Appunti Biologia-Chimica per superare OFA!! Utile anche per superare il Test d'ingresso

LISOSOMI

Contengono gli enzimi che servono per la digestione. Sono di solito prodotti a livello dell’apparato del Golgi.

VACUOLI

Sono organuli di dimensioni molto variabile (anche più del 50% della cellula) con funzioni molto varie quali deposito di

sostanze idrosolubili o di sostanze di scarto.

Una categoria particolare, quella dei vacuoli alimentari si combina con i Lisosomi per dare luogo alla digestione.

PEROSSISOMI

In questi organuli che si originano dal RE rugoso avvengono reazioni molto particolari che possono originare prodotti

tossici come i radicali liberi.

I MITOCONDRI

Le cellule ricavano energia attraverso la demolizione di composti organici. La molecola che più frequentemente è

utilizzata per la produzione di energia è il glucosio, ma la cellula ricava energia anche dagli amminoacidi, dai

trigliceridi e da altre molecole organiche. Tramite una serie di reazioni chimiche catalizzate da specifici enzimi,

l’energia potenziale contenuta nei legami dei composti organici viene convertita in energia di altri legami e

immagazzinata in una molecola specifica l’ATP o adenosintrifosfato che rappresenta la moneta di scambio universale

nei processi energetici delle cellule.

Questo processo prende il nome di respirazione cellulare.

Nei procarioti gli enzimi che presiedono alla respirazione sono situati a livello della membrana plasmatica. Negli

eucarioti invece i processi energetici della cellula avvengono a livello di organelli specializzati che si chiamano

Mitocondri.

La lunghezza di un mitocondrio varia attorno ai 4m, all’incirca la dimensione di un batterio.

Il mitocondrio è provvisto di una membrana esterna liscia e di una membrana interna che forma numerose

invaginazioni, le creste mitocondriali.

Le creste mitocondriali ospitano gli enzimi coinvolti nella respirazione cellulare. Altri enzimi implicati in questi

processi si trovano anche nella matrice, lo spazio delimitato dalla membrana interna. La matrice contiene anche alcuni

ribosomi e il DNA mitocondriale, una porzione di DNA che risiede stabilmente a questo livello e che è responsabile

della sintesi di alcuni degli enzimi necessari al funzionamento dei mitocondri.

I CLOROPLASTI

Nella cellula vegetale è presente un’altra categoria di organuli, i cloroplasti, i quali contengono la clorofilla e sono la

sede della sintesi clorofilliana, processo inverso della respirazione cellulare.

L’IPOTESI ENDOSIMBIONTICA PER L’ORIGINE DEI MITOCONDRI E CLOROPASTI

Varie evidenze suggeriscono che mitocondri e cloroplasti siano derivati evolutivamente da procarioti che vivevano

in simbiosi all’interno della cellula più grande e che si sono specializzati per svolgere determinate funzioni.

ADESIONE E COMUNICAZIONE CON LE ALTRE CELLULE DELLO STESSO TESSUTO

Le cellule sono circondate dallo spazio extracellulare ripieno di liquido extracellulare (molto diverso per composizione

e concentrazione di soluti rispetto al citoplasma).

Esse sono ancorate tra loro da strutture (i desmosomi) formate da specifiche proteine di membrana.

In qualche caso è necessario che le cellule aderiscano tra loro in modo stretto (giunzione occludente) in modo che il

tessuto formi una barriera (ad esempio la barriera emato-encefalica decidono che cosa passa e cosa non passa)*.

In molti casi le cellule del medesimo tessuto comunicano tra loro attraverso strutture molto grandi, le congiunzioni

comunicanti ( o congiunzioni serrate)*.

GIUNZIONE COMUNICANTE

• Membrane delle due cellule sinaptiche molto ravvicinate

• Presenza di strutture specializzate, i connessoni che costituiscono veri e propri ponti citoplasmatici.

Il canale è molto più ampio che ad esempio nei canali ionici e lascia passare tutti i tipi di ioni e anche piccole molecole

organiche.

La giunzione comunicante si trova in molti tessuti e serve a mettere in comunicazione il citoplasma di più cellule dello

stesso tessuto (tessuto epatico, epiteliale ecc).

Essa si trova a livello dei neuroni in particolari sinapsi, le sinapsi elettriche e a livello delle cellule gliali le quali

costituiscono una parte cospicua del tessuto cerebrale:

CITOSCHELETRO

La cellula animale non può essere rappresentata come un palloncino pieno d’acqua ma piuttosto come un tendone da

circo retto da un sistema di pali e funi.

I pali e le funi della cellula sono costituiti dal citoscheletro.

1. Dà forma e resistenza meccanica alla cellula raccordandosi con la membrana plasmatica e il sistema delle

membrane;

2. Mantiene nella giusta posizione gli organuli citoplasmatici;

3. È implicato nel movimento (specie negli unicellulari) del citoplasma e di ciglia e flagelli;

4. Svolge un ruolo chiave nella divisione cellulare;

5. Alcuni elementi del citoscheletro fungono da vie per il trasporto di molecole e organuli.

Il citoscheletro è composto da tre diversi tipi di strutture:

• Mictrotubuli (Motilità cellulare, forma della cellula, movimento dei cromosomi e degli organuli, trasporto

assonale)

• Microfilamenti (Scorrimento del citoplasma, movimento ameboide, divisione cellulare, forma della cellula).

• Filamenti intermedi (nel neurone prendono il nome di neurofilamenti, supporto strutturale, forma della

cellula).

Microtubuli e microfilamenti cambiano velocemente forma grazie ai processi di polimerizzazione e

depolimerizzazione (ad esempio nel movimento ameboide degli astrociti oppure la ricrescita

dell’assone). Al contrario i filamenti intermedi sono stabiliti nel tempo.

Negli assoni dei neuroni, i microtubuli funzionano come i binari del treno per il trasporto di piccole

molecole, di macromolecole e organuli all’interno della cellula.

Ci sono alcune categorie di proteine specializzate per il trasporto di questo materiale, in particolare la

chinesina e la dineina.

L’energia per compiere questo lavoro viene fornita dall’ATP prodotto dai mitocondri. Una molecola di chinesina che

trasporta una vescicola e una che trasporta un elemento del citoscheletro. In diverse cellule e specie nel neurone il

citoscheletro svolge un’altra funzione importante*. In alcune cellule, ad esempio il neurone, porzioni diverse della

membrana plasmatica (ad es quella dei dendriti, o quella del monticolo assonico o dei nodi di ranvier o della sinapsi)

hanno proprietà molto diverse e svolgono funzioni molto specializzate (determinate dalla diversa composizione nelle

proteine di membrana). In assenza di altri fattori la composizione delle membrane tenderebbe ad uniformarsi in tutto il

plasmalemma.

Il citoscheletro impedisce che questo avvenga ancorando le proteine di membrana in una certa parte della cellula.

Patologie a carico del citoscheletro sono implicate in alcune malattie neurodenerative.

In alcuni processi degenerativi, come ad esempio nella demenza di Alzheimer, gli elementi del citoscheletro proliferano

fino a far morire la cellula e poi rimangono a lungo dopo la morte cellulare (la cosiddetta placca di neurofibrilla).

PROPRIETA’ DELLA MEMBRANA PLASMATICA

- Delimita il citoplasma formando una barriera meccanica.

- Controlla l’accesso dei soluti e dei solventi permettendo che le caratteristiche del citoplasma differiscano da quello dei

liquidi esterni.

- Permette l’entrata e l’uscita controllata di piccole molecole (es ioni) e di molecole di dimensioni maggiori (es

glucosio).

- Risponde alla presenza di molecole segnale presenti all’esterno innescando reazione interne di risposta.

- Presenta molecole specifiche che permettono alla cellula di essere riconosciuta, di aderire ad altre cellule e di

comunicare con loro.

Composta da un doppio strato di fosfolipidi e proteine associate alla membrana.

IL DOPPIO STRATO DI FOSFOLIPIDI

I legami di tipo apolare che si formano tra le lunghe catene di acidi grassi e assieme alla loro tendenza a sfuggire il

mezzo acquoso forniscono grande stabilità alla membrana fosfolipidica. Tuttavia i singoli fosfolipidi si muovono di

continuo navigando tra gli altri e permettendo alla membrana plasmatica di deformarsi. Tra i fosfolipidi sono

inserite molecole di colesterolo (in quantità variabile tra 0 e il 20% dei grassi). Il colesterolo dà particolari proprietà alle

membrane fosfolipidiche impedendo ad esempio di irrigidirsi con l’abbassarsi della temperatura o di divenire troppo

fluide al suo aumentare.

Sia la % di colesterolo che il tipo di acidi grassi possono variare nel tempo in relazione alle esigenze della cellula (ad es.

risposta al freddo nelle piante).

LE PROTEINE DI MEMBRANA

Tutte le membrane, incluse quella plasmatica si originano a livello del Reticolo

Endoplasmatico Rugoso. È qui che le proteine di membrana vengono sintetizzate e associate alla membrana.

Per capire come questo avvenga bisogna prima capire come la destinazione finale delle diverse proteine viene

determinata.

Le proteine vengono sintetizzate (utilizzando le info degli RNA messaggeri) sia a livello dei ribosomi liberi (che si

trovano nel citoplasma) sia a livello dei ribosomi associati alle membrane (reticolo endoplasmatico rugoso). La

destinazione di queste proteine è differente a seconda di dove sono state prodotte.

L’esatta destinazione delle diverse proteine dipende da una sequenza terminale che viene riconosciuta (e che poi

viene staccata quando la proteina è stata trasportata alla sua destinazione).

I ribosomi liberi e quelli legati al reticolo endoplasmatico producono proteine con destinazione differente:

- RIBOSOMI LIBERI

• Citoplasma

• Nucleo

• Mitocondri

• Perossisomi

- RIBOSOMI ASSOCIATI al reticolo endoplasmatico 

• Proteine di membrana

• Proteine secretorie

Le proteine intrinseche sono bloccate all’interno della membrana perché la porzione che attraversa la membrana ha

residui aminoacidi apolari che non possono uscire a contatto con il mezzo acquoso.

La maggior parte delle proteine intrinseche può muoversi in orizzontale liberamente scorrendo dentro la membrana

come si può facilmente provare con esperimenti di ibridazione tra cellule diverse.

Facendo fondere due cellule di specie diversa, i ricercatori hanno dimostrato che in breve tempo le proteine di

membrana appartenenti alle due cellule si mescolano. Quindi in assenza di altri fattori la composizione delle membrane

tenderebbe ad uniformarsi in tutto il plasmalemma. Alcune proteine intrinseche tuttavia sono ancorate in posizioni

specifiche della membrana tenute in posizione dal citoscheletro.

Le proteine estrinseche (o periferiche) sono ancorate alla membrana in modo più labile (di solito con legami idrogeno)

spesso legandosi a proteine intrinseche. Possono trovarsi sia sulla superficie interna (citoplasma) che su quella esterna

(liquido extracellulare). Sulla superficie (specie quella esterna) della membrana si trovano anche dei glucidi per lo più

legati ai lipidi (glicolipidi) o alle proteine (glicoproteine). Per lo più essi servono da segnale di identità della cellula