Biologia delle cellule vegetali

Biologia cellulare

Introduzione

Dispensa a cura di Alessio Lavorgna, anno accademico 2020-2021, Prof. Guarino.

Biologia e sistematica vegetale

• Organulo: strutture interne presenti soltanto nelle cellule eucariote, dotati di membrane, specializzati per compiere una funzione specifica.
• Cellula: parte più piccola della materia vivente autonoma, ha struttura tipica e negli organi pluricellulari possono essere specializzate a svolgere funzioni specifiche.
• Tessuto: insieme organizzato di cellule simili (esprimono i geni nello stesso modo), specializzati per svolgere una data funzione.
• Organo: parte specifica di un apparato/sistema, formato da più tessuti.
• Apparato: più organi atti a svolgere una funzione.
• Organismo
• Popolazione: più organismi simili.
• Comunità: tutti gli organismi che vivono in un luogo.
• Ecosistema: comunità che interagisce con la biosfera.

Teoria cellulare

La cellula è la più piccola unità che rappresenta le proprietà tipiche della vita. La cellula si moltiplica in seguito all'accrescimento e alla divisione delle precedenti. Ogni organismo è costituito da cellule.

Cellula procariota

Semplice, non è presente il nucleo: non c'è la divisione tramite membrane (come accade negli organelli). Gli organismi sono unicellulari, hanno dimensioni ridotte e presentano dei granuli per la riserva di energia. Il citoplasma è circondato da membrana plasmatica e una parete cellulare. A volte presentano uno strato protettivo gelatinoso (capsula). Il DNA non è localizzato nel nucleo. Hanno pili e flagelli atti al movimento.

Cellula eucariotica

Complessa, possiedono una membrana nucleare che contiene il materiale genetico. Gli organelli specializzati possono compiere più funzioni. Ha un nucleo e gli organelli sono dotati di membrane proprie. Anche se la membrana plasmatica ha una composizione di base uguale in tutti gli organelli (due strati di fosfolipidi), cambia la percentuale di proteine di membrane e lipidi che svolgono determinate funzioni.

Strutture in comune nella cellula vegetale e animale

• Nucleo: separato dal resto della cellula dalla membrana nucleare (dotata di pori nucleari).
• Reticolo endoplasmatico liscio: deputato alla formazione dei lipidi.
• Reticolo endoplasmatico rugoso: deputato alla modificazione conformazionale delle proteine sintetizzate dai ribosomi (che aderiscono al r.e.r. quando devono essere sintetizzate le proteine che devono abbandonare il citoplasma).
• Apparato del Golgi: formato da una pila di cisterne membranose, riceve le proteine e le elabora chimicamente.
• Ribosomi: formati da due subunità che si associano quando devono essere utilizzati per la sintesi proteica o l'assemblaggio degli amminoacidi.
• Mitocondri: importanti dal punto di vista metabolico, formati da due membrane che permettono di separare gli ambienti.
• Citoscheletro: funzione di sostegno, dirige gli spostamenti interni inoltre con la contrazione aiuta il movimento.
• Membrana citoplasmatica: doppio strato fosfolipidico con proteine di membrana, serve a isolare e proteggere la cellula.

Strutture specifiche della cellula animale

• Lisosomi: derivano dal Golgi, contengono enzimi digestivi.
• Flagelli: estroflessioni che servono al movimento.

Strutture specifiche della cellula vegetale

• Parete cellulare: formata da cellulosa in una matrice di polisaccaridi con spessore e modificazioni (lignificazione); funzione di sostegno, controbilancia la pressione di turgore, i plasmodesmi permettono alla cellula di comunicare con l'esterno.
• Cloroplasto: membrana che ha al suo interno una serie di altre membrane che compongono i tilacoidi (deputati alla fotosintesi).
• Vacuolo: vescicola che funge da riserva di acqua e sali minerali (succo vacuolare), può rappresentare il 90% del volume complessivo della cellula, ha una membrana particolare il tonoplasto, funzione di sostegno (pressione di turgore), degrada le biomolecole.

Composizione del protoplasma

Insieme delle sostanze contenute nella cellula e circondate da membrana. Il citoplasma è interno alla cellula, mentre il nucleoplasma è interno al nucleo. È formato da acqua, proteine (10-20%), lipidi (2-3%), acidi nucleici (1%) e materiale inorganico (1%).

Importanza dell'acqua

L'acqua è importante perché mostra 37 anomalie rispetto alle molecole simili, queste anomalie fanno sì che abbia delle caratteristiche particolari, adatte alle reazioni enzimatiche che si compiono durante l'attività metabolica. Nella cellula è al 95% libera.

Proprietà del protoplasma

La diversa concentrazione di ioni rispetto al liquido interstiziale avviene grazie alla membrana semipermeabile che lascia passare molecole e ioni selettivamente.

Dogma centrale della biologia

Descrive il flusso dell'informazione: DNA ↔ RNA → modifiche (es. splicing) → proteine → modifiche post-traduzionali.

Macromolecole

Costituite da monomeri, formati a loro volta da 20 amminoacidi.

Biocatalizzatori

Proteine/enzimi che agiscono come catalizzatori biologici.

Depositarie/portatori dell'informazione genetica

Acidi nucleici.

Riserve di energia

Carboidrati.