gemma del Reticolo Endoplasmatico Ruvido che si estroflette all’interno della quale si trova parte del materiale presente nel suo lume questo processo prende il nome di “Gemmazione”. Questa gemma viene poi strozzata alla sua base portandola a staccarsi e si muoverà fino a fondersi con la membrana della Cisterna Cis liberando il contenuto al suo interno. Una volta arrivato nella Cisterna Cis quest’ultima presenterà sulla propria membrana una Gemma che si staccherà nuovamente per Gemmazione sotto forma di Vescicola di Transizione e si fonderà con la membrana della successiva Cisterna fino ad arrivare alla Cisterna Trans. Da quest’ultima cisterna si staccano per Gemmazione 2 diversi tipi di Vescicole: Y Vescicole di Secrezione: contengono del materiale che viene portato a livello della Membrana Plasmatica fondendosi con essa, riversando all’esterno della cellula il contenuto della vescicola. La membrana della vescicola di transizione diventerà parte della membrana plasmatica. Y Vescicole dirette all’Endosoma: contengono del materiale (enzimi litici) che viene portato in un altro organulo l'ENDOSOMA deputato alla digestione intracellulare. Man a mano che la digestione prosegue questo organulo si trasforma fino a diventare un LISOSOMA. Nei lisosomi avviene la scomposizione delle sostanze nutritive, di altre cellule o di corpi estranei che vengono assunti dalla cellula. Questi materiali entrano nella cellula mediante fagocitosi che prevede la formazione di una tasca nella membrana plasmatica che si espande fino a racchiudere i materiali all’esterno della cellula. La sacca diviene successivamente una vescicoletta detta “Fagosoma” che si distacca dalla membrana plasmatica e si sposta nel citoplasma. Il fagosoma si fonde con un lisosoma primario per formare un lisosoma secondario nel quale avviene la digestione tramite idrolisi. Queste reazioni sono intensificate dall’acidità moderata all’interno del lisosoma in cui il pH è più basso rispetto al citoplasma circostante. Il lisosoma secondario contenente particelle non digerite si muove verso la membrana plasmatica si fonde con essa e libera il contenuto indigerito all’esterno. Vescicole di trasporto dal R.E. Faccia cis vescicole Faccia trans Vescicole secretorie Vescicole di trasporto TN MITOCONDRIO Organulo Cellulare costituito da: Membrana esterna Liscia: funzione protettiva e offre scarsa resistenza al movimento di sostanze dentro e fuori dall’organulo Membrana Interna Convoluta che forma le CRESTE MITOCONDRIALI esercita un controllo sulle sostanze che entrano ed escano dall’organulo Spazio Intermembrana MATRICE MITOCONDRIALE spazio racchiuso dalla membrana interna che contiene numerosi enzimi, ribosomi e DNA utilizzati per produrre le proteine necessarie per la respirazione cellulare. DNA Mirocondriale Membrane Spazio Interne Ribosoma Intermembrana Membrana Esterna ATP Sintasi Porina CITOSCHELETRO Struttura interna al Citosol che conferisce forma e organizzazione alla cellula “Scheletro della cellula”. Ha la funzione di: > vv v posizionare gli organuli all’interno della Cellula movimento degli organuli e delle vescicole movimento delle cellule ruolo fondamentale nella divisione cellulare E' costituito da: o MICROTUBULI (diametro 25nm) er Strutture proteiche di tipo quaternario costituiti da 2 tipi di TUBULINA una a e una B. Tubulina a + Tubulina B = DIMERO. | Dimeri si impilano uno sopra l’altro Testa-coda formando un PROTOFILAMENTO. 13 Protofilamenti si allineano uno con l’altro formando un foglietto che si ripiega su se stesso formando un cilindro cavo il MICROTUBULO. Una volta formato si potrà allungare o ridurre il microtubulo direttamente per inserimento o sottrazione di Dimeri all'estremità a seconda della necessità della cellula. Tutti Microtubuli si irradiano da Centri di organizzazione dei Microtubuli il cui più importante è il CENTROSOMA (generalmente posto al centro della cellula) una struttura costituita a sua volta da Microtubuli perché è formato da 2 CENTRIOLI due cilindretti formati a loro volta da 9 triplette di Microtubuli. Hanno 3 funzioni principali: = Costituiscono i binari sui quali si muovono gli organuli: gli organuli si muovono grazie a Proteine Motrici (hanno due domini separati uno riconosce l’organulo al quale si aggancia mentre dall'altra parte presentano una struttura mobile che permette il movimento sul microtubulo) che possono essere: > Chinesine: si muovono in direzione Centrifuga (Centro-Periferia) > Dineine: si muovono in direzione Centripeta (Periferia-Centro) = Costituiscono l’asse centrale di Ciglia e Flagelli: le cellule sulla superficie apicale presentano delle estroflessioni le Ciglia che contengono al loro interno l’Assonema, struttura costituita da 9 coppie di microtubuli (microtubulo normale + microtubulo non completo che si completa appoggiandosi alla parete dell’altro) più 2 microtubuli centrali. Sono presenti inoltre molecole di Dineina che si ancora al microtubulo completo e si sposta sul microtubulo della coppia successiva permettendo così il movimento ciliare (si sposta il liquido sopra le ciglia). = Sonoresponsabili della separazione del Materiale Genetico durante la Divisione Cellulare Il Fuso mitotico che si forma durante la divisione cellulare è costituito da Microtubuli i quali si diramano da 2 centrosomi situati ai poli opposti. © MICROFILAMENTI (diametro 7nm) == Sono assemblati a partire da monomeri di Actina. L’Actina si può trovare o sotto forma globulare (autonoma) o organizzarsi tra di loro formando un filamento. 2 filamenti si avvolgono a spirale e formano il microfilamento. = Costituiscono i binari sui quali si muovono particolari proteine la Miosina: costituite da una testa che si lega al microfilamento sui quali si muove e una coda dove si legano le diverse sostanze per svolgere le loro funzioni. = Contrazione muscolare: la Miosina muscolare è organizzata da molecole di Miosina che si uniscono tra di loro coda-coda formando così dei fasci dove le code si trovano al centro e le teste all'estremità (disposizione fondamentale per la contrazione muscolare). Le cellule riescono a contrarsi perché al loro interno presentano un complesso sistema cito-scheletrico costituito da Miofibrille, strutture cito-scheletriche costituite dalla ripetizione di un'unità fondamentale il Sarcomero. Ogni Sarcomero parte dal Disco Z dove si attaccano i microfilamenti di Actina direzionati verso il centro e termina con un altro Disco Z dove si attaccano Microfilamenti di Actina direzionati verso il centro. Nel centro del sarcomero si hanno i filamenti di Miosina (coda-coda). Quando arriva l'impulso nervoso che determina la contrazione i filamenti di Actina si spostano verso il centro del sarcomero scivolando sui microfilamenti di Miosina provocando un avvicinamento dei Dischi Z del sarcomero. Quando l'impulso termina il sarcomero torna nella posizione iniziale di rilassamento. Relaxed Lg Actin Myosin Actin