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Teoria endosimbiontica

La teoria endosimbiontica fornisce una spiegazione alla comparsa delle cellule eucariote. Essa sostiene che le cellule procariote avrebbero dato origine a un rapporto di simbiosi, cioè uno scambio reciproco di favori, ovvero entrambe le cellule potevano utilizzare alla bisogna una struttura o delle risorse presenti nell’altra. Proseguendo con l’evoluzione si pensa che le cellule procariote cominciarono ad essere inglobate all’interno di altre cellule a formare le cellule eucariote, generando quello che conosciamo oggi come gli organelli citoplasmatici.

L’esempio più lampante è il mitocondrio che probabilmente è stato il primo organello a formarsi permettendo la respirazione aerobia nelle cellule animali, ed i cloroplasti che permettono la fotosintesi clorofilliana nelle cellule vegetali. Entrambi questi organelli possiedono un DNA proprio.

Leggi di Mendel

Gregor Mendel è stato un vero e proprio pioniere nel campo della genetica. I suoi studi lo hanno portato a definire tre principi: il Principio dell’ereditarietà, il Principio della segregazione ed il principio dell’assortimento indipendente. I geni si trovano sui cromosomi, le forme alternative di un determinato gene sono denominate alleli, essi occupano i locus corrispondenti su cromosomi omologhi.

Un individuo che possiede due alleli uguali per un dato locus è omozigote per quel locus. Se i due alleli sono diversi allora l’individuo sarà eterozigote per quel locus. In un individuo eterozigote, l’allele dominante può mascherare l’espressione dell’allele recessivo. Per questa ragione due individui con lo stesso fenotipo possono essere diversi a livello genotipico.

Nella prima generazione si esprimerà fenotipicamente l’allele dominante, mentre nella seconda generazione tornerà in parte a comparire fenotipicamente l’allele recessivo. Secondo il principio della segregazione, gli alleli dello stesso locus si separano l’uno dall’altro, ovvero segregano. I gameti aploidi che ne risulteranno conterranno quindi ciascuno un solo allele per ogni locus.

Secondo il principio dell’assortimento indipendente, gli alleli di diversi locus sono distribuiti casualmente, ciò porta alla ricombinazione genetica, cioè alla produzione di nuove combinazioni di geni che non erano presenti nella generazione parentale. La dominanza non sempre si verifica, alcuni alleli mostrano la dominanza incompleta, per cui l’eterozigote mostra un fenotipo intermedio rispetto alla generazione precedente. Un esempio di dominanza incompleta è il fiore rosa. Oppure la codominanza, per cui l’eterozigote esprime i fenotipi degli omozigoti simultaneamente. Un esempio di codominanza è il gruppo sanguigno AB nell’uomo.

Cellula eucariota e procariota

Le cellule eucariote e procariote differiscono per vari aspetti. La cellula procariote è circondata da una membrana plasmatica oltre che da una parete cellulare, sulla superficie esterna possono presentare un flagello che gli consente il movimento, è di dimensioni inferiori rispetto alla cellula eucariote, esse si riproducono per scissione binaria, hanno una poca o assente organizzazione di organuli, solitamente quelli presenti sono i ribosomi; non presentano un nucleo delimitato da membrana, ma al suo posto si trova un’area nucleare dov’è concentrato il DNA.

La cellula eucariote ha una struttura più organizzata e complessa, infatti presenta un nucleo ed un citoplasma contenente una varietà di organuli ed una componente fluida definita citosol. Il nucleo contiene l’informazione genetica codificata nel DNA. È delimitato da un involucro nucleare, costituito da una doppia membrana, essa presenta dei pori nucleari che mettono in comunicazione l’interno del nucleo con il citoplasma, permettendo il passaggio di varie molecole nel corso di vari processi.

Struttura del DNA

Il DNA si associa a proteine per formare la cromatina, che è organizzata in cromosomi, essi durante la divisione cellulare si condensano a formare una struttura filiforme. Quando la cromatina è molto condensata e i cromosomi sono ben visibili significa che la cellula non è in trascrizione ma in divisione, la cromatina prende il nome di eterocromatina, mentre quando la cromatina è poco condensata al contrario la cellula sarà in trascrizione e non in divisione prende il nome di eucromatina. Negli eucarioti, il DNA è associato agli istoni (proteine che costituiscono la componente strutturale della cromatina) per formare i nucleosomi.

Il nucleolo è la regione del nucleo nella quale avvengono la sintesi dell’RNA ribosomiale e l’assemblaggio dei ribosomi. Una differenza importante tra eucarioti e procarioti si trova nella fase di trascrizione della sintesi proteica, infatti dopo la trascrizione alle molecole di mRNA eucariotico vengono fatte delle aggiunte, all’estremità 5’ verrà aggiunto un cap, mentre all’estremità 3’ verrà aggiunta una coda di poli-Adenine. Queste modifiche proteggono l’mRNA eucariotico dalla degradazione dovuta al passaggio della membrana nucleare ed al transito all’interno del citoplasma.

La differenza principale però è che nel DNA eucariotico si susseguono regioni codificanti chiamate esoni e regioni non codificanti chiamate introni. Entrambe queste sequenze vengono trascritte, ma gli introni verranno successivamente rimossi dal pre-mRNA e gli esoni riuniti insieme a costituire una sequenza codificante continua. Questo processo prende il nome di splicing.

Organelli cellulari

Gli organelli citoplasmatici più importanti sono:

• Reticolo endoplasmatico: È una rete di membrane ripiegate all’interno del citosol. Si differenzia in reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Il RE liscio è la sede della sintesi dei lipidi. Il RE rugoso ha la superficie esterna ricoperta di ribosomi che sintetizzano polipeptidi. Tali polipeptidi possono essere traslocati all’interno del lume ed assemblati in proteine e/o modificati. Queste proteine che ne risulteranno saranno poi trasferite in altri compartimenti intracellulari attraverso piccole vescicole di trasporto che gemmano dalle membrane del RE stesso.
• Ribosomi: Possono trovarsi sul reticolo endoplasmatico rugoso oppure liberi nel citoplasma. I ribosomi situati sul RER sintetizzano proteine che saranno contenute all’interno di vescicole per poi essere trasferite all’esterno della cellula oppure rimanere che rimangono all’interno come nel caso dei lisosomi, mentre i ribosomi liberi nel citoplasma sintetizzano le proteine che occorreranno propriamente alla cellula stessa.
• Complesso del Golgi: È costituito da una serie di sacche membranose appiattite, dette cisterne, che hanno la funzione di processare, smistare e modificare le proteine sintetizzate dal RE e di assemblare i lisosomi. Le glicoproteine vengono trasferite dal RE alla superficie cis del complesso di Golgi mediante vescicole di trasporto, una volta modificate usciranno dalla superficie trans, dirette verso la membrana plasmatica o ad altri organelli citoplasmatici.
• Lisosomi: Sono vescicole sparse nel citoplasma, contenenti enzimi litici, in grado di degradare le strutture cellulari logore, i batteri e varie altre sostanze. Essi non sono presenti nelle cellule vegetali.
• Vacuoli: Immagiangazzano materiali, acqua e sostanze di rifiuto. Essi sono propri delle cellule vegetali e sono responsabili del mantenimento della pressione idrostatica.
• Perossisomi: Sono coinvolti nel metabolismo dei lipidi e nella detossificazione di composti tossici. Essi producono perossido di idrogeno, ma contengono l’enzima catalasi che lo degrada.
• Mitocondri: Sono rivestiti da una doppia membrana, la particolarità della membrana interna è che è ripiegata a formare delle creste, denominate creste mitocondriali. Esse sono la sede della respirazione aerobica.

Citoscheletro della cellula muscolare

Il citoscheletro è una rete interna dinamica costituita da tre tipi di filamenti: microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.

Membrana plasmatica

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