Base cellulare della vita

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1 Base cellulare della vita La cellula è l unità strutturale e funzionale degli organismi viventi. Struttura minima in grado di compiere tutte le attività minime della vita. Teoria cellulare (Schleiden e Schwann 1839; Virchow 1859): tutti i viventi sono costituiti di cellule le cellule sono unità in cui avvengono i processi vitali ogni cellula deriva da un altra cellula, capacità riproduttiva Prof.ssa Flavia Frabetti La cellula come UNITA CONCETTUALE dei viventi come l atomo lo è della materia CELLULA 2 LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE Caratteristica Procariote Eucariote Nucleo assente presente PROCARIOTA pro-káryon, quindi senza una carioteca o nucleo EUCARIOTA eu- Káryon, quindi con una carioteca o nucleo ben organizzato delimitato dalla membrana nucleare Diametro cell. 1 µm µm Citoscheletro assente presente Organelli citoplasmatici Contenuto in DNA (bp) Cromosomi assenti presenti 1x10 6 5x10 6 1,5 x10 7 5x10 9 Unica molecola di DNA circolare Molecole multiple di DNA lineare

2 ribosomi mesosomi CELLULA PROCARIOTE inclusioni DNA flagello fimbrie parete cellulare membrana Caratteri condivisi: membrana plasmatica nucleoide (DNA) citosol con ribosomi Strutture specializzate: parete cellulare (peptidoglicano) membrana esterna alla parete capsula o glicocalice mesosomi flagelli (movimento) pili (accoppiamento) CELLULA EUCARIOTA modello semplificato mitocondrio reticolo endoplasmatico rugoso membrana plasmatica nucleo reticolo endoplasmatico liscio... apparato del Golgi ribosomi Le CELLULE EUCARIOTICHE sono circondate dalla membrana plasmatica o plasmalemma nucleo organulo più grande (5µm): sede del DNA duplicazione del DNA sintesi di RNA Il resto della cellula è costituito di citoplasma con diversi organelli citoscheletro: dà forma e movimento alla cellula Le forme cellulari sono le più varie: mitocondri e cloroplasti: metabolismo energetico, i primi sede della fosforilazione ossidativa con produzione di ATP, i secondi sede della fotosintesi lisosomi e perissosomi: digestione e reazioni ossidative reticolo endoplasmatico e apparato del Golgi: smistamento e trasporto di proteine, modificazione delle proteine, sintesi dei lipidi Quanto più una cellula è specializzata, tanto più è diversa dal modello tipo!

3 Organuli o particelle che intervengono nella trasmissione delle informazioni nucleo = coordina tutte le attività cellulari attraverso il controllo della sintesi delle proteine, contiene l informazione o programma genetico INVOLUCRO NUCLEARE 1. doppia membrana 2. la m. interna dà aggancio ad una lamina nucleare, fitta rete di proteine dette lamìne 3. i pori nucleari sono delle porte/barriere attraverso cui passano sostanze nei 2 sensi ribosomi = siti in cui avviene la sintesi proteica TRASPORTO SELETTIVO Membrana nucleare ext Spazio perinucleare Membrana nucleare int. Reticolo endoplasmatico Lamina nucleare NUCLEO Complesso del poro Diffusione passiva RNAs/RNPs non è un semplice contenitore di cromatina, RNA, proteine, ma organizza il materiale genetico nucleo interfasico nuclei in divisione CITOPLASMA Ioni, piccole molecole Proteine, snrnps NUCLEO Trasporto mediato energia dipendente Reticolo fibroso di proteine Sulla sup. interna del nucleo (lamìne nucleari) la cromatina si condensa in cromosomi durante la mitosi Nucleolo: sito di trascrizione dell rrna e di assemblaggio dei ribosomi. (NB: Una cellula in crescita attiva riesce a produrre ribosomi al min)

4 Cosa è la cromatina? La cromatina è un complesso tra DNA eucariotico e proteine. Le proteine principali sono gli istoni, piccole proteine basiche. 5 tipi di istoni: H1, H2A, H2B, H3 ed H4. Il grado di condensazione varia durante il ciclo vitale della cellula, nucleo interfasico: Eucromatina Eucromatina = ( vera cromatina ) dispersa, debolmente colorata, attivamente espressa cioè trascrivibile. Eterocromatina = ( cromatina diversa ) colorata marcatamente, molto compattata ed inattiva cioè non trascrivibile. Può essere però di 2 tipi: eterocromatina costitutiva sequenze mai trascritte Eterocromatina eterocromatina facoltativa sequenze non trascritte in alcune cellule, varia secondo l attività trascrizionale del tipo cellulare. Quanto è lungo il DNA? Come si organizza nel nucleo di una cellula? 46 cromosomi = 2 metri miliardi di cellule l'estensione complessiva in lunghezza è sufficiente a coprire circa volte la distanza Terra-Sole. DNA istoni nucleo cromosoma telomero centromero telomero proteine acide cromosoma in metafase riavvolgimento ulteriore domini ad ansa legati ad un supporto proteico fibre di cromatina di 30 nm: nucleosomi impaccati cromatina a collana di perle scaffold proteico core = ottamero istonico breve regione di DNA nucleosoma

5 RIBOSOMI ruolo chiave nella SINTESI delle PROTEINE Particelle costituite da: rrna proteine Organuli coinvolti nelle trasformazioni energetiche mitocondri = coinvolti nelle trasformazioni energetiche con ruolo cruciale nella generazione di energia metabolica. funzione catalitica aumentano la funzionalità degli rrna Energia derivata dalla demolizione di carboidrati e acidi grassi convertita in ATP Liberi nel citoplasma (polisomi) o associati alla m. nucleare esterna o al RE (RER) MITOCONDRI MITOCONDRI organuli semi-autonomi In tutte le cellule eucariotiche Struttura: Doppia membrana, l interna sollevata in creste Funzione: Produce Energia (ATP)! capaci di riprodursi all interno della cellula! capaci di sintesi autonoma di alcune proteine ipotesi di una origine ENDO-SIMBIONTICA Caratteristiche: - DNA circolare (mtdna) con codice proprio - ribosomi propri Produzione di alcune proteine

6 FUNZIONE Sistema delle membrane interne complesso sistema endo-cell siti della RESPIRAZIONE CELLULARE complesso di reazioni chimiche che realizzano il completo catabolismo di zuccheri e lipidi ad opera dell O 2 con produzione di energia, ATP. P P P 4 5 RIBOSIO ADENINA 1 3 2

7 RER sintesi delle proteine di secrezione o di membrana aggiunta di oligosaccaridi a proteine con formazione di glicoproteine sintesi di fosfolipidi RETICOLO ENDOPLASMATICO FUNZIONI sintesi di nuova membrana REL detossificazione di farmaci e veleni metabolismo dei carboidrati sintesi di lipidi RICEZIONE (dal RE) MODIFICHE SMISTAMENTO SPEDIZIONE (segnali) MP LISOSOMI ESTERNO APPARATO DEL GOLGI FUNZIONE cisterne appiattite o sacculi impilati posti in comunicazione da vescicole alla parte oligosaccaridica di molte Glicoproteine + SINTESI POLISACCARIDI Schema: rapporti tra RE Golgi e secrezione LISOSOMI Nucleo RNA REL vescicole contenenti enzimi idrolitici, sistema digestivo della cellula che elimina: 1) materiale assunto dall esterno 2) componenti cellulari obsoleti Citoplasma RER Proteine Apparato Golgi Membrana cellulare nota: esistono almeno 30 diverse malattie genetiche da accumulo lisosomale dovute ad alterazione dei geni che specificano per gli E

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