CELLULE EUCARIOTICHE

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1 CELLULE EUCARIOTICHE Le cellule eucariotiche sono di maggiori dimensioni, rispetto a quelle procariotiche (almeno 10 volte più grandi) Oltre a: membrana plasmatica, citoplasma, DNA e ribosomi (comuni a tutte le cellule) sono presenti diversi organuli intracellulari: Nucleo Altre strutture: Reticolo Endoplasmatico Apparato del Golgi Lisosomi, Perossosomi e Vacuoli Mitocondri Cloroplasti (solo in cellule vegetali) Centrioli Citoscheletro

2 MITOCONDRI -struttura Organuli tipici di tutte le cellule eucariotiche Contengono proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici (DNA + RNA)

3 MITOCONDRI-struttura: Hanno forma bastoncellare. Sono generalmente lunghi da 1 a 6 µm, sono visibili al microscopio elettronico, anche se con opportuna colorazione dei preparati istologici, possono essere visti anche al microscopio ottico. Il loro numero varia sensibilmente, da cellula a cellula, in base al fabbisogno energetico; è particolarmente elevato nelle cellule muscolari, nervose, cardiache, nelle cellule deputate alla riproduzione sessuale e nelle cellule epatiche, in queste ultime può arrivare a 2000 unità.

4 MITOCONDRI-struttura: Membrana esterna Membrana interna ripiegata a formare delle pieghe dette creste mitocondriali Lo spazio all interno della membrana interna, fra le creste si chiama matrice mitocondriale

5 MATRICE MITOCONDRIALE contiene: DNA (mitocondriale), ribosomi, granuli, acqua e fosfati, molte proteine enzimatiche necessarie per far avvenire le reazioni chimiche che recuperano l'energia contenuta negli alimenti e l'accumulano in speciali molecole di adenosintrifosfato (ATP), nelle quali si conserva concentrata e pronta all'uso.

6 DNA MITOCONDRIALE La maggior parte delle proteine dei mitocondri viene sintetizzata sui ribosomi citoplasmatici liberi, tuttavia, in ogni mitocondrio si individua del DNA. Mei mitocondri dell uomo si contano da 5 a 6 molecole circolari di DNA. La struttura del genoma mitocondriale mostra una maggiore somiglianza con il genoma dei procarioti che con quello degli eucarioti: i geni sono privi di introni (porzioni di DNA non codificante fra un gene e l altro). Il DNA mitocondriale umano contiene 37 geni, dei quali 13 codificano per proteine (che entrano nelle reazioni metaboliche che portano alla sintesi dell ATP); 24 geni, invece, codificano per l RNA. Il DNA mitocondriale è solo di origine materna!

7 DNA MITOCONDRIALE

8 DNA mitocondriale è di origine materna mitocondri

9 MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula Sede della respirazione cellulare, insieme di reazioni che libera molta energia chimica (immagazzinata nella sintesi di ATP) in seguito alla degradazione di molecole biologiche in presenza di ossigeno (glucosio) C 6 H 12 O O 2 --> 6CO 2 + 6H 2 O (inoltre 38 molecole di ADP +38 [PO 4-3 ] 38 molecole di ATP) ATP! ATP! ATP! ATP!

10 MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula L ATP è il trasportatore di energia delle cellule L ATP (adenosin-trifosfato) è un nucleotide composto da tre parti: la base adenina; lo zucchero pentoso ribosio; tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti. ATP ADP L ATP è una molecola ad alta energia: la rottura del legame covalente del gruppo fosfato più esterno da parte di un enzima (idrolisi) libera molta energia. Al contrario la reazione che porta dall adenosin-difosfato (ADP) all ATP è una reazione endoergonica

11 MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula C 6 H 12 O O 2 --> 6CO 2 + 6H 2 O (inoltre 38 molecole di ADP +38 [PO 4-3 ] 38 molecole di ATP) (o ciclo di Krebs)

12 MITOCONDRI: origine per endosimbiosi un piccolo procariote aerobio sarebbe stato inglobato, mediante fagocitosi, da un eucariote ancestrale anaerobio, simile ad un Archeobatterio dal greco: ἔνδον = dentro; συν = insieme; βιος = vita, letteralmente vita-insieme-dentro.

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14 MITOCONDRI: origine per endosimbiosi Quale vantaggi? Gli organismi anaerobi non sono in grado di respirare l ossigeno, anzi nel caso degli anaerobi obbligati, l ossigeno è un veleno. La teoria dell endosimbiosi suggerisce che un organismo anaerobico obbligato (progenitore degli attuali eucarioti), per un processo di fagocitosi avrebbe inglobato un organismo procariotico più piccolo ed aerobico, senza distruggerlo, ma ospitandolo al proprio interno; in tal modo la sopravvivenza sarebbe stata assicurata anche in presenza di ossigeno. Inoltre, l organismo, originariamente anaerobico, ne sarebbe stato ulteriormente avvantaggiato perché avrebbe potuto ricavare 18 volte più energia dalla degradazione delle molecole organiche in presenza di ossigeno. L organismo inglobato ne avrebbe ricavato il vantaggio di essere protetto e di ricevere dalla cellula ospitante il necessario per la respirazione cellulare. Si parla di simbiosi, perché entrambi gli organismi traggono vantaggio dal «cooperare»

15 MITOCONDRI: origine per endosimbiosi Vantaggi Aerobiosi Respirazione: degradazione del glucosio in presenza ossigeno) (glucosio) (fostati) C 6 H 12 O O ADP + 38 [PO 3-4 ] 6 CO H 2 O + 38 ATP Anaerobiosi Esempio di degradazione del glucosio in assenza di ossigeno...fermentazione lattica: (acido lattico) C 6 H 12 O ADP + 2 [PO 4 3- ] 2 C 2 H 5 -OH-COOH ATP...o fermentazione alcolica (alcol etilico o etanolo) C 6 H 12 O ADP + 2 [PO 3-4 ] 2CH 3 -CH 2 OH + 2 CO ATP Dalla fermentazione del glucosio si ottengono solo 2 molecole di ATP, dall ossidazione del glucosio se ne ottengono ben 38!!!

16 MITOCONDRI: origine per endosimbiosi Teoria suffragata dalla presenza nei mitocondri di: 1) Doppia membrana (derivante dal processo di fagocitosi) 2) Proprio genoma, molecola di DNA circolare, privo di introni, 3) Capacità di sintetizzare proprie proteine, mediante ribosomi simili a quelli dei procarioti.

17 Origine per endosimbiosi nucleoide

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