Lezione 3. Dentro la cellula eucariote. Bibliografia. I colori della biologia. Giusti Gatti Anelli. Ed. Pearson

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1 Lezione 3 Dentro la cellula eucariote Bibliografia I colori della biologia Giusti Gatti Anelli Ed. Pearson Quali sono la struttura e le funzioni della membrana plasmatica? Qual è la funzione del nucleo? Quali sono le principali strutture cellulari? Quali sono le strutture di sostegno e movimento della cellula? Come comunicano le cellule? Che cosa distingue una cellula vegetale da una animale?

2 Un esempio di cellula eucariote Sono chiaramente distinguibili il nucleo(in rosso scuro) e gli organuli cellulari( in verde e giallo).

3 La cellula eucariote possiede una struttura altamente organizzata, grazie alla presenza di membrane che creano dei compartimenti interni, ciascuno dei quali svolge specifiche funzioni come la respirazione cellulare, l assemblaggio e la distribuzione delle proteine, la digestione dei rifiuti. La struttura generale delle cellule eucariote Le cellule eucariote si distinguono in due tipologie principali: cellule animali e cellule vegetali. Entrambe le tipologie contengono un nucleo e altri organuli specializzati in attività diverse. La cellula animale Figura 1 Simili ma non identiche Sia nella cellula animale, sia in quella vegetale, il confine della cellula è sempre la membrana plasmatica, ma nella seconda è presente anche una parete cellulare, costituita principalmente da cellulosa, che ha la funzione di sostenere la cellula e conservarne la forma. Nella cellula vegetale sono inoltre presenti compartimenti interni specializzati nella fotosintesi, i cloroplasti, e un grande vacuolo centrale, pieno di acqua e diversi soluti.

4 La cellula vegetale

5 2 Struttura e funzione della membrana plasmatica In ambiente acquoso, le teste dei fosfolipidi si dispongono all esterno, mentre le code si rivolgono all interno, formando un doppio strato fosfolipidico. In esso sono immerse proteine di membrana, talvolta legate a carboidrati e lipidi, e molecole di colesterolo. Struttura e funzione della membrana plasmatica La membrana plasmatica viene spesso descritta con il modello del mosaico fluido : un doppio strato fosfolipidico in cui sono immerse molecole di colesterolo e proteine che possono muoversi lateralmente. Inoltre, è semipermeabile, cioè permette il passaggio di alcune molecole, e non di altre Tale caratteristica è detta permeabilità selettiva

6 Figura 2 La struttura della membrana plasmatica La membrana plasmatica può essere descritta come un mosaico fluido di fosfolipidi in cui sono immersi proteine, carboidrati e colesterolo.

7 Le cellule eucariote sono caratterizzate dalla presenza del nucleo, il compartimento cellulare dove è custodito il DNA, separato dal resto della cellula da un involucro nucleare, formato da due membrane e costellato da aperture chiamate pori nucleari Il nucleo è il centro di controllo della cellula e ha la funzione di proteggere il DNA e le sue preziose informazioni; queste però devono poter essere copiate e trasportate nel citoplasma e ciò è possibile grazie alla presenza dei pori nucleari. 3 Struttura e funzione del nucleo

8 Figura 3 I PORI NUCLEARI, in rosa, permettono lo scambio di materiali tra il nucleo e il citoplasma Struttura e funzione del nucleo Il nucleo ha generalmente l aspetto di una massa uniforme, formata da DNA e da proteine a esso associate, chiamata cromatina, ma nelle cellule in procinto di dividersi la cromatina si compatta in strutture a bastoncello che si chiamano cromosomi.spesso il nucleo contiene una o più masserelle più scure, i nucleoli, che servono alla costruzione dei ribosomi.

9 4 Le altre strutture cellulari L interno della cellula è chiamato citoplasma ed è composto da una parte fluida chiamata citosol, costituita da acqua, enzimi e altre proteine, e da organuli cellulari, strutture che svolgono compiti specifici: ribosomi mitocondri reticolo endoplasmatico (RE) apparato di Golgi lisosomi I ribosomi sono piccoli organuli tondeggianti che permettono la sintesi delle proteine funzionando come banchi da lavoro per il loro assemblaggio. Sono formati dall acido nucleico rrna (RNA ribosomiale) e da proteine. Alcuni ribosomi sono associati alle membrane cellulari interne, altri sono liberi nel citosol. I ribosomi delle cellule eucariote sono diversi da quelli dei procarioti I mitocondri sono le centrali energetiche della cellula in quanto in essi si svolgono alcune delle reazioni della respirazione cellulare, il processo attraverso cui avviene la produzione della principale molecola trasportatrice di energia, l ATP. Hanno una forma tondeggiante o simile a un fagiolo e sono formati da due membrane, una esterna liscia e una interna pieghettata a formare numerose creste

10 FIGURA 4 I mitocondri sono formati da due membrane. Quella interna è ripiegata a formare delle creste. Il reticolo endoplasmatico (RE) è formato da una rete di canali, tubuli e sacchi Ne esistono due tipi: il RE ruvido, così chiamato perché punteggiato di ribosomi, la cui funzione è completare l assemblamento delle proteine, e il RE liscio che ne è privo, coinvolto principalmente nella sintesi dei lipidi. L apparato di Golgi è il compartimento dove le proteine vengono impacchettate ed etichettate perché possano raggiungere la giusta destinazione, all interno o all esterno della cellula. È formato da una pila di membrane che danno origine a una serie di cisterne appiattite.

11 I lisosomi sono piccole vescicole delimitate da una membrana, contenenti enzimi che digeriscono le sostanze di rifiuto Sono particolarmente numerosi nelle cellule che compiono la fagocitosi. Molti dei globuli bianchi presenti nel sangue, per esempio, che difendono il nostro organismo inglobando e digerendo batteri e virus, sono pieni di lisosomi. Le strutture di sostegno e movimento della cellula La cellula conserva la propria forma grazie al citoscheletro, che regola anche la posizione degli organuli al suo interno È formato da strutture proteiche chiamate microfilamenti e microtubuli. Il citoscheletro svolge un ruolo importante anche nei movimenti della cellula, compresi il trasporto dei materiali e le modificazioni della forma della cellula stessa.

12 Alcune cellule hanno delle protuberanze della membrana plasmatica, utilizzate per la locomozione, chiamate ciglia e flagelli Alcune cellule si servono delle numerose ciglia situate sulla propria superficie per far muovere il fluido che si trova all esterno. 5 Le peculiarità delle cellule vegetali Le cellule vegetali, a differenza di quelle animali, sono in grado di produrre sostanze alimentari traendo energia dalla luce solare grazie a organuli chiamati cloroplasti I cloroplasti funzionano come centrali energetiche che trasformano l energia solare in energia chimica mediante il processo della fotosintesi. Al microscopio ottico, i cloroplasti appaiono di forma discoidale. Le membrane ripiegate che formano la struttura interna dei cloroplasti costituiscono i tilacoidi, impilati in strutture dette grana. Le cellule vegetali sono circondate da una parete cellulare, una struttura rigida diversa da quella dei batteri e composta principalmente da cellulosa, fondamentale per garantire protezione e solidità alle piante. La parete è coadiuvata in questa funzione da una struttura molto particolare, il vacuolo centrale, un deposito di acqua e soluti che ha anche una funzione di sostegno grazie alla pressione esercitata sulla parete cellulare dal liquido contenuto al suo interno.

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