Biologia generale: la cellula (procariota e eucariota)

IL MODELLO PROCARIOTE.

Struttura dei procarioti.

Il batterio NON contiene mitocondri (visto che è praticamente grande QUANTO i mitocondri) ma gli

unici organuli che presenta sono il DNA e i ribosomi.

 Il modello procariote contiene il DNA: esso è situato in modo libero, in modo “circolare”, chiuso,



avente tutti i geni per permettere una trasmissione genetica dispensa pagina 20

 Il mesosoma : esso è il posto dove il batterio può attuare la trasmissione genetica (duplicazione



del DNA), producendo ATP per far sì che l’energia arrivi SUBITO, i mesosomi permettono ciò

piegandosi su se stessi, così da velocizzare il processo.

 I plasmidi : possono essere considerati “DNA extracromosomico”, in eccesso.

I plasmidi possono replicarsi AUTONOMAMENTE e permanere nella cellula batterica per

numerose generazioni.

 Il citoscheletro : le proteine del citoscheletro sono la FtsZ (omologa della tubulina negli

eucarioti), la MreB, la MreC e la MreD (omologhe dell’actina negli eucarioti) e la crescentina

(omologa ai filamenti intermedi negli eucarioti).

La riproduzione della cellula procariotica.

I batteri si dividono per scissione binaria: durante

questo processo, i batteri allungano la propria

struttura, contenente il DNA, duplicandola.

1. Il batterio si riproduce ogni 20 minuti però,

prima di farlo, replica il proprio DNA; una volta

replicato, viene diviso tra le due nuove cellule

figlie.

2. Si forma un setto, nel punto in cui il DNA ha

finito di replicarsi.

3. A livello del setto si separano le due nuove

eliche di DNA.

4. Si separano definitivamente le due nuove

cellule figlie (due nuovi batteri).

Alcune classificazioni dei procarioti in base alle esigenze metaboliche.

Si trovano in quasi tutti gli ambienti: nell’aria, nel suolo, nell’acqua, nel ghiaccio, nelle sorgenti

calde e perfino negli sbocchi idrotermali delle profondità oceaniche.

Batteri autotrofi Sono in grado di sintetizzare le proprie

molecole organiche a partire da sostanze

inorganiche semplici come CO o H O,

2 2

utilizzando energia luminosa (foto-autotrofi)

oppure NH e nitriti utilizzando energia chimica

3

(chemio-autotrofi).

Batteri eterotrofi NON sono in grado di sintetizzare molecole

organiche complesse a partire da molecole

inorganiche semplici.

Batteri aerobi Sono capaci di degradare TOTALMENTE il

glucosio in acqua e anidride carbonica

rompendo TUTTI i legami che si trovano

all’interno del glucosio, sfruttando al massimo

la molecola grazie a tutti i processi possibili.

Batteri anaerobi Traggono energia tramite la glicolisi e possono

ricavare energia tramite processi di

fermentazione.

Batteri prototrofi Riescono a vivere in un terreno MINIMO,

costituito, cioè, soltanto da acqua, sali minerali

e carbonio.

Batteri auxotrofi NON riescono a vivere in un terreno minimo a

causa di carenze a livello metabolico, dovute a

mutazioni di DNA e, NON essendo in grado di

sintetizzare gli aminoacidi o le vitamine di cui

hanno bisogno e perciò necessitano, OLTRE al

terreno minimo, della sostanza per il quale non

hanno il gene funzionante.

Parassiti Parassitano le cellule eucariotiche.

Simbionti Esiste uno scambio EQUO e POSITIVO tra il

batterio e l’ospite.

IL MODELLO EUCARIOTE.

Mentre, quando parliamo di procarioti,

possiamo parlare SOLO di organismi

unicellulari, quando parliamo di cellule

“eucariote”, ci riferiamo a organismi che

possono essere SIA monocellulari che

pluricellulari.

La cellula eucariotica è molto più

complessa della cellula batterica (con un

volume di 1000 volte maggiore) e le sue

dimensioni vanno dai 10 micron al

centimetro.

La compartimentazione.

La cellula eucariotica è caratterizzata

dalla presenza di DIVERSI organuli e, di

conseguenza, di una struttura a

“compartimentazione” : la compartimentazione fa sì che reazioni metaboliche DIFFERENTI siano

svolte all’interno della cellula CONTEMPORANEAMENTE alcuni organuli vengono descritti come

delle “fabbriche” che forniscono prodotti SPECIFICI, mentre altri organuli come delle “centrali

energetiche” che assumono una PARTICOLARE fonte di energia e la convertono in un’altra

utilizzabile dalla cellula.

La membrana cellulare eucariotica.

Come detto in precedenza, affinché i primi organismi si potessero evolvere, era necessario che si

creasse un confine capace di SEPARARE l’ambiente INTERNO della cellula dall’ambiente esterno

circostante.

Le funzioni della membrana cellulare.

 Permeabilità selettiva : il flusso dell’acqua è sempre diretto dal compartimento a MINOR

concentrazione a quello a maggior concentrazione quindi, deve essere rispettata l’isotonicità.

 Struttura a “mosaico fluido” : le regioni apolari dei fosfolipidi e delle proteine di membrana

interagiscono così da formare una barriera INSOLUBILE, il doppio strato fosfolipidico questo

doppio strato si comporta come una sorte di pellicola di grassi all’interno della quale

“galleggiano” MOLTI tipi diversi di proteine.

Quali sostanze compongono la membrana cellulare? La struttura e le funzioni delle membrane

biologiche sono determinate dalle proprietà CHIMICHE dei loro costituenti: lipidi, proteine e

carboidrati.

LIPIDI DI MEMBRANA

La membrana cellulare è fluida grazie alla parte lipidica (costituita da fosfogliceridi, sfingolipidi e

steroli).

Questi lipidi sono delle molecole anfipatiche, con teste idrofile e code idrofobiche ed è PROPRIO

grazie a questa “anfipaticità” che riescono a disporsi in maniera ORDINATA in ambiente acquoso,

formando il doppio strato fosfolipidico con le code idrofobiche poste all’interno e le teste idrofile

poste a contatto con l’acqua.

Ora: i lipidi si MUOVONO, potendo ruotare o spostarsi da un lato all’altro attraverso una diffusione



laterale alle volte, però, un lipide rivolto verso il lato extracellulare può ruotare verso l’interno

della cellula; il lipide NON è in grado di ruotare da solo ma hanno bisogno dell’intervento degli

enzimi flippasi, gli enzimi che permettono il movimento e il trasferimento dei lipidi.

La fluidità della membrana è determinata dalla temperatura e dalla composizione dei lipidi, visto

che la membrana è TANTO PIU’ fluida in presenza di un MAGGIOR numero di lipidi con code

idrofobiche.

Esempio :

se la cellula sta morendo, il rischio è quello di creare delle cellule DIFETTOSE e, di conseguenza, “si



suicida”, attuando l’apoptosi per poter essere riconosciuta dai macrofagi, la cellula usa gli enzimi

flippasi, permettendo al macrofago di poter “ribaltare” gli organuli esterni (in pratica, si rivolta come un

calzino) il macrofago, allora, riconosce che quella è una cellula morente, visto che gli organuli



dovrebbero stare all’interno ... e non il contrario, come in questo caso ergo, la ingloba.

PROTEINE DI MEMBRANA

Le proteine possono essere:

Proteine integrali Rivolte verso la superficie interna o verso

quella esterna.

Proteine che attraversano la membrana Presentano 3 domini (uno rivolto verso

l’interno, uno che attraverso la membrana e

uno rivolto verso l’esterno).

Proteine periferiche Proteine di membrana che NON sono integrate

nella membrana stessa.

Le proteine di membrana possono avere diverse funzioni, potendo essere:

 vettori

 canali

 connettori

 recettori

 enzimi

GLUCIDI DI MEMBRANA

La parte glucidica è detta “glucoalice” ed è formata da glucolipidi o glucoproteine : il glucoalice

funge da barriera idrofilica di protezione e permette il riconoscimento biologico recettore-ligando o

cellula-cellula. ↆ

Come avviene il riconoscimento tra le cellule?

Possiamo considerare il caso di un’infezione, dove le cellule si devono riconoscere per poter far

fronte al danno:

 Nel sangue sono presenti diverse cellule: leucociti, eritrociti e piastrine.

 Fra i leucociti c’è una classe che prende il nome di “leucociti neutrofili”, le quali vengono

convogliate nel sito dove è avvenuta l’infezione.

ↆ

Il riconoscimento delle cellule avviene nel seguente modo:

1. I leucociti neutrofili vengono richiamati dal circolo sanguigno, dove si trovano.

2. I neutrofili presentano degli oligosaccaridi specifici che fungono da ligandi per i recettori della



lectina delle cellule endoteliali dei vasi sanguigni la lectina intrappola il neutrofilo,

impedendogli di circolare

3. La lectina porta il neutrofilo in una posizione che gli permette di oltrepassare la barriera

cellulare

4. Il neutrofilo giunge, finalmente, al sito di infezione

L’asimmetria della membrana. La membrana cellulare è asimmetrica, cioè lo strato INTERNO ed

ESTERNO della membrana NON sono simmetrici tra loro: la perdita dell’asimmetria influenza

tantissimi processi biologici (tra cui l’apoptosi, che avviene ad opera dei macrofagi che

riconoscono la cellula).

Durante l’abiogenesi (il momento in cui le membrane si stanno formando) si stabilisce l’asimmetria

della membrana:

1. il REL, che contiene gli enzimi per la sintesi dei lipidi, forma i fosfolipidi.

2. i fosfolipidi vengono aggiunti alla formazione del doppio strato.

3. Si avrà un MAGGIOR numero di lipidi SOLO da una parte sino a che non entra in azione la

flippasi, che catalizza il trasferimento delle molecole fosfolipidiche destinate all’ALTRO strato.

4. Questo sino alla crescita SIMMETRICA di ENTRAMBE gli stati della membrana.

Com’è composta, più nel dettaglio, la cellula eucariotica?

Il nucleo. Nelle cellule eucariotiche, la maggior parte del DNA è situata nel nucleo, il quale svolge

VARIE funzioni:

• è la sede in cui si trova il DNA e in cui avviene la duplicazione

• è la sede in cui il DNA viene trascritto in RNA

• contiene il nucleolo, la regione ove avviene l’assemblaggio dei ribosomi.

Il nucleo è racchiuso da 2 membrane (strati fosfolipidici) che, assieme, formano l’involucro

nucleare: le due membrane sono perforate da migliaia di pori nucleari, che collegano l’interno del

nucleo con il citoplasma e che consentono ad alcune molecole di entrare o di uscire dal nucleo,

bloccando il passaggio di altre.

All’interno del nucleo, il DNA è associato a proteine a formare il complesso fibroso che costituisce

la cromatina, la quale si presenta nella sua forma condensata attraverso i cromosomi.

Reticolo endoplasmatico. Nelle cellule eucariotiche sono presenti delle reti di membrane

INTERCONNESSE tra loro entro il citop