La cellula La cellula è l’unità di base del vivente La membrana consente alla cellula di mantenere un ambiente interno costante. La membrana è una barriera selettivamente permeabile. E’ l’interfaccia della cellula con l’esterno. Consente di ricevere informazioni dall’ambiente e di scambiare informazioni con le cellule limitrofe Sulla membrana protrudono molecole che sono responsabili dell’adesione ad altre molecole. Questo proprietà negli organismi pluricellulari è responsabile della creazione di insiemi coerenti di cellule. L’uomo ha 60 000 miliardi di cellule

Teoria cellulare La cellula è l’unità di base degli organismi Tutti gli organismi sono costituiti da cellule Ogni cellula deriva da una cellula preesistente Ogni individuo pluricellulare deriva da una singola cellula. Noi deriviamo da un’unica cellula iniziale (lo zigote) data dall’unione dei gameti maschili spermatozoi e femminili ovocita. L’origine della vita sulla terra secondo la nostra definizione di vivente coincide con la comparsa della prima cellula

Il microscopio confocale è stato inventato nel 1961 Il microscopio confocale è stato inventato nel 1961. Sfrutta la luce laser e focalizza la luce di punti discreti del campione. L’immagine completa viene poi ricostruita al computer. Può essere associato alla fluorescenza per colorare in modo diverso parti diverse della cellula

Eubatteri e Archebatteri costituiscono i procarioti.

Cellula procariotica La cellula procariotica ha circa un micron di diametro. Il materiale genetico non è separato da una struttura dal resto della cellula ma è semplicemente ammassato in un regione chiamata nucleoide. Attorno al nucleoide c’è il citoplasma, diviso in citosol e ribosomi I batteri hanno una membrana plasmatica è sopra di questa uno strato di peptidoglicano. Oltre il peptidoglicano c’è un’altra membrana, presente solo nei batteri gram negativi. I batteri gram positivi possiedono solo una membrana è uno strato molto spesso di peptidoglicano. La capsula è una struttura di resistenza costituita da polisaccaridi. La capsula non è strettamente necessaria alla vita della cellula

La cellula procariotica è capace di movimenti

Cellula animale La cellula eucariote è di circa dieci volte più grande della cellula procariote. Ha un complesso sistema di membrana che separa il citoplasma dagli organelli interni E’ caratterizzata dalla presenza del nucleo, Una struttura membranosa che separa il materiale genetico dal citoplasma Nel nucleo il DNA è complessato con proteine per costituire la cromatina. Esiste una zona più densa chiamata nucleolo. Il nucleo è sparato da una doppia membrana è in contatto con un reticolo di membrane chiamato reticolo endoplasmatico. Il reticolo endoplasmatico costituisce uno spazio separato dal citoplasma in cui le proteine possono essere modificate e inviate a particolari localizzazioni. Vi sono due tipi di reticolo. Liscio che non contiene ribosomi e rugoso che contiene ribosomi

Nucleo cellulare Di solito l’organello con le maggiori dimensioni Contiene il DNA della cellula Sede di duplicazione e trascrizione Controllo genetico su tutte le attività cellulari

Il nucleo contiene il DNA che porta l’informazione necessaria alla costruzione e al mantenimento della cellula. Il DNA attua il controllo su tutte le funzioni cellulari Il nucleo contiene una matrice chiamata nucleoplasma e una zona più densa chiamata nucleolo. Il nucleo è circondato da due membrane che costituiscono la cisterna perinucleare. Al di sotto della cisterna c’è un rivestimento di proteine fibrose che mantiene la forma della cisterna chiamata lamina nucleare dimetro 9 nm. Il nucelo comunica con l’esterno attraverso pori nucleari

A sinistra l’aspetto del nucleo durante la vita normale della cellula A sinistra l’aspetto del nucleo durante la vita normale della cellula. A destra è mostrato l’addensarsi della cromatina in strutture riconoscibili chiamati cromosomi come avviene prima della divisione cellulare.

Nel reticolo endoplasmatico sono sintetizzate tutte le proteine destinate a rimanere nel sistema di membrane interne o ad essere secrete

Reticolo endoplasmatico Sistema di membrane. Reticolo endoplasmatico liscio (ER) Reticolo endoplasmatico rugoso (RER) Passaggio delle proteine secrete o di membrana Sintesi di lipidi

Il reticolo endoplasmatico comunica con il golgi attraverso un sistema di vescicole. Nel golgi le proteine vengono ulteriormente modificate

Dal golgi si staccano delle vescicole che contengono enzimi digestivi Dal golgi si staccano delle vescicole che contengono enzimi digestivi. Queste vescicole possono forndersi con vescicole che si invaginano dalla membrana e sono chiamate fagosomi

Mitocondri Centrale energetica della cellula. L’energia contenuta in molecole organiche viene trasformata in ATP utilizzando ossigeno ─ respirazione cellulare Due membrane: esterna e interna. La membrana interna forma delle creste per aumentare la superficie disponibile per le proteine della respirazione Sono provvisti di DNA mitocondriale

Ogni celula puù contenere fino ad un migliaio di mitocondri Ogni celula puù contenere fino ad un migliaio di mitocondri. I mitocondri hanno un proprio DNA e sono tutti di origine materna Un sistema di due membrane con la membrana interna che forma dei ripiegamenti detti creste. Sono le centrali energetiche della cellula e sono sede della respirazione cellulare.

Figure 4.7 Eukaryotic Cells—Plant Cells (Part 4)

Cloroplasto Trasformano l’energia luminosa in energia chimica utilizzando H2O e CO2. ─ fotosintesi Due membrane: esterna e interna. La membrana interna forma delle vescicole caratteristiche “tilacoidi” per aumentare la superficie disponibile per le proteine della fotosintesi. Sono provvisti di DNA cloroplastico

Il cloroplasto è l’organello che sfama tutta la biosfera. Il cloroplasto è circondato una doppia membrana (esterna una interna) e un sistema di membrane interno detto dei tilacoidi. I tilacoidi sono strutture cave circolari, strettamente impacchettate a costituire delle strutture chiamate grani. Nei tilacoidi è presente la clorofilla, un pigmento verde che consente di utilizzare l’energia della luce. Il resto dello spazio del cloroplasto si chiama stroma e contiene occupato da DNA, ribosomi e proteine.

La doppia membrana potrebbe derivare dal processo di endocitosi

2H2O2 2H2O + O2 catalasi Non ha una doppia membrana e si pensa derivi dal reticolo endoplasmatico. Il perossisoma si occupa soprattutto di reazioni che formano il perossido di idrogeno. Il perossido di idrogeno è una molecola molto reattiva e tossica, viene trasformato dalla catalasi in acqua e ossigeno.

Subcellular protein sorting: via secretoria Segnali per la via secretoria Segnali per localizzazione subcellulare

Subcellular protein sorting: via citoplasmatica Segnali per la via secretoria Segnali per localizzazione subcellulare

Analisi globale della localizzazione cellulare delle proteine Huh et al Nature 2003 nucleo nucleo perif. r. endoplasm Bud neck mitocondrio liposoma

Predizione della localizzazione: SignalP C-score (raw cleavage site score) S-score (signal peptide score) Y-score (combined cleavage site score)

citoscheletro Il citoscheletro è l’impalcatura della cellula. Fornisce supporto alla struttura, permette movimenti della cellula e di componenti interni alla cellula. E’ composto da tre tipi di filamenti proteici. I Filamenti sono suddivisi secondo le dimensioni. Si va dai microfilamenti ai filamenti intermedi ai microtubuli che sono i filamenti di dimensione maggiore.

Microfilamenti: actina La maggior parte delle proteine ha una forma gobulare. Anche l’actina monomerica ha una forma globulare. I monomeri però possono polimerizzare per formare una struttura fibrosa. La polimerizzazione è un processo reversibile e dinamico. Consente allungamenti e contrazioni della cellula. Nel muscolo si associa alla miosina e determina la contrazione muscolare.

Cheratina e altre proteine Filamenti intermedi: Cheratina e altre proteine Sono costituiti da proteine a struttura filamentosa. Forniscono una sorta di impalcatura alla cellula e sono punti di ancoraggio per altri filamenti

Mictotubuli: tubulina Sono cilindri cavi formati dalla proteina tubulina. Sono organizzati da una struttura nota come centrosoma. Sono struttura dinamiche e possono allungarsi per polimerizzazione e accorciarsi per depolimerizzazione. Questi processi avvengono in particolare ad una estremità del filamento, chiamata estremità +. I microtubuli possono costituire una sorta di binari per indirizzare il traffico di altri elementi cellulari. Le vescicole possono muoversi lungo il microtubulo grazie a proteine chiamate chinesine.

Strutture extracellulari Batteri parete di peptidoglicano Vegetali parete di cellulosa Animali Matrice extracellulare - proteine fibrose –collagene , - glicoproteine

Matrice extracellulare: proteine fibrose e proteoglicani