05/10/17 Helena Curtis N. Sue Barnes

LA CELLULA INDICE Dimensioni cellulari e microscopio ottico 05/10/17 LA CELLULA INDICE Dimensioni cellulari e microscopio ottico Organismi procarioti ed eucarioti Cellule a confronto: procariote, eucariote Cellule animali e vegetali Membrana cellulare, nucleo Strutture di sostegno: il citoscheletro Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse Organuli coinvolti negli scambi energetici Tabelle riassuntive Link a: fosfolipidi, struttura del DNA, RNA, cromosoma procariote ed eucariote

Dimensioni cellulari Scala degli intervalli di grandezza osservabili 05/10/17 Dimensioni cellulari Scala degli intervalli di grandezza osservabili al microscopio elettronico, al microscopio ottico e a occhio nudo

05/10/17 Microscopio ottico Il microscopio ottico permette di osservare cellule di dimensioni che vanno dal micron al millimetro Grazie al suo potere di risoluzione è possibile perciò distinguere sia i batteri sia le cellule umane Per vedere i virus o le macromolecole occorre utilizzare il microscopio elettronico

Procarioti ed Eucarioti a confronto 05/10/17 Procarioti ed Eucarioti a confronto Procarioti: sono organismi unicellulari sono le forme di vita più antiche Eucarioti: possono essere unicellulari o pluricellulari si sono evoluti dopo i procarioti

Organismi procarioti Sono costituiti prevalentemente da batteri 05/10/17 Organismi procarioti Sono costituiti prevalentemente da batteri Possono essere sia autotrofi sia eterotrofi Possono presentare flagelli con funzione locomotoria Possono avere pili per aderire ad altre cellule Si riproducono per via asessuata

05/10/17 Organismi procarioti

Caratteristiche delle cellule procariote 05/10/17 Caratteristiche delle cellule procariote Hanno piccole dimensioni (da 1 a 10 µm) Non presentano organuli circondati da membrana Possiedono una parete cellulare Dispongono di materiale genetico posto nel nucleoide e costituito da un cromosoma che contiene DNA

05/10/17 Organismi eucarioti Sono, nella maggior parte dei casi, organismi pluricellulari Possono essere sia autotrofi sia eterotrofi Le loro cellule sono organizzate in strutture pluricellulari dette “tessuti” Privilegiano la riproduzione sessuata Le loro cellule presentano organuli specializzati

Caratteristiche delle cellule eucariote 05/10/17 Caratteristiche delle cellule eucariote Hanno dimensioni che vanno da 10 a 100 µm Presentano organuli circondati da membrana Se sono vegetali, presentano una parete esterna Hanno un nucleo contenente materiale genetico costituito da più cromosomi lineari

Cellule a confronto Cellula procariote Cellula eucariote cromosomi 05/10/17 Cellule a confronto Cellula procariote Cellula eucariote cromosomi presente (solo uno) presenti (più di uno) membrana cellulare presente membrana nucleare assente organuli circondati da membrana assenti presenti parete cellulare presente (solo nelle piante e nei funghi)

Struttura di una tipica cellula eucariote animale 05/10/17 Struttura di una tipica cellula eucariote animale

Struttura di una tipica cellula eucariote vegetale 05/10/17 Struttura di una tipica cellula eucariote vegetale

Struttura della membrana cellulare 05/10/17 Struttura della membrana cellulare

Caratteristiche della membrana cellulare 05/10/17 Caratteristiche della membrana cellulare È costituita da un doppio strato di fosfolipidi che hanno le teste polari rivolte verso l’esterno e le code apolari verso l’interno Possiede proteine di membrana che possono essere integrali o periferiche Presenta carboidrati legati a proteine di membrana (glicoproteine) o a lipidi (glicolipidi) Contiene colesterolo Le molecole al suo interno si possono muovere lentamente nel doppio strato (modello a mosaico fluido)

Funzioni della membrana cellulare 05/10/17 Funzioni della membrana cellulare Separa il compartimento interno da quello esterno Regola gli scambi tra i due ambienti Costituisce una barriera selettiva Presenta una componente proteica che svolge un importante ruolo nella regolazione dei trasporti cellulari Recepisce segnali dall’esterno (ormoni, anticorpi, virus)

Il nucleo È l’organulo di maggiori dimensioni 05/10/17 Il nucleo È l’organulo di maggiori dimensioni Racchiude il DNA, che contiene le informazioni ereditarie, e il nucleolo, che sintetizza i ribosomi

Il citoscheletro Fibre del citoscheletro 05/10/17 Il citoscheletro Fibre del citoscheletro Microtubuli: filamenti di dimensioni maggiori costituiti da tubulina Filamenti intermedi: filamenti di dimensioni intermedie composti da proteine fibrose Microfilamenti: filamenti sottili di actina

Funzioni del citoscheletro 05/10/17 Funzioni del citoscheletro Svolge una funzione strutturale Partecipa al movimento della cellula come nel caso dei macrofagi, globuli bianchi che si spostano (mediante pseudopodi) grazie all’interazione tra actina e miosina

Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse 05/10/17 Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse La sintesi e la maturazione di molecole complesse prevede l’intervento di vari organuli cellulari che agiscono in sequenza L’informazione per sintetizzare tali molecole parte dal nucleo, viene portata tramite l’RNA sul reticolo endoplasmatico rugoso (RER), che assembla le proteine sui ribosomi Nel reticolo endoplasmatico liscio (REL) avviene la sintesi dei lipidi Queste molecole sono portate tramite vescicole nell’apparato di Golgi dove vengono maturate, imballate e distribuite ai vari compartimenti cellulari

Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse 05/10/17 Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse Sui ribosomi del RER sono assemblate le proteine. Il REL sintetizza i lipidi Le proteine sono inglobate insieme ai lipidi in vescicole e portate all’apparato di Golgi Le proteine vengono assemblate e maturate nell’apparato di Golgi Le macromolecole sono trasportate verso specifiche aree della cellula all’interno di vescicole

Organuli coinvolti negli scambi energetici: i mitocondri 05/10/17 Organuli coinvolti negli scambi energetici: i mitocondri Sono la sede del processo di respirazione cellulare Sono circondati da una doppia membrana Sono abbondanti in tutte le cellule eucariote metabolicamente attive

Organuli coinvolti negli scambi energetici: i mitocondri 05/10/17 Organuli coinvolti negli scambi energetici: i mitocondri Sono la sede del processo di fotosintesi Sono circondati da una doppia membrana Sono presenti nelle cellule vegetali

Strutture per il movimento: ciglia e flagelli 05/10/17 Strutture per il movimento: ciglia e flagelli Ciglia e flagelli permettono la motilità delle cellule sia procariote (batteri) sia eucariote (come gli spermatozoi) Le ciglia con il loro movimento possono creare un flusso di sostanze (per esempio nel sistema respiratorio)

Tabella riassuntiva 05/10/17 STRUTTURA COMPOSIZIONE FUNZIONE LOCALIZZAZIONE Membrana cellulare presenta un doppio strato di fosfolipidi e proteine di membrana separa l'ambiente interno da quello esterno regolando gli scambi cellulari circonda tutte le cellule sia procariote che eucariote Nucleo presenta generalmente forma sferica, è avvolto da membrana, contiene il materiale genetico (DNA o RNA) trasmette le informazioni ereditarie e svolge un ruolo di controllo su tutte le attività cellulari generalmente occupa una posizione centrale, si trova in tutte le cellule eucariote Reticolo endoplasmatico è un insieme di membrane connesse tra loro quello liscio è attivo nella sintesi dei lipidi, quello rugoso presenta i ribosomi ed è attivo nella sintesi delle proteine è presente in tutte le cellule, specie in quelle metabolicamente attive Ribosomi sono costituiti da RNA e proteine, ricoprono il reticolo endoplasmatico rugoso assemblano gli amminoacidi per la sintesi delle proteine sono presenti in tutte le cellule, sia procariote che eucariote, variano per dimensioni Apparato di Golgi è costituito da sacchi appiattiti formati da membrane riceve le vescicole dal reticolo endoplasmatico e rielabora i loro contenuti maturandoli si trova esternamente al reticolo endoplasmatico in tutte le cellule, specie in quelle metabolicamente attive

Tabella riassuntiva 05/10/17 STRUTTURA COMPOSIZIONE FUNZIONE LOCALIZZAZIONE Lisosomi organuli sferici che contengono enzimi coinvolti in reazioni di idrolisi svolgono un'azione di difesa e un'azione digestiva perché demoliscono molecole complesse in molecole più semplici si trova esternamente alla membrana cellulare nei procarioti e nelle cellule eucariote vegetali Cloroplasti presentano una membrana esterna e una interna sollevata in sacchetti appiattiti (tilacoidi) immersi in una sostanza gelatinosa (stroma) svolgono la fotosintesi clorofilliana che produce sostanze organiche (glucosio) occupano gran parte della cellula vegetale Mitocondri presentano una membrana esterna e una interna sollevata in pieghe, dette creste svolgono la respirazione aerobia che produce energia chimica (ATP) si trovano in tutte le cellule eucariote metabolicamente attive Citoplasma è una soluzione concentrata di ioni e piccole molecole nella quale sono immersi gli organuli cellulari contiene gli organuli cellulari si trova in molti organismi eucarioti e in alcuni procarioti dove hanno una struttura differente Citoscheletro è costituito da filamenti proteici di varia dimensione distinti in: microtubuli, filamenti intermedi e filamenti di actina svolge una funzione strutturale e partecipa al movimento della cellula si trova negli eucarioti animali

Tabella riassuntiva 05/10/17 STRUTTURA COMPOSIZIONE FUNZIONE LOCALIZZAZIONE Parete cellulare costituita da cellulosa (nelle piante) isola e protegge la cellula è presente nei procariori e nei vegetali Vacuolo cavità delimitata da membrana contenente acqua e soluti conferisce sostegno alla cellula è presente nelle cellule vegetali Vescicole cavità delimitate da membrana contenenti acqua e soluti, più piccole del vacuolo contengono sostanze prodotte dalla cellula che devono essere trasportate da una regione all'altra sono abbondanti nelle cellule metabolicamente attive Ciglia e flagelli sono strutture proteiche lunghe e sottili presenti sulla superficie delle cellule permettono il movimento cellulare (p.e.: nello spermatozoo) o svolgono una funzione di filtro (p.e.: nell'apparato respiratorio) sono presenti sia nei procarioti che in alcuni eucarioti Centrioli sono strutture proteiche formate da nove coppie di microtubuli guidano la divisione cellulare grazie alla formazione del fuso mitotico sono presenti nelle cellule eucariote

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Struttura di ciglia e flagelli 05/10/17 Struttura di ciglia e flagelli Ciglia e flagelli hanno una struttura analoga, costituita da nove coppie di microtubuli disposti in maniera da formare un cilindro intorno a una coppia di microtubuli centrale

05/10/17 Fosfolipide In una molecola di fosfolipide la “testa” (polare) corrisponde al gruppo fosfato e al glicerolo, mentre la “coda” è rappresentata dalle due catene di acidi grassi (apolari)

05/10/17 DNA Il DNA, o acido desossiribonucleico, è costituito da una sequenza di nucleotidi; ognuno di essi è formato da uno zucchero (deossiribosio), un gruppo fosfato e una base azotata (adenina, guanina, citosina e timina) Struttura del nucleotide

05/10/17 DNA Il DNA ha una struttura a doppia elica in cui i due filamenti sono tenuti insieme dai legami che si formano tra le basi azotate complementari

La struttura del cromosoma eucariote 05/10/17 La struttura del cromosoma eucariote I cromosomi sono visibili al microscopio ottico solo quando sono più compatti (per esempio all’inizio della divisione cellulare) Una volta duplicato, ogni cromosoma risulta costituito da due filamenti identici di DNA, detti cromatidi, uniti dal centromero

05/10/17 RNA L’RNA, o acido ribonucleico, è costituito da nucleotidi, ognuno dei quali possiede uno zucchero (ribosio), un gruppo fosfato e una base azotata (adenina, guanina, citosina o uracile)

05/10/17 RNA messaggero L’RNA che trasporta una informazione dal nucleo al citoplasma è detto messaggero L’RNA messaggero è costituito da un singolo filamento e viene assemblato copiando uno specifico segmento di DNA

La struttura del cromosoma procariote 05/10/17 La struttura del cromosoma procariote Nei procarioti il materiale genetico è organizzato sottoforma di un unico cromosoma circolare I batteri presentano anche altre piccole molecole di DNA circolare, chiamate “plasmidi”, che gli conferiscono caratteristiche peculiari