Introduzione alla CELLULA e membrana cellulare

Lipidi: Molecole insolubili in acqua Sono costituiti fondamentalmente da gruppi non polari, tendono ad associarsi tra di loro e a formare barriere, come nelle membrane cellulari. Costituiscono, insieme ai carboidrati, le principali molecole ossidate per fornire energia chimica per le attività cellulari

Lipidi neutri: combinazione di acidi grassi e glicerolo Lipidi neutri: combinazione di acidi grassi e glicerolo. La maggior parte dei lipidi neutri è rappresentata da trigliceridi.

catene di acidi grassi saturi; Negli animali una grande quantità di trigliceridi immagazzinati possiede catene di acidi grassi saturi; nelle piante i trigliceridi sono tipicamente insaturi. Gli acidi grassi saturi hanno una catena idrocarburica priva di doppi legami. La catena idrocarburica degli acidi grassi non saturi ha uno o più doppi legami che piegano la catena, rendendo più difficile un impaccamento stretto.

I composti anfipatici Molecole dotate di una porzione nettamente idrofobica e di un’altra porzione nettamente idrofilica Fosfolipidi: molecole anfipatiche, rappresentano i principali lipidi delle membrane biologiche. I piu comuni sono i fosfogliceridi (fosfatidilcolina)

I fosfolipidi hanno una “coda” idrocarburica idrofobica (l’acido grasso) e una “testa” idrofilica.

In acqua le interazioni delle code idrofobiche e delle teste idrofiliche generano un doppio strato fosfolipidico. Le teste sono dirette verso l’esterno, dove interagiscono con l’acqua che le circonda. Le code sono rivolte verso l’interno.

Steroidi: il principale è il colesterolo, componente importante della membrana plasmatica: ne mantiene la fluidità. Altri steroidi sono importanti come ormoni negli animali: gli ormoni sessuali maschili e femminili e gli ormoni della corteccia surrenale che regolano la crescita e l'attività cellulare.

Colesterolo: inserendosi fra i fosfolipidi di membrana ne determina il grado di fluidità, insieme al grado di insaturazione degli acidi grassi.

La vitamina E LA VITAMINA E (a-TOCOFEROLO) È UNO DEI PIÙ IMPORTANTI ANTIOSSIDANTI PROVENIENTI DALLA DIETA ESSENDO DI NATURA LIPIDICA, OLTRE CHE FENOLICA PROTEGGE I LIPIDI DELL’ORGANISMO DALL’OSSIDAZIONE

Alfa-tocoferolo (vitamina E) Vitamina E: (alfa-tocoferolo) inserendosi fra i fosfolipidi di membrana li protegge dall’ossidazione da parte di ossigeno e radicali liberi. Alfa-tocoferolo (vitamina E)

La struttura e la funzione di tutte le membrane cellulari dipende fondamentalmente dai fosfolipidi e da derivati degli steroidi. Le specifiche funzioni di ciascuna membrana dipendono dal tipo di proteine presenti su quella specifica membrana. Lipidi e proteine di membrana possono essere glicosilati.

Il modello a “Mosaico Fluido”

Schema di proteine di membrana in un doppio strato lipidico

esempi di proteine di membrana

Funzioni delle membrane

Proteine di membrana: funzione

Funzioni della membrana plasmatica Regola il trasporto dei nutrienti all’interno della cellula Regola il trasporto dei prodotti di degradazione verso l’esterno Mantiene “adeguate” condizioni chimiche nella cellula Fornisce un sito per le reazioni che avvengono raramente in ambiente acquoso Contribuisce alla trasduzione del segnale Interagisce con altre cellule e con la matrice extracellulare

Un richiamo per comprendere le funzioni: Diffusione e Osmosi

IMPERMEABILE al soluto Un richiamo per comprendere le funzioni: Diffusione e Osmosi PERMEABILE al soluto IMPERMEABILE al soluto FLUSSO D’H2O MEMBRANA Il soluto si muove per DIFFUSIONE dalla soluzione più concentrata a quella meno concentrata. La soluzione più concentrata richiama acqua da quella meno concentrata per OSMOSI

IMPERMEABILE al soluto Un richiamo per comprendere le funzioni: Diffusione e Osmosi PERMEABILE al soluto IMPERMEABILE al soluto PRESSIONE OSMOTICA Il soluto si muove per DIFFUSIONE dalla soluzione più concentrata a quella meno concentrata. La soluzione più concentrata richiama acqua da quella meno concentrata per OSMOSI

Membrana plasmatica cellulare fosfolipidica La PARETE CELLULARE di cellulosa nei vegetali Membrana plasmatica cellulare fosfolipidica Parete secondaria Parete primaria

La PARETE CELLULARE di cellulosa nei vegetali Fibre di cellulosa (polimero del glucosio) al microscopio elettronico a scansione Cellule vegetali La parete cellulare delle cellule vegetali conferisce alla cellula un “perimetro” molto più rigido generando un elevato apporto strutturale ai tessuti.

La membrana plasmatica è una barriera selettiva

Tipi principali di proteine di trasporto CANALI: trasportano H2O e specifici tipi di ioni secondo gradiente di concentrazione. Le proteine che li compongono formano dei canali che attraversano la membrana. Sono di solito regolati da stimoli specifici. TRASPORTATORI: legano ioni o molecole specifiche. Il legame con la molecola trasportata provoca un cambiamento conformazionale e quindi il passaggio. - Uniporto - Simporto - Antiporto POMPE: usano l’energia da idrolisi dell’ATP per spostare ioni contro gradiente di concentrazione

Ioni, piccole e grandi molecole possono attraversare la barriera della membrana plasmatica mediante: TRASPORTO PASSIVO:(diffusione semplice o facilitata) Avviene secondo gradiente (di concentrazione o elettrochimico) TRASPORTO ATTIVO Avviene contro gradiente (di concentrazione o elettrochimico) ENDOCITOSI – ESOCITOSI Avviene mediante formazione di vescicole (macromolecole)

Trasporto Attivo Pompe ATPasiche

ESOCITOSI

ESOCITOSI

ENDOCITOSI

Endocitosi mediata da recettore

Adesione Cellulare Le cellule sono spesso organizzate e assemblate a formare i tessuti: - Tessuto connettivo - Tessuto epiteliale - Tessuto osseo - Tessuto muscolare - Tessuto nervoso Le cellule sono unite da strutture per lo più proteiche dette GIUNZIONI Le giunzioni strette-occludenti (Tight junctions) prevengono il passaggio di molecole attraverso lo space circostante alle cellule, e definiscono regioni funzionali della membrana plasmatica impedendo la migrazione delle proteine sulla superficie cellulare. I desmosomi, paragonabili a bottoni a pressione, permettono alle cellule di aderire fortemente le une alle altre. Le “gap junctions” (giunzioni comunicanti) creano dei canali per comunicazioni chimiche e elettriche tra le cellule e sono costituite da cilindri cavi formati da sei proteine dette “connessoni”.

Figure 5.6 – Part 1 5.6 – Part 1 Desmosoma non confondere con plasmodesma vegetale, che invece è simile a giunzione comunicante (gap). Vedi cell. vegetale

5.6 – Part 2 Figure 5.6 – Part 2

Citoscheletro Microtubulo: impalcatura cilindrica cava di proteine globulari di tubulina Microfilamento Doppia collana di catene di actina (proteina non fibrosa) Desmosoma Filamenti intermedi: Corde di proteine fibrose

Microtubuli, flagelli e centrioli Organizzazione a 9 coppie di microtubuli paralleli nella porzione flessibile contrattile del flagello Organizzazione a 9 triplette del corpo basale del flagello, identica a quella del centriolo centriolo Piani di sezione del flagello Struttura del flagello Flagello di Euglena (alga protista) e di gamete maschile

Cellula animale

Cellula vegetale Parete cellulare di cellulosa (polimero del glucosio) Plasmodesma Vacuolo vegetale Cloroplasto

Mitocondrio Sede della respirazione: C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 che si svolge a cavallo della membrana interna (creste) OH | C=O C = O CH3 Acido piruvico Nel citoplasma della cellula: Glucosio  2 Ac. piruvico Nel mitocondrio: Ac. piruvico + O2 + ADP + Pi  H2O + CO2 + ATP

Tilacoidi e spazio tilacoide Cloroplasto Sede della fotosintesi: 6H2O + 6CO2  C6H12O6 + 6O2 che si svolge a cavallo delle membrane tilacoidi Clorofilla + lux + H2O  O2 + e- e- + CO2  C6H12O6 Stroma (spazio che accoglie i tilicaoidi) Tilacoidi e spazio tilacoide Grani (pile di tilacoidi)

Tessuto vegetale Cellula vegetale di colonia di Spyrogira (alga protista) L’abbiamo vista in laboratorio.