Struttura e funzioni della cellula. Corso di Biofisica, Università di Cagliari 1

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1 Struttura e funzioni della cellula 1

2 Riferimenti Books and others Biological Physics (updated 1 st ed.), Philip Nelson, Chap. 2 Physical Biology of the Cell, Phillips et al., Chap. 2 Movies Exercise 2

3 Dimensioni mondo (sub)cellulare Cellula unità fondamentale degli organismi viventi evoluti (~10 20 in ognuno di noi) 3

4 Evoluzione cellulare 4

5 Struttura di batterio (procariote) Più piccole e semplici delle cellule eucariote (1-100 micron) Capsula: rivestimento esterno Parete cellulare: rivestimento intermedio (più rigido della capsula) Membrana cellulare: strato interno sottile e fluido Citoplasma: contiene gli organi interni Nucleoide: singolo filamento di DNA Pili: permettono adesione agli oggetti esterni Flagelli: permettono il movimento (nuoto) Ribosomi: assemblaggio proteine 5

6 Stile di vita procariote unicellulari: solitari colonie: formano biofilm filamentosi: catene di cellule Nutrizione Fotosintesi Patogeni: si nutrono di altri organismi viventi Decompositori: si nutrono di materia morta 6

7 Struttura di una cellula eucariote 7

8 Struttura di una cellula eucariote Organelli Cromosomi Multicellulari 8

9 Struttura di una cellula eucariote Membrana cellulare pelle delicata e flessibile contenente fosfolipidi e proteine 9

10 Struttura di una cellula eucariote Nucleo Comparto delimitato da membrana che contiene il materiale genetico (DNA) ed è provvisto di pori 10

11 Struttura di una cellula eucariote Nucleolo Situato nel nucleo Sito sintesi RNA ribosomiale (rrna) Composto da DNA, rrna e proteine 11

12 Struttura di una cellula eucariote Mitocondri Sorgenti di energia cellulari Numero proporzionale al fabbisogno energetico cellulare 12

13 Struttura di una cellula eucariote Reticolo endoplasmatico Liscio: sede sintesi lipidi e carboidrati Ruvido o rugoso: una delle sedi sintesi proteica, contiene ribosomi ancorati alla sua membrana 13

14 Struttura di una cellula eucariote Ribosomi Assemblano proteine a partire da amminoacidi Si trovano sia nel reticolo endoplasmatico sia nel citoplasma 14

15 Struttura di una cellula eucariote Apparato del Golgi Processa i prodotti che arrivano dal reticolo endoplasmatico all interno di cisterne lndirizza i prodotti ai vari apparati cellulari 15

16 Struttura di una cellula eucariote Lisozimi Cisterne contenenti enzimi digestivi Digerisce nutrienti assorbiti dalla cellula Digerisce componenti cellulari malfunzionanti o esauste 16

17 Struttura di una cellula eucariote Centrioli Coppie di tubi annodati fra loro Organizzano e assistono la divisione cellulare 17

18 Struttura di una cellula eucariote Citoscheletro Fatti da microtubuli Fitta rete attraversa il citoplasma Mantiene la forma cellulare e sostiene gli organelli 18

19 Parete cellulare Molto resistente (cellulosa) Incollata alle pareti cellulari delle cellule adiacenti Cellula eucariote vegetale 19

20 Cellula eucariote vegetale Vacuoli Grandi cisterne contenenti acqua Contribuisce a mantenere pressione cellulare Siti stoccaggio amidi 20

21 Cellula eucariote vegetale Cloroplasti Contengono clorofilla Convertono energia solare in energia chimica tramite fotosintesi 21

22 Anatomia cellulare Componente Funzione Procarioti Eucarioti Capsula Protezione contro agenti esterni (associata a patogenicità) Si No Parete cellulare Preservare composizione, forma, e struttura interna Si Si nelle cellule vegetali e nei funghi, non in cellule animali Membrana cellulare Controllo flusso sostanze Si Si Organelli Funzioni varie No Si Nucleo (organello) Contiene materiale genetico No Si Mitocondri/ Cloroplasti Produzione e stoccaggio molecole energetiche No Si, clorosplasti solo in cellule vegetali Ribosomi Assemblaggio proteine Si Si Cromosomi Stoccaggio DNA (replicazione) No Si Nucllide (singolo filamento) Stoccaggio DNA Si No 22

23 Anatomia cellulare Cellule eucariote in generale più grandi e diversificate per geometria e grandezza. Architettura cellulare qualitativamente conservata nei diversi tipi di cellule. Insieme di funzioni basilari comuni a tutti i tipi di cellule. Differenti tipi cellulari negli organismi più complessi (multicellulari): Funzioni specialistiche in aggiunta alle funzioni basilari Cellule organizzate per lavorare in maniera cooperativa nei tessuti Tessuti danno vita a organi 23

24 Alcune cellule nel corpo umano 24

25 Fisiologia cellulare Fisiologia: insieme di aspetti fisici delle funzioni e strutture cellulari. Trasduzione di energia chimica o radiazione in energia meccanica o in sintesi (metabolismo). Creazione e alterazione propria struttura interna e mattoni fondamentali (proteine, lipidi, ecc.). Replicazione (mitosi, meiosi). Mantenimento composizione interna e concentrazioni ioniche (diffusione passiva, attiva, ecc.). Motilità. Percezione (sensing): controllo, nutrizione, difesa, attacco, riconoscimento molecole di segnale, controllo allosterico, apoptosi, ecc. 25