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La cellula procariote ed eucariote Cellula = organismo base a livello del quale compare la vita; sempre fatto da alcune componenti (indipendentemente dal tipo di organismo) e membrana plasmatica: è il confine che delimita la cellula e quindi ne caratterizza l'esistenza. Non è solo un confine fisico (ambiente intracellulare ed extracellulare) ma, grazie alla sua permeabilità selettiva è in grado di selezionare cosa sta fuori e cosa può accedere alla cellulare e citoplasma:nel quale troviamo gli organelli ® zona nucleare: ovvero la zona nella quale troviamo la molecola/le molecole di DNA e gli enzimi che permettono la sua replicazione In base alle caratteristiche di questi tre elementi della cellula distinguiamo: e (dominio) procarioti: sono gli esseri meno evoluti e sono unicellurari. Sono caratterizzati da: o assenza di un nucleo ben definito o assenza di compartimenti cellulari ben definiti E il loro dominio si suddivide in due regni: ® bacteria/eubatteri: ® archea/archeobatteri: sono un regno vasto, che comprende batteri in grado di resistere a condizioni ambientali estreme, a livello di pH, di temperatura ed altro ® (dominio) eucarioti: sono esseri più evoluti, si trovano come organismi unicellulari o pluricellulari, e sono caratterizzati da: © presenza di un nucleo ben definito, caratterizzato da una doppia membrana, all'interno della quale troviamo il genoma cellulare © presenza di membrane e altri compartimenti cellulari ben definiti IL loro dominio presenta i seguenti regni: e animali e vegetali e funghi ® protisti La membrana plasmatica: concetti fondamentali La membrana plasmatica ha un ruolo fondamentale nella vita di una cellula, eccone le caratteristiche: e ècomposta da un doppio strato fosfolipidico, che le dà il suo tipico carattere anfipatico ® delimita lo spazio intracellulare, che ha una composizione totalmente diversa dallo spazio extracellulare ® grazie alla sua composizione, la membrana è selettivamente permeabile cioè regola il passaggio di sostanze: © passano direttamente piccole molecole gassose e/o apolari © non direttamente passano ioni e sulla sua superficie si trovano molte proteine, che ricoprono ruoli anche diversi © proteine di trasporto: sono proteine che attraversano la membrana e permettono il passaggio di molecole che altrimenti non potrebbero passare, perché polari e/o grandi © proteine recettori: hanno la capacità di legarsi ad un preciso ligando, e formano quindi un complesso che attiva una specifica risposta, mettendo in moto in un certo modo la cellula o proteine pompe: sono proteine che, tramite trasporto attivo, mantengono determinate concentrazioni dentro e fuori la cellula (es: potenziale di riposo > tanto K e poco Na dentro, tanto Na e poco K fuori) La cellula procariote La struttura fondamentale della cellula procariote è capsule pilus cell wall composta da: plasma membrane nucleoid (DNA) e membrana plasmatica cytoplasm ® materiale genetico arrotolato su di sé e non delimitato da una membrana ma a contatto col citoplasma in una zona cellulare interna denominata ribosomes flagellum nucleoide e attaccato alla membrana tramite una invaginazione di questa che prende il nome di mesosoma @ piccoli ribosomi e complessi enzimatici e proteici per svolgere altre attività metaboliche della cellula, spesso adesi alla membrana cellulare; in particolare o nei batteri aerobi si occupano della fosforilazione ossidativa per produrre atp o nei batteri fotosintetici usano la luce per produrre energia ® (quasi sempre presente) una parete cellulare rigida, importante perché mantiene la forma e la tutela da possibili shock osmotici:è fatta da un'unica molecola di peptidoglicano, composto da tanti segmenti di catene polipeptidiche. A seconda della composizione, a livello laboratoriale, siamo in grado di distinguere: o batteri Gram+ che possiedono una parete fatta da uno strato spesso di peptidoglicano o batteri Gram- che hanno una sottile parete e poi un'ulteriore strato (separato dalla parete da uno spazio detto spazio periplasmatico contenente sostanze nutritive) ovvero una membrana esterna fatta di lipopolisaccaridi e lipoproteine metaboliti, è inoltre in grado di controllare l’attività interna della cellula Nucleo E' l'elemento caratterizzante e più importante della cellula eucariote. Può avere numerose forme e dimensioni, anche se; in generale, è l'organelle più voluminoso e il centrale nella cellula. Alcune cellule possiedono più nuclei (cellule polinucleate), poiché possono derivare dalla fusione di più cellule mononucleate (es. fibre muscolari) o dalla duplicazione con mancata divisione della cellula (plasmodi). La sua struttura è composta da: e una doppia membrana di natura lipidica o membrana nucleare esterna a cui aderisce il rer o. spazio perinucleare © membrana nucleare interna alla quale aderiscono le lamìne ® dei pori nucleari ovvero piccole fessure in cui le due membrane aderiscono e che permettono la comunicazione del nucleo con l'intero sistema cellulare Ecco le caratteristiche fondamentali del nucleo e Sioccupa di contenere il DNA; che, negli eucarioti prende forma di una lunga sequenza di DNA associata a diverse proteine (istoni) formando la cromatina, poi organizzata in un cromosoma ® Ogni specie di eucariote possiede più molecole di cromosomi, in un numero distintivo di quelle specie. In particolare: o Nelle cellule somatiche (= che formano l'organismo) abbiamo un numero di cromosomi diploide, cioè ogni cromosoma è associato ad una copia identica a sé (cromosoma omologo). Di ogni coppia di omologhi, uno deriva dalla madre, uno dal padre o nelle cellule germinali (=della riproduzione) abbiamo un numero di cromosomi aploide cioè abbiamo metà patrimonio genetico, un solo cromosoma per ogni coppia di omologhi e La cromatina può assumere due sembianze: o eucromatina cioè con un aspetto più lasso, adatto alla trascrizione o eterocromatina cioè un aspetto addensato, che impedisce la trascrizione e Altre componenti del nucleo: O proteine non istoniche: ovvero delle proteine che hanno altre funzioni, soprattutto enzimi o complessi enzimatici usati per duplicare il DNA o per la trascrizione o nucleoli ovvero zone del DNA che appaiono più scure. Sono la sede della produzione e assemblaggio degli RNA e della degradazione controllata di proteine o matrice nucleare ovvero l'insieme di proteine nucleari che contribuiscono al mantenimento della sua forma e dare supporto struttrale alle fibre di cromatica o lamina nucleare struttura proteica composta dalle unità proteiche delle lamìne nucleari che aderisce alla parete interna del nucleo offrendo supporto strutturale al nucleo Ribosomi Sono degli organelli la cui funzione fondamentale è contribuire alla formazione della proteine, in quanto protagonisti della traduzione dell'RNA messaggero prodotto. e sitrovano nel citosol e attaccati al rer ® sono composti da due subunità: una subunità maggiore 50S e una subunità minore 30S ® nelcitosol le due subunità sono scomposte, si attaccano nel momento in cui devoo agire Codice genetico: Sequenza di tre nucleotidi (= codone) che corrisponde sempre, univocamente, ad un amminoacido. Dall'accostamento delle basi azotate possibili in sequenze di tre derivano 64 codoni possibili. | ribosomi si occupano di tradurre le istruzioni derivanti dal dna generando le proteine, come fossero macchine > grazie ai tRNA ovvero degli RNA particolari che: ® trasportano un amminoacido > nel citosol ci sono almeno 64 tipi di tRNA (attaccato al tRNA grazie ad amminoacil-tRNA-transferasi) e hanno un anticodone che si lega alla tripletta complementare di mRNA Cosa fa un ribosoma funzionante? 1. reading frame = cioè è in grado di tradurre il significato di ogni tripletta al corrispondente tRNA 2. catalizza il legame tra aminoacidi > la catena di aminoacidi si lega al successivo appena entrato grazie alla struttura e al funzionamento del ribosoma Reticolo endoplasmatico ruvido Con reticolo endoplasmatico si intende quell'insieme di membrane plasmatiche interne alla cellula che assumono un aspetto ripiegato in numerose cisterne e vescicole. > il reticolo endoplasmatico ruvido/rer è così chiamato perché la sua superficie citoplasmatica è ricoperta di numerosi ribosomi. Nelle cellule si trova in quantità variabile, ed è in continuità con la lamina nucleare. Si occupa di: ® sintesi di proteine destinate al rer stesso, all'apparato di golgi, ai lisosomi oppure alla membrana plasmatica @ maturazione proteiche: infatti, nella sezione interna, grazie ad una serie di proteine, vengono attuate le modifiche finali, che seguono l'assemblaggio della sequenza aminoacidica ® controllo: grazie ad altre proteine presenti, vengono riconosciute le proteine mal ripiegate e vengono espulse e inviate verso la demolizione e detossificazione, cioè riduzione di sostanze tossiche (es. farmaci) per la cellula a molecole non pericolose > idrossilazione (cioè attacco alla molecola un gruppo -OH) e regolazione [Ca2+]: infatti sulla sua superficie abbiamo due funzionari fondamentali: o canali per il calcio o pompe per il calcio > cioè pompano il calcio contro gradiente di concentrazione spendendo energia sottoforma di ATP funzionamento: e cellulaariposo: canali chiusi, pompa attiva che concentra il calcio dentro le cisterne del rel ® stimolo > apertura canali Ca > il Ca dentro il reticolo esce e va nel citosol > alla fine il canale si chiude e la pompa riporta dentro il rel il Ca Mitocondri organelli dalle dimensioni di un procariote, costituiti da una Creste mitocondriali doppia membrana: e membrana esterna e membrana interna, notevolmente ripiegata a formare le creste mitocondriali Nidi ina Andando così a formare due comparti: Spazio e lospazio intermembrana Mermbrana interna intertembrana e lamatrice interna > al cui interno troviamo: o enzimi vari per i processi energetici o molecole di DNA mitocondriale + mRNA e tRNA o ribosomi piccoli, simili ai procarioti o proteine di membrana per la fosforilazione ossidativa e altri processi navetta di trasporto molecolare dentro sono organelli molto dinamici, in continua riorganizzazione: sono in in continuo stato di frammentazione e fusione a seconda delle condizioni in cui si trova la cellula Citoscheletro è lo scheletro della cellula, la sua impalcatura. E' composta da una rete di tubuli e filamenti che si estendono dal nucleo, coprono tutta la cellula e la collegano con l'ambiente circostante. Si compone di: ® microtubuli: strutture di diametro maggiore, che sono la componente base di ciglia, flagelli e fibre del fuso mitotico. Si compongono di unita alfa e beta di tubulina, intrecciate tra di loro. è una struttura molto dinamica, che continua a riorganizzarsi stimolata, per esempio, dalla [Ca] intracellulare, dalla presenza di alcuni stimoli o proteine ecc. è in grado di generare movimento utilizzando energia e/o trascinando e muovendo strutture cellulari e microfilamenti: sono le strutture più piccole, che hanno un ruolo fondamentale nella tensione e contrazione muscolare, grazie all'interazione con i filamenti di miosina. Inoltre gestiscono il mantenimento e le modificazioni della forma delle cellule. Si compongono di tante unità globulari di G-actina, che unite tra loro formano una “collana” detta F-actina. Due collane, infine, quando intrecciate tra loro formano i microfilamenti. ® filamenti intermedi: così chiamati per le loro dimensioni intermedie rispetto agli altri due. Si compongono di diverse proteine, tra cui: cheratina, vimentina, desmina, neurofilamenti (tessuto nervoso), filamenti gliali (glia) e lamìne. Sono presenti anche nel nucleo, infatti formano le lamine nucleari, una rete strutturale che mantiene il nucleo nella sua forma. LITE structure and Assembly ADP Molecules ED Tubulin Protofilament heterodimer a "5 000000000000 & a G-actin sibi sotto send tend ® ® Filamentous Actin (F-actin) I Molecules la ® ‘ATP DID WI 12 protofilaments make up the miorotubule SES Strutture specializzate delle cellule vegetali Plant cell sc hiropiast Le strutture che troviamo nelle cellule vegetali e non in quelle some ribosomes rtchgnaon enconiami ecm animali sono: smooih endoplasimie reticuum vacudle —_ ® parete cellulare: una struttura robusta (nelle cellule mature) ‘uclooplasni peroxsome —nuoleolus nuclear — envelope __nvelear fore che è sovrastante la membrana plasmatica. Si compone di fibre di cellulosa intrecciate in una rete fitta con proteine e carboidrati cell mali piasmodesma (lignina, pectine). In alcune cellule troviamo dei piccoli canali che cell membrane Golgi apperatus attraversano la parete, mettendo in comunicazione il citoplasma di cellule confinanti, sono i plasmodesmi ® plastidi: comprende tute quelle strutture che hanno diverse funzioni. | più importanti sono i cloroplasti, che servono per la fotosintesi clorofilliana. Questi organelli si compongono di: o una membrana esterna che delimita l'intero organello o una membrana interna che è ripiegata ed è in continuità con... Giunzioni cellulari l'adesione tra cellule è un meccanismo possibile grazie alle strutture di cui la cellula è dotata; che permette un tipo di legame diverso con le altre cellule circostanti: e interazione omofilica, cioè tra due recettori di membrana di due cellule che sono identici e interazione eterofilica cioè tra due recettori di due cellule che sono diversi ® interazione mediata cioè tra il recettore di una cellule e di un’altra si frappone una molecola bifunzionale | recettori protagonismi di questo preocesso appartengono a due famiglie: ® caderine: sono proteine che per interagire con altri recettori necessitano di Calcio. Il loro tipo di interazione è omofilico e CAM:appartengono alla superfamiglia delle immunoglobuline; non necessitano di calcio e sono capaci di interazioni sia omofiliche che eterofiliche Sulla base di questi sistemi di interazioni tra cellule abbiamo tre tipi di giunzioni: @ giunzioni occludenti: sono giunzioni che impediscono alle molecole di attraversare il muro di cellule legate tra loro da questo tipo di giunzione. Si compone di una cintura proteica che unisce tutte le cellule come una cintura, senza lasciare spazio. E' comune in tessuti epiteliali come quello intestinale ® giunzioni adesive: famiglia di giunzioni caratterizzate dal legare il citoscheletro di una cellula con quello della cellula adiacente. © giunzioni aderenti: percorrono da dentro l'intera circonferenza delle cellule ancorate con interazioni omofiliche di caderine che interagiscono con l'altra cellula. Dentro la singola cellula invece abbiamo una placca di giunzione che ancora l' actina del citoscheletro tramite filamenti di caderine. inoltre aderiscono a tutta la zona interna della cellula, formando una specie di zip fatta di microfilamenti di actina che fa la circonferenza della cellula o desmosomi: hanno una struttura simile alle giunzioni aderenti, ma si trovano nella membrana a “spot”, come se fossero bottoni Giunzioni occludenti o emidesmosomi che assicurano Giunzioni aderenti Giunzioni l'adesione alla lamina basale negli epiteli ‘Besmosonnil cellula-cellula ® giunzioni comunicanti/gap junction: Giunzioni comunicanti . . . . fatto da sei proteine dette connessine che si Emidesmosomi assemblano in sei formando una struttura cava DI Matrice Giunzioni = extracellulare cellula-matrice. . . jiunzione cellula-matrice transmembrana, il connessone. Il connessone di con filamenti di actina una cellula si allinea testa a testa con quello della cellula adiacente, formando un “tunnel” che mette le due cellule in collegamento Lvirus Sono piccolissimi oggetti biologici, che possiedono un loro materiale genetico; ma che, nonostante questo, non sono organismi viventi, perché non sono capaci di riprodursi > agiscono da parassiti a livello genetico: e infettano una cellula iniettando il loro materiale genetico; @ riprogrammano il suo funzionamento in modo che la cellula sfrutti i suoi meccanismi di riproduzione per produrre le proteine e le componenti virali; @ le varie componenti si assemblano dando vita a nuovi virus. ® Spesso il tutto si conclude con la morte della cellula Struttura e morfologia Qualsiasi virus, è composto da: ® acido nucleico: una o più molecole, a volte di DNA, altre volte di RNA > contiene l'informazione del virus ed è la parte principale del core virale. è molto piccolo, ma molto complesso e compresso. ® capside, cioè un involucro che contiene l'acido nucleico. TYPES OF VIRUSES E' fatto di proteine; a volte tutte uguali (virus più semplici), altre volte di più tipi di proteine (virus più complessi) a ® (solo alcuni) membrana lipidica ulteriore a quella proteica, che deriva dai resti della membrana plasmatica della cellula eucariote infettata > sono i virus con involucro/virus HELICAL —POLYHEDRAL —SPHERICAL COMPLEX e M Adenovinue anftuonza Virus pacssriontae —Mivestiti. Il rivestimento prende nome di envelope E' importante ricordare che i virus possono assumere molte forme diverse: bastoncelli, poliedri o altro. Tropismo virale Per tropismo virale si intende la specificità con cui un virus attacca una cellula. La prima grande distinzione è tra le grandi famiglie di cellule che un virus infetta: ® batteriofagi/fagi: virus che infettano solo batteri e virus animali che infettano solo cellule eucariote animali e virus vegetali che infettano solo cellule eucariote vegetali La seconda distinzione è riguardante il tipo di cellula > un certo virus infetta solo un certo tipo di quelle cellule, ad esempio il virus dell'epatite infetta solo gli epatociti. Perché? > è dovuto alla specificità del legame necessario per infettare la cellula: il virus deve legare la sua proteina esposta con uno specifico recettore della cellula infettata. Questi recettori sono fisiologicamente Una volta assemblati i virus le possibilità sono: ® lalisi della cellula e la gemmazione (budding) se il virus è fatto da envelope. Praticamente è come un'’esocitosi. NB=> trascrittasi inversa: enzima che penetra nella cellula infettata insieme ad alcuni particolari virus a RNA singola elica. In questi casi la trascrittasi usa lo stampo dell'RNA per produrre una sequenza complementare di DNA doppia elica, che poi si integra con il genoma cellulare. Si parla di retrovirus. La cellula produce un mRNA che codifica per le proteine di cui ha bisogno il virus ecc Virus oncogeni sono virus in grado di indurre la cellula sana che infettano a diventare una cellula tumorale > grazie ai loro geni che modificano i meccanismi che regolano la replicazione cellulare. Sono virus più potenti, perché usano non solo geni normali, ma stimolano la proliferazione anche cellualre in modo da avere più materiale infettabili. Esempio: papilloma virus che può provocare il tumore alla cervice uterina, che è un virus a RNA (retrovirus) 
