Appunti di Biologia

La Cellula Eucariotica

La cellula eucariotica è delimitata da una membrana plasmatica ed è caratterizzata da un

citoplasma suddiviso in comparti delimitati da membrane, detti organuli cellulari.

Le membrane cellulari servono a separare compartimenti interni con composizione chimica

differente, permettendo così l’organizzazione delle funzioni cellulari.

Membrana plasmatica

Funzioni principali

1. Contorno e barriera selettivamente permeabile: regola gli scambi di sostanze tra interno

ed esterno.

2. Organizzazione e localizzazione delle funzioni: ospita enzimi e recettori specifici.

3. Trasporto: regola il passaggio di ioni e molecole.

4. Rilevamento dei segnali: riceve messaggi chimici tramite recettori.

5. Comunicazione cellula–cellula.

6. Ancoraggio alla matrice extracellulare tramite proteine come integrine, fibronectine,

collagene e filamenti intermedi o microtubuli del citoscheletro.

Composizione chimica

La membrana è formata da:

• Lipidi

• Fosfolipidi (formano il doppio strato)

• Colesterolo (modula la fluidità)

• Glicolipidi (funzione di riconoscimento)

• Proteine e glicoproteine

• Carboidrati, legati a lipidi o proteine (→ glicolipidi e glicoproteine)

Asimmetria di membrana

• I fosfolipidi e i glicolipidi sono distribuiti in modo asimmetrico nei due strati del doppio

strato lipidico.

• La superficie esterna è ricoperta da glucidi che formano il glicocalice, con funzione di

adesione e riconoscimento cellulare.

Fluidità di membrana

La fluidità dipende da fattori:

• Biologici:

• Lunghezza delle catene degli acidi grassi

• Grado di saturazione (più doppi legami = maggiore fluidità)

• Quantità di colesterolo

• Fisici:

• Temperatura (più alta → più fluida)

• Pressione (maggiore → meno fluida)

⚙️Trasporto di membrana

Proteine di trasporto

• Possono essere canali o trasportatori.

• Quando tutte le proteine sono impegnate → si raggiunge la saturazione (la velocità non

aumenta nonostante il gradiente).

Canali

• Permettono il passaggio di ioni o piccole molecole.

• Possono essere:

• Controllati da ligando → si aprono dopo legame con una molecola segnale.

• Controllati dal potenziale → rispondono a variazioni di potenziale elettrico.

Trasporto attivo ⁺ ⁺

• Primario (diretto) → richiede idrolisi diretta dell’ATP (es. pompa Na /K ).

• Secondario (indiretto) → usa l’energia di un gradiente ionico generato da un trasporto

attivo primario.

Trasporto vescicolare

Serve per molecole di grandi dimensioni o particelle:

• Endocitosi → ingresso di materiale:

• Pinocitosi → liquidi e piccole molecole

• Fagocitosi → particelle solide (es. batteri)

• Endocitosi mediata da recettori → selettiva, grazie a recettori specifici sulla

membrana

• Esocitosi → espulsione di materiali fuori dalla cellula tramite vescicole.

IL SISTEMA DI ENDOMEMBRANE

Cos’è

Il sistema di endomembrane è un gruppo di organuli cellulari delimitati da membrane collegati

funzionalmente e strutturalmente tra loro.

Include:

• Involucro nucleare

• Reticolo endoplasmatico (RE)

• Apparato di Golgi

• Lisosomi

• Membrana plasmatica

➡️ Le membrane e le vescicole si muovono e si scambiano materiali tra questi compartimenti,

mantenendo un flusso continuo di sostanze.

Origine evolutiva

Le endomembrane si sarebbero formate per introflessione della membrana plasmatica primitiva,

per compensare:

• L’aumento delle dimensioni cellulari

• La riduzione del rapporto superficie/volume nelle cellule eucariotiche.

Questo ha permesso di creare comparti interni specializzati.

L’INVOLUCRO NUCLEARE

• Formato da due membrane:

• Membrana nucleare interna

• Membrana nucleare esterna, in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso

(RER).

• Tra le due si trova lo spazio perinucleare, continuo con il lume del RE.

• Sulla superficie esterna della membrana esterna sono associati ribosomi attivi nella sintesi

proteica.

• La lamina nucleare, una rete di filamenti proteici, sostiene e dà forma al nucleo (fa parte

del citoscheletro).

Pori nucleari

• Sono canali cilindrici che attraversano l’involucro nucleare e mettono in comunicazione

nucleoplasma e citoplasma.

• Le due membrane si fondono nel punto in cui si trova il poro.

• Il poro è rivestito da un complesso proteico (complesso del poro nucleare).

Funzione:

• Permette il passaggio libero solo di piccole molecole (< 9 nm o < 10.000 Da).

• Il trasporto di macromolecole (es. mRNA, proteine) avviene tramite recettori specifici.

• Il traffico è molto intenso:

• Una cellula in crescita produce fino a 20.000 subunità ribosomali al minuto.

• Ogni poro nucleare trasferisce 5–6 subunità al minuto, e ci sono circa 3.000–4.000

pori per nucleo.

• Durante la replicazione del DNA vengono importate 300.000 molecole di istoni al

minuto (circa 100 per poro).

IL RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE)

È una rete di membrane interne continua con la membrana nucleare esterna.

RER – Reticolo Endoplasmatico Rugoso

• Rivestito da ribosomi sulla superficie esterna.

• Funzioni:

• Sintesi di proteine destinate:

• Alla secrezione (fuori dalla cellula)

• Alla membrana plasmatica

• Ai lisosomi

• Inserimento nel lume: le proteine entrano nel RE durante la sintesi (importazione

co-traduzionale) attraverso pori di traslocazione.

• Sequenza segnale: identifica le proteine da trasferire nel RE.

• Modificazioni iniziali delle proteine, come l’aggiunta di carboidrati.

• Gemmazione di vescicole per il trasporto delle proteine al Golgi.

REL – Reticolo Endoplasmatico Liscio

• Privo di ribosomi.

• Funzioni:

• Sintesi di lipidi e steroidi.

• Detossificazione: aggiunge gruppi –OH alle molecole tossiche, rendendole più polari

→ più solubili → eliminabili.

• Metabolismo dei carboidrati: degradazione del glicogeno.

• Deposito e rilascio di ioni Ca²⁺, specialmente nelle cellule muscolari (rilascio

durante la contrazione).

APPARATO DI GOLGI

• Serie di sacchetti membranosi impilati (cisterne) con tre regioni:

1. Regione cis: riceve le vescicole dal RE.

2. Regione mediale: elabora le proteine.

3. Regione trans: smista e confeziona le proteine in nuove vescicole. Funzioni:

• Riceve le proteine dal RER.

• Le modifica (es. aggiunge carboidrati → glicosilazione).

• Le concentra e confeziona in vescicole di trasporto.

• Le smista:

• Verso la membrana plasmatica (esocitosi/secrezione).

• Verso lisosomi o endosomi.

• Verso altri organuli.

LISOSOMI

Struttura e origine

• Vescicole derivate dal Golgi contenenti enzimi idrolitici (digestivi).

• Mantenuti separati dal resto della cellula per evitare danni.

Tipi:

Tipo Contenuto Caratteristiche

Lisosoma Enzimi inattivi Appena formato dal Golgi

primario

Lisosoma Enzimi attivi + Si forma dalla fusione di un lisosoma primario con una

secondario materiale da digerire vescicola contenente il materiale da degradare

TRASPORTO TRA GLI ORGANULI

Le proteine e i materiali vengono trasferiti tra i comparti del sistema di endomembrane con tre

meccanismi:

Meccanismo Descrizione

1. Trasporto attraverso Tra nucleo e citoplasma (es. mRNA, proteine nucleari).

pori nucleari

2. Trasporto attraverso Verso organuli come mitocondri o perossisomi, tramite canali di

membrane traslocazione.

3. Trasporto tramite Vescicole che gemmano da un comparto e si fondono con un altro

vescicole (RE → Golgi → lisosoma/membrana).

Citoscheletro

Il citoscheletro è una rete di filamenti proteici che:

• Sostiene la forma della cellula

• Mantiene o muove gli organuli interni

• Interviene nella divisione cellulare

• Permette il movimento cellulare

• Ancora la cellula alla matrice extracellulare o ad altre cellule

• Può formare strutture stabili (es. ciglia, flagelli, villi)

⚪ Microfilamenti di actina

Struttura

• Diametro: 7 nm, lunghi molti μm

• Possono essere singoli, in fasci o reti

• Formati da actina, polimerizzabile in modo reversibile (possono depolimerizzare)

• Hanno estremità + e –, che permettono l’orientamento e la crescita ordinata

Funzioni

• Contrazione muscolare

• Movimento ameboide

• Divisione cellulare

• Sostegno dei microvilli nelle cellule intestinali

Proteine motrici associate

• Miosina I → presente in tutte le cellule

• Miosina II → tipica delle cellule muscolari

Le miosine usano ATP per muoversi lungo i filamenti di actina e generare movimento o

contrazione.

⚫ Filamenti intermedi

Caratteristiche

• Diametro intermedio tra actina e microtubuli

• Molto resistenti e stabili: non si smontano facilmente

• Eterogenei (oltre 50 tipi diversi, specifici per tessuto)

• Resistono a tensione e stiramento → mantengono rigidità e collegano i desmosomi

Esempi

• Cheratine negli epiteli

• Neurofilamenti nei neuroni

• Lamine nucleari nel nucleo (formano la lamina nucleare)

Funzioni

• Ancorano organuli e strutture cellulari

• Irradiano dall’involucro nucleare o si estendono nei villi intestinal