ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA PROCARIOTICA

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1 ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA PROCARIOTICA Costituisce gli organismi PROCARIOTI = unicellulari BACILLI (bastoncelli) COCCHI (sferici) SPIRILLI (spirale) µm Streptococchi (catenella) Stafilococchi, (grappolo)

2 BATTERI PROPRIAMENTE DETTI (EUBATTERI) - MICOPLASMI (privi di parete cellulare) - CIANOBATTERI o ALGHE BLU-VERDI (fotosintetici) ARCHEA-BATTERI comuni habitat e habitat estremi (sorgenti vulcaniche, in acque estremamente salate, nelle pozze coperte di ghiaccio dell Antartide) AMPIA CAPACITA DI ADATTAMENTO RAPIDE CAPACITA RIPRODUTTIVE PROCESSI METABOLICI AEROBI E/O ANAEROBI

3 CAPSULA PARETE CELLULARE MEMBRANA CELLULARE MESOSOMA RIBOSOMI FLAGELLO FIMBRIE NUCLEOIDE: DNA GENOMICO (SINGOLA MOLECOLA DI DNA CIRCOLARE) PLASMIDI (conferiscono la resistenza agli antibiotici impiegati in ingegneria genetica come vettori)

4 PARETE CELLULARE PEPTIDOGLICANO COLORAZIONE GRAM Gram positivi (trattengono il primo colorante; violetto) Gram negativi (non trattengono il primo colorante ma il secondo; rosa) Gram positivi Gram negativi Importanza clinica: la suscettibilità di certi batteri agli antibiotici spesso dipende dalla struttura della loro parete. Es: penicillina, efficace contro i gram positivi

5 MODALITÀ DI RIPRODUZIONE SCISSIONE BINARIA

6 FENOMENI DI RICOMBINAZIONE GENICA NEI BATTERI (SCAMBIO DI MATERIALE GENETICO) CONIUGAZIONE Le cellule batteriche donatrici che posseggono il fattore F (plasmide) lo trasferiscono, mediante contatto diretto, alle cellule batteriche riceventi che ne sono prive

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8 2-25 µm Organismi PLURICELLULARI (animali, vegetali, funghi, alghe) Alcuni organismi UNICELLULARI (protozoi)

9 CELLULA EUCARIOTICA ANIMALE

10 MEMBRANA PLASMATICA (MEMBRANA CELLULARE, PLASMALEMMA) MODELLO A MOSAICO FLUIDO Ulteriori fattori che condizionano la fluidità di membrana: 1) LUNGHEZZA e 2) GRADO DI INSATURAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI DEI FOSFOLIPIDI. GLICOCALICE Impedisce alle membrane di irrigidirsi con l abbassarsi della temperatura o di divenire troppo fluide al suo aumentare

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12 TRASPORTO DI MEMBRANA SEMIPERMEABILI TRASPORTO PASSIVO: DIFFUSIONE SEMPLICE (ACQUA: OSMOSI) DIFFUSIONE FACILITATA CANALI IONICI PROTEINE TRASPORTATRICI (CARRIERS PERMEASI)

13 TRASPORTO ATTIVO POMPA SODIO POTASSIO In tutte le cellule animali: mantiene i normali gradienti di questi ioni attraverso la membrana cellulare (equilibrio osmotico) Neurone

14 Soluzione isotonica Soluzione ipotonica Soluzione ipertonica

15 ESOCITOSI ENDOCITOSI (FAGOCITOSI, PINOCITOSI, MEDIATA DA RECETTORE) COSTITUTIVA E FACOLTATIVA

16 COMUNICAZIONE CELLULARE PARACRINA AUTOCRINA es: molti fattori di crescita che controllano la proliferazione cellulare es: NO, molte citochine e fattori di crescita che intervengono nell attivazione del SI e nelle risposte infiammatorie localizzate (neuronica): le cellule nervose secernono molecole segnale a corto raggio (neurotrasmettitori) che agiscono nelle sinapsi

17 La capacità di una cellula bersaglio di rispondere a una molecola segnale dipende dalla presenza in essa di un RECETTORE PROTEICO che riconosce e lega la molecola segnale stessa.

18 Il legame molecola segnale recettore induce in questo un cambiamento della sua conformazione, che realizza la TRASDUZIONE PRIMARIA del segnale: il recettore riceve un segnale esterno (PRIMO MESSAGGERO) e in risposta ne genera uno nuovo, interno alla cellula (SECONDO MESSAGGERO o MESSAGGERO INTRACELLULARE) Processi trasduttivi interni del segnale: il messaggio passa da una molecola segnale intracellulare all altra per attivazione successiva Il messaggio raggiunge l effettore ultimo della via di segnalazione

19 CARIOTECA o INVOLUCRO NUCLEARE PORI NUCLEARI (COMPLESSO DEL PORO) CROMATINA NUCLEOLO

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22 FIBRA A SOLENOIDE

23 SCAFFOLD PROTEICO

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25 CICLO CELLULARE SEQUENZA DI EVENTI TRA UNA DIVISIONE CELLULARE E QUELLA SUCCESSIVA

26 EUCROMATINA = manifesta l alternanza di condensazionedecondensazione durante il ciclo cellulare; attiva dal punto di vista trascrizionale ETEROCROMATINA = fortemente addensata per tutta la durata del ciclo cellulare; inattiva dal punto di vista trascrizionale COSTITUTIVA = resta allo stato eterocromatico sempre e in tutte le cellule, non viene mai trascritta (es: cromatina dei centromeri) FACOLTATIVA = non sempre è eterocromatica, ma varia nei diversi stadi dello sviluppo (es: cromosoma X delle femmine dei mammiferi)

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28 CARIOTECA o INVOLUCRO NUCLEARE PORI NUCLEARI (COMPLESSO DEL PORO) CROMATINA NUCLEOLO

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30 RIBOSOMA CELLULA EUCARIOTICA ANIMALE

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32 -SISTEMA DI SACCHI MEMBRANOSI APPIATTITI (CISTERNE), INTERCOMUNICANTI. LUME DELLE CISTERNE. - RIBOSOMI SUL LATO CITOSOLICO DELLA MEMBRANA FUNZIONI: A) SINTESI DI PROTEINE DESTINATE A: 1) MEMBRANA CELLULARE 2) LISOSOMI 3) SECREZIONE (cellule pancreatiche) in transito per l APPARATO DEL GOLGI B) MODIFICAZIONE DELLE PROTEINE (FASE INIZIALE) C) CORRETTO RIPIEGAMENTO DELLE PROTEINE (conformazione) D) ASSEMBLAGGIO PROTEINE MULTIMERICHE

33 SMISTAMENTO DELLE PROTEINE SEQUENZA DI INDIRIZZAMENTO FOLDING PROTEICO (CHAPERONE) TRAFFICO VESCISOLARE

34 E COSTITUITO DA UN SISTEMA DI SACCHE TUBULARI AGRANULARI FUNZIONI: METABOLISMO LIPIDICO: -Produzione degli acidi grassi -Produzione dei fosfolipidi -Sintesi degli steroidi -Biosintesi delle membrane METABOLISMO DEI CARBOIDRATI: DEPOSITO DI CALCIO DETOSSIFICAZIONE: es., da farmaci, etanolo, ecc. Accumulo di glicogeno (epatociti)

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36 COSTITUITO DA: 1) UNA SERIE DI CISTERNE APPIATTITE DELIMITATE DA MEMBRANA, SACCHI A FORMA DI DISCO IMPILATI, (PILA DEL GOLGI) NON DIRETTAMENTE COMUNICANTI, 2) VESCICOLE DI TRASPORTO.

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38 FUNZIONI: MODIFICAZIONE DELLE PROTEINE E DEI LIPIDI MEDIANTE AGGIUNTA DI GRUPPI CHIMICI (GLICOSILAZIONE SOLFATAZIONE, ACETILAZIONE ) INVIO DELLE VESCICOLE ALLA LORO DESTINAZIONE = SMISTAMENTO DELLE PROTEINE E DEI LIPIDI AGGIUNTA DI CATENE LATERALI DI CARBOIDRATI A SPECIFICI RESIDUI AMMINOACIDICI DELLE PROTEINE CON LA FORMAZIONE DI GLICOPROTEINE MODIFICAZIONI DELLA CATENA LATERALE OLIGOSACCARIDICA DELLA PROTEINA MEDIANTE REAZIONI CATALIZZATE DA ENZIMI SPECIFICI

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41 LISOSOMI ORGANULI CONTENENTI ENZIMI DIGESTIVI CAPACI DI DEGRADARE TUTTE LE PRINCIPALI CLASSI DI MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (LIPIDI, CARBOIDRATI, ACIDI NUCLEICI E PROTEINE) NON PIU FUNZIONANTI, MATERIALE EXTRACELLULARE INTRODOTTO PER ENDOCITOSI E STRUTTURE INTRACELLULARI DANNEGGIATE O NON PIU NECESSARIE.

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44 I LISOSOMI PRIMARI, CONTENENTI GLI ENZIMI IDROLITICI, FONDENDOSI CON VESCICOLE CONTENENTI MATERIALI DA DIGERIRE, DI ORIGINE EXTRA O INTRACELLULARE, ORIGINANDO I LISOSOMI SECONDARI.

45 PEROSSISOMI ORGANULI DELIMITATATI DA UNA SOLA MEMBRANA CONTENENTI ENZIMI SPECIFICI (CATALASI), ESSENZIALI PER LA DETOSSIFICAZIONE DEL PEROSSIDO DI IDROGENO, COMPOSTO POTENZIALMENTE TOSSICO CHE SI FORMA DA MOLTISSIME REAZIONI OSSIDATIVE CATALIZZATE DALLE OSSIDASI. 2H 2 O 2 2H 2 O e O 2. CONTENGONO ENZIMI CHE DEGRADANO GLI ACIDI GRASSI (BETA-OSSIDAZIONE), o che catabolizzano fenoli, etanolo.(epatociti e cellule rene, mammiferi) Lisosomi e perossisomi ben rappresentano l esempio della circoscrizione di una reazione pericolosa in un dominio ristretto della cellula (evitare di danneggiare altre strutture)

46 I MITOCONDRI Sono organelli sferici o allungati, delimitati da una doppia membrana: ESTERNA (MME): a contatto con il citoplasma INTERNA (MMI): si introflette in pieghe dette CRESTE Lo spazio tra la membrana interna e quella esterna è detto SPAZIO INTERMEMBRANA. MMI: E impermeabile al passaggio di quasi tutte le molecole e di ioni Presenta proteine che svolgono le reazioni di ossidazione (CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI o CATENA RESPIRATORIA) e un complesso enzimatico (ATP SINTETASI) che produce ATP nella matrice

47 La membrana interna racchiude la MATRICE che contiene: 1) Enzimi (per il metabolismo,compresi quelli necessari per l ossidazione del piruvato e degli acidi grassi e per il ciclo dell acido citrico) 2) Parecchie copie identiche del genoma mitocondriale (DNA circolare non legato a istoni) 3) Ribosomi mitocondriali 4) trna 5) Enzimi necessari per l espressione dei geni mitocondriali (DNA polimerasi ed RNA polimerasi)

48 I MITOCONDRI SONO L UNICO ORGANELLO, OLTRE AL NUCLEO (E AI CLOROPLASTI) CHE CONTIENE DNA! IPOTESI DELL ORIGINE SIMBIONTICA DEI MITOCONDRI I mitocondri (e i cloroplasti) si sarebbero evoluti da batteri ancestrali aerobi che avrebbero stabilito con eucarioti anaerobici un rapporto di simbiosi di tipo mutualistico. Il batterio avrebbe fornito alla cellula ospite energia potenziale in misura maggiore rispetto a quella ottenibile con la sola glicolisi e, insieme, avrebbe trovato più abbondante nutrimento nel citoplasma dell ospite stesso.

49 FUNZIONE SEDE DELLA RESPIRAZIONE CELLULARE C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O kjoule REAZIONE DI OSSIDORIDUZIONE: IL GLUCOSIO SI OSSIDA L'OSSIGENO (processo aerobico) SI RIDUCE PER OGNI MOLE DI GLUCOSIO CHE VIENE 'BRUCIATA' VENGONO PRODOTTE 2879 KJOULE DI CUI PIÙ DI METÀ SI DISPERDONO COME CALORE, MENTRE IL RESTO VIENE IMMAGAZZINATO COME ENERGIA DI LEGAME (EN. CHIMICA POTENZIALE) NELLE MOLECOLE DELL'ADENOSINTRIFOSFATO (ATP). TALE ENERGIA E UTILIZZABILE PER I PROCESSI ANABOLICI (BIOSINTETICI), LA FORMAZIONE ED IL MANTENIMENTO DI GRADIENTI DI CONCENTRAZIONE ATTRAVERSO LE MEMBRANE, TRASPORTO, MOTILITA CELLULARE, ECC.

50 CITOSCHELETRO SCHELETRO INTERNO DELLA CELLULA SOSTEGNO E MOVIMENTO MICROTUBULI cilindri cavi formati da filamenti di TUBULINA (costituiscono ciglia o cilia e flagelli) flagello CENTRI DI ORGANIZZAZIONE MICROTUBULARE ciglia DISPOSIZIONE DEI MICROTUBULI 9+2 (ASSONEMA) CORPO BASALE (9X3)

51 MICROFILAMENTI : filamenti costituiti da actina FILAMENTI INTERMEDI costituiti da diversi tipi di proteine fibrose (es: cheratine, vimentine) che formano strutture a corda (che conferiscono stabilità meccanica alle cellule) (lamina nucleare)

52 MATRICE EXTRACELLULARE Rivestimento delle cellule animali ad esse aderente, costituito da fibre proteiche strutturali (COLLAGENE, ELASTINA) immerse in una matrice di polisaccaridi (GLICOSAMMINOGLICANI, PROTEOGLICANI) e da molecole adesive (FIBRONECTINE, LAMININE, INTEGRINE) FUNZIONI 1) proliferazione 2) differenziamento 3) motilità cellulare Secreta da: osso, cartilagine, tessuto connettivo

53 GIUNZIONI CELLULARI Strutture di connessione tra le cellule di molti tessuti animali GIUNZIONI ADESIVE (ANCORANTI, ADERENTI) GIUNZIONI OCCLUDENTI (STRETTE, SERRATE, SIGILLANTI) GIUNZIONI COMUNICANTI

54 PARETE CELLULARE PLASTIDI (cloroplasti, amiloplasti, cromoplasti) VACUOLI (VACUOLO CENTRALE: sacchetti pieni di acqua con disciolti vari soluti; accumulo di sostanze nutritive, digestione di sostanze, mantenimento della pressione idrostatica che dà turgore alla cellula) CENTRIOLI LISOSOMI FLAGELLI STROMA TILACOIDI (membrana: clorofilla) GRANA UNA MOLECOLA DNA CIRCOLARE

55 LE DIVERSE DIMENSIONI DEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI SONO DOVUTE AD UN NUMERO DIVERSO DI CELLULE CHE CONPONGONO L ORGANISMO

56 DIFFERENZE TRA CELLULA PROCARIOTICA ED EUCARIOTICA Caratteristica Cellula procariotica Cellula eucariotica Dimensione μm 2-25 μm Nucleo membranoso assente Presente Nucleolo assente Presente Cromosomi 1, circolare molti, lineari Organuli assenti presenti Ribosomi 70S 80S Citoscheletro assente presente Mesosomi presenti assenti Flagelli composti da flagellina composti da tubulina Parete cellulare presente (peptidoglicano) cellule vegetali (piante, cellulosa; funghi, chitina) Divisione cellulare Scissione binaria mitosi e meiosi Metabolismo anaerobico o aerobico aerobico

57 VIRUS o VIRIONI PARASSITI ENDOCELLULARI OBBLIGATI ( nm) incapaci di replicazione autonoma necessitano dell interazione con una cellula che funga da ospite ACIDO NUCLEICO: DNA o RNA RIVESTIMENTO PROTEICO: CAPSIDE (CAPSOMERI) NON SONO ORGANISMI VIVENTI! SISTEMA IMMUNITARIO

58 MOLTEPLICITA VIRALE Virus ad RNA Virus ad DNA Batteriofagi

59 FAGI LITICI o VIRULENTI FAGI LISOGENICI o TEMPERATI (PROFAGO)