Cellula

Classe 2째 E

a.s. 2012-2013

Cellula procariote ed eucariote

Capitolo 2 Le cellule e i tessuti 1. Panoramica generale della cellula 2. La struttura della membrana plasmatica 3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica 4. Il citoplasma e i suoi organuli

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Š Zanichelli editore 2009

Capitolo 2 Le cellule e i tessuti 5.

6.

7.

8.

Il nucleo cellulare La sintesi delle proteine Le cellule organizzate nei tessuti Le membrane del corpo

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Š Zanichelli editore 2009

1. Panoramica generale della cellula La cellula è l’unità strutturale e funzionale fondamentale del corpo.

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Tanto piccola da usare il microscopio Il più piccolo oggetto che l’occhio umano riesce a distinguere misura 0,2 mm, cioè 200 μm; per andare oltre bisogna usare i microscopi.

5 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011

La cellula procariotica

La cellula procariotica ha dimensioni tra 1 e 10 Îźm.

Archei e batteri sono organismi formati da cellule procariotiche.

6 Sadava et al. Biologia.blu Š Zanichelli editore 2011

Caratteristiche di un procariote • Parete cellulare e capsula • Membrane interne • Flagelli e pili

7 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011

La cellula Le cellule sono i «mattoni» con i quali sono fatti tutti gli esseri viventi.

Possono essere: • procariote; • eucariote.

8 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011

La cellula procariote • Può vivere in qualsiasi ambiente.

• Ha piccole dimensioni (da 1 a 10 µm).

• Dispone di materiale genetico nel nucleoide.

9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011

a cellula eucariote vegetale

10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu Š Zanichelli editore 2011

Il vacuolo

11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu Š Zanichelli editore 2011

1. Panoramica generale della cellula •

La membrana plasmatica costituisce e delimita la superficie esterna della cellula: separa l’interno dall’esterno.

•

Il citoplasma è contenuto fra la membrana citoplasmatica e il nucleo. La porzione fluida è detta citosol: al suo interno sono presenti vari tipi di organuli.

•

Il nucleo è l’organulo più grande della cellula e agisce da centro di controllo.

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2. La struttura della membrana plasmatica La membrana plasmatica è una barriera flessibile ma robusta costituita da un doppio strato fosfolipidico in cui sono parzialmente o interamente inserite delle proteine. Ăˆ caratterizzata da permeabilitĂ selettiva, meccanismo che consente il passaggio solo a determinate sostanze mentre lo impedisce ad altre.

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2. La struttura della membrana plasmatica

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La membrana cellulare

15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu Š Zanichelli editore 2011

2. La struttura della membrana plasmatica Le funzioni della membrana dipendono dal tipo di proteina:

•

alcune, dette recettori, riconoscono e legano una proteina specifica;

•

alcune svolgono il ruolo di enzimi per la catalisi di reazioni intra- o extracellulari;

•

altre rivestono una funzione di riconoscimento, identificano altre proteine o agenti estranei.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Gran parte del nostro organismo è costituito da

•

fluido intracellulare: è contenuto all’interno delle cellule (citosol);

•

fluido

extracellulare:

è

presente

negli

spazi

microscopici fra le cellule adiacenti e viene detto anche fluido interstiziale;

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I fluidi cellulari sono soluzioni acquose di gas, nutrienti, ioni e altre sostanze utili alla vita.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Il gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione tra due aree diverse.

Se i soluti si muovono da un’area ad alta concentrazione a una a bassa concentrazione si muovono secondo gradiente, se si spostano da un’area a bassa concentrazione a una ad alta si muovono contro gradiente.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Le sostanze attraversano le membrane cellulari tramite • processi passivi: la sostanza attraversa la membrana secondo il gradiente di concentrazione, utilizzando solo la propria energia di movimento; • processi attivi: l’energia cellulare, sotto forma di ATP, viene utilizzata per spingere la sostanza attraverso la membrana contro il gradiente di concentrazione.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per diffusione semplice.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per diffusione facilitata.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per osmosi.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica L’ osmosi è il movimento netto di molecole d’acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Nei processi attivi si utilizza l’energia sotto forma di ATP per forzare la sostanza contro il gradiente di concentrazione.

I processi attivi possono essere trasporti attivi o trasporti con vescicole.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Nel trasporto attivo, l’energia, ottenuta con la scissione dell’ATP, fa cambiare la conformazione di una proteina di trasporto (o pompa) che fa passare una sostanza attraverso la membrana plasmatica, contro il suo gradiente di concentrazione.

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3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Nel trasporto con vescicole, le vescicole formatesi per gemmazione dalla membrana plasmatica raccolgono sostanze dal fluido intracellulare e lo liberano all’esterno (esocitosi) o viceversa (endocitosi).

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Il citosol è la parte fluida del citoplasma e circonda gli organuli; è costituito da acqua (75-90%), soluti e particelle sospese.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Gli organuli sono strutture specializzate interne alla cellula in cui avvengono processi specifici.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Gli organuli principali sono: • citoscheletro; • centrosoma; • ciglia e flagelli; • ribosomi; • reticolo endoplasmatico; • apparato di Golgi;

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4. Il citoplasma e i suoi organuli • lisosomi; • perossisomi; • proteasomi; • mitocondri.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Citoscheletro: è una rete complessa di tre tipi di filamenti proteici che si estende per tutto il citosol.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Centrosoma: è una struttura posta vicino al nucleo e da cui prende avvio la divisione cellulare.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Ciglia e flagelli: sono estensioni della membrana cellulare, di diversa lunghezza, protese verso l’esterno della cellula con il compito di spostare liquidi e secrezioni (es. nel tratto respiratorio) oppure l’intera cellula (es. negli spermatozoi).

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Ribosomi: sono i centri di sintesi delle proteine e sono ricchi di acido ribonucleico (RNA).

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Reticolo endoplasmatico (RE): è una rete di membrane ripiegate, estesa per tutto il citoplasma.

Ci sono due tipi di reticoli endoplasmatici : il RE liscio (REL) e il RE ruvido (RER).

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4. Il citoplasma e i suoi organuli

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4. Il citoplasma e i suoi organuli RE ruvido (RER): si estende a partire dalla membrana nucleare; presenta un aspetto ruvido perchĂŠ costellato di ribosomi, che operano la sintesi proteica di componenti della membrana plasmatica.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli RE liscio (REL): reticolo di tubuli membranosi del tutto lisci perchĂŠ privi di ribosomi. Qui avviene la sintesi di acidi grassi e steroidi.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Apparato di Golgi: è un complesso di sacche membranose appiattite, dai bordi rigonfi, impilate una sull’altra, con il compito di modificare e immagazzinare le proteine secrete dai ribosomi del RER.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Lisosomi: sono vescicole racchiuse in membrane che contengono enzimi in grado di scindere una grande varietĂ di molecole. Trasportano e liberano nel citosol i prodotti finali della digestione.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Perossisomi: sono simili ai lisosomi ma di minori dimensioni; contengono numerosi enzimi in grado di ossidare (sottrarre atomi di idrogeno) svariate sostanze organiche, svolgendo cosĂŹ una funzione di detossificazione.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Proteasomi: sono strutture cilindriche con il compito di distruggere le proteine inutili, danneggiate o difettose.

Contengono enzimi che scindono le proteine in amminoacidi riutilizzabili.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli Mitocondri: sono considerati le centrali energetiche cellulari poiché in essi avviene la sintesi di ATP. Sono costituiti da due membrane strutturalmente simili a quella plasmatica: la più interna è ripiegata in creste, che racchiudono uno spazio centrale o matrice dove avvengono le reazioni di sintesi dell’ATP.

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4. Il citoplasma e i suoi organuli

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5. Il nucleo cellulare Il nucleo è la struttura cellulare di maggiori dimensioni, di forma sferica o ovale, presente in tutte le cellule del corpo tranne nei globuli rossi maturi.

Al suo interno si trovano i nucleoli, corpi sferici costituiti da proteine e acidi nucleici (DNA e RNA), dove vengono sintetizzati i ribosomi.

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5. Il nucleo cellulare Il nucleo contiene i geni (costituiti da DNA) che immagazzinano le istruzioni per la sintesi proteica.

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5. Il nucleo cellulare

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6. La sintesi della proteine Le cellule sintetizzano un gran numero di proteine diverse che, a loro volta, determinano le caratteristiche fisiche e chimiche delle cellule e, quindi, di tutto l’organismo.

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6. La sintesi della proteine Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per effettuare la sintesi proteica.

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6. La sintesi della proteine L’informazione contenuta in una regione specifica del DNA viene trascritta e produce una molecola di RNA che si lega a un ribosoma. Qui, l’informazione viene tradotta in una sequenza specifica e univoca di amminoacidi da cui si otterrà una proteina.

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6. La sintesi della proteine

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6. La sintesi della proteine L’informazione è contenuta nel DNA in quattro diversi nucleotidi che si appaiano in sequenze di tre.

Ogni tripletta codificherà per un determinato amminoacido.

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6. La sintesi della proteine Durante la trascrizione l’informazione delle triplette di DNA viene copiata in una sequenza complementare di codoni in un filamento di RNA.

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6. La sintesi della proteine Si formano tre tipi di RNA • RNA messaggero (mRNA): dirige la sintesi proteica; • RNA ribosomiale (rRNA): si unisce alle proteine ribosomiali per costruire i ribosomi; • RNA transfer (tRNA): lega un amminoacido e lo porta sul ribosoma perché venga incorporato nella proteina in costruzione.

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6. La sintesi della proteine

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6. La sintesi della proteine La traduzione è il processo in cui l’mRNA si associa ai ribosomi e dirige la sintesi proteica, convertendo la sequenza di nucleotidi presenti nell’mRNA in una sequenza specifica di amminoacidi.

La traduzione avviene in diverse fasi.

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

6. La sintesi della proteine 1. Una molecola di mRNA si lega alla subunità ribosomiale piccola e un tRNA detto iniziatore si lega al codone di start (o di partenza) dell’mRNA per consentire l’avvio del processo.

2. Il tRNA ha su un’estremità un amminoacido specifico, sull’altra una tripletta di nucleotidi detta anticodone in grado di legarsi all’mRNA.

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

6. La sintesi della proteine

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6. La sintesi della proteine 3. L’anticodone di un nuovo tRNA riconosce il successivo codone complementare sull’mRNA e vi si lega.

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6. La sintesi della proteine 4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi adiacenti.

6. La sintesi della proteine 5. La proteina neoformata si sposta e un nuovo tRNA con il suo amminoacido va a legarsi al codone successivo allungando la proteina.

6. La sintesi della proteine 6. La sintesi termina quando il ribosoma raggiunge un codone di stop: la proteina completata si stacca dal tRNA.

8. Le cellule organizzate in tessuti I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione.

8. Le cellule organizzate in tessuti •

Il tessuto epiteliale: ricopre la superficie del corpo; riveste le cavitĂ del corpo e forma le ghiandole.

•

Il tessuto connettivo: protegge e sostiene il corpo e i suoi organi; riempie gli spazi interni; costituisce le riserve energetiche dell’organismo e fornisce protezione immunitaria.

8. Le cellule organizzate in tessuti • Il tessuto muscolare: è specializzato per la contrazione; costituisce tutti i muscoli del corpo tra cui il muscolo cardiaco e il rivestimento muscolare degli organi interni.

• Il tessuto nervoso: riconosce i cambiamenti interni ed esterni del corpo; trasferisce informazioni e mantiene l’omeostasi.

13. Le membrane del corpo Le membrane sono strati piani di tessuto flessibile che ricoprono o rivestono le varie superfici del corpo.

Dalla combinazione di uno strato di tessuto epiteliale e uno sottostante di tessuto connettivo si ottiene una membrana epiteliale.

Le membrane epiteliali possono essere mucose, sierose, cutanee o sinoviali.

13. Le membrane del corpo La membrana mucosa riveste le cavità interne degli organi che comunicano con l’esterno.

Secerne muco con funzione difensiva e protettiva.

13. Le membrane del corpo La membrana sierosa riveste le cavitĂ degli organi che non comunicano con l’esterno. Ăˆ costituita dai foglietti parietale e viscerale, che secernono il liquido sieroso che riduce l’attrito fra gli organi.

13. Le membrane del corpo La membrana sinoviale riveste le cavitĂ di alcune articolazioni e non presenta strato epiteliale.

Secerne il liquido sinoviale che lubrifica le ossa a livello delle articolazioni, nutre la cartilagine e rimuove eventuali batteri.