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La Compartimentazione Cellulare: Un'Introduzione al Reticolo Endoplasmatico, Appunti di Anatomia

Riassunto compartimentazione cellulare

Tipologia: Appunti

2020/2021

In vendita dal 12/05/2021

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COMPARTIMENTAZIONE CELLULARE:
Gli organuli hanno come primo confine una membrana biologica, quindi è chiaro che molte cose le
abbiamo già messe da parte. Detto questo, prima di tutto, quando ci si riferisce all’interno della
cellula, soprattutto se è una cellula animale, si è davanti ad un mondo molto complesso. La
situazione è molto diversa se, ipotizzando, noi analizzassimo un batterio, quindi una cellula
procariotica, è chiaro che la complessità che noi individuiamo in una cellula eucariotica viene a
mancare. Anzi, da questo punto di vista è importante proprio analizzando le parole, mettere in
evidenza quale sia il vero passo evolutivo che hanno acquisito le cellule eucariotiche rispetto alle
cellule più semplici. È chiaro che tutti quando fanno un confronto, in maniera molto scolastica, ma
noi dobbiamo andare ad un livello un po’ superiore, dicono che il discorso sia dato dal fatto che le
cellule eucariotiche, come dice il termine stesso, “eucarion”, un termine classico che indica il
nucleo ben definito, cosa che non possiamo dire per una cellula procariote, dal termine
“procarion”, ossia prima della presenza del nucleo. È chiaro che questa è una cosa che è subito
saltato all’occhio, che ormai è una cosa anche antica e fornisce un’informazione limitata; in realtà
gli studi che sono stati fatti oltre l’800 hanno dimostrato che la vera complessità della cellula
eucariotica è data dalla compartimentazione, cioè la suddivisione del citoplasma in organuli,
assenti in una cellula procariotica, che presenta un citoplasma unico, dove hanno luogo tutte le
attività biochimiche e metaboliche. Nelle cellule eucariotiche invece, le attività metaboliche
avvengono in contesti separati, che sono i lumi, cioè l’interno dei singoli organuli, dove possono
funzionare in maniera controllata e in modo separato da altri organuli tramite determinati sistemi
enzimatici che catalizzano determinate attività, o comunque determinate proteine che richiedono
un certo ambiente, che non è comune a tutti gli organuli, altrimenti sarebbero tutti uguali. Anche
lo stesso citosol può far avvenire le sue attività in modo confinato rispetto a quello che è l’interno
degli organuli.
Quindi alla fine il nucleo che cosa finisce per essere? È uno dei diversi compartimenti di cui è ricca
una cellula eucariotica animale. Quindi non è il punto centrale la sua presenza, è una conseguenza
degli altri compartimenti, tanto è vero che ormai è risaputo da tempo che il nucleo di per sé altro
non è che una particolare concamerazione che fa parte del reticolo endoplasmatico rugoso. Quindi
alla fine, tradotto in termini pratici, il nucleo eucariotico esiste perché esiste il reticolo
endoplasmatico.
Il punto focale della cellula eucariotica è la sua compartimentazione. Per questo si parla di
membrane interne, cioè quelle che definiscono i vari compartimenti della cellula eucariotica, nel
nostro caso animale.
Cosa fa parte del sistema di endomembrane, anche in ordine di formazione evolutiva:
Il reticolo endoplasmatico, definito da membrane interne o endomemembrane. Esso
presenta tre domini, ossia tre parti: uno liscio, uno rugoso, la cui rugosità dipende dal fatto
che siano legate allo stesso reticolo endoplasmatico rugoso, delle strutture sovramolecolari
chiamate ribosomi, ricordando che non sono veri e propri organuli, ma delle strutture
sovramolecolari che possono legarsi o meno al reticolo endoplasmatico e permettono di
identificarne i due tipi. Il dominio nucleare è un’altra dipendenza del reticolo rugoso,
perché se uno si sofferma si rende conto che sulla superficie della membrana che definisce
il nucleo sono presenti i ribosomi. Quindi la presenza dei ribosomi è la conferma che esso
origini dal reticolo rugoso
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COMPARTIMENTAZIONE CELLULARE:

Gli organuli hanno come primo confine una membrana biologica, quindi è chiaro che molte cose le abbiamo già messe da parte. Detto questo, prima di tutto, quando ci si riferisce all’interno della cellula, soprattutto se è una cellula animale, si è davanti ad un mondo molto complesso. La situazione è molto diversa se, ipotizzando, noi analizzassimo un batterio, quindi una cellula procariotica, è chiaro che la complessità che noi individuiamo in una cellula eucariotica viene a mancare. Anzi, da questo punto di vista è importante proprio analizzando le parole, mettere in evidenza quale sia il vero passo evolutivo che hanno acquisito le cellule eucariotiche rispetto alle cellule più semplici. È chiaro che tutti quando fanno un confronto, in maniera molto scolastica, ma noi dobbiamo andare ad un livello un po’ superiore, dicono che il discorso sia dato dal fatto che le cellule eucariotiche, come dice il termine stesso, “eucarion”, un termine classico che indica il nucleo ben definito, cosa che non possiamo dire per una cellula procariote, dal termine “procarion”, ossia prima della presenza del nucleo. È chiaro che questa è una cosa che è subito saltato all’occhio, che ormai è una cosa anche antica e fornisce un’informazione limitata; in realtà gli studi che sono stati fatti oltre l’800 hanno dimostrato che la vera complessità della cellula eucariotica è data dalla compartimentazione, cioè la suddivisione del citoplasma in organuli, assenti in una cellula procariotica, che presenta un citoplasma unico, dove hanno luogo tutte le attività biochimiche e metaboliche. Nelle cellule eucariotiche invece, le attività metaboliche avvengono in contesti separati, che sono i lumi, cioè l’interno dei singoli organuli, dove possono funzionare in maniera controllata e in modo separato da altri organuli tramite determinati sistemi enzimatici che catalizzano determinate attività, o comunque determinate proteine che richiedono un certo ambiente, che non è comune a tutti gli organuli, altrimenti sarebbero tutti uguali. Anche lo stesso citosol può far avvenire le sue attività in modo confinato rispetto a quello che è l’interno degli organuli. Quindi alla fine il nucleo che cosa finisce per essere? È uno dei diversi compartimenti di cui è ricca una cellula eucariotica animale. Quindi non è il punto centrale la sua presenza, è una conseguenza degli altri compartimenti, tanto è vero che ormai è risaputo da tempo che il nucleo di per sé altro non è che una particolare concamerazione che fa parte del reticolo endoplasmatico rugoso. Quindi alla fine, tradotto in termini pratici, il nucleo eucariotico esiste perché esiste il reticolo endoplasmatico. Il punto focale della cellula eucariotica è la sua compartimentazione. Per questo si parla di membrane interne, cioè quelle che definiscono i vari compartimenti della cellula eucariotica, nel nostro caso animale. Cosa fa parte del sistema di endomembrane, anche in ordine di formazione evolutiva:  Il reticolo endoplasmatico, definito da membrane interne o endomemembrane. Esso presenta tre domini, ossia tre parti: uno liscio, uno rugoso, la cui rugosità dipende dal fatto che siano legate allo stesso reticolo endoplasmatico rugoso, delle strutture sovramolecolari chiamate ribosomi, ricordando che non sono veri e propri organuli, ma delle strutture sovramolecolari che possono legarsi o meno al reticolo endoplasmatico e permettono di identificarne i due tipi. Il dominio nucleare è un’altra dipendenza del reticolo rugoso, perché se uno si sofferma si rende conto che sulla superficie della membrana che definisce il nucleo sono presenti i ribosomi. Quindi la presenza dei ribosomi è la conferma che esso origini dal reticolo rugoso

 Apparato di Golgi o complesso di Golgi, facente anch’esso parte del sistema di endomembrane  Una serie di vescicole annesse che permettono al reticolo e all’apparato di Golgi di comunicare tra loro e di scambiarsi materiale, tra le quali alcune hanno la dignità di organuli, come i lisosomi e gli endosomi, che spesso sono stadi maturativi dei lisosomi; poi una serie di vescicole più o meno “anonime” Fino a qualche tempo fa non era nota l’origine dei perossisomi; si sapeva che i lisosomi originassero da delle vescicolazioni prevalentemente dall’apparato di Golgi. I perossisomi invece, era stato definito che fossero degli organuli importanti poiché svolgevano determinate attività biochimiche, ma non si sapeva da dove originassero. Col tempo è stato visto che essi originano dal reticolo endoplasmatico. La cellula è compartimentata in organuli che presentano diversi ambienti biochimici, tutti acquosi e diversi dal citosol per la presenza di certe concentrazioni ioniche, di un certo valore di pH che non è esattamente quello del citosol ma può essere leggermente più basso o più alto, anche se è più probabile che sia più basso; oppure ancora per la presenza di certi enzimi che servono il funzionamento di un organulo, che richiedono un certo valore di pH, anche diverso di decimale rispetto a quello del citosol che oscilla tra 7.2 e 7.4. Possono esserci delle determinate richieste da parte di enzimi di certi valori di pH. Quindi alla fine è vero che la cellula è un immenso laboratorio biochimico, però è suddiviso in spazi separati che compiono attività diverse in modo regolato. Abbiamo fatto un’introduzione generale rimarcando il confronto tra cellule eucariotiche e cellule procarioti. Siamo partiti da un aspetto evolutivo, cioè un confronto tra cellule più semplici che sono nate prima, e cellule più complesse, le eucariotiche, che sono venute dopo. Com’è possibile che da una cellula procariotica molto semplice, che non vedeva il suo citoplasma suddiviso in compartimenti, si sia potuto passare ad una cellula mediamente più grande e anche con questa complessità interna? La risposta a questa domanda è stata data dai biologi che si occupano soprattutto dell’evoluzione cellulare, e quello che si pensa sia accaduto è un’evoluzione pre-eucariotica. Sono avvenuti dei fenomeni di invaginazione o introflessione della membrana plasmatica che hanno iniziato a circondare non solo il materiale nucleare, ma anche a formare dei compartimenti interni. Per questo le membrane interne della cellula non sono così diverse da quella plasmatica. Molte delle invaginazioni che si sono formate all’interno della cellula hanno assunto una loro autonomia rispetto alla membrana plasmatica e hanno formato il reticolo endoplasmatico, che tra l’altro è collegato alle membrane che definiscono il nucleo. Tirando le somme, la compartimentazione interna della cellula è dovuta progressivamente, in tempi lunghissimi, partendo da miliardi di anni fa, al fatto che la membrana plasmatica abbia iniziato a invaginarsi, introflettersi verso l’interno, assumendo poi autonomia e distaccandosi dalla stessa membrana plasmatica. Oggi sappiamo che è molto frequente che la cellula produca invaginazioni e questo accade per esempio quando ha corso l’endocitosi, che prevede la formazione di una vescicola a livello della membrana plasmatica, che porta materiale inizialmente esterno, la vescicola si distacca dalla membrana plasmatica e va all’interno; può fondersi per esempio con l’apparato di Golgi. Quindi non è così strano che la membrana produca invaginazioni e introflessioni. Se uno analizza al microscopio elettronico una sezione di una cellula animale riesce a vedere tutta questa complessità, che è appunto la compartimentazione cellulare, i compartimenti intracellulari. Ricordiamo che TEM vuol dire microscopio elettronico a trasmissione, dove un fascio di elettroni e