Biologia Cellulare: struttura, funzioni e processi metabolici delle cellule

CAP 1: Biologia Cellulare

CELLULA:

• E' l'unità morfologica e fisiologica fondamentali
• tutti gli organismi sono composti da cellule ( tranne i virus)
• ogni cellula deriva da un'altra preesistente
• nelle cellule l'informazione genetica risiede nel DNA

Tipi Cellulari

Ogni cellula è circondata da una membrana cellulare che definisce un ambiente interno e lo separa dall'esterno, la membrana cellulare regola l'ingresso e l'uscita dei materiali all'interno si trova il citoplasma , una soluzione acquosa in cui sono immersi i costituenti cellulari e in cui si svolge buona parte delle funzioni cellulari Nelle cellule più evolute queste cellule sono svolte dagli organelli citoplasmatici , e il DNA è separato dal citoplasma e racchiuso in un nucleo ben definito,

Cellula Procariota

• Sono prive di organelli citoplasmatici

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Cellula Eucariotica

CELLULA EUCARIOTICA : a differenza della procariota presenta gli organelli citoplasmatici e il materiale genetico è formato da diversi cromosomi, racchiusi in un nucleo ben definito. Ogni cromosoma è costituito da una molecola di DNA lineare, associata a specifiche proteine.

Differenze Cellulari

• Alcune cellule hanno possibilità di movimento tramite flagelli , altre sono immobilitate
• a volte è presente un rivestimento esterno alla membrana
• alcune cellule utilizzano l'ossigeno atmosferico , altre ne sono avvelenate

Aspetti Comuni Cellulari

• la composizione chimica si basa sulle stesse quattro classi di composti organici; proteine, carboidrati, acidi nucleici e lipidi
• le reazioni chimiche che permettono di ricavare energia sono comuni; tutte le cellule svolgono la glicolisi e l'ATP rappresenta il principale attraverso il quale la cellula può immagazzinare energia
• l'informazione genetica risiede nel DNA

Virus

VIRUS : non sono composti da cellule ; sono costituiti da una sola molecola di DNA o RNA , sono incapaci di sintetizzare le proteine di cui sono formati; per riprodursi devono infettare la cellula ospite

Membrana Cellulare

MEMBRANA CELLULARE : E' un sottile involucro di 7-9 nm che avvolge la cellula , regola lo scambio di materiali con l'esterno ; è costituita da fosfolipidi e proteine I fosfolipidi sono molecole anfipatiche caratterizzate da una testa polare idrofila e due code idrofobe. Se dispersi in acqua tendono a formare un doppio strato nel quale le teste polari sono rivolte verso l'esterno e le code verso l'interno.

Document shared on https://www.docsity.com/it/riassunto-completo-di-biologia-per-test-professioni-sanitarie/5274152/ Proteine di membrana : svolgono numerose funzioni ; possono essere enzimi , proteine di trasporto, oppure recettori cellulare , cioè in grado di riconoscere e legare le molecole specifiche , come ormoni e neurotrasmettitori

Nucleo

NUCLEO : controlla la maggiorparte delle attività della cellula, è circondato da una membrana nucleare , struttura formata da due membrane ( ognuna costituita da un doppio strato fosfolipidico) in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso. Contiene il DNA che risulta complessato con proteine strutturali , gli istoni , a costituire la cromatina. Nel nucleo sono contenuti uno o pù nucleoli , strutture in cui vengono sintetizzati gli RNA ribosomiali ( r-RNA) e vengono assemblati i ribosomi

Ribosomi

RIBOSOMI : Sono i siti della sintesi proteica , e vengono assemblati nel nucleolo. Consistono di due subunità , una maggiore e una minore , ognuna formata da RNA ribosomiale e proteine. Possono essere liberi nel citoplasma o legati all'esterno del reticolo endoplasmatico

Reticolo Endoplasmatico (RE)

RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE) è un sistema di membrane costituito da tubuli e sacculi , coinvolto nel trasporto dei materiali e può essere

• liscio ( REL ): privo di ribosomi ; e partecipa alla sintesi dei lipidi e alla detossificazione dei farmaci e veleni.
• rugoso ( RER) , rivestito di ribosomu , sintetizza le proteine a destinazione non citoplasmatica. Rilasciate all'interno del RER queste proteine vengono poi trasferite all'apparato di Golgi mediante un flusso di vescicole.

Apparato di Golgi

APPARATO DI GOLGI : è un centro di raccolta , rielaborazione e smistamento dei prodotti del RE. La regione del golgi rivolta verso l'interno e verso il RER è detta cis, quella rivolta verso l'esterno è detta trans.

Lisosomi

LISOSOMI : sono vescicole delimitate da membrana , contengono enzimi idrolitici in grado di demolire le sostanze orgnaniche e sono caratterizzate da un pH interno molto acido. Sono abbondanti nelle cellule deputate alla difesa dell'organismo, come i globuli bianchi del sangue capaci di inglobare e demolire batteri e virus.

Microsomi

MICROSOMI : sono vescicole simili ai lisosomi ma più piccole; fra questi ricordiamo i perossisomi , vescicole responsabili di diverse funzioni correlate alla produzione di perossido d'idrogeno ( H2O2).

Mitocondri

MITOCONDRI : Sono organelli delimitati da una membrana doppia ; quella esterna è liscia , quella interna presente numerose creste. Il contenuto interno prende il nome di matrice. Sono organelli semiautonomi ; possiedono un proprio DNA ( circolare ) , ribosomi simili a quelli batterici grazie ai quali producono alcune proteine, e si dividono per sciccione binaria. Sono sede della respirazione cellulare, processo in cui le sostanze organiche, in presenza di ossigeno, vengono demolite a CO2 H2O liberando energia che viene utilizzata per sintetizzare ATP.

Citoscheletro

CITOSCHELETRO: è costituito da un fitto intreccio di filamenti proteici che irrobustiscono la cellula conferendole resistenza meccanica. È formato da :

• filamenti intermedi ;
• microfilamenti;

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Cellula Vegetale

CELLULA VEGETALE : rispetto alla cellula animale , è dotata di parete cellulare : involucro esterno rigido che da forma alla cellula , la protegge e la sostiene, è formata da fibre di cellulosa. Plastidi : comprendono i cromoplasti , contenenti sostanze colorate ( pigmenti) , i leucoplasti , incolori e contenenti sostanze di riserva , i cromoplasti, contenenti pigmenti verdi ( le clorofille) e sede della sintesi clorofilliana. Cloroplasti : contengono un elaborato sistema di vescicole membranose appiattite, i tilacoidi. Vacuoli : vescicole contenenti acqua e sostanze di vario tipo.

Organuli e Funzioni

ORGANULO FUNZIONE PROCARIOTI EUCARIOTI Parete cellulare Struttura protettiva Presente Presente Membr. Plasmatica Regola movim. Sosta Presente Presente Membr. Nucleare Barriera al movim. Assente Presente Centrosomi Portatore di inf. Gen Presente una sola Presenti piu Nucleolo Sede sintesi rRNA Assente presente R.E Sede sintesi proteine Assente Presente Apparato golgi Centro di raccolta Assente Presente Mitocondri Sede resp.cellulare Assente Presente Centrioli Organizzano fuso mit Assenti Presenti negli animali Lisosomi Organuli digestivi Assenti Presenti Ribosomi Sede sintesi proteica Presenti Presenti Cloroplasti Svolgono fotosintesi Assenti Presenti nelle painte

Trasporto Attivo

TRASPORTO ATTIVO : avviene secondo gradiente di concentrazione ; una sostanza si sposta da una zona in cui la sua concentrazione è maggiore a un'altra in cui la concentrazione è minore. Non richiede energia

Trasporto Passivo

TRASPORTO PASSIVO: avviene contro gradiente di concentrazione; richiede ATP

Diffusione Semplice

DIFFUSIONE SEMPLICE : è il movimento delle particelle da una zona ad alta concentrazione a una a minore concentrazione , avviene secondo gradiente di concentrazione ed è un processo di tipo passivo.

Gradiente di Concentrazione

GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE: è la forza che determina lo spostamento di una sostanza per diffusione da una zona in cui è più concentrata a una in cui è meno concentrata.

Proteine Trasportatrici

• proteine vettrici : legano la sostanza che trasportano , poi cambiano conformazione rilasciandola al lato opposto della membrana
• proteine canale : formano pori attraverso la membrana

Endocitosi

ENDOCITOSI : si attua attraverso la formazione di invaginazioni della membrana , che poi si chiudono verso l'interno , formando piccole vescicole le quali racchiudono la sostanza da trasportare fluttuando nel citoplasma

Esocitosi

ESOCITOSI : le vescicole endocellulari migrano fino alla membrana e si fondono con essa , riversando il loro contenuto all'esterno

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Potenziale di Membrana

POTENZIALE DI MEMBRANA : In tutte le cellule si ha una diversa concetrazione di ioni ai due lati della membrana , che determina una differenza di potenziale elettrico pari a circa - 70mV

Comunicazione tra Cellule

COMUNICAZIONE TRA CELLULE : avviene attraverso messaggeri chimici trasportati dal sangue; le cellule a stretto contatto comunicano direttamente . Le cellule vegetali comunicano tramite i plasmodesmi, canali che attraversano le pareti cellulari collegando direttamente il citoplasma delle cellule adiacenti. Fra i diversi tipi di giunzioni ci sono le giunzioni ancoranti , occludenti e comunicanti. Desmosoma: costituito da una placca densa localizzata sul lato citoplasmatico della membrana cellulare, unite a fibra di cheratina. Le giunzioni occludenti sono presenti negli epiteli di rivestimento di organi cavi come l'intestino , con la funzione di sigillare gli spazi fra le cellule , impedendo il passaggio di materiali. Le giunzioni comunicanti sono caratterizzate dalla presenza di complessi proteici, contenenti canali , inseriti nelle membrane delle cellule adiacenti. Sono presenti nei tessuti epiteliali e in quelli interessati a fenomeni elettrici e scambi di ioni , come il tessuto muscolare, cardiaco e nervoso.

Metabolismo Cellulare

METABOLISMO CELLULARE : catabolismo : insieme delle reazioni di degradazione delle molecole complesse in sostanze semplici anabolismo: insieme delle reazioni di sintesi dei costituenti a partire da composti semplici

ATP

ATP : adenosinfosfato è formato da nucleoside, adenosina,legato a 3 gruppi fosfato. Il legame fra il primo e il secondo fosfato e quello fra il secondo e il terso sono legami ad alta energia. l'ATP è sintetizzato attraverso una reazioni di condensazione( ADP) e un gruppo fosfato inorganico. La reazione di sintesi di ATP è una reazione endoergonica , che richiede circa 7 kcal/mole . l'idrolisi ATP è una reazione esoergonica , e l'energia liberata viene sfruttata dalla cellula per le reazioni di sintesi, per la divisione cellulare ... l'ATP è la moneta di scambio energetico cellulare e permette il collegamento tra le reazioni cataboliche e quelle anaboliche.

Ossidoreduzione

OSSIDORIDUZIONE : trasferimento di elettroni da una sostanza all'altra. l'elemento che subisce l'ossidazione perde elettroni , mentre l'elemento che subisce la riduzione acquista elettroni. Le reazioni di idrogenazione sono riduzioni , mentre le reazioni deidrogenazioni sono ossidazioni.

Enzimi

ENZIMI : sono catalizzatori biologici , aumentano la velocità delle reazioni biologiche senza parteciparvi direttamente e senza essere consumati. Le sostanze che reagiscono legandosi a un enzima sono detti substrati. E si legano in un punto preciso , detto sito attivo. Molti enzimi richiedono condizioni di temperatura e pH ben precisi e la presenza di determinati cofattori : ioni ( ad esempio Mg2+ ) oppure piccole molecole chiamate coenzimi. Gli enzimi finiscono solitamente in -asi e fanno riferimento alla loro funzione : idrolasi : catalizzano reazione di idrolisi ; polimerasi : catalizzano reazioni di polimerizzazione ; DNA polimerasi : catalizza la sintesi del DNA.

Catabolismo del Glucosio

CATABOLISMO DEL GLUCOSO La principale fonte di energia per le cellule è la demolizione del glucosio ( C6H12O6) la prima fase dell'ossidazione è reppresentata dalla glicolisi , una serie di reazioni attraverso le quali il glucosio viene demolito a piruvato. glicolisi: è presente in tutte le cellule . In assenza di ossigeno ( anaerobiosi ) il piruvato viene tramite il processo della fermentazione ad acido lattico, etanolo o altri composti ;