Appunti Biologia

FUNZIONI PRINCIPALI DELLA MEMBRANA CELLULARE:

- definisce la forma della cellula;

- regola gli scambi di ioni;

- l'utilizzo delle proteine con funzione di recettori, importanti nella divisione fra cellule e responsabili dell'inibizione da contatto, dove le cellule, entrate a contatto, smettono di proliferare.

Le sostanze come gli ioni e gli zuccheri possono essere trasportate mediante le proteine di membrana che agiscono in modo specifico per ogni singola sostanza da trasportare. Queste proteine operano secondo due meccanismi:

- diffusione facilitata: trasporto di una sostanza secondo gradiente di concentrazione mediante una proteina di trasporto; è un processo passivo.

- trasporto attivo: le sostanze sono trasportate attraverso le pompe, che le spostano contro gradiente di concentrazione utilizzando l'energia ottenuta dall'idrolisi dell'ATP.

Nucleo

Controlla la maggior parte delle attività della cellula. Importante nella replicazione, accrescimento e...

differenziamento cellulare. È circondato dalla membrana nucleare in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso. La membrana nucleare è una struttura costellata da pori che permettono scambi selettivi con il citoplasma. Il nucleo contiene il DNA che, assieme agli istoni, va a costituire la cromatina. Nel nucleo sono contenuti uno o più nucleoli, particolari strutture in cui vengono sintetizzati gli RNA ribosomiali e vengono assemblati i ribosomi.

Organelli citoplasmatici

Ribosomi

Siti della sintesi proteica, vengono assemblati nel nucleolo. Consistono di due subunità, ciascuna formata da RNA ribosomiale e proteine. Possono essere liberi nel citoplasma o legati alla membrana esterna del reticolo endoplasmatico.

Ribosomi eucariotici → 80S; ribosomi procariotici → 70S (S = Svedberg, unità di misura della velocità di sedimentazione).

Reticolo endoplasmatico (RE)

Sistema di membrane costituito da tubuli e sacculi, è coinvolto

cis-Golgi network, mentre la regione centrale è chiamata Golgi medio e la regione rivolta verso il lato opposto della cellula è chiamata trans-Golgi network. Lisosomi I lisosomi sono organelli cellulari che contengono enzimi digestivi. Sono responsabili della degradazione di sostanze estranee alla cellula, come batteri, virus e particelle di cibo, nonché del riciclaggio di componenti cellulari danneggiati o invecchiati. I lisosomi sono formati da una membrana che racchiude gli enzimi digestivi e sono in grado di fondersi con altre vescicole o organelli per svolgere le loro funzioni. Vacuoli I vacuoli sono organelli presenti nelle cellule vegetali e fungine. Sono sacche di membrana che contengono liquidi, sostanze nutritive o rifiuti. I vacuoli svolgono diverse funzioni, tra cui il mantenimento della pressione osmotica, l'accumulo di sostanze di riserva come zuccheri e proteine e la degradazione di sostanze tossiche. Mitochondria Le mitocondrie sono gli organelli responsabili della produzione di energia all'interno delle cellule. Sono presenti in tutte le cellule eucariotiche e contengono una membrana interna altamente piegata chiamata cristi, che aumenta la superficie disponibile per la produzione di energia. Le mitocondrie svolgono la respirazione cellulare, un processo che converte i nutrienti in energia utilizzabile sotto forma di ATP. Cloroplasti I cloroplasti sono organelli presenti solo nelle cellule vegetali e algali. Contengono clorofilla, un pigmento verde che svolge un ruolo chiave nella fotosintesi. Durante la fotosintesi, i cloroplasti catturano l'energia solare e la utilizzano per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in zuccheri e ossigeno. I cloroplasti sono circondati da una doppia membrana e contengono una serie di membrane interne chiamate tilacoidi, dove avviene la fotosintesi. Questi sono solo alcuni degli organelli presenti nelle cellule eucariotiche. Ogni organello svolge una funzione specifica e contribuisce al corretto funzionamento della cellula nel suo complesso.

Lisosomi

Vescicole delimitate da membrana, contengono enzimi idrolitici in grado di demolire le sostanze organiche. Contiene un pH molto acido. Sono particolarmente abbondanti nelle cellule incaricate alla difesa dell'organismo; digeriscono sia le sostanze inglobate dall'esterno, fondendosi con le vescicole di endocitosi, sia i materiali cellulari non più utili. Un cellula può "suicidarsi" (autolisi) rompendo una membrana dei lisosomi e riversando gli enzimi digestivi nel citoplasma.

Microsomi

Vescicole simili ai lisosomi però più piccole. Tra i più importanti ci sono i perossisomi, vescicole responsabili di diverse funzioni correlate alla produzione di H₂O₂. Una delle funzioni più importanti è la demolizione di sostanze tossiche tramite reazioni che producono perossidi, dannosi per le membrane e per le macromolecole biologiche. Tali composti sono distrutti dai catalasi, che catalizzano la seguente reazione: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

H₂O → O + 2 H₂O₂

Mitocondri➢ Organelli delimitati da una membrana doppia: quella esterna è liscia, quella interna presenta numerose pieghe dette creste. Il contenuto interno è detto matrice.

Sono organelli semiautonomi: possiedono un proprio DNA circolare, hanno ribosomi i quali producono alcune proteine e si dividono per scissione binaria. Questo materiale genetico viene trasmesso solo per via materna.

Teoria dell'endosimbiosi: i mitocondri sarebbero discendenti di primitive cellule procariotiche che sarebbero state inglobate dall'antenato della cellula eucariotica, instaurando con quest'ultimo una relazione simbiotica.

Citoscheletro➢ Costituito da un fitto intreccio di filamenti proteici che irrobustiscono la cellula conferendo resistenza meccanica. Controllano gli spostamenti dei cromosomi e di diverse macromolecole al suo interno; permettono inoltre i movimenti cellulari.

Formato da tre tipi di filamenti:

• microtubulo: costituito da tredici

filamenti di tubulina sono componenti essenziali dei centrioli, del fuso mitotico e degli appendici cellulari. I filamenti intermedi sono formati da diversi tipi di proteine fibrose e sono importanti per garantire alla cellula resistenza meccanica. I microfilamenti sono filamenti di actina che permettono gli spostamenti degli organi all'interno della cellula e la formazione di pseudopodi (estroflessioni che consentono la fagocitosi, il movimento delle amebe e delle cellule ameboidi delle cellule animali). I centrioli sono organuli di forma cilindrica costituiti da nove gruppi di tre microtubuli. Gli animali ne possiedono due e sono disposti ad angolo retto, svolgono un ruolo determinante nel montaggio dei microtubuli. La regione dei centrioli è il centrosoma. Flagelli e ciglia sono appendici cellulari dotate di movimento, formate da fasci di microtubuli disposti in modo caratteristico. Le cellule libere li utilizzano per muoversi nei liquidi e quelle fisse per spostarsi di materiale e cellulare.flagelli sono lunghi e pochi, le ciglia sono corte enumerose.

Cellula Vegetale

Dotata di:

• parete cellulare: involucro esterno rigido che dà forma alla cellula, la protegge e la sostiene; formata da fibre di cellulosa. Presenta piccoli fori che permettono il passaggio di citoplasma e di sostanze da una cellula all'altra: queste strutture di comunicazione tra cellule adiacenti sono chiamate plasmodesmi.
• plastidi: comprendono i cromoplasti, contenenti pigmenti, leucoplasti, contenenti sostanze di riserva, e i cloroplasti.
• cloroplasti: circondati da membrana doppia e contengono i tilacoidi, a cui sono associate le clorofille. Contengono una molecola di DNA circolare e ribosomi simili a quelli batterici, si dividono per scissione binaria. Sono sede della fotosintesi clorofilliana.
• vacuoli: vescicole contenenti acqua e sostanze di vario tipo che diventano sempre più grandi man mano che la cellula invecchia. Nelle cellule vegetali conferiscono turgore e sostegno alla cellula.

fungono da deposito per sostanze di riserva e dirifiuto. Queste, nelle cellule animali, sono dette "vescicole".

Scambio materiali fra interno ed esterno della cellula

Le sostanze possono entrare e uscire dalla cellula in modi diversi:

• Trasporto passivo: avviene quando una sostanza si sposta da una zona in cui la sua concentrazione è maggiore a un'altra in cui la concentrazione è minore (gradiente di concentrazione). Questo processo non richiede energia.
• Trasporto attivo: avviene quando una sostanza si sposta da una zona in cui la sua concentrazione è minore a un'altra in cui la concentrazione è maggiore (controgradiente di concentrazione). Richiede energia fornita dall'idrolisi di ATP.
• Diffusione semplice: 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. La membrana plasmatica è semipermeabile,

Questo significa che può essere attraversata liberamente solo da piccole molecole non polari oppure da piccole molecole polari neutre.

● Gradiente di concentrazione: forza che determina lo spostamento di una sostanza per diffusione da una regione in cui è più concentrata a una in cui è meno concentrata. Se la sostanza che si sposta possiede una carica elettrica (ione) è necessario considerare anche la distribuzione delle cariche ai due lati della membrana.

● Gradiente elettrochimico: forza motrice che tende a spostare lo ione attraverso la membrana ed è il risultato della somma del gradiente di concentrazione e del potenziale elettrico.

● Osmosi: consiste nel passaggio di acqua attraverso una membrana semipermeabile che separa due soluzioni a diversa concentrazione: l'acqua passa spontaneamente dalla soluzione più diluita (ipotonica) a quella più concentrata (ipertonica). La pressione che occorre applicare è detta

“pressione osmotica”. Una cellula animale in soluzione isotonica non avviene nessuna modificazione; in una soluzione ipotonica c’è l’ingresso di acqua e la cellula si gonfia fino a scoppiare; in soluzione ipertonica si ha la fuoriuscita di acqua e la cellula si raggrinzisce. Nella cellula vegetale l’acqua attraversa la parete cellulare e il plasmalemma, la cellula si gonfia contro la parete cellulare con la pressione di turgore senza però scoppiare; posta in una soluzione ipertonica subisce la plasmolisi, ovvero il distacco della membrana cellulare dalla parete. Le macromolecole e le particelle di grosse dimensioni possono essere introdotte o espulse mediante endocitosi ed esocitosi. L’endocitosi si attua attraverso la formazione di invaginazioni della membrana formando piccole vescicole, le quali racchiudono la sostanza da trasportare e si spostano fatturando nel citoplasma. Alcune sostanze sono introdotte nella cellula mediante

L'endocitosi mediata da recettore, in cui la molecola da trasportare si lega a un recettore di membrana e il complesso molecola-recettore viene inglobato in una vescicola.

Con l'esocitosi le vescicole endocellulari migrano fino alla membrana e si fondono con essa, riversando il loro contenuto all'esterno.

Pompe proteiche e potenziale di membrana

La potenziale di membrana è il risultato dell'attività delle proteine di trasporto.

Esempi di pompe proteiche sono la pompa Na/K, dove entrambi gli ioni sono importanti per alcune funzioni, come il coinvolgimento del trasporto di alcune sostanze nutritive, e la pompa Ca², importante nella contrazione muscolare.

Le pompe ioniche svolgono diverse funzioni:

• trasporto di ioni all'esterno, che permette di bilanciare la pressione osmotica;
• creano gradienti elettrochimici utilizzati dalla cellula per la trasmissione dell'impulso nervoso e per la sintesi di ATP.