Struttura e funzioni cellulari: dal nucleo alla membrana

Il nucleo e la cromatina

Il nucleo è il centro di controllo genetico delle cellula eucariote.

Esso è composto dal DNA che unito a determinata proteine compongono la cromatina.

Quest’ultimo si spiralizza in strutture chiamate cromosomi. Attorno il nucleo vi sta la membrana nucleare che ha dei piccoli fori per consentire l'entrata o l'uscita di determinate sostanze.

Il nucleolo e i ribosomi

Vicino la cromatina ci sta il nucleolo: un agglomerato di granuli e fibre. Questo serve per assemblare i ribosomi.
Esso si chiama così perché i ribosomi si attaccano alla membrana dandogli un aspetto granulare. Esso ha due importanti funzioni:

1. offrire una maggiore espansione della membrana.

2. assemblare le proteine secrete dalla cellula.

Si sintetizza una catena di polipeptidi e attraversa il reticolo attaccando gli zuccheri, da qui si formerà una glicoproteina! Esso attraversa ancore il reticolo per poi staccarsi in una vescicola di trasporto che giungerà presso l'apparato di Golgi per fuoriuscire dalla cellula.

Il REL comunica con il RER. Esso ha svariate funzioni.

1. Sintetizza i lipidi

2. il REL delle cellule del fegato controlla la giusta quantità di zucchero presente nel sangue, distruggendo varie sostanze nocive.

3. per esempio i farmaci, se si va un eccesso di queste sostanze possono portare effetti collaterali come la tolleranza per un farmaco o di altri e il mal funzionamento di altre cose.

4. Inoltre immagazzina il calcio.

Esso si chiama così perché prende il nome dal biologo italiano che lo ha scoperto. Esso è formato da un lato d ingresso dove giunge la vescicola di trasporto che viene modificata ed esce dal lato di uscita escono i prodotti finali che, successivamente, verranno espulsi dalla cellula.

I lisosomi e la digestione cellulare

I lisosomi si creano perché il RER assembla gli enzimi e le membrane e l'apparato di Golgi li modifica chimicamente facendo uscire lisosomi già pronti.

Essi sono costituiti da enzimi idrolitici.

1. I lisosomi sono responsabili della digestione perché assemblano le sostane nutritive e modificate, escono dai lisosomi per essere nuovamente riutilizzate dalla cellula.

2. Inoltre distrugge i batteri nocivi e ricicla gli organuli danneggiati per crearne altri.

3. Sono importanti perché separano le dite nell’embrione .

I vacuoli e la loro funzione

I vacuoli sono particolari strutture e sono di due tipi:

1. il vacuolo centrale: che si trova nelle cellule vegetali possono contribuire all aumento delle dimensioni della cellula assorbendo acqua.

2. il vacuolo contrattile: che sono di 2 tipi: uno che fa entrare l acqua dall’ esterno, l'altro che la espelle.

Questo meccanismo è importante se no la cellula scoppierebbe.

I cloroplasti e la fotosintesi

I cloroplasti sono responsabili della fotosintesi clorofilliana delle piante e dei protesti, immagazzinano l'energia solare per trasformarla in energia chimica. Esso è strutturato in 3 parti:

1. il primo spazio compreso tra le due membrane

2. il secondo spazio è dato dalla membrana interna dove si trova un particolare liquido detto stroma, dove si trovano dischi e tubuli.

3. il terzo è dato dallo spazio interno dei tubuli e dischi.

I dischi si chiamano tilacoidie si dispongono in pile dette grani, adibiti alla cattura dell’energia solare.

La respirazione cellulare e i mitocondri

Sono responsabili della respirazione cellulare e mediante questo processo si produce ATP. Esso è racchiusa da 2 membrane:

1. nello spazio delle 2 membrane c’è un compartimento pieno di liquido.

2. l'altro compartimento è racchiuso nella membrana interna dove c’è un liquidi: matrice mitocondriale dove avvengono le maggior parti reazioni chimiche.

Nella membrana interna si trovano degli enzimi

che formano delle pieghe dette creste, che aumentano le dimensioni del mitocondrio favorendo la produzione di ATP.

Il citoscheletro e le sue componenti

Ogni cellula ha delle fibre di rivestimento chiamato citoscheletro. Che è costituito da tre tipi di fibre diverse:

1. i microfilamenti sono dei bastoncini formati da una proteina detta astina. Questi sono coinvolti nella contrazione e nel movimento della cellula.

2. filamenti intermedi sono costituiti da una proteina fibrosa e servono da rinforzo per alcuni organuli e determina la forma delle cellula

3. microtubuli sono dritti e cavi e sono costituiti da tubulina che in base a ciò possono allungarsi o accorciarsi. Svolgono la funzione di ancoraggio e guida degli organuli

Le ciglia e i flagelli

Hanno struttura e funzioni simili. Le appendici corte e numerose, e che permettono il movimento nell’ acqua sono dette ciglia; mentre le altre appendici flagelli. Ambedue sono formati da microtubuli disposti così:

9 coppie di microtubuli circondano una coppia centrale, il tutto avvolto da una membrana cellulare. Queste 9 coppie terminano sul corpo basale, che presenta 9 triplette di microtubuli. Ogni coppia di microtubuli è attaccato a sé le braccia di dineina che permettono alla cellula di muoversi.

La parete cellulare e il suo ruolo

La maggior parte delle cellule possiede un secondo involucro oltre alla membrana cellulare: la parete cellulare.

Nelle piante queste rigide pareti cellulari non solo proteggono la cellula ma favoriscono un supporto scheletrico che mantiene la pianta sollevata dal terreno. La pareti delle cellule vegetali mature possono essere molto resistenti come la corteccia del legno.

Le cellule animali, sono più flessibile della cellule vegetali.

L'ATP e il lavoro cellulare

L'ATP (Adenosintrifosfato), fornisce l'energia necessaria per tutte le forme di lavoro cellulare. Per compiere un lavoro la cellula deve accoppiare una reazione esoergonica con una endoergonica, che è un attività fondamentale per tutte le cellule.

La molecola dell’ATP è formata da 3 parti uniti tramite legame covalente:

1. l'adenina, base azotata.

2. il ribosio, zucchero a 5 atomi di carbonio.

3. una catena di tre gruppi fosfato.

Il legame che uniscono il secondo con il terzo gruppo sono instabili e possono essere facilmente rotti dall'idrolisi; quando si rompe il 3 legame si verificano 3 eventi:

1. viene rimosso i gruppo fosfato.

2. ATP si trasforma in ADP (Adenosindifosfato)

3. si libera energia

Il trasferimento da un gruppo fosfato ad una molecola è detto fosforilazione.

L'ATP se non fosse per l'energia di attivazione potrebbe scindersi da sola. Ma è appunto l'Energia di attivazione che impedisce ciò. Esempio dei fagioli: se i reagenti si comportassero come fagioli non ci sarebbe vita perché riuscirebbero a saltare per diventare prodotti solo una piccola parte, qui intervengono gli enzimi che abbassano l'Ea per fare passare tutti i fagioli per essere trasformati in prodotti.

Gli enzimi e la loro funzione

Ogni enzima è specifico per una sostanza. Il reagente con cui interagisce è chiamato substrato. In realtà solo una piccola parte della molecola enzimatica, sito attivo, si lega al substrato.

L attività di un enzima dipende da molti fattori come la temperatura (da 35 a 45 gradi), concentrazione di Sali, PH generalmente neutro ( tra 6 e 8).molti enzimi nn funzionerebbero se non fosse per le molecole inorganiche chiamate cofattori, mentre se fossero organiche sarebbero coenzimi.

Una sostanza che interferisce con un enzima è detto inibitore. Ci sono inibitori competitivi che vanno a occupare il sito attivo e impediscono all’ enzima di funzionare, mentre gli inibitori non competitivi che non occupano il sito attivo.

L azione di ogni inibitore può essere:

reversibile quando si formano legami deboli.

Irreversibili quando si formano legami covalenti tra inibitori e enzimi.

Questi inibitori sono importanti per la regolazione del metabolismo cellulare; in alcuni casi è lo stesso prodotto a bloccare l'enzima… (feedback negativo)

La membrana cellulare e la sua struttura

Per tutte le cellule la membrana cellulare è il confine tra la cellula e l ambiente esterno. Come tutte le membrane, anche quella cellulare possiede una permeabilità selettiva che permette il passaggio agevolato ad alcune sostanze e impedirne ad altre. Questa membrana è sottilissima… visibile al microscopio elettronico. I biologi possono isolare membrane cellulari eliminando il citoplasma…questui involucri vuoti si chiamano “ fantasmi”.

I fosfolipidi e il doppio strato

I fosfolipidi sono i principali costituenti delle membrane. La molecola è suddivisa in due parti che interagiscono con l acqua. La “testa” è polare e idrofila”. La doppia coda è apolare e idrofoba. Nell'acqua i fosfolipidi formano una struttura a due strati, chiamato doppio strato fosfolipidico. Le teste sono rivolte verso l esterno mentre le code verso l interno. Le molecole apolari sono solubili nei lipidi, mentre le molecole polari non sono solubili nei lipidi.

La membrana può essere considerato come un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine e possono muoversi lungo la membrana. Le molecole apolari passano facilmente per la membrana mentre quelle polari per attraversarla necessitano di trasporti particolari. Nella membrana ci sono anche gliclipidi, glicoproteine e colesterolo. Il colesterolo determina il grado di permeabilità della membrana, gliclipidi e glicoproteine variano per la loro quantità a secondo la specie e fungono da segnali di riconoscimento permettendo alla cellula di uccidere cellule estranee come batteri patogeni.

Le proteine di membrana

Le proteine svolgono numerose funzioni, tra cui quella di connettere la membrana al citoscheletro e alle fibre esterne. Altre proteine funzionano da recettori di messaggi chimici provenienti da altre cellule. Questo messaggio parte da una proteina che coinvolge altre da trasmettere ad una molecola, questo processo si chiama trasduzione del segnale.

Altre permettono il libero passaggio di alcune sostanze nella membrana come le molecole di O2 che passano liberamente, mentre altre hanno bisogno di aiuti particolari.