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La membrana plasmatica
Il citosol è la parte del citoplasma dove si trovano i ribosomi 70S, caratterizzati dal coefficiente di sedimentazione o valore S unità Svedberg, che misura la velocità di sedimentazione in funzione della forma e della dimensione. I ribosomi eucariotici sono più grandi (80S).
Il nucleoide è l'area nucleare in cui si trova il cromosoma batterico, costituito da una singola molecola di DNA circolare. Inoltre, possono essere presenti anche i plasmidi, altre piccole molecole di DNA circolare capaci di replicarsi autonomamente e utilizzate come vettori in ingegneria genetica. I plasmidi sono privi di organuli citoplasmatici e sono circondati da membrana.
Gli enzimi per le funzioni possono essere localizzati sulla membrana plasmatica, sui mesosomi (ripiegature della membrana plasmatica) o nel citoplasma. Alcuni batteri possono formare endospore, che sono cellule a riposo capaci di sopravvivere a lungo in condizioni diverse.
La riproduzione dei batteri avviene attraverso scissione binaria, in cui la cellula si divide in due parti uguali.
- Nei batteri non avviene né mitosi né meiosi, si replicano in condizioni ottimali ogni 20 minuti. Un fattore limitante la crescita dei batteri è l'esaurimento delle sostanze nutritive.
- Le cellule eucariotiche sono caratterizzate da un nucleo delimitato da un involucro membranoso. Si osserva una compartimentazione (presenza di compartimenti intracellulari delimitati da membrana con funzioni diverse). Gli organismi eucarioti possono essere organismi unicellulari protisti, oppure organismi pluricellulari. Le diverse dimensioni sono dovute a un numero di cellule diverso.
- Differenze tra cellula eucariotica e procariotica:
- Dimensione: diametro 0,3 - 2 μm (procariotica), 2-25 μm (eucariotica)
- Nucleo: avvolto da involucro (eucariotica), assente (procariotica)
- Nucleolo: assente (eucariotica), presente (procariotica)
- Cromosomi: 1, circolare (procariotica), molti, in genere lineari (eucariotica)
- Organuli cellulari: assenti (procariotica), presenti (eucariotica)
- Ribosomi: 70 S (procariotica), 80 S (eucariotica)
- Citoscheletro: assente (procariotica), presente (eucariotica)
- Mesosomi: presenti (procariotica), assenti (eucariotica)
- Flagelli: composti da flagellina (procariotica), composti da...
- microtubuli
- PARETE CELLULARE: Presente (peptidoglicano) Assente (cellule animali); Presente (piante, cellulosa; funghi, chitina)
- DIVISIONE CELLULARE: Scissione binaria Mitosi o meiosi
- METABOLISMO: Anaerobico o aerobico Aerobico
DIFFERENZA TRA CELLULA VEGETALE ED ANIMALE:
Cellule vegetali sono in grado di effettuare la fotosintesi grazie ai cloroplasti, organuli delimitati da due membrane, analogamente ai mitocondri, con cui hanno altre caratteristiche in comune come la presenza di una molecola di DNA circolare.
Nello stroma (spazio pieno di liquido racchiuso nella membrana interna) sono presenti gli enzimi per la fotosintesi.
Nello stroma si trovano anche sacche di membrane appiattite e interconnesse dette tilacoidi che in alcuni punti si impilano formando i grana (singolare granum).
Le membrane dei tilacoidi contengono il pigmento della clorofilla, che capta l'energia luminosa (ma quando la clorofilla cattura l'energia luminosa la luce verde non è assorbita!).
nelle cellule vegetali a differenza di quelle animali sono presenti la parete cellulare, i cloroplasti e un grosso vacuolo centrale. I citoplasmi di cellule adiacenti sono collegati da plasmodesmi, canali attraverso cui passano acqua e piccole molecole. Differenze con quelle animali: - Presenza di: a) PARETE CELLULARE: struttura rigida che svolge funzione di sostegno, protegge la cellula e ne mantiene la forma, costituita da fibre di cellulosa immerse in una matrice di altre molecole; b) PLASTIDI: organuli racchiusi da membrana, che comprendono cloroplasti, cromoplasti, amiloplasti ecc.; c) VACUOLI: (il termine significa vuoto per l'assenza di una struttura interna), tra cui il vacuolo centrale così chiamato perché si trova in posizione centrale e occupa gran parte del volume della cellula; presenti quasi esclusivamente in cellule vegetali e protisti, sono sacchetti pieni di acqua con vari soluti disciolti, racchiusi da una membrana, che possono svolgere svariate funzioni tra cuiL'accumulo di sostanze nutritive come le proteine del seme, la digestione e il mantenimento della struttura idrostatica che dà turgore alla cellula. Membrana del vacuolo tonoplasto. Assenza di:
- CENTRIOLI
- LISOSOMI (la cui funzione è svolta dai vacuoli)
- FLAGELLI
Inoltre, nelle piante le giunzioni cellulari sono appunto costituite da canali attraverso la parete cellulare, detti plasmodesmi, che collegano il citoplasma delle cellule adiacenti.
2.4 MEMBRANA CELLULARE E SUE FUNZIONI
Una cellula deve mantenere un ambiente interno idoneo allo svolgimento di tutte le reazioni chimiche necessarie per la vita, perciò tutte le cellule sono separate dall'esterno da una membrana plasmatica. La sua comparsa ha permesso l'evoluzione delle cellule eucariotiche dove sono presenti anche membrane interne che danno luogo a compartimenti cellulari. L'insieme delle membrane all'interno di tutte le cellule eucariotiche costituisce il sistema di endomembrane che,
completamente assente in quelle procariotiche e nei virus, comprende tutte le membrane che ricoprono i vari organelli immersi nel citoplasma (tra cui mitocondri, cloroplasti, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, involucro nucleare elisosomi ma non perossisomi). La struttura della membrana, dalla membrana cellulare (membrana plasmatica, che delimita tutte le cellule e anche i batteri) alle membrane interne delle cellule eucariotiche, tutte presentano la stessa struttura. Sono formate da: a) Lipidi principalmente fosfolipidi, che presentano una coda idrofoba formata da due catene di acidi grassi e una testa idrofila con un gruppo fosfato. Da un lato con la coda rifuggono l'acqua, dall'altro la cercano molecole antipatiche. In acqua formano un doppio strato fosfolipidico dove le code si associano e dispongono verso l'interno, le teste si dispongono verso l'esterno da entrambi i lati, a contatto con l'acqua. Fra questi lipidi c'è anche ilcolesterolo. b) Proteine divise in proteine periferiche e proteine integrali, mentre le prime sono associate debolmente al doppio strato lipidico le seconde lo attraversano tutto (proteine transmembrana) o in parte; la parte che lo attraversa è costituita da amminoacidi idrofobi perché a contatto con le code idrofobe).MODELLO A MOSAICO FLUIDO modello delle membrane biologiche in cui la struttura non è rigida ma entro certi limiti consente ai lipidi e alle proteine di spostarsi sul piano della membrana. È detto fluido per la possibilità delle molecole di spostarsi e mosaico per le proteine che fluttuano.
Alcune proteine e lipidi di membrana sono glicosilati (vi è stata l'aggiunta di carboidrati): glicolipidi e glicoproteine si trovano sul versante extracitoplasmatico della membrana. Alcune proteine attraversano la membrana più di 20 volte, altre anche una sola.
FUNZIONI DELLA MEMBRANA Contorno e barriera dipermeabilitàOrganizzazione e localizzazione della funzioneProcessi di trasportoRilevamento del segnaleComunicazione cellula-cellula.2.4 TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA
Le membrane cellulari sono selettivamente permeabili, dette anche semipermeabili permettono il passaggio solo di alcunesostanze e non di altre (permeabile = permette di attraversare).
Trasporto di piccole molecole le molecole, quanto più sono piccole e idrofobe tanto più facilmente attraversano la membrana(alcuni gas come ossigeno, azoto o anidride carbonica). L'interno del doppio strato lipidico è idrofobo quindi blocca il passaggiodelle molecole idrofile!2.5 TRASPORTO DI PICCOLE MOLECOLE O IONIPassano attraverso la membrana per diffusione semplice lungo il proprio gradiente di concentrazione (da una a concentrazionemaggiore ad una minore). TRASPORTO PASSIVO DELL'ACQUA attraverso una membrana a permeabilità selettiva è detto osmosi. Passano dalla o regione a
minore concentrazione di soluti (soluzione isotonica) a una in cui sono più concentrati (ipertonica). Una cellula in una soluzione ipotonica si lisa, in una ipertonica si raggrinza, in una soluzione isotonica rimane normale.
MOLECOLE PIÙ GRANDI E IONI come amminoacidi, glucosio e nucleotidi ma anche le molecole elettricamente cariche o anche se più piccole, passano attraverso la membrana mediante diffusione facilitata: il trasporto è mediato dalle proteine transmembrana che legano un soluto da una parte della membrana e lo trasferiscono dall'altra mediante un cambiamento della propria conformazione. Fra queste proteine vi sono le proteine trasportatrici (anche vettrici o carrier) che trasportano amminoacidi e zuccheri e le proteine canale che formano i canali ionici attraverso cui passa uno ione. Ogni proteina trasportatrice è selettiva e trasporta solo un tipo di molecola ed anche ogni canale ionico.
TRASPORTO ATTIVO trasporto contro
Il gradiente di concentrazione richiede energia fornita dall'ATP per idrolisi. Un esempio è la pompa sodio-potassio (detta anche Na+ - K+ ATPasi) presente in tutte le cellule animali, che pompa contro rispettivi gradienti di concentrazione tre ioni sodio fuori e fa entrare due ioni potassio. Un'altra pompa è quella Ca2+ ATPasi.
2.6 TRASPORTO DI MACROMOLECOLE
Le macromolecole sono troppo grandi per poter passare attraverso la membrana, perciò il loro trasporto avviene mediante:
- Esocitosi: durante il processo una vescicola secretoria si fonde con la membrana plasmatica rilasciando il contenuto nell'ambiente esterno alla cellula; la membrana della vescicola diventa parte integrante della membrana. Dall'interno all'esterno della cellula, la cellula secerne ormoni, muco, proteine del latte, enzimi digestivi, anticorpi, proteine, neurotrasmettitori ecc. oppure prodotti di scarto.
- Endocitosi: durante il processo sostanze dell'ambiente esterno alla cellula vengono inglobate formando una vescicola che si stacca dalla membrana plasmatica e si muove all'interno della cellula. Esistono due tipi di endocitosi: la fagocitosi, che riguarda l'inglobamento di particelle solide, e la pinocitosi, che riguarda l'inglobamento di liquidi e soluti disciolti.
alla cellula sono circondate da una porzione di membrana plasmatica che prima si incurva a formare una sorta di tasca, infine si separa dalla membrana plasmatica formando una vescicola endocitica. L'endocitosi è importante per diversi processi tra cui l'ingestione di sostanze nutritive e la difesa contro i microrganismi. L'endocitosi comprende la fagocitosi, la pinocitosi (la cellula ingloba goccioline di liquido) e l'endocitosi mediata da recettore.
Fagocitosi: tipo di endocitosi in cui la cellula ingerisce particelle relativamente grandi che possono essere costituite anche da cellule intere. Nel nostro corpo è effettuata generalmente solo da cellule dette fagociti (leucociti neutrofili del sangue e macrofagi) ed ha funzione di difesa. In molti eucarioti unicellulari come le amebe e i protozoi ciliati come anche in alcuni animali inferiori come platelminti e spugne, ha funzione nutritiva.
Endocitosi mediata da recettore: è un processo
specifico perché consente di incorporare solo le sostan
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