CELLULA:UNITA BASE DI TUTTI GLI ORGANISMI

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1 CELLULA:UNITA BASE DI TUTTI GLI ORGANISMI Caratteristiche comuni (procatioti ed eucarioti) Tutte le cellule:-contengono DNA -sono dotate di una membrana plasmatica che separa l ambiente interno dall esterno -compiono funzioni metaboliche: *sintesi e degradazione di molecole *produzione e trasformazione di energie *assunzione di molecole dall esterno ed eliminazione di prodotti di scarto *movimento e comunicazione *autoregolazione

2 CELLULA PROCARIOTA pro:prima e kàryon:nucleo) DIMENSIONI Le cellule procariotiche vanno tipicamente da 1 a 10 mm, le piccole dimensioni permettono loro di crescere e dividersi rapidamente. Ci sono però alcuni Archeabacteria che possono essere di 0.1-0,2 µm e le spirochete possano raggiungere i 700 mm.

3 Cellula procariotica: caratteristiche comuni a tutti i procarioti Membrana plasmatica, struttura sottile (8 nm) separa la cellula dall esterno e regola il passaggio di sostanze fra la cellula e l esterno. All interno della membrana vi è il Citoplasma che comprende il Citosol (soluzione acquosa di piccole e grandi molecole) Alcune particelle insolubili quali Cromosoma Ribosomi Procarioti: tutti unicellari

4 Membrana plasmatica dei Procarioti *Doppio strato fosfolipidico Modello a mosaico fluido *Proteine incastonate nel doppio strato lipidico, come tessere di un mosaico (simili a nocciole nel torrone).non sono immobili, si possono muovere, come iceberg che galleggiano in un fluido di lipidi *Carboidrati (ologosaccaridi) *Opanoidi: composti simili al colesterolo (nella cell. eucariotiche c è il colesterolo)

5 Proteine di membrana Le proteine costituiscono circa il 50% della massa della membrana. Sono gli esecutori di tutte le attività della membrana. Si dividono in: Proteine strutturali Proteine funzionali (coinvolte nelle funzioni della membrana -Pompe ioniche (trasporto di membrana) -Canali (trasporto di membrana) -Recettori -Trasduttori del segnale -Enzimi

6 Proteine di membrana Proteine Intrinseche (integrali o transmembrana) Strettamente associate alla membrana Sono Anfipatiche Alcune attraversano completamente la membrana, altre solo in parte

7 Proteine di membrana Proteine Estrinseche (periferiche) Non sono incluse nel doppio strato lipidico, ma sulla superficie interna o esterna Interagiscono con le proteine intrinseche

8 TRASPORTO DI MEMBRANA La membrana è detta semipermeabile o filtro selettivo perché può essere attraversata da alcune molecole ma è impermeabile ad altre. Le sostanze attraversano le membrana in due modi:

9 TRASPORTO PASSIVO Non richiede dispendio energetico. Le sostanze si muovono secondo gradiente (differenza di concentrazione ai due lati della membrana). Si muovono dal lato a più alta concentrazione verso quello a concentrazione più bassa finche si ottiene la stessa concentrazione.

10 TRASPORTO PASSIVO Trasporto passivo semplice o diffusione: coinvolge molecole piccole (per lo più gas respiratori CO2, O2) che passano tra le code dei fosfolipidi Diffusione facilitata: coinvolge molecole più grandi (come il glucosio)che attraversano la membrana passando attraverso canali proteici Osmosi: consiste nel passaggio di acqua attraverso la membrana; si verifica nel caso in cui i soluti non possono attraversarla e sono a concentrazione diversa fra l interno e l esterno della cellula

11 TRASPORTO ATTIVO Richiede dispendio di energia da parte della cellula. Avviene anche contro gradiente (di concentrazione ed elettrochimico) Il trasporto può essere mediato da proteine oppure da vescicole che interessano tutta la membrana POMPA IONICA

12 CITOPLASMA NELLA CELLULA DEI PROCARIOTI Il citoplasma della cellula procariotica ha consistenza gelatinosa e contiene - 80% di acqua, - Ioni e sali minerali, proteine, vitamine, acidi nucleici e loro precursori, aminoacidi e loro precursori, carboidrati e loro derivati, acidi grassi e loro derivati. - Alcune particelle insolubili fra cui granuli di lipidi, granuli di polisaccaridi e granuli di alcuni elementi minerali quali granuli di zolfo (solfobatteri) e granuli di ferro (ferrobatteri) Le particelle insolubili più grandi sono Il cromosoma batterico (nucleoide) I ribosomi *E meno complesso rispetto a quello della cellula eucariotica

13 CITOPLASMA È sede di processi biosintetici interessanti, in modo particolare delle proteine.

14 NUCLEOIDE Zona nel citoplasma dei procarioti in cui risiede il DNA, sotto forma di un unico cromosoma, costituito da una molecola di DNA a doppia elica (2 catene polinucleotidiche). Nel nucleoide, dunque, è localizzata la principale struttura che custodisce l informazione genetica delle cellule procariotiche. -Governa la trasmissione dei caratteri da una cellula alle generazioni successive. -Contiene le informazioni da utilizzare per la sintesi delle proteine.

15 NUCLEOIDE Il cromosoma ha forma circolare ed è irregolarmente ripiegato; disteso in tutta la sua lunghezza raggiungerebbe la dimensione di 1mm cioè circa mille volte la lunghezza della cellula che lo contiene. Il cromosoma non è circondato da membrana nucleare, come avviene negli organismi eucarioti e manca anche il nucloeolo. Il cromosoma batterico può contenere da 3 a geni.

16 PLASMIDI Nel citoplasma della cellula procariotica, vi possono essere piccole porzioni di materiale genetico extracromosomiale, circolare, denominate plasmidi. Di solito sono costituiti da porzioni di DNA a doppia elica. I plasmidi hanno dimensioni minori del cromosoma ( da 1/20 a 1/100 più piccoli), tuttavia hanno anche essi capacità di replicarsi e di indurre la sintesi proteica. Contengono da 50 a 100 geni. Sono presenti in un numero che varia da 1 a 700 copie per cellula.

17 PLASMIDI La funzione dei plasmidi non è sempre nota; spesso non sono essenziali per la vita della cellule. Normalmente non posseggono geni fondamentali per la crescita e la riproduzione cellulare. La loro presenza generalmente fornisce all'ospite qualche vantaggio. Alcuni di essi sono responsabili della produzione di proteine che conferiscono specifiche proprietà alla cellula, quali: 1) Resistenza agli antibiotici, alcuni plasmidi codificano per proteine che degradano gli antibiotici; questo è un grande vantaggio per i microrganismi patogeni. 2) Fattori di virulenza. Per esempio il plasmide EntP307 codifica per una tossina che rende Escherichia coli patogeno. 3) Capacità di degradare molecole organiche complesso. 4) Capacità di resistere ai metalli pesanti e in generale. 5) Capacità di competere con altri microrganismi. Inoltre i plasmidi permettono lo scambio di DNA, fra cellule batteriche diverse (coniugazione batterica)

18 RIBOSOMI I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che intervengono nella sintesi proteica. Sono composti dal 60% in RNA e dal 40% in proteine. Presentano una costante di sedimentazione di 70S. Sono costituiti da due subunità: leggera (30S) e pesante (50S).

19 RIBOSOMI in funzione: sintesi proteica (traduzione delle informazioni genetiche)

20 CELLULA PROCARITICA COMPONENTI ACCESSORI (Plasmide) PARETE CELLULARE GLICOCALICE (CAPSULA, STRATO MUCOSO) FLAGELLI e PILI

21 PARETE CELLULARE Struttura rigida presente nella maggior parte dei procarioti, conferisce la forma alla cellula e ne garantisce la protezione dall ambiente esterno. E costituita da uno strato di peptidoglicano

22 Il peptidoglicano è una struttura rigida, simile ad una rete formata da catene polisaccaridiche lineari, unite tra di loro da molecole peptidiche.

23 peptidoglicano conferisce rigidità e impedisce il danneggiamento della cellula a causa della pressione osmotica. Protegge da eventuali danni meccanici esterni Determina la forma della cellula. Può contribuire alla patogenicità del batterio (protegge da sostanze tossiche e può bloccare la fagocitosi). È riconosciuto come target di alcuni antibiotici.

24 In base all organizzazione del peptidoglicano si distinguono due tipi di batteri GRAM+ e GRAM-

25 Sulla membrana plasmatica vi è uno strato sottile di peptidoglicano e al di sopra vi è una membrana esterna che reca glicoproteine e glicopolisaccaridi Sulla membrana plasmatica vi è solo uno strato molto spesso di peptidoglicano

26 GLICOCALICE (CAPSULA, STRATO MUCOSO) E un rivestimento esterno alla parete cellulare, composto da carboidrati e da polipeptidi. CAPSULA STRATO MUCOSO Altamente organizzata Sparso, scarsamente e fortemente aderente adeso ed organizzato

27 Funzioni Protegge la cellula dalla disidratazione. Interferisce con il trasporto di molecole tossiche. Protegge la cellula dalle difese dell ospite: risposte immunitarie, fagocitosi. Permette l adesione ai tessuti e al substrato.

28 FLAGELLI Sono strutture di movimento che conferiscono motilità ai batteri. Consentono un movimento orientato (chemiotassi positivi o negativa in risposta a stimoli fisici o chimici). Sono costituiti da flagellina (una proteina contrattile) e sono formati da un unico filamento non rivestito di membrana.

29 Flagelli, posizione

30 PILI Polimeri costituiti da una proteina (pilina) che si ripete innumerevoli volte. Più corti e sottili dei flagelli (eccezionalmente fino a 20 µm). Distribuiti tutt attorno alla cellula. Appendici di fissazione al substrato. In alcuni casi permettono il trasferimento di materiale genetico fra cellule (processo di coniugazione batterica).

31 Flagelli e pili

32 PROMEMORIA I RIBOSOMI NON SONO ORGANULI CELLULARI(perché non sono delimitati da membrana) Nucleoide diverso da nucleotide e da nucleolo