Una cellula “tipica” tutte le cellule possiedono una membrana e un corredo di organelli sostanzialmente comune a tutti i tipi cellulari

nucleo RER REL Golgi citosol

principali costituenti chimici della cellula

principali costituenti chimici della cellula carboidrati ioni lipidi proteine acidi nucleici

proteine le proteine sono costituite da catene di aminoacidi (polipeptidi)

aminoacidi questi sono i 20 aminoacidi che si trovano nell’orga-nismo umano e che costituiscono le proteine

Proteina: conformazione in condizioni fisiologiche, le proteine assumono complesse conformazioni tridimensionali Proteina: conformazione

Proteina: conformazione La forma tridimensionale della proteina è determinante per la sua funzione Proteina: conformazione

Il sito ad alta affinità di legame degli anticorpi Gli anticorpi, per esempio, sono proteine che possiedono una porzione di forma complementare a quella di un antigene (il bersaglio dell’anticorpo) batterio

le proteine sono certamente le molecole più versatili della cellula; ma c’è una cosa importante che le proteine non sanno fare: replicare se stesse

Acidi nucleici

I geni risiedono nella doppia elica del DNA Coppie di basi Due catene polinucleotidiche affrontate, e avvolte a spirale a formare una doppia elica. Catene collegate tra loro mediante legami idrogeno tra le basi appaiate. Catene complementari e antiparallele: polarita’ opposte (posizioni 3’ e 5’ del desossiribosio) Scheletro zucchero- fosfato

Carboidrati: monosaccaridi glucosio galattosio fruttosio

Carboidrati: disaccaridi lattosio galattosio glucosio glucosio saccarosio fruttosio

Carboidrati: polisaccaridi glicogeno

lipidi

la cellula… ...è l’unità fondamentale della materia vivente

lezioni di citologia Durante il corso cercheremo di capire alcune cose sulla cellula. Cos’è una cellula vivente? Come si distingue dal mondo circostante? Perché siamo fatti di cellule? Non potevamo essere fatti di qualcos’altro? Scopriremo presto che anche la cellula apparentemente più semplice è in realtà una macchina estremamente complessa, che osservata da vicino rivela una stupefacente organizzazione. La natura ha inventato sistemi per consentire alla cellula di nutrirsi, di liberarsi dalle sostanze di scarto, di ricevere messaggi e interagire con l’ambiente circostante, e infine di proliferare. Mentre la biologia e la biochimica si occupano specificamente di descrivere in dettaglio i meccanismi molecolari che hanno luogo all’interno della cellula, noi concentreremo l’attenzione sugli aspetti morfologici, senza peraltro perdere di vista i correlati funzionali della struttura della cellula.

Le cellule… sono le unità costitutive delle piante e degli animali sono prodotte dalla suddivisione di preesistenti cellule sono le più piccole unità che svolgono tutte le funzioni fisiologiche vitali mantengono la propria omeostasi Questa e altre definizioni fanno parte della cosiddetta teoria cellulare degli organismi viventi La tendenza dei sistemi fisiologici a stabilizzare le condizioni interne

Le funzioni tessutali, di organo, di apparato e di organismo le azioni coordinate di molte cellule riflettono Ci sono migliaia di miliardi di cellule in un corpo umano, e tutto quello che avviene in un organismo dipende dall’attivita’ coordinata de milioni o miliardi di cellule. E’ chiara quindi la necessita’ di una certa familiarita’ degli aspetti morfologici e dei principi del funzionamento della cellula per poter comprendere il funzionamento del corpo umano.

Una cellula “tipica”

la fabbrichètta

Le macchine e la stanza di controllo

la stanza di controllo: i manuali e la fotocopiatrice

46 non tutte le pagine dei 46 manuali sono accessibili: molte sembrano essere “incollate” fra loro.

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spesso, pagine “non incollate” dei libri vengono fotocopiate; le copie escono dalla stanza di controllo attraverso una delle finestre.

la fotocopia viene trasferita dalla stanza di controllo al resto del capannone attraverso una delle finestre

uno degli operai, seguendo alla lettera la fotocopia, produce un nuovo macchinario o un pezzo di ricambio TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGAAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCA

proteine cellula nucleo ribosomi acidi nucleici (DNA-RNA) cromosomi TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGA acidi nucleici (DNA-RNA) cromosomi

di tanto in tanto l’intero set di manuali viene copiato, pagina per pagina, in modo da poter controllare il lavoro di due capannoni anziché di uno...

il nucleo svolge un ruolo cruciale nel controllo della vita della cellula e nel processo di divisione cellulare entrambe le funzioni dipendono strettamente dall’acido desosiribonucleico (DNA) contenuto nel nucleo

Filosofia della vita cellulare Geni proteine proteine proteine Geni proteine Geni proteine

Acidi nucleici

Il duplice ruolo del DNA controllo cellulare proteine ereditarietà proteine DNA DNA proteine

I geni risiedono nella doppia elica del DNA Coppie di basi Due catene polinucleotidiche affrontate, e avvolte a spirale a formare una doppia elica. Catene collegate tra loro mediante legami idrogeno tra le basi appaiate. Catene complementari e antiparallele: polarita’ opposte (posizioni 3’ e 5’ del desossiribosio) Scheletro zucchero- fosfato

Acido desossiribonucleico Il segreto del DNA risiede nella sua struttura…

DNA 3’ 5’ S Zucchero (desossiribosio) P Gruppo fosfato N Base azotata nucleotide

Le 4 basi azotate del DNA Adenina Timina Citosina Guanina

La doppia elica

Il messaggio cifrato l’eccezionalmente lunga sequenza di basi azotate nel DNA costituisce il messaggio cifrato contenuto nei “manuali” (cromosomi) conservati nel “locale di controllo” (nucleo) della fabbrica cellulare TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCA

Dall’anticodon alla catena peptidica G C U Met Phe Val Ala Stop DNA mRNA tRNA peptide

il ciclo cellulare le cellule si riproducono attraverso un processo detto mitosi prima della mitosi, l’intero genoma produce una copia di se stesso tramite la replicazione del DNA

replicazione DNA e mitosi la mitosi

Le cellule sono tutte uguali? Tutte le cellule fanno questo (e altro) ma: Le cellule sono tutte uguali? Ok, gli organismi sono costituiti da molte cellule. Ma se io prendo un campione di pelle e lo guardo al microscopio, mi aspetto di vedere cellule della stessa forma di un campione di muscolo? No, certo, ma QUANTO diverse possono essere due cellule fra di loro?

cellule del tessuto connettivo

cellule muscolari lisce

cellula dell’osso

cellule ematiche

cellule epiteliali di rivestimento

differenziamento cellulare Cellula nervosa del cervelletto

differenziamento cellulare Adipocita 100 µm

differenziamento cellulare Cellula uovo e spermatozoo

differenziamento cellulare Cellula nervosa del midollo spinale

differenziamento cellulare Cellula muscolare scheletrica

Ma allora, le cellule sono tutte completamente diverse fra loro? Sì e no…

nucleo citosol organelli membranosi

Una distinzione importante Eucarioti o cellule superiori Tutte le cellule degli organismi pluricellulari, nonché alcuni organismi monocellulari (protozoi) Procarioti o batteri Cellule “vere” ma prive di membrana nucleare e di organuli citoplasmatici Virus e batteriofagi Forme di vita non cellulari Composti unicamente da un acido nucleico e un capside proteico