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La teoria endosimbiontica e l'origine delle cellule eucariote

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 permettono la fotosintesi clorofilliana nelle cellule vegetali. Entrambi questi organelli possiedono un DNA proprio.

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 allele dominante possono avere alleli recessivi diversi.

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 omozigotisimultaneamente. Un esempio di codominanza è il gruppo sanguigno AB nell'uomo.

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 superfice esterna possono presentare un flagello che gliconsente 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 porto 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. E' delimitato da un involucro nucleare, costituito da una doppia membrana, essa presenta dei porinucleari che mettono in comunicazione l'interno del nucleo con il citoplasma, permettendo il passaggio di varie molecole nel corso di vari processi. 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 nellaquale 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. Glicitoplasma sintetizzano proteine che rimarranno all'interno della cellula. I mitocondri sono gli organelli responsabili della produzione di energia all'interno della cellula. Sono formati da una doppia membrana e contengono una matrice interna dove avviene la respirazione cellulare. Il nucleo è il centro di controllo della cellula e contiene il materiale genetico, il DNA. È circondato da una membrana nucleare che contiene pori attraverso i quali avviene lo scambio di molecole tra il nucleo e il citoplasma. Il nucleolo è una regione all'interno del nucleo dove avviene la sintesi dei ribosomi. Il Golgi è un complesso di membrane che si occupa della modifica, dell'elaborazione e dell'imballaggio delle proteine prodotte dal reticolo endoplasmatico. Le proteine vengono trasportate dal reticolo endoplasmatico al Golgi tramite vescicole di trasporto. Le vescicole sono piccole sacche di membrana che si formano e si staccano dai vari organelli citoplasmatici per trasportare molecole e proteine all'interno della cellula. I lisosomi sono organelli contenenti enzimi che si occupano della digestione e del riciclaggio dei materiali all'interno della cellula. I perossisomi sono organelli che contengono enzimi che svolgono diverse funzioni, tra cui la degradazione dei grassi e la neutralizzazione dei radicali liberi. I centrioli sono organelli che partecipano alla divisione cellulare e sono coinvolti nella formazione del fuso mitotico. Questi sono solo alcuni degli organelli citoplasmatici più importanti presenti nelle cellule eucariotiche. Ogni organello svolge una funzione specifica e contribuisce al corretto funzionamento della cellula.citoplasma sintetizzano le proteine che occorreranno propriamente allacellula stessa. Il 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 superfice cis del complesso di Golgi mediante vescicole di trasporto, una volta modificate usciranno dalla superfice trans, dirette verso la membrana plasmatica o ad altri organelli citoplasmatici. I 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. I vacuoli immagazzinano materiali, acqua e sostanze di rifiuto. Essi sono propri delle cellule vegetali e sono responsabili del mantenimento della pressione idrostatica. I perossisomi sono coinvolti nel metabolismo dei lipidi e nelladetossificazione dicomposti tossici. Essi producono perossido di idrogeno, ma contengono l'enzima catalasi che lo degrada. I 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. Il citoscheletro è una rete interna dinamica costituita da tre tipi di filamenti: microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. Il citoscheletro fornisce supporto strutturale ed è implicato in vari tipi di movimento cellulare, compreso il trasporto di materiale all'interno della cellula. I microtubuli sono cilindri cavi, costituiti da due proteine molto simili: α e β tubulina. Esse possiedono una polarità e le loro due estremità sono denominate + e -, l'estremità + si polimerizza per addizione di dimeri di tubulina mentre l'estremità - si depolarizzerà persintassi corretta per formattare il testo utilizzando tag html:

sottrazione di dimeri di tubulina che a loro volta verranno riciclati per formare altri microtubuli in altre aree della cellula. Nelle cellule che non sono in divisione, l'estremità - dei microtubuli risulta ancorata ad un centro di organizzazione, denominato Centrosoma. Il centrosoma contiene due strutture dette centrioli (svolgono il ruolo di formare il fuso mitotico durante la mitosi), queste strutture sono disposte ad angolo retto formate da microtubuli disposti 9x3 (9 gruppetti da 3 microtubuli ciascuno) a formare un cilindro cavo.

I microfilamenti sono formati dalla proteina actina, essi svolgono un ruolo importante nel movimento cellulare, nel sostegno strutturale e formano il solco di scissione durante la fase di citodieresi della divisione cellulare.

I filamenti intermedi sono fibre costituite dalla proteina cheratina, resistenti e flessibili. Svolgono la funzione di sostegno meccanico.

Le tre principali proteine motrici sono: la Chinesina e la Dineina nei microtubuli e la [proteina mancante]

Miosina per i microfilamenti. Le cellule muscolari hanno due tipi di filamenti specializzati, uno più spesso formato dalla proteina miosina e l'altro più sottile composto dalla proteina actina. La contrazione muscolare è permessa dall'ATP che viene idrolizzato ad ADP permettendo il legame della miosina all'actina, lo scivolamento simultaneo di tutte le teste miosiniche determina l'accorciamento della cellula muscolare.

La membrana plasmatica separa fisicamente l'interno della cellula con l'ambiente extracellulare. È costituita da un doppio strato fosfolipidico nel quale sono incastonate varie proteine. Il doppio strato fosfolipidico è flessibile e selettivamente permeabile, ha quindi la possibilità di fondersi con altre membrane e di permettere il passaggio di alcune sostanze e non di altre. Per queste caratteristiche viene definito modello a mosaico fluido.