02/12/2014. Tutti gli esseri viventi sono composti da cellule LA CELLULA E L UNITA STRUTTURALE E FUNZIONALE DEGLI ORGANISMI VIVENTI

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1 Tutti gli esseri viventi sono composti da cellule Eubatteri Procarioti unicellulari Archebatteri LA CELLULA E L UNITA STRUTTURALE E FUNZIONALE DEGLI ORGANISMI VIVENTI -Autoconservazione mantenimento della loro complessa organizzazione grazie a processi energetici Eucarioti Protisti Funghi Piante Animali unicellulari sia uni- che pluricellulari pluricellulari -Autoreplicazione produzione di copie di sé stesse -Autoregolazione controllo delle reazioni biologiche per poter mantenere l equilibrio in risposta a variazioni ambientali CARATTERISTICHE GENERALI DELLE CELLULE - Membrana cellulare che le delimita e che racchiude il citoplasma Cellula eucariotica eu-karion = vero nucleo Cellula procariotica pro-karion = prima del nucleo - Organuli cellulari - Informazioni genetiche sotto forma di DNA 1

2 LA CELLULA PROCARIOTICA LA CELLULA EUCARIOTICA Assenza di nucleo delimitato da membrana. Il DNA è libero nel citoplasma in una regione definita nucleoide. Citoplasma: soluzione acquosa semifluida in cui sono immersi i ribosomi e tutti i costituenti cellulari, e in cui hanno luogo tutte le reazioni metaboliche per il mantenimento e la riproduzione della cellula Membrana plasmatica: sottile involucro che funziona da filtro per le molecole che entrano ed escono dalla cellula Parete cellulare: involucro rigido, esterno alla membrana plasmatica, che dà la forma alla cellula e la protegge dall ambiente esterno. Capsula: strato polisaccaridico fortemente idratato e viscoso che circonda alcuni batteri e svolge diverse funzioni Flagelli: lunghe protrusioni le cui ondulazioni permettono alla cellula di spostarsi in un mezzo fluido Pili: corte protrusioni coinvolte nell adesione ad altre cellule o nello scambio di materiale genetico tra batteri (coniugazione) Dimensioni molto superiori a quelle della cellula procariotica Parete cellulare solo nei vegetali e nei funghi Membrana plasmatica Citoplasma Massa viscosa in cui sono immersi gli organuli cellulari: - NUCLEO - RETICOLO ENDOPLASMATICO - COMPLESSO DI GOLGI - MITOCONDRI - CITOSCHELETRO Le tre principali forme assunte dai procarioti I procarioti si trovano ovunque e sono numerosissimi Cocchi (sferici) Bacilli (a bastoncello) Spirochete (spiraliformi) Batteri sulla punta di uno spillo 2

3 02/12/2014 Cellula procariotica Cellula eucariotica Le cellule si osservano al microscopio DIMENSIONI APPROSSIMATIVE DELLE CELLULE Microscopio ottico Cellula vegetale (20 X 30 µm) Cellula animale (20 µm) Batterio (1 X 2 µm) Microscopio elettronico 1 µm = 10-3 mm = 10-6 m 3

4 CARATTERISTICHE GENERALI DELLE CELLULE - Macromolecole biologiche - Organuli cellulari - Metabolismo - Programma genetico - Riproduzione ed ereditarietà Le molecole biologiche contengono scheletri di CARBONIO I gruppi funzionali sono dei piccoli raggruppamenti atomici che si ritrovano in una varietà di molecole differenti polare Polare per l ossigeno elettronegativo polare polare 4

5 I gruppi funzionali polari e ionici sono idrofilici perché si associano con molecole polari d acqua Gruppi apolari e non ionici sono idrofobici Proteine Acidi nucleici MACROMOLECOLE CELLULARI - Enzimi - Trasportatori di piccole molecole - Strutture di sostegno - Strutture che generano movimento - Ormoni - Anticorpi -.. DNA ed RNA (immagazzinamento, trasmissione ed espressione dell informazione genetica) Polisaccaridi Amido, glicogeno, cellulosa Lipidi Classe eterogenea di molecole insolubili in H 2 O lipidi POLIMERI BIOLOGICI MACROMOLECOLE 5

6 Il DNA è il materiale genetico L organizzazione del genoma Il DNA costituisce una memoria centrale contenente tutte le istruzioni che determinano le caratteristiche morfologiche e funzionali dell organismo (DEPOSITO DELL INFORMAZIONE GENETICA) Il DNA viene riprodotto in copie identiche che sono assegnate alle nuove cellule che si originano dalla divisione delle cellule progenitrici (AUTODUPLICAZIONE E EREDITARIETA ) Virus: RNA o DNA a singolo o doppio filamento, lineare o circolare Procarioti : DNA a doppio filamento circolare Eucarioti: nucleo DNA a doppio filamento lineare organelli DNA a doppio filamento circolare Il cromosoma dei procarioti Il DNA, insieme a diverse proteine, si organizza in una struttura che è detta CROMOSOMA. I cromosomi si possono osservare durante la mitosi 6

7 Da cosa sono costituiti i cromosomi? CROMATINA I DIVERSI LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE DELLA CROMATINA Da cosa è costituita la cromatina? DNA PROTEINE ISTONICHE PROTEINE NON ISTONICHE 2 metri di DNA devono trovare spazio in un nucleo di circa 10 micron di diametro! Genoma Umano Genoma nucleare Dimensioni: 3 x 10 9 coppie di basi» 3 x 10 6 chilobasi» 3000 megabasi 22 autosomi + 2 cromosomi sessuali (molecole lineari di DNA di dimensioni comprese fra 50 e 250 megabasi) 2N Genoma mitocondriale Dimensioni: ~ coppie di basi DNA circolare 2N 2N 7

8 La cromatina assume diversi stati di condensazione durante la vita della cellula INTERFASE MITOSI Un cromosoma si forma in seguito al ripiegamento della fibra cromatinica Il DNA è il materiale genetico Il DNA costituisce una memoria centrale contenente tutte le istruzioni che determinano le caratteristiche morfologiche e funzionale dell organismo Il DNA viene riprodotto in copie identiche che sono assegnate alle nuove cellule che si originano dalla divisione delle cellule progenitrici 8

9 UNITA CHE COMPONGONO IL DNA Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi n FILAMENTO DI DNA nucleotide acido nucleico Gli acidi nucleici sono costituiti da 4 diversi nucleotidi Un nucleotide Fosfato Base azotata Zucchero Un polinucleotide 9

10 Caratteristiche distintive del DNA e dell RNA ACIDO NUCLEICO RNA ZUCCHERO Ribosio BASI Adenina Gruppo fosfat o Zuccher i Purine Basi Pirimidine (RiboNucleic Acid) Citosina Guanina Uracile Desossiribosio (nel DNA) Adenina (A) Timina (T) (DNA) Uracile (U) (RNA) DNA Desossiribosio Adenina (DeoxyriboNucleic Acid) Citosina Guanina Ribosio (nell RNA) Guanina (G) Citosina (C) Timina Come si uniscono i nucleotidi L estremità 5 corrisponde all estremità con il fosfato libero Una catena polinucleotidica + Legame fosfodiesterico Il carbonio 3 di uno zucchero è legato al gruppo 5 fosfato dello zuchero adiacente L estremità 3 corrisponde all estremità con l ossidrile libero H 10

11 Il DNA è una doppia elica (Watson e Crick) LE MOLECOLE DI DNA SONO FORMATE DA DUE CATENE POLINUCLEOTIDICHE UNITE IN UN DOPPIO FILAMENTO DOPPIA ELICA DI DNA Le due eliche sono antiparallele Coppie di basi legate da legami idrogeno Appaiamento complementare delle basi La forma e la struttura chimica delle basi permettono di formare legami idrogeno in modo efficiente soltanto tra A e T e tra G e C 11

12 Un filamento polinucleotidico può funzionare da stampo per la polimerizzazione di un filamento complementare La replicazione del DNA è semiconservativa La polimerizzazione su stampo del nuovo filamento consente la duplicazione del DNA Allungamento per ogni filamento in direzione

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