Appunti di biologia

GERARCHIA DELLA CLASSIFICAZIONE TASSONOMICA (dal gruppo più piccolo al più grande)

gruppo di organismi con simile struttura, comportamento e funzione

SPECIE consiste una una o più popolazioni i cui membri sono capaci di accoppiarsi tra loro

è il livello di classificazione più piccolo

GENERE è il livello di classificazione che raccoglie le specie strettamente correlate tra loro

FAMIGLIA insieme dei generi

ORDINI insieme delle famiglie

CLASSI insieme degli ordini

PHYLA (sing. PHYLUM) insieme delle classi

REGNI insieme dei phyla

insieme dei regni

è il livello di classificazione più grande

DOMINI Dominio Bacteria Procarioti

esistono 3 Domini Dominio Archea Procarioti

Dominio Eukarya Eucarioti

LA STRUTTURA CELLULARARE NEI PROCARIOTI E NEGLI EUCARIOTI

PROCARIOTI (domini Bacteria e Archea) EUCARIOTI (dominio Eukarya)

GRANDEZZA MEDIA da 1 a 10 micrometri da 10 a 30 micrometri

NUCLEO assente presente

è racchiuso all'interno di un nucleo

non è racchiuso all'interno del nucleo delimitato da membrana

DNA è localizzato in una regione (non delimitata da molecole molto lunghe

membrana) detta area nucleare o nucleoide

unica molecola a forma circolare è addensato a formare cromatina

MEMBRANA CELLULARE presente presente

O PLASMATICA presente in molte cellule, racchiude anche la

PARETE CELLULARE presente solo nelle cellule vegetali

membrana cellulare

presenti ma con struttura differente rispetto

FLAGELLI presenti

agli eucarioti

RIBOSOMI più piccoli rispetto agli eucarioti presenti

sono proiezioni simili a peli utilizzate per

FIMBRIE ancorarsi tra loro o alla superficie di altri assenti

organismi

CITOSCHELETRO assente presente

ALTRI ORGANULI assenti presenti

CELLULARI NUCLEO

Di forma solitamente sferica o ovoidale, con un diametro medio di 5 micrometri

è protetto da un involucro nucleare

contiene il DNA sotto forma di cromatina (DNA associato a RNA ed altre proteine), dall'aspetto

filamentoso e granuloso

controlla la sintesi proteica trascrivendo l'informazione del DNA in molecole di mRNA che,

attraversando i pori nucleari, la portano ai ribosomi

INVOLUCRO NUCLEARE

E' formato da due membrane separate da uno spazio intermembranoso

A intervalli regolari presenta dei pori nucleari, regioni dove le due membrane si fondono creando

zone di comunicazione tra nucleoplasma e citoplasma

PORI NUCLEARI

Ogni poro è formato da 500-1000 proteine di circa 30 tipi differenti

I pori nucleari lasciano passare liberamente ioni e molecole biologiche (incluse piccole proteine)

zone di comunicazione tra nucleoplasma e citoplasma

PORI NUCLEARI

Ogni poro è formato da 500-1000 proteine di circa 30 tipi differenti

I pori nucleari lasciano passare liberamente ioni e molecole biologiche (incluse piccole proteine)

Le proteine che devono attraversare attivamente i pori possiedono un segnale di localizzazione

nucleare (SLN) che fa parte della loro sequenza amminoacidica

Le importine sono proteine che legano la sequenza SNL delle proteine da trasportare, formando

un complesso carico che può essere catturato e trasportato dal macchinario del poro nucleare

LAMINA NUCLEARE

E' una rete fibrosa di filamenti proteici

Forma il rivestimento interno dell'involucro nucleare

Sostiene la membrana nucleare interna e favorisce l'organizzazione interna del nucleo

Svolge un ruolo importante nella duplicazione del DNA e nella regolazione del ciclo cellulare

Mutazioni nei geni che codificano le proteine della lamina nucleare sono associate a diverse

malattie genetiche, quali distrofie muscolari e invecchiamento precoce

NUCLEOLO

E' presente all'interno del nucleo, nella maggior parte delle cellule

Non è circondato da membrana

Contiene un organizzatore nucleolare, costituito dalle regioni cromosomiche contenenti le

istruzioni per sintetizzare i diversi tipi di RNA ribosomiale (rRNA)

E' sede della sintesi degli rRNA che costituiscono i ribosomi

RETICOLO ENDOPLASMATICO

Insieme di cisterne con funzioni diverse, ma collegate tra loro

Il lume del RE è il sito di deposito di calcio, implicato nella segnalazione cellulare

RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO

Non presenta ribosomi in superficie

Al suo interno presenta enzimi che sintetizzano lipidi e carboidrati

E' la sede principale della sintesi di fosfolipidi e colesterolo che compongono le membrane cellulari

Nel tessuto adiposo, immagazzina goccioline lipidiche di triacilgliceroli come riserva energetica

Nelle cellule epatiche è importante per la degradazione di glicogeno in eccesso e di sostanze chimiche

tossiche (come sostanze cangerogene, droghe, alcol, anfetamine e barbiturici)

L'alcol e altre droghe stimolano le cellule epatiche a produrre una quantità maggiore di RE liscio

In alcune cellule sintetizza ormoni steroidei, inclusi quelli riproduttivi

RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO

Presenta ribosomi in superficie

E' in continuità con l'involucro nucleare

E' la sede della sintesi e dell'assemblaggio delle proteine

Al suo interno presenta dei chaperoni molecolari che catalizzano la struttura tridimensionale delle proteine

Al suo interno i proteasomi distruggono le proteine difettive

Al suo interno presenta degli enzimi che possono modificare le proteine, aggiungendo lipidi o carboidrati

COMPLESSO DI GOLGI

Modifica le proteine che riceve del RE, le impacchetta in vescicole di trasporto e le smista ai diversi

componenti delle endomembrane

E' costituito da cisterne (pile di sacche membranose e appiattite)

Nelle cellule vegetali, il Golgi produce polisaccaridi extracellulari che vengono utilizzati come componenti

della parete cellulare

Nelle cellule animali, il Golgi sintetizza i lisosomi, le glicolproteine complesse che compongono la matrice

extracellulare e il muco che ricopre le cellule epiteliali

E' costituito da cisterne (pile di sacche membranose e appiattite)

Nelle cellule vegetali, il Golgi produce polisaccaridi extracellulari che vengono utilizzati come componenti

della parete cellulare

Nelle cellule animali, il Golgi sintetizza i lisosomi, le glicolproteine complesse che compongono la matrice

extracellulare e il muco che ricopre le cellule epiteliali

Le cellule che secerno grandi quantità di glicoproteine presentano un Golgi più sviluppato

è quella più vicina al nucleo

superficie cis riceve le vescicole di trasporto provenienti dal RE

Possiede regione

tre aree è la sede dove avvengono la maggior parte delle modifiche a carico delle proteine

mediale

differenti superficie è quella più vicina alla membrana plasmatica

trans impacchetta le molecole in vescicole e le trasporta al di fuori del Golgi

RIBOSOMI

Contengono l'enzima per la formazione di legami peptidici

Sono composti da una subunità maggiore (pesante) e una subunità minore (leggera), a loro volta composte da

più di 80 proteine diverse e da 3 tipi di rRNA

Il numero dei ribosomi presenti in una cellula può essere modificato dalla cellula stessa in base alle esigenze

Gli rRNA che compongono le subunità dei ribosomi sono sintetizzati nel nucleolo seguendo il codice che li

codifica presente sul mRNA

Gli rRNA sono poi compattati a formare le due subunità ribosomiali all'interno del nucleo

Sono composti per il 60% da rRNA e per il 40% da proteine ribosomiali

LISOSOMI (solo nelle cellule animali, la presenza di lisosomi

nelle cellule vegetali non è mai stata dimostrata)

Sono piccole vescicole contenenti enzimi lisosomiali disperse nel citoplasma

Contengono circa 40 enzimi lisosomiali matenuti all'interno del lisosoma da un pH acido intorno a 5

Agiscono fondendo la loro membrana con vescicole contenenti materiale da digerire

Posso degradare gli organuli danneggiati e riciclare le loro componenti per riutilizzarle o per usarle

come fonte di energia

I lisosomi primari si originano per gemmazione dal Golgi e contengono enzimi idrolitici prodotti dal RE

rugoso

I lisosomi secondari si originano dalla fusione di piu lisosomi primari e degradano il materiale

contenute in vescicole più grandi

Nei soggetti con malattie da accumulo lisosomale (malattie genetiche) mancano alcuni enzimi idrolitici

che impediscono la degradazione di alcuni materiali

La malattia di Tay-Sachs è una malattia da accumulo lisosomale ereditaria, in cui un lipide non può

essere idrolizzato dagli enzimi lisosomiali e si accumula nelle cellule celebrali causando ritardo

mentale

VACUOLI (nelle cellule vegetali, in alcune cellule animali e nei

protisti unicellulari, come i protozoi)

Svolgono funzioni analoghe ai lisosomi delle cellule animali

E' singolo per ogni cellula vegetale

E' protetto da una membrana cellulare detta tonoplasto

Le cellule vegetali non mature contengono piccoli vacuoli che quando iniziano ad accumulare acqua si

fondono in un unico grande vacuolo

Giocano un ruolo importante nella crescita e nello sviluppo delle piante

Può arrivare ad occupare l'80% del volume della cellula

Contiene acqua, sostanze di riserva, sali, pigmenti e scorie metaboliche

Può accumulare ioni idrogeno per mantenere valori appropriati di pH

Accumulando acqua spinge la parete cellulare verso l'esterno, fornendo gran parte dell'energia

meccanica nelle cellule vegetali (pressione di turgore)

Nei protozoi sono presenti vacuoli contrattili che permettono di eliminare acqua in eccesso

Può accumulare ioni idrogeno per mantenere valori appropriati di pH

Accumulando acqua spinge la parete cellulare verso l'esterno, fornendo gran parte dell'energia

meccanica nelle cellule vegetali (pressione di turgore)

Nei protozoi sono presenti vacuoli contrattili che permettono di eliminare acqua in eccesso

PEROSSISOMI

Si formano per gemmazione del RE liscio

Contengono enzimi che catalizzano le reazioni metaboliche dove l'idrogeno è trasferito da vari

composti all'ossigeno

In queste reazioni si forma perossido di idrogeno (H2O2= acqua ossigenta) che viene utilizzato per

detossificare alcuni composti

L'enzima catalasi, presente nei perossisomi, scinde rapidamente H2O2 in acqua + O in modo da evitare

un accumulo di perossido di idrogeno, tossico per la cellula

Sono numerosi nelle cellule che sintetizzano, immagazzinano e degradano i lipidi

Degradano gli acidi grassi e sintetizzano la guaina mielinica che riveste gli assoni neuronali

Nelle cellule renali ed epatiche, detossificano alcuni composti tossici come l'etanolo (l'alcol delle

bevande alcoliche)

I gliossisomi sono perossisomi specializzati, contenuti nei semi delle piante, che trasformano i grassi

accumulati in carboidrati MITOCONDRI

Si accrescono e si riproducono autonomamente grazie alla presenza di piccole quantità di DNA (circa l'1%

del DNA totale della cellula) che codificano per alcune loro proteine

Contengono ribosomi mitocondriali che sintetizzano le proteine mitocondriali

Sono la sede della respirazione aerobica, durante la quale O e C vengono rimossi dalle biomolecole e

convertite in CO2

Si replicano per divisione e possono cambiare forma e dimensioni rapidamente

Intervengono nell'apoptosi: possono interferire con il metabolismo energetico della celluala o liberare

enzimi che controllano la distruzione della cellula

Quando vengono danneggiati possono rilasciare citocromo c, una proteina implicata nella produzione di

energia e che può indurre apoptosi cellulare attivando l'enzima caspasi che degrada componenti vitali

della cellula

Possono avere effetti sulla salute e l'invecchiamento della cellula a causa della perdita di elettroni, che

possono formare radicali liberi (composti tossici e molto reattivi, per la presenza di elettroni spaiati, che

interferiscono con le normali funzioni cellulari)

membrana esterna /

spazion intermembrana è liscia e permette il passaggio di piccole molecole

è selettivamente permeabile

è ripiegata e forma delle estroflessioni dette creste

Struttura membrana interna mitocondriali

mitocondriale nelle creste mitocondriali, l'energia chimica delle molecole

di cibo viene convertita in ATP

è lo spazio delimitato dalla membrana interna

contiene enzimi che degradano le molecole alimentari,

matrice convertendono l'energia in esse contenuta in energia

chimica

CLOROPLASTI (solo nelle cellule vegetali)

Sono solitamente più grandi dei mitocondri

Contengono pigmenti verdi, le clorofille, che intrappolano l'energia luminosa necessaria per la

fontosintesi, che la converte in energia chimica

Contengono carotenoidi, pigmenti gialli e arancio, in grado di assorbire luce

L'energia solare immagazzinata nella clorofilla della membrana tilacoidale eccita gli elettroni, la cui

energia viene utilizzata per sintetizzare ATP e altri composti energetici

Contengono pigmenti verdi, le clorofille, che intrappolano l'energia luminosa necessaria per la

fontosintesi, che la converte in energia chimica

Contengono carotenoidi, pigmenti gialli e arancio, in grado di assorbire luce

L'energia solare immagazzinata nella clorofilla della membrana tilacoidale eccita gli elettroni, la cui

energia viene utilizzata per sintetizzare ATP e altri composti energetici

I cloroplasti sono un tipo di plastidi e, come tutti i plastidi, derivano da proplastidi, organuli precursori

che si trovano in alcune cellule vegetali non specializzate e in particolare nei tesuti in fase di crescita

membrana esterna /

membrana interna /

è il liquido racchiuso nella membrana interna

stroma contiene gli enzimi necessari per la produzione di carboidrati

Struttura dei da CO2 e H2O, utilizzando energia solare

cloroplasti grana (sing. Granum) sono pile di tilacoidi immerse nello stroma

formano i grana

tilacoidi sono vescicole membranose appiattite e interconnesse

sulla loro mebrana si trova la clorofilla

PLASTIDI

Derivano tutti da proplastidi

In particolari condizioni, i plastidi maturi possono mutare forma

In seguito ad esposizione alla luce, i proplastidi sono stimolati a produrre cloroplasti

I cromoplasti sono plastidi che contengono i pigmenti che conferiscono il colore a frutta e fiori

I leucoplasti sono plastidi non pigmentati

Gli amiloplasti sono plastidi che immagazzinano amido nelle cellule di diversi semi, radici e tuberi

CITOSCHELETRO

E' costituito da una densa rete di fibre proteiche

sono composti da subunità proteiche globulari

sono i filamenti più spessi

sono coinvolti nel movimento dei cromosomi durante la divisione cellulare e

fungono da binari per altri movimenti extracellulari

sono i principali componenti strutturali di ciglia e flagelli

sono costituiti da dimeri polarizzati di alfa-tubullina e beta-tubulina

ad essi sono associate diversi tipi di proteine divisi in due gruppi: MAP (Proteine

Associate ai Microtubuli) strutturali e MAP motrici

le MAP strutturali aiutano l'assemblaggio dei dimeri di tubulina e le legano ad altri

componenti

le MAP motrici utilizzano ATP per generare movimento

la chinesina è una MAP motrice che muove gli organuli verso l'estremità positiva dei

microtubuli microtubuli

la dineina è una MAP motrice che muove gli organuli verso l'estremità negativa dei

microtubuli

la dinactina è una proteina adattatrice che lega la dineina al microtubulo

il trasporto causato dalle MAP motrci è un trasporto retrogano

nelle cellule in interfase l'estremità meno dei microtubuli è ancorata ad una

regione detta MTOC (Micro-Tubule Organizing Center), che nelle cellule animali è

rappresentata principalmente dal centrosoma

E' nelle cellule animali il centrosoma contiene due centrioli disposti ad angolo retto

formato tra loro e costituiti da 9 triplette di microtubuli disposte a cilindro cavo

da 3 tipi molte cellule vegetali e fingine hanno un MTOC ma sono prive di centrioli

di possono assemblarsi e disassemblarsi velocemente e durante la divisione cellulare

filamenti formano il fuso mitotico

proteici sono composti da subunità proteiche globulari

sono filamenti flessibili e solidi, costituiti ognuno da 2 stringhe di actina intrecciate

ed altre proteine strutturali

microfilament non possono contrarsi ma possono assemblarsi e disassemblarsi rapidamente

i o filamenti nelle cellule non muscolari, possono associarsi con la miosina a formare strutture

di actina contrattili coinvolte in diversi movimenti

sono filamenti flessibili e solidi, costituiti ognuno da 2 stringhe di actina intrecciate

ed altre proteine strutturali

microfilament non possono contrarsi ma possono assemblarsi e disassemblarsi rapidamente

i o filamenti nelle cellule non muscolari, possono associarsi con la miosina a formare strutture

di actina contrattili coinvolte in diversi movimenti

associati alla miosina sono implicati in diverse funzioni, come la formazione di un

anello di actina attorno alla cellula durante la divisione cellulare, la cui contrazione

causa la strozzatura che origina due cellule figlie

sono composti da subunità proteiche fibrose

sono i filamenti più stabili e sono resistenti e flessibili

sono più numerosi nelle cellule sottoposte a stress meccanico

variano ampiamente per composizione proteica e dimensioni nei diversi tipi

cellulari

filamenti sono presenti solo in alcuni gruppi di cellule animali, tra cui i vertebrati

intermedi le cheratine sono filamenti intermedi

mutazioni nei geni che codificano per le proteine dei filamenti intermedi rendono

la cellula più fragile e sono associate a diversi patologie (vedi sclerosi amiotrofica

laterale (ALS o morbo di Lou Gehrig), una malattina neurodegenerativa che riscontra

anormalità nei neurofilamenti delle cellule nervose che controllano i muscoli)

CIGLIA E FLAGELLI

Sono costituiti da 9 paia di microtubuli disposti lungo la circonferenza e due microtubuli centrali

Il movimento è generato dallo scivolamento l'uno sull'altro dei microtubuli appaiati, causato dalla dineia

alimentata da ATP, mentre delle proteine flessibili collegano insieme le coppie di microtubuli e ne

impediscono lo scivolamento ecc