Biologia Cellulare pt.1, Schemi e mappe concettuali di Biologia Cellulare

Scarica Biologia Cellulare pt.1 e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! Sono atomi utilizzati all’interno degli organismi per costruire diversi tipi di molecole. Le molecole sono particelle formate da atomi uniti da legami covalenti, cioè legami che si formano quando gli atomi condividono una o più coppie di elettroni. Nei legami covalenti tra due atomi di uno stesso elemento i due nuclei attraggono a sé gli elettroni con uguale forza; se i due atomi appartengono a elementi diversi, invece, non è detto che la condivisione sia alla pari. L’ attrazione che un nucleo atomico esercita sugli elettroni di legame si esprime con l’ elettronegatività. Se gli atomi hanno valori di elettronegatività abbastanza simili, gli elettroni di legame sono equamente condivisi tra i due nuclei e il legame covalente è apolare. Se invece 1 valori di elettronegatività sono diversi gli elettroni di legame sono spostati verso l'atomo più elettronegativo e il legame covalente è polare. Se infine la differenza di elettronegativà è molto grande l’atomo più elettronegativo tende a strappare uno o più elettroni a quello meno elettronegativo, conferendo stabilità ai due atomi che si trasformano ioni, infatti questo legame prende il nome di legame ionico. > [}\ateria ergono CARBONIO, OSSIGENO, IPROGENO, AZOTO, ZOLFO e FOSFORO > (li ion CALCIO, POTASSIO, SODIO, CLORO e MAGNESIO ) L'acqua è la componente principale di quasi tutti gli organismi viventi e la maggior parte delle reazioni cellulari avviene in ambiente acquoso. La presenza dell'acqua è fondamentale nel definire le caratteristiche strutturali degli elementi chimici presenti nella cellula.Ll'acqua è una molecola neutra ma dotata di una doppia polarità. Possiede infatti due poli che si determinano per l'elevata elettronegatività dell'ossigeno che richiama a sé gli elettroni in compartecipazione con gli idrogeni creando due poli, il polo positivo, rappresentato dagli idrogeni, e quello negativo, rappresentato dall'ossigeno. Le molecole d'acqua possiedono due caratteristiche molto importanti per i viventi: eLa molecola d'acqua, che ha formula H20, contiene un atomo di ossigeno unito a due atomi di idrogeno mediante legami covalenti polari.Ciò significa che gli elettroni che partecipano al legame idrogeno-ossigeno non sono equamente condivisi, ma tendono a passare più tempo sull'ossigeno li attira con più forza. A causa di questa condivisione impari degli elettroni, l'estremità del legame idrogeno-ossigeno rivolta verso l'ossigeno possiede una carica negativa mentre l'altra estremità rivolta verso lo idrogeno possiede una carica positiva. e Quando due molecole d'acqua sono vicine, l'atomo di idrogeno di una molecola viene attratto dalla coppia di elettroni dell'atomo di ossigeno di un'altra molecola. Questa attrazione si chiama legame a idrogeno e si manifesta nell'acqua solida e liquida. | legami a idrogeno non riguardano solo l'acqua: un legame di questo tipo può trovarsi anche tra un atomo fortemente elettronegativo di una molecola e un atomo di idrogeno coinvolto in un legame covalente polare all’interno di un'altra molecola o in un'altra regione della stessa molecola. Ogni molecola d'acqua pertanto può formare quattro legami a idrogeno: due grazie all'atomo di ossigeno e uno da ciascun atomo di idrogeno. Un acido è quel composto che dissociandosi in una soluzione acquosa libera ioni idrogeno H+ «= prevale la concentrazione degli ioni H+, risulta acida. Una base è quel composto che dissociandosi in una soluzione acquosa libera ioni idrossido OH- «— Una soluzione in cui prevale la concentrazione degli ioni OH- riculta bacica Il grado di acidità e di basicità si misura mediante una scala i cui valori a 25 °C sono compresi tra 1 e 14, chiamata scala di pH. Una soluzione acquosa in cui Il carbonio ha un ruolo importante all’esterno, ha quattro elettroni a livello energetico più esterno e ha alte capacità di interazione, infatti può formare quattro legami covalenti. il ferro, anche se presente in minor quantità,ha anch'esso un ruolo importante poiché serve per il trasporto dell'ossigeno. Anche il sodio e il potassio sono indispensabili per il funzionamento delle cellule del sistema nervoso, mentre il calcio agisce da segnale biologico tra le cellule. vw , Legame (4) a idrogeno Ù) gd ; -@ ; ° Va, = Sigg (4) e L'acqua è il solvente universale, poichè quando una molecola di acqua è vicina alle altre le parziali cariche positive dell'idrogeno attirano le parziali cariche negative dell'ossigeno, formando il legame idrogeno. H20 Le soluzioni sono miscugli omogenei i cui componenti,non piu distinguibili, mantengono invariate le loro proprietà. Una soluzione è formata da: N presente in minor quantità che si Solvente Soluto che è la sostanza presente in quantità maggiore, capace di La scala pH basico 8_9 10 11 12 13 14 pH Scanned with CamScanner Le molecole biologiche sono costituiti da cartene carboniose di lunghezza e forma variabili, le più importanti sono: carbeidrali, lipidi, proteine o acidi nucleici. L'esistenza di questi composti organici deriva dalla capacità unica che hanno gli atomi di carbonio di formare forti legami covalenti, di legarsi saldamente ad altri atomi e altri clementi e dagli isomeri. Le macromolecole sono dei polimeri, cioè delle molecole che derivano dall’unione di molecole più semplici che prendono il nome di monomeri. La reazione che porta alla formazione del polimero a partire dai monomeri è detta reazione di condensazione in quanto prevede la liberazione di molecole di acqua. Al contrario, la reazione che porta alla suddivisione del polimero nei suoi componenti è detta reazione di idrolisi in quanto è necessario somministrare acqua al fine di rompere i legami tra i monomeri. Se le varie macromolecole sono date dall'unione di monomeri questo vuol dire che ogni polimero avrà legami diversi: legame peptidico tra gli amminoacidi, legame fosfodiesterico tra gli acidi nucleici, legame glicosidico tra gli zuccheri. Nella caratterizzazione strutturale e funzionale delle macromolecole hanno un ruolo rilevante i gruppi funzionali, cioè raggruppamenti di atomi che conferiscono a queste molecole e alle loro parti carattere di idrofilicità e idrofobicità, con cui si intende la capacità di interagire con l’acqua. Si definiscono idrofiliche le macromolecole che espongono gruppi funzionali polari e che quindi interagiscono con l’acqua. Invece si definiscono idrofobici quei gruppi funzionali, quelle molecole 0 quelle parti della molecola, che non hanno possibilità di interagire con i poli dell’acqua. Ci sono diversi tipi di legame e sono: - legame chimico forte quando c’è una compartecipazione di elettroni, per esempio i legami covalente puri, polari oppure ionici - legami deboli che non hanno compartecipazione di elettroni per esempio i legami a idrogeno e legami di Van der Waals, cioè legami di molecole apolari. l carboidrati si dividono in quattro importanti categorie: ® i MONOSACCARIDI che sono molecole di piecole dimensioni che contengono da tre a sette atomi di carbonio e i DISACCARIDI sono formati da due monosaccaridi tenuti insieme da un legame covalente e gli OLIGOSACCARIDI che contengono da tre a venti monosaccaridi e i POLISACCARIDI sono polimeri di grandi dimensioni, formati da centinaia 0 migliaia di monosaccaridi. Il legame tra monosaccaridi è detto legame glicosidico. I carboidrati sono: la fonte principale di energia delle cellule, sono impiegati per accumulare energia di riserva , costituiscono materiali strutturali per il sostegno e il rivestimento delle cellule e forniscono scheletri carboniosi che possono essere riorganizzati in nuove molecole. I carboidrati, o saccaridi, prendono il nome di glucidi sono definiti come biomolecole costituite da atomi di carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (0), solitamente con un rapporto idrogeno/ossigeno di 2:1, cioè ogni due atomi di idrogeno ne corrisponde uno di ossigeno e carbonio, Gli OLIGOSACCARIDisono piccoli polimeri che si trovano legati alle proteine o ai lipidi della membrana plasmatica. Quando si aggiunge alla catena amminoacidi p una catena di oligosaccaridi, avviene la glicosilazione delle proteine, un evento fondamentale per definire le proprietà strutturale e funzionale della proteina. Si forma dunque un legame detto 0-glicosidico, così chiamato perché l'atomo che determina il legame è un atomo di ossigeno. Quando un oligosaccaride deve legarsi alle proteine lo fa su due residui amminoacidici: l'asparagina e la treonina. Il gruppo di lipidi è un gruppo eterogeneo di molecole idrofobiche, apolari e insolubili in acqua, che contengono prevalentemente atomi di carbonio e idrogeno, Leterogeneità risiede nel fatto che i lipidi sono molto diversi strutturalmente. Infatti possiamo suddividerli in: e Lipidi semplici (acidi grassi) e Lipidi composti che si distinguono in tanti tipi tra cui: -i gliceridi, i cui componenti sono gli acidi grassi -i fosfolipidi CH,0-H HO-C-R Il Il CHO-H HO-C-R —‘— CHO-C-R MONOMERO POLIMERO es. etilene es. polietilene LUI è LN Lipidos Carbohidratos! Proteinas Acidos nucleicos ALDOSI CHETOSI I MONOSACCARIDI si classificano in base al numero di € ed al gruppo carbonilico (C=0) che, oltre ai diversi gruppi 1 ossidrilici (-0H), li caratterizza: Aldosi e Chetosi. H—C—OH Poi ci sono i glucidi monosaccaridi (zuccheri semplici, H—C—OH composti organici formati da carbonio, idrogeno e into dilicog ossigeno). A A Che si distinguono in zuecheri esosi, pentosi e triosi: ioso: ide tomi di carbonio. eTrioso: zuechero monosaccaride con tre atomi di car TRIOSI PE Tuttiitriosi presentano un gruppo funzionale carbonile. Nei triosi la forma aldeidica si chiama gliceraldeide, mentre Na la forma chetonica prende il nome di diidrossiacetone. ePentoso: zucchero monosaccaride a cinque atomi di CH:-OH TL carbonio, Nei pentosi la forma aldeidica si chiama ribosio, Gliceraldeide Ribosio Glucosio mentre la forma chetonica prende il nome di ribulosio eEsoso: zucchero monosaccaride composto da sei atomi di carbonio. Negli esosi la forma aldeidica si chiama glucosio, mentre la forma chetonica prende il nome di fruttosio. I POLISACCARIDI sono polimeri di grandi dimensioni, costituiti da centinai di monosaccaridi connessi da legami glicosidici. | polisaccaridi più diffusi sono l'amido, usati come riserva energetica delle piante, il glicogeno, che svolge la funzione di deposito di energia nel fegato e nei muscoli degli animali, e la cellulosa, è un polisaccaride del glucosio e unisce attraverso legami a idrogeno formando fibre lunghe e rigide. I gruppi funzionali che uno zucchero espone sono tutti ossidrili (OH). I monosaccaridi si legano tra loro in corrispondenza di questi gruppi atomici. Quando due gruppi OH si avvicinano reagiscono attraverso una reazione di condensazione. Ciò che rimane dopo la perdita di una molecola d’acqua è un atomo di ossigeno. Lipidi semplici- | trigliceridi. I lipidi più semplici sono i trigliceridi. O Un trigliceride è formato da una molecola di glicerolo unita CH 0-t-R a tre molecole di acidi grassi. Il glicerolo è un alcol con tre a gruppi ossidrilici, mentre gli acidi grassi sono delle sostanze O 3H,0 | O O Il ternarie (formate da €, H e 0) e hanno una struttura lineare apolare, caratterizzata da una successione di carboni legati all'idrogeno (catena poli-carboniosa) che termina con -i glicolipidi, ovvero i lipidi glicosilati O o il gruppo carbossilico COOH, che invece è polare. -le lipoproteine cioè proteine associate a molecole lipidiche CH,0-H HO-C-R CH,0-C-R Una molecola come questa, con unestremità idrofila e una -gli steroidi di cui fa parte il colesterolo. one ua lunga coda idrofobica, si definisce anfipatica. I lipidi svolgono diverse funzioni: PRENDO e Triaicarice Quindi quando il gruppo carbossilico di ciascun acido grasso I)funzione energetica: gli acidi grassi liberi o i trigliceridi hanno importante funzione energetica, soddisfando buona parte della richiesta energetica dell'organismo, questo grazie al basso contenuto in ossigeno degli acidi grassi. Il deposito di trigliceridi nel tessuto adiposo costituisce unimportante riserva di acidi grassi in attesa di essere utilizzata da tuttii tessuti ed in particolare dal tessuto muscolare cardiaco e scheletrico: 2)protezione termica e meccanica: per la loro abbondanza nel tessuto adiposo sottocutaneo i lipidi costituiscono una specie di coperta termica che isola dall'ambiente esterno i tessuti sottostanti, e una specie di cuscinetto protettivo che difende dagli urti meccanici l'intero organismo e i visceri (tessuto adiposo periviscerale); 3)}funzione strutturale: fosfolipidi e colesterolo sono i componenti più abbondanti e fondamentali delle strutture delle membrane cellulari e intracellulari; 4)funzione bioregolatoria: alcuni lipidi a seguito di specifiche stimolazione subiscono idrolisi con liberazione di frammenti che hanno funzione bioregolatoria. si lega a un gruppo ossidrilico del glicerolo si forma un legame covalente detto legame estere, dando origine a una molecola di trigliceride. Poiché i gruppi carbossilici polari vengono incorporati nel legame estere, il trigliceride che ne risulta è idrofobico. Però non è detto che i tre acidi grassi di una molecola di trigliceride abbiano tutti una catena idrocarburica della stessa lunghezza o della stessa struttura: - Gli acidi grassi saturi sono di origine animale e sono solidi a femperatura ambiente. Gli atomi di carbonio sono tutti uniti da legame semplice. Gli acidi grassi insaturi sono di origine vegetale e sono liquidi a temperatura ambiente, presentano almeno un doppio legame tra gli atomi di carbonio. L'insaturazione determina nella struttura della catena carboniosa una deviazione, che porta alla formazione di una struttura a gomito. Scanned with CamScanner Nucleo Dna Rna e proteine Divisione cellulare QUCAROT 1-10 micrometri 5-100 micrometri Metabolismo Una sola molecola circolare Hanno più molecole con estremità libere , si trova nel nucleo con estremità chiusa, si trova cl citoplasma Si torvano e funzionano nel citoplasma, dove avvengono la rascrizione e la traduzione Si torvano e funzionano nel nucleo, la replicazione e la trascrizione avvengono nel e poi verrà tradotto dando origine alla proteina Capsula Parete cellulare Membrana plasmatica Citopiasma Lisosoma Mitocondri Sentrioli Citoplasma Ribosomi Plasmide Pili 0 endoplasmatico liscio del Golgi Flagello Nucleoide Citoscheletro Scanned with CamScanner ) è costituito da: «a: DNA: è un doppio filamento con una struttura simile ad una scala a pioli. Contiene le informazioni codificate con quattro basi azotate (quattro lettere: A,T,C,G). Ogni gruppo di tre lettere (codone) codifica per un specifico amminoacido (il monomero delle proteine). eb: NUCLEOLO: produce i ribosomi. *c: MEMBRANA NUCLEARE: è una doppia membrana che presenta dei "buchi" detti pori nucleari. «di RNA MESSAGGERO: è una copia di una porzione di DNA, che verrà portata all'esterno fino ai ribosomi «e: PORI NUCLEARI: permettono all'BNA messaggero di uscire dal nucleo. II RE RUVIDO sintetizza le membrane e le proteine e tiene separate dal citoplasma le proteine appena sintetizzate, modificandole. Il RER è definito rugoso per la presenza di ribosomi sulla membrana. Le proteine sintetizzate vengono spedite al Golgi perché siano modificate e rese funzionanti. a: membrana del reticolo endoplasmatico b: il ribosoma riceve il filamento di RNA e crea all'interno la proteina c: si formano delle vescicole che spediscono le proteine verso l'apparato di Golgi. Il RE L'ISGIO è simile come forma al RE ruvido ma è liscio per l'assenza dei ribosomi e ha una forma tubolare: Sintetizza i lipidi (es. colesterolo), elimina sostanze tossiche (ad. es. farmaci), immagazzina gli ioni calcio e nelle cellule animali è la sede in cui avviene l’idrolisi del glicogeno per produrre glucosio. La MEMBRANATRIMASIMAMIGA : delimita la cellula ed è formata da un doppio strato di fosfolipidi (in mezzo ai quali c'è anche il colesterolo). Il CITOSCHELETRO: è una rete di "filamenti" | PEROSSISOMI sono piccoli organuli | presenti all'interno della cellula che la rende più robusta, le dà la sua forma e le permette eventualmente il movimento È formato da: | - microfilamenti di actina, - microtubuli di tubulina, che accompagna anche la mitosi e la meiosi nel fuso mitotico, - filamenti intermedi, che hanno spessore medio rispetto ai due precedenti. che contengono enzimi capaci di i perossidi tossici che si formano come sotto prodotto di alcune reazioni. a: testa idrofila del fosfolipide b: code idrofobe del fosfolipide c: proteine di membrana (hanno diverse funzioni). Il GITOPLASMA porzione della cellula delimitata dalla membrana plasmatica e comprendente tutti i costituenti protoplasmatici tranne il nucleo. | RIBOSOMI si trovano nel citoplasma, sono formati da proteine e Rna ribosomiali hanno il compito di sintetizzare le proteine in base alle informazioni codificate nel DNA (questo processo è chiamato traduzione), tutto cio è possibile solo se esiste un messaggero che trasporta l'informazione dal nucleo al citoplasma. Durante la traduzione i ribosomi si legano all’mRna e costruiscono le proteine. I CETRIOLI sono coinvolti nella divisione cellulare e sono presenti solo nelle cellule animali. Mitocondri L'APPARATO DI GOLGI: coinvolto nella formazione delle vescicole, riceve le proteine dal RER e le elabora, concentra e smista le proteine e le inderizza verso la loro destinazione, sintetizza i polisaccaridi per la parete delle cellule vegetali. | MITOCONDRI sono caratterizzati da una doppia membrana, una interna e una esterna.: una membrana esterna liscia ed una interna molto ripiegata (a). Quella interna forma delle invaginazioni, le creste. È la centrale energetica della cellula poichè al suo interno avviene la respirazione cellulare, cioè la reazione chimica che degrada il glucosio per produrre energia da distribuire alla cellula sotto forma di ATP,durante il processo di fosforilazione ossidativa, consumando ossigeno.L’ATP viene anche prodotto dalla glicolisi, che è un processo anaerobico, ma da questo processo se ne ricava molto meno. La maggior parte dell'ATP si ricava attraverso la fosforilazione ossidativa. a: la membrana interna ripiegata b: glucosio e ossigeno c: anidride carbonica, acqua e ATP (la molecola che raccoglie l'energia dalla Il VAGUOLO: è una grande "cisterna" prevalentemente di acqua (arriva ad occupare anche il 90% della cellula vegetale). Ha diverse funzioni: - mantiene la cellula turgida ("gonfia") in modo che sia più rigida (i vegetali non hanno uno scheletro per stare verticali) - fa da discarica per le sostanze dannose - è una riserva di acqua - può contenere il pigmento per colorare la cellula, es. nei fiori. Ha quindi un ruolo nella riproduzione delle piante. | CLOROPILASTI: è un organulo a forma di "pagnotta" che ha il compito di catturare la luce e produrre sostanza organica (glucosio) con la reazione chimica di fotosintesi In queste membrane è presente la clorofilla che cattura la luce. Io] CIGLIA E FLAGELLI: il flagello (a) è un singolo filamento mobile che permette alla cellula di muoversi (es. nello spermatozoo). Le ciglia (b) sono molte e sono più corte rispetto al flagello. Possono anch'esse permettere il movimento (es. nel paramecio), oppure mettono in movimento qualcosa, pur essendo la cellula ferma (es. nelle tube mettono in movimento l'ovocita, nei bronchi lo sporco e il catarro). o LEUCC STI: è un organulo che accumula amido (a) al suo interno. L'amido serve come riserva energetica per la cellula e la pianta e si ottiene polimerizzando il glucosio ottenuto con la fotosintesi. Non si trovano in tutte le cellule vegetali, ma solo in quelle che hanno il compito di accumulare riserve energetiche sotto forma di amido (es. nei tuberi, nelle radici, ecc.). reazione chimica e la trasporta in giro per la cellula). Scanned with CamScanner  Scanned with CamScanner