Scarica Biologia Cellulare: Struttura e Funzioni delle Cellule Procariotiche ed Eucariotiche - Pro e più Appunti in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity!
LE CELLULE
TEORIA CELLULARE
La cellula 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) 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 Le cellule sono costituite da MACROMOLECOLE
CELLULE PROCARIOTICHE CELLULE EUCARIOTICHE
Cellula molto semplice delimitata da una Membrana all’interno della quale si ha il Citoplasma che si suddivide in: Citosol : componente liquida costituita prevalentemente da acqua e contiene ioni in soluzione, piccole molecole e macromolecole Filamenti insolubili e varie particelle tra cui i Ribosomi. Contiene, senza compartimentazione il materiale genetico libero in una regione chiamata Nucleoide e i sistemi enzimatici essenziali alla cellula per svolgere le proprie funzioni. 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 Flagelli necessari per il movimento e Pili necessari per l’aderenza.
All’interno della Membrana Plasmatica esistono una serie di compartimenti membranosi dove avvengono specifiche reazioni chimiche gli Organuli. Tra gli organuli abbiamo: Nucleo Reticolo Endoplasmatico Apparato del Golgi Citoscheletro Lisosoma Mitocondri Ciglia e Flagelli
Sulla base della struttura della cellula i viventi si dividono in: Procarioti: organismi unicellulari (la cellula coincide con l’organismo) o Dominio Bacteria o Dominio Archea 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 EUCARIOTICA
La cellula è delimitata dalla Membrana Plasmatica all’interno della quale si ha il CITOPLASMA costituito da una componente liquida il Citosol e da Organuli Cellulari delimitati anch’essi da Membrana.
RETICOLO ENDOPLASMATICO
È un Organulo Cellulare situato in continuità con l’Involucro Nucleare costituito da una serie di Tubuli e di Sacculi e si suddivide in:
Reticolo Endoplasmatico Ruvido presenta sulle sue membrane nel versante rivolto verso il Citosol una serie di complessi macromolecolari di RNA RIBOSOMI che gli conferiscono l’aspetto ruvido. o Accoglie nel sue lume alcune proteine sintetizzate (proteine da esportare e quelle destinate ai Lisosomi e alla Membrana Plasmatica) tenendole separate dal Citoplasma e partecipando attivamente al loro trasporto verso altre zone. o Le proteine all’interno del RER vengono modificate chimicamente (ad esempio assumono la struttura III) per cambiare la loro funzione e per etichettarle per la consegna a specifiche destinazioni cellulari. o Le proteine vengono trasportate racchiuse in vescicole che gemmano dal RER o Quasi tutte le proteine legate alla membrana sono prodotte dal RER
Reticolo Endoplasmatico Liscio In continuità con quello Ruvido non presenta sulla sua membrana i Ribosomi. o Ha il compito di modificare chimicamente le piccole molecole assunte dalla cellula che potrebbero essere tossiche. Queste molecole divengono più polari e quindi più solubili in acqua e facilmente eliminabili o È la sede della degradazione del glicogeno o È la sede della sintesi dei lipidi e steroidi o Immagazzina Ioni calcio che una volta rilasciati innescano numerose risposte cellulari come la contrazione dei muscoli
RIBOSOMI Complessi macromolecolari con diametro di 25nm costituiti da 2 sub-unità di diversa misura e sono caratterizzati da un particolare tipo di RNA chiamato RNA ribosomiale al quale si legano con legami covalenti 50 molecole proteiche. Nelle cellule eucariotiche si trovano nel citoplasma liberi o fissati alla superficie del Reticolo Endoplasmatico, all’interno dei mitocondri e dei cloroplasti. Sono la sede della Sintesi Proteica in cui le informazioni codificate negli Acidi Nucleici dirigono il legame degli amminoacidi in un ordine preciso e specifico per ogni proteina.
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: 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. 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.
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).
Sono responsabili 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.
o 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.
Responsabili del movimento ameboide: la cellula nel suo spostamento emette un prolungamento (allungamento di una parte della sua membrana) grazie all’Actina globulare che si organizza in filamenti spingendo la cellula a modificare la sua forma formando un prolungamento lo Pseudopodio. Una volta emesso il prolungamento la cellula dovrà emettere una contrazione grazie all’interazione di Miosina e Actina nella regione dello Pseudopodio. La direzione dello spostamento segue il concetto di Chemio-attrazione. Sulla membrana della cellula ci sono delle proteine recettrici capaci di percepire la presenza di una particolare sostanza provocando l’allungamento dello pseudopodio in quella particolare direzione il quale formerà delle nuove giunzioni staccando le precedenti con successiva contrazione della cellula fino a raggiungere la sostanza.
Partecipano ai processi di divisione cellulare: nella regione equatoriale della cellula si forma un anello contrattile (fascio di actina e di miosina) che si posiziona subito sotto la membrana plasmatica determinando la formazione di un solco di divisione portando le membrane ad avvicinarsi tra di loro fino a separarsi nelle 2 cellule figlie.
o FILAMENTI INTERMEDI (diametro 10nm) Ne esistono diversi tipi ciascuno dei quali svolge specifiche funzioni (esempio la Cheratina) sono abbondanti nelle regioni della cellula sottoposte a stress meccanici.
