Biologia animale aa 2014 2015 Costa

H O).

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-Le proteine dei perossisomi vengono sintetizzate sui ribosomi liberi nel citoplasma.

Vengono dirette ai perossisomi perchè hanno all’N-O-C terminale una specifica

sequenza (serina-leucina-serina) chiamata segnale 1 o 2 di targeting per i perossisomi.

68 3.novembre.2014

Il mitocondrio produce ATP, esso viene considerato come la centrale che produce

energia. La cellula prende il glucosio (uno zucchero) e lo utilizza per generare energia

(definita come ATP).

La cellula prende il glucosio e lo inizia a demolire all'interno del citoplasma; la prima

reazione che avviene nel citoplasma è la glicolisi (reazione costituita da diverse

tappe) e attraverso essa viene generata una quantità piccola di ATP.

E’ a livello del mitocondrio che avviene la produzione maggiore di ATP. L'ultimo

metabolita che si forma dalla demolizione del glucosio è il piruvato, esso mediante un

meccanismo particolare, viene preso dal mitocondrio e dentro esso avvengono una

serie di reazioni biochimiche che vengono chiamate ciclo di krebs. Subito dopo il ciclo

di krebs si ha un fenomeno che porta alla produzione di una grande concentrazione

di H nello spazio tra la membrana esterna e interna del mitocondrio. Grazie a questa

+

alta concentrazione viene prodotto ATP.

Il glucosio preso dalla cellula attraverso la glicolisi viene trasformato in piruvato e

portato dentro al mitocondrio per entrare nel ciclo di krebs.

Si viene a formare un'alta concentrazione di H tra membrana interna e esterna del

+

mitocondrio. Su questa membrana vi è ATPasi che utilizza il gradiente di

concentrazione degli H e spinge quindi gli H verso la matrice (reazione esoergonica

+ +

favorita, passa da una soluzione più concentrata a una meno concentrata) e utilizza

quest'energia che si forma dalla reazione per formare ATP a partire da ADP+P.

ADP + P → ATP

L'ATP è essenziale per far avvenire le reazioni endoergoniche per esempio il trasporto

della pompa sodio-potassio. 69

Origine dei mitocondri: teoria endosimbiontica

Si pensa che una cellula ancestrale abbia inglobato un batterio con un metabolismo

aerobio: utilizzava l'ossigeno per creare ATP mentre la cellula aveva un metabolismo

anaerobio ossia utilizzava la CO per creare ATP. Il batterio è diventato il nostro

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mitocondrio.

Osservazioni a favore della teoria:

Alcune osservazioni sono a favore della teoria endosimbiotica, vi sono infatti delle

somiglianze tra il mitocondrio ed i procarioti:

-composizione della membrana interna (non ha il colesterolo)

-le dimensioni dei mitocondri

-la struttura e dimensioni dei ribosomi

-hanno un genoma costituito da molecola di DNA circolare

-i mitocondri si dividono per scissione

Il mitocondrio deriva dall'inglobamento di una cellula eucariotica ancestrale di un

batterio.

Comunicazione intercellulare negli organismi procarioti:

La comunicazione intercellulare è fondamentale che possa avvenire negli organismi

pluricellulari. Tutto l'organismo è formato da molte cellule ma per l'omeostasi

dell'organismo devono collegarsi le une con le altre.

La comunicazione intercellulare regola diverse funzioni:

regola il differenziamento cellulare

 regola la crescita e la divisione cellulare

 regola i processi vita /morte cellulare

 coordina le diverse attività cellulari



Le cellule comunicano tramite molecole di varia natura dette molecole segnale.

Esistono molti tipi di molecole segnale e portano il messaggio ad una cellula detta

cellula target.

A seconda della modalità con cui viene fatta la comunicazione e delle molecola

segnale prodotta si parla di vari tipi di comunicazione intercellulare:

-paracrina

-sinaptica

-endocrina 70

A seconda di quale tipo di comunicazione si parli anche le molecole segnale hanno

nomi diversi:

-paracrina → mediatore chimico

-sinaptica → neurotrasmettitore

-endocrina → ormone

Oltre alla cellula che produce la cellula segnale ci deve essere una cellula target sulla

cui superficie vi sono dei recettori (proteine) che possono interagire con la molecola

segnale. Se la cellula non ha il recettore non può rispondere alla molecola segnale.

Comunicazione paracrina: la molecola segnale è il mediatore chimico

Il mediatore chimico

viene detto locale

perché agisce a corto

raggio (sulle cellule

vicine)

La comunicazione

autocrina significa che

la cellula che produce il

mediatore chimico è

anche la stessa che

risponde a tale

mediatore chimico.

La comunicazione sinaptica: la molecola segnale è un neurotrasmettitore

Anche queste sono a corto raggio poiché la cellula target è subito vicina. Le cellule

nervose secernono i neurotrasmettitori, mediatori chimici a corto raggio, che

agiscono sulle sinapsi.

Le sinapsi si istaurano tra un neurone portante il messaggio (presinaptico) e un

neurone ricevente il messaggio (postsinaptico).

Lo spazio chi vi è tra

il neurone

presinaptico e il

postsinaptico è il

vallo sinaptico.

I neurotrasmettitori si

riversano nelle

sinapsi a dosi

elevate (500um).

Agiscono ad alte

concentrazioni. I

recettori con cui

interagiscono

hanno una bassa

affinità di legame

verso tali molecole. 71

La comuncazione endocrina: la molecola segnale è un ormone

Le cellule

endocrine

secernono gli

ormoni che

influenzano cellule

bersaglio anche

molto lontane.

Gli ormoni vanno

ad agire sulle

cellule che hanno

il recettore per

quell'ormone. La

caratteristica della

comunicazione

endocrina è che le

cellule target

possono essere anche molto lontane dalla zona in cui è stato prodotto l'ormone.

L'ormone viene molto diluito nella circolazione sanguigna quindi i recettori hanno

un'alta affinità di legame per gli ormoni (ne basta poco affinché la cellula possa

rispondere).

Tipi di ormoni:

Peptidici: insulina glucagone (pancreas), ossitocina vasopressina (ipotalamo), FSH -

folliclo stimolante- LH – ormone luteinizzante- (ipofisi)

Steroidei: cortisolo, progesterone, estradiolo, testosterone, diidro-testosterone

(derivano tutte dal colesterolo)

Catecolaminici: derivano dalla tirosina come per esempio adrenalina e

noradrenalina

Iodinati: tiroideo.

Gli ormoni steroidei derivano dal colesterolo: sono piccole molecole apolari.

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Le giunzioni cellulari connettono cellule adiacenti:

Nei tessuti animali le cellule sono caratterizzate da strutture che le fanno aderire le une

alle altre, dette in generale giunzioni.

Le giunzioni possono essere di 3 tipi: accludenti, desmosomi e gap.

Giunzioni occludenti (o serrate): impediscono alle sostanze di passare negli spazi

tra le cellule.

Desmosomi: tengono unite le cellule adiacenti tramite connessioni stabili mediate da

proteine, tuttavia i materiali contenuti nelle cellule sono liberi di spostarsi nella matrice

extracellulare. Sono fonte di stabilità meccanica per i tessuti che, come la pelle,

devono sostenere forti stress fisici.

Giunzioni gap: sono dei canali che uniscono i pori nelle membrane di cellule

adiacenti consentendo il passaggio di sostanze tra le cellule. Passano solo piccole

molecole come, per esempio, l'AMP ciclico.

Le molecole segnale possono essere:

Idrosolubili: tutti i neurotrasmettitori, la maggior parte degli ormoni e dei mediatori

chimici locali.

Sono idrofilici per cui non possono attraversare la membrana plasmatica e

interagiscono quindi con le cellule rimanendo all'esterno.

Liposolubili: gli ormoni steroidei e tiroidei. Sono idrofobici ed attraversano il doppio

strato lipidico.

Le molecole segnale idrofiliche hanno recettori sulla membrana plasmatica, mentre

quelle lipofiliche hanno recettori intracellulari.

La membrana svolge un ruolo chiave nella risposta della cellula ai segnali:

Un segnale può consistere in uno stimolo fisico o chimico. Il semplice fatto che un

segnale sia presente non implica che troverà risposta da parte della cellula, per poter

rispondere deve possedere uno specifico recettore in grado di rilevare esattamente

quel segnale. Una volta attivato dal segnale, il recettore specifico innesca all’interno

della cellula una serie di passaggi chiamati nel complesso via di trasduzione del

segnale, una sequenza di eventi molecolari e di reazioni chimiche che porta alla

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risposta cellulare a un dato segnale.

La capacità delle cellule di recepire gli stimoli è cruciale per l’omeostasi.

Le cellule sono esposte ad una gamma di segnali e possono fornire risposte differenti:

I segnali chimici non sempre sono di origine endogena, a volte infatti provengono

dall’ambiente esterno. Perché l’informazione veicolata da un segnale sia trasmessa a

una cellula, la cellula bersaglio deve essere in grado di recepire il segnale e di

rispondere ad esso.

Soltanto le cellule dotate dei recettori specifici sono in grado di rispondere a

determinati segnali.

Una via di trasduzione del segnale è costituita tipicamente da un segnale, un

recettore e una risposta.

Le vie di questo tipo variano negli specifici passaggi che le compongono ma

condividono tutte uno stesso meccanismo comune: la regolazione allosterica.

La regolazione allosterica implica una modificazione della forma tridimensionale di

una proteina, come risultato del legame di un’altra molecola su un sito diverso dal sito

attivo della proteina stessa.

Una via di trasduzione del segnale può terminare con una risposta a breve termine,

come l’attivazione di un enzima, oppure a lungo termine, come un cambiamento

dell’espressione genica.

Le proteine di membrana svolgono la funzione di recettori:

La molecola segnale ha una forma che si adatta perfettamente a un sito

tridimensionale posto nella proteina del recettore corrispondente: una molecola che

si lega in questo modo a un recettore prende il nome di ligando. Il legame del ligando

provoca un cambiamento della forma tridimensionale del recettore che innesca la

risposta delle cellula. In molti casi il recettore ha una funzione enzimatica (si parla di

dominio catalitico), con il sito attivo sul lato citoplasmatico della membrana. Quando

si lega al recettore il ligando funge da regolatore allosterico, facendo in modo che il

sito attivo del dominio catalitico venga a trovarsi esposto.

Di solito il ligando non viene metabolizzato e il suo ruolo è semplicemente quello di

“bussare alla porta” della cellula.

I recettori (R) si legano ai loro ligandi (I) in modo non covalente, secondo la legge di

azione di massa valida nelle reazioni chimiche: il legame è quindi reversibile.

Anche un inibitore può legarsi ad un recettore, impedendone così il legame con il

normale li