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formate da un solo anello di atomi di carbonio e azoto, sono la citosina e la timina nel

DNA, mentre nell RNA al posto della timina vi è l uracile.

-catena polinucleotidica: il DNA è costituito da due catene polinucleotidiche associate l una

all altra in una doppia elica avvolta a spirale, gli RNA sono invece formati da un singolo

filamento polinucleotidico.

Le due catene del DNA sono disposte tra loro in modo antiparallelo, ciò significa che l

estremità 5’ di ogni catena è associata all estremità 3’ della seconda catena. La doppia

elica resta unita per via del fatto che nella porzione centrale, le basi azotate dei due

filamenti si associano tramite legami ad idrogeno. Ogni coppia è composta da una base

purinica associata ad una base pirimidinica. Sono possibili solo due tipi di appaiamenti, AT

e GC. La regola di Chargaff afferma che la quantità di adenina è uguale alla quantità di

timina, e stessa cosa vale per citosina e guanina, di conseguenza la quantità totale delle

purine è uguale a quella delle pirimidine.

L informazione o il materiale genetico è costituito da molecole di DNA a doppio filamento

che avvolgendosi attorno a proteine formano complessi definiti cromatina, la quale

condensandosi da vita ai cromosomi. Pertanto il cromosoma è formato da DNA. Il

cromosoma è costituito da migliaia di geni ciascuno dei quali occupa posizioni ben definite

sul cromosoma. Pertanto il DNA è formato da diversi tratti che si susseguono, i geni.

I geni vengono duplicati e trasmessi alle cellule figlie.

Un tratto di RNA sarà complementare a un tratto di DNA o gene.

Un gene eucaristico è costituito da un tratto iniziale, formato da una sequenza di

nucleotidi, promotore, una successione di tratti di nucleotidi codificanti aminoacidi, esoni,

alternati a tratti non codificati, introni, e un tratto finale, terminatore.

Nel gene procariote mancano gli introni.

Le funzioni del DNA sono:

-trasmissione dei caratteri ereditari: attraverso la sua duplicazione e successiva

trasmissione alle cellule figlie.

-sintesi proteica: attraverso la formazione di RNA complementari e maturazione di un

mRNA che codificherà la formazione di una proteina.

Duplicazione

Processo che da una molecola di DNA originario porta alla formazione di due molecole

figlie.

Può avvenire secondo tre modelli di replicazione:

-modello di replicazione semiconservativa, ciascuno dei due filamenti di DNA funge da

stampo per la sintesi del filamento complementare, le due nuove molecole sono formate

ciascuna da un filamento vecchio e uno nuovo.

-modello di replicazione conservativa, la doppia elica parentale funge da stampo per la

sintesi di una nuova doppia elica, si ha la sintesi di un intera molecola nuova.

-modello di replicazione dispersiva, frammenti della molecola parentale di DNA servono

da stampo per l assemblaggio di due nuove molecole, ciascuna contiene alcune porzioni

vecchie e alcune porzioni nuove.

La replicazione accettata è quella semiconservativa.

Un enzima, DNA elicasi, separa i legami tra le basi azotate complementari, delle proteine

leganti il singolo filamento (SSBP) si legano a due filamenti svolti impedendo loro di

riassociarsi per formare la doppia elica e altre dette topoisomerasi impediscono la

formazione di grovigli.

L enzima DNA polimerasi, responsabile dell allungamento dei due nuovi filamenti , non

essendo in grado di iniziare un filamento dal nulla, necessita di una breve sequenza di

RNA, RNA primer, sintetizzata da un enzima detto primasi, su cui iniziare l aggiunta di

nuovi nucleotidi. 5

Questa aggiunta è sempre in direzione 5’->3’, richiede sempre un estremità 3’OH di

partenza fornita dal nucleotide dell RNA primer.

Ogni frammento (di Okazaki), inizia con un primer a RNA, la cui rimozione, seguita dal

riempimento degli spazi lasciati vuoti con nuovo DNA, permetterà a un enzima detto DNA

ligasi, di saldare i diversi frammenti tra di loro.

Il codice genetico è basato su triplette di basi non sovrapposte che codificano ciascuna

per un aminoacido, in questo modo essendo 20 i possibili aminoacidi si hanno 64 possibili

codoni.

Ciascuna delle 64 triplette dell mRNA è complementare alle 64 triplette di DNA che hanno

fatto da stampo per la loro formazione.

61 codificano per un singolo aminoacido, mentre 3 non codificano per nessun aminoacido,

sono segni di stop della sintesi proteica.

Il codice genetico è definito universale perché una stessa tripletta ha lo stesso significato

in quasi tutti gli organismi.

È definito anche degenerato o ridondante in quanto più codoni codificano per uno stesso

aminoacido.

Lineare perché è letto in gruppi di tre nucleotidi senza sovrapposizioni.

Non presenta segni di interpunizioni che indicano dove inizia e dove finisce un nucleotide.

Gli RNA possiedono un solo filamento che può avvolgersi su se stesso in modo da

formare delle porzioni doppie generate e stabilizzate dall appaiamento complementare

delle basi e quindi dalla formazione di legami ad idrogeno, nel caso degli RNA i possibili

appaiamenti sono AU e GC. Il valore del rapporto A/U e G/C non è unitario perché non c è

appaiamento completo delle basi.

Lo splicing è un processo attraverso il quale, in particolari condizioni, da uno stesso

mRNA immaturo originato dallo stampo di un singolo gene, in seguito a tagli e rimozioni

degli introni con modalità differenti, si possono formare diversi mRNA maturi ciascuno

codificante una diversa proteina.

A seconda della loro necessità e dei segnali molecolari, le diverse cellule trascrivono

segmenti differenti del DNA definiti unità di trascrizione, i geni.

Nel corso della fase G1 sul DNA nucleare avviene la sintesi di vari tipi di RNA con un

processo chiamato trascrizione, catalizzato da un complesso enzimatico detto RNA

polimerasi.

La sintesi dell RNA si effettua utilizzando:

-l enzima RNA polimerasi

-il DNA come stampo

-ATP, CTP, GTP e UTP come precursori del RNA

L RNA viene sintetizzato come filamento singolo e la trascrizione segue la direzione 5’->3’

Il processo di trascrizione produce diversi tipi di RNA:

-l RNA messaggero (mRNA) che porta l informazione genetica per la sintesi proteica nel

citoplasma

-l RNA transfer (tRNA) che decodifica l informazione trasferendo ogni singolo aminoacido

alla catena crescente durante la sintesi proteica

-l RNA ribosomiale (rRNA) che costituisce una parte del ribosoma, la struttura molecolare

dove avviene la sintesi proteica.

La trascrizione può essere suddivisa in tre distinti processi:

-inizio: l RNA polimerasi si lega in punti specifici della doppia elica del DNA riconoscibili

per la presenza di sequenze ATP ripetute, dette sequenze promoter, e iniziano la lettura di

uno solo dei due filamenti in direzione 5’->3’.

-allungamento: utilizzando nucleotidi trifosfati presenti nel nucleo, le RNA polimerasi

costituiscono catene di nucleotidi a sequenza complementari a quelli sul DNA. 6

-terminazione: particolari sequenze, sempre di DNA danno il segnale di terminazione

della lettura con il conseguente distacco della polimerasi dallo stampo.

Nei procarioti la trascrizione avviene nel citoplasma e l mRNA neoprodotto può essere

utilizzato immediatamente per la sintesi proteica.

Negli eucarioti, invece, il processo è più complicato in quanto il prodotto della trascrizione

nel nucleo è un pre-mRNA che deve quindi essere modificato fino alla forma matura dell

mRNA, questo viene tradotto nel citoplasma.

La cellula come base della vita

Le cellule sono i “mattoni” della vita. La teoria cellulare è basata su 3 principi fondamentali:

-le cellule sono le unità fondamentali della vita

-tutti gli organismi sono composti da cellule

-tutte le cellule provengono da cellule preesistenti.

Le cellule contengono acqua e piccole e grandi molecole (almeno 10000 tipi differenti),

che vengono usate per trasformare materia ed energia, per rispondere alle sollecitazioni

provenienti dal loro ambiente e per riprodursi.

Sono composte per il 97% da: carbonio, ossigeno, azoto, idrogeno.

I composti chimici della cellula possono essere classificati in:

-composti organici: glucidi, lipidi, proteine, acidi nucleici, vitamine, ormoni

-composti inorganici: acqua e sali minerali.

La piccola dimensione cellulare è un esigenza pratica che deriva dal modo in cui varia il

rapporto tra superficie e volume di ogni oggetto man mano che esso aumenta di

dimensioni. Man mano che una cellula diviene più grande, la sua attività chimica e quindi

la velocità alla quale produce rifiuti e la necessità di risorse, aumentano più velocemente

della sua superficie. Inoltre, le cellule devono spesso distribuire le sostanze da un punto all

altro al loro interno, e più è piccola la cellula più è questo avverrà facilmente.

Vi sono 2 tipi fondamentali di microscopio:

-ottico: sfrutta lenti di vetro e la luce visibile per formare un immagine ingrandita di un

oggetto. Ha una risoluzione di circa 0,2 micro m, che permette di visualizzare la forma e le

dimensioni della cellula e di alcune sue strutture interne.

-elettronico: usa degli elettromagneti per focalizzare un fascio di elettroni. La sua

risoluzione è di circa 0,2 nano m, che permette di distinguere i dettagli di numerose

strutture subcellulari.

Ogni cellula è circondata da una membrana che la separa del suo ambiente, questa

membrana citoplasmatica è composta da un doppio strato fosfolipidico.

I ruoli della membrana sono:

-permette alla cellula di mantenere un ambiente interno più o meno costante

-agisce come una barriera selettiva permeabile, impedendo il passaggio ad alcune

sostanze e permettendo ad altre di entrare e uscire dalla cellula

-è importante per la comunicazione tra cellule adiacenti e per la ricezione di segnali dall

ambiente

-spesso contiene proteine che sporgono da essa e sono responsabili del legame e dell

adesione alla cellule adiacenti.

I procarioti possono servirsi di fonti di energia molto più varie rispetto a ogni altro

organismo vivente e possono occupare ambienti assai più estremi. Sono in genere più

piccole di quelle eucariotiche e ogni individuo procariote è una singola cellula.

Caratteristiche in comune tra eucarioti e procarioti:

-sono delimitati da una membrana da una membrana cellulare detta anche membrana

plasmatica o plasmalemma

-all interno della membrana cellulare è presente un abbondante materiale chiamato

citoplasma 7

-hanno un proprio materiale genetico costituito da DNA

-operano la sintesi proteica all interno di piccole strutture chiamate ribosomi.

Tutte le cellule procariote hanno la stessa struttura:

-la membrana citoplasmatica racchiude la cellula, regolando il traffico dei materiali verso l

interno e l esterno della cellula e separandola da suo ambiente

-il nucleotide contiene il materiale ereditario (DNA) della cellula.

Il resto del materiale racchiuso nella membrana citoplasmatica è chiamato citoplasma.

Esso è composto da due costituenti: il citosol (consiste prevalentemente di acqua che

contiene disciolti ioni, piccole e grandi molecole solubili) e particelle insolubili (tra cui i

ribosomi, sono i siti della sintesi proteica)

Le sostanze contenute nel citoplasma sono in continuo movimento.

Sebbene meno complicate delle cellule eucariotiche, le cellule procariotiche sono

funzionalmente complesse, con migliaia di reazioni biochimiche.

Durante la loro evoluzione, alcuni procarioti svilupparono strutture specializzate che

conferirono loro un vantaggio selettivo:

-parete cellulare: è localizzata all esterno della membrana citoplasmatica. La rigidità della

parete cellulare sostiene la cellula e ne determina la forma. Non è un efficace barriera alla

permeabilità.

A racchiudere la parete cellulare di alcuni batteri vi è uno strato di una sostanza viscida,

definita capsula, essa aiuta ad impedire la disidratazione della cellula e talvolta permette

al batterio di agganciarsi ad altre cellule. Non è però fondamentale per la vita procariotica.

-membrane interne: alcuni gruppi di batteri eseguono la fotosintesi, in questi la

membrana citoplasmatica si ripiega verso l interno a formare un sistema di membrane

contenenti i composti necessari per la fotosintesi.

-flagelli e pili: un complesso motore proteico fa ruotare un flagello attorno al proprio asse

come un elica, facendo così avanzare la cellula. Il motore proteico è ancorato alla

membrana citoplasmatica e, in alcuni batteri, alla membrana esterna alla parte cellulare.

Se vengono rimossi la cellula cessa di muoversi.

I pili sono strutture che si estendono dalla superficie di alcuni gruppi batterici. Aiutano i

batteri ad aderire gli uni agli altri per scambiarsi materiale genetico.

-citoscheletro: alcuni procarioti presentano una struttura elicoidale filamentosa interna

proprio al di sotto della membrana citoplasmatica. Ha un ruolo di mantenere la forma della

cellula.

Essendo un organismo unicellulare, la cellula procariote necessita di duplicarsi, il processo

che utilizza per la sua duplicazione è assesuato e viene detto scissione o fissione binaria.

Le cellule eucariotiche hanno dimensioni maggiori di quelle dei procarioti. Hanno anch

esse una membrana citoplasmatica, il citoplasma e i ribosomi.

All interno delle cellule eucariotiche vi sono delle strutture con forma e funzioni

caratteristiche chiamate organelli e hanno ruoli specifici all interno della cellula a cui

appartengono.

Il nucleo contiene la maggior parte del materiale genetico della cellula (DNA). La

replicazione del materiale e i primi passaggi della decodifica dell informazione genetica

hanno luogo qua.

Nel mitocondrio l energia immagazzinata nei legami dei carboidrati e degli acidi grassi

viene convertita in una forma più utile per la cellula (ATP)

Il reticolo endoplasmatico e l apparato del Golgi sono compartimenti in cui alcune

proteine sintetizzate dai ribosomi sono impacchettate e spedite verso appropriate

destinazioni della cellula.

I lisosomi e i vacuoli sono sistemi digestivi cellulari dove grandi molecole vengono

idrolizzate in monomeri utilizzabili.

I cloroplasti (presenti solo in alcune cellule) eseguono la fotosintesi. 8

La membrana che circonda ogni organello fa due cose essenziali:

-mantiene le molecole contenute nell organelllo separate da altre molecole della cellula

con cui esse potrebbero reagire in modo inappropriato.

-agisce come un regolatore del traffico, conservando alcune importanti materie prime all

interno dell organello e rilasciandone i prodotti nel citoplasma.

Nella cellula l informazione si trova depositata nella sequenza dei nucleotidi delle molecole

di DNA, la maggior parte del DNA risiede nel nucleo. Sui ribosomi l informazione viene

tradotta al linguaggio delle proteine.

Il nucleo è di solito l organello più grande della cellula e assolve varie funzioni:

-è il sito della replicazione del DNA

-è il luogo dove si realizza il controllo genetico delle attività cellulari

-una regione al suo interno, il nucleolo avvia l assemblaggio dei ribosomi a partire da RNA

e proteine specifiche.

Il nucleo è circondato da due membrane che formano l involucro nucleare. Queste sono

separate da uno spazio e sono perforate da numerosi pori nucleari che collegano l interno

del nucleo con il citoplasma. I pori fanno passare le piccole sostanze come ioni (peso

inferiore a 10000 Da), le molecole leggermente più grandi (fino a 50000 Da) si possono

diffondere ma hanno bisogno di più tempo, mentre le molecole ancora maggiori, come le

proteine, hanno bisogno di un “biglietto”, ad esempio un breve sequenza amminoacida.

Questa sequenza è il segnale di localizzazione cellulare.

-la sequenza segnale si ritrova nella maggior parte delle proteine nucleari, ma non in

quelle che restano nel citoplasma

-se la sequenza segnale viene rimossa da una proteina destinata al nucleo, essa rimane

nel citoplasma

-se viene aggiunta a una proteina che normalmente ha localizzazione citoplasmatica,

questa si sposta nel nucleo

-alcuni virus hanno una sequenza che permette loro di entrare nel nucleo.

La sequenza ha una struttura tridimensionale che le permette di legarsi non

covalentemente a una delle proteine del poro, che agisce da recettore. Il legame provoca

un cambiamento della struttura tridimensionale del recettore cosicchè esso stira il poro per

lasciar passare la proteina che viene cosi importata.

All interno del nucleo, il DNA si combina con delle proteine per formare un complesso

fibroso detto cromatina, che prima della divisione cellulare, si aggrega a formare strutture

discrete e ben visibili dette cromosomi. La cromatina è circondata dal nucleoplasma

(costituito da acqua e sostanze disciolte), all interno di esso, una rete di proteine

apparentemente strutturali chiamata matrice nucleare organizza la cromatina. Alla

periferia del nucleo, la cromatina è attaccata a un reticolo di proteine, la lamina nucleare

(mantiene la forma del nucleo)

Durante la maggior parte del ciclo vitale cellulare, l involucro nucleare è una struttura

stabile. Tuttavia quando la cellula si riproduce, l involucro nucleare si decompone in

frammenti di membrana con i complessi dei pori, per poi riformarsi al termine della

distribuzione alle cellule figlie del DNA replicato.

Nelle cellule procariotiche, i ribosomi galleggiano liberi nel citoplasma, mentre in quelle

eucariotiche si trovano in due sedi: nel citoplasma e all interno dei mitocondri e dei

cloroplasti.

Sono i siti dove le proteine vengono sintettizzate sotto la direzione degli acidi nucleici.

Quelli eucarioti sono leggermente più grandi.

Chimicamente consistono di un tipo speciale di RNA (rRNA), al quale sono legate non

covalentemente più di 50 molecole proteiche diverse.

La maggior parte del volume di alcune cellule eucariotiche è occupato da un esteso

sistema endomembranoso, composto dal reticolo endoplasmatico e dall apparato del 9

Golgi. Le membrane e i materiali all interno di questo sistema si muovono tra i vari

organelli.

Una rete di membrane interconnesse che si ramificano per tutto il citoplasma formando

tubuli e sacculi appiattiti prendono il nome di reticolo endoplasmatico, il compartimento

interno, detto lume, è separato e distinto dal citoplasma circostante.

Il reticolo endoplasmatico rugoso è una parte dell RE costellata di ribosomi, esso segrega

alcune proteine appena sintetizzate rispetto al citoplasma e le trasporta in altre parti della

cellula. Mentre sono dentro al RER, le proteine possono essere modificate chimicamente

in modo da cambiare la loro funzione e la loro eventuale destinazione.

I ribosomi del RER sono deputati alla sintesi delle proteine che agiscono all esterno del

citosol, le quali entrano nel lume e anche in questo caso serve una sequenza

amminoacidica.

Il reticolo endoplasmatico liscio è più tubulare (meno ricco di sacculi) e manca di

ribosomi. All interno del lume alcune proteine sintetizzate nel RER vengono modificate

chimicamente. Inoltre il REL ha 3 ruoli importanti:

-è responsabile delle modificazioni chimiche di piccole molecole assente dalla cellula

(farmaci ad es)

-è capace di compiere l idrolisi del glicogeno nelle cellule animali

-è il sito della sintesi dei lipidi e degli steroidi

Le cellule che sintetizzano molte proteine da esportare sono di solito ricche di reticolo

endoplasmatico.

L apparato del Golgi è costituito da sacchi membranosi appiattiti detti cisterne e da

piccole vescicole racchiuse da membrane. Svolge diverse funzioni:

-riceve le proteine dell RE e può modificarle ulteriormente

-concentra, impacchetta delle proteine prima che vengano inviate alle loro destinazioni

-è il luogo dove vengono sintetizzati alcuni polisaccaridi della parete cellulare vegetale.

Sembra avere 3 parti funzionalmente distinte: una base, un compartimento di mezzo e un

apice. Queste parti contengono enzimi diversi che svolgono funzioni differenti.

L apparato del Golgi riceve le proteine dall RE e le impacchetta e le spedisce alle loro

destinazioni, questo passaggio avviene in maniera sicura tramite una vescicola.

I lisosomi sono organelli che hanno origine dal apparato del Golgi, contengono enzimi

digestivi e sono i siti dove le macromolecole sono idrolizzate nei loro monomeri. Sono

circondati da una sola membrana e il loro interno ha un aspetto denso e amorfo. I lisosomi

sono i siti deputati alla demolizione delle molecole degli alimenti e delle sostanze estranee

assunte dalla cellula. Questi materiali entrano nella cellula mediante un processo detto

fagocitosi che prevede la formazione di una tasca nella membrana citoplasmatica.

Questa diviene una piccola vescicola che si separa dalla membrana citoplasmatica per

spostarsi nel citoplasma come fagosoma, contenente sostanze nutrienti o altro materiale.

Si fonde con il lisosoma primario, formando cosi il lisosoma secondario, in cui avviene la

digestione.

Gli enzimi del lisosoma secondario idrolizzano velocemente le particelle di cibo. Il

lisosoma secondario contenente ora le particelle non digerite, si sposta verso la

membrana citoplasmatica, si fonde con essa e rilascia il suo contenuto all esterno della

cellula.

I perossisomi hanno una struttura analoga a quella dei lisosomi, sono infatti vescicole

dotate di membrana contenti enzimi, hanno la funzione di demolire (ossidano) il perossido

di idrogeno. Un composto che si forma continuamente all interno delle cellule ma è

altamente nocivo e deve pertanto essere eliminato, tale compito spetta all enzima catalasi.

Esso trasforma l acqua ossigenata in acqua e ossigeno, che sono prodotti innocui alla

cellula. 10

Una cellula utilizza l energia per sintetizzare i materiali di cui ha bisogno per attività come

la crescita, la riproduzione e il movimento. L energia è trasformata da una forma all altra

nei mitocondri e nei cloroplasti. Le trasformazioni di energia nelle cellule procariotiche

sono associate all attività di enzimi legati alla superficie interna della membrana

citoplasmatica oppure a estensioni della membrana stessa che protrudono nel citoplasma.

Nelle cellule eucariotiche, la demolizione delle molecole energetiche come il glucosio inizia

nel citosol. Le molecole successivamente entrano nei mitocondri, la cui funzione primaria

è quella di convertire l energia potenziale chimica contenuta in tali molecole energetiche in

una forma utilizzabile dalla cellula: l ATP. La produzione di ATP nel mitocondrio a partire da

molecole energetiche e ossigeno e detta respirazione cellulare.

I mitocondri hanno due membrane: la membrana esterna, liscia, protettiva, offre poca

resistenza al passaggio di sostanze verso e da il mitocondrio, e la membrana interna, che

si ripiega verso l interno in molti punti, cosi da avere una superficie assai maggiore della

membrana esterna. Le pieghe vengono chiamate creste. Lo spazio racchiuso dalla

membrana interna è detto matrice mitocondriale, oltre a molti enzimi contiene alcuni

ribosomi e del DNA.

I plastidi sono prodotti soltanto nelle cellule delle piante e di certi protisti.

I cloroplasti contengono il pigmento verde clorofilla e sono i siti dove avviene la fotosintesi,

in cui l energia luminosa viene convertita nell energia chimica dei legami tra atomi.

Anche il cloroplasto è circondato da due membrane. La membrana interna è organizzata

in strutture dette grana e consistono in una serie di compartimenti circolari piatti detti

tilacoidi. Questi ultimi si possono collegare a quelli di altri grana formando una rete di

membrane assai sviluppata, simile al RE.

Il fluido nel quale sono sospesi i grana è chiamato stroma, contiene ribosomi e DNA.

Altri tipi di plastidi sono:

-cromoplasti, contengono pigmenti rossi, arancioni e gialli e danno colore a organi delle

piante come i fiori.

-leucoplasti, sono depositi di stoccaggio di amido e grassi.

Oltre agli organelli racchiusi da membrane, il citoplasma degli eucarioti contiene un

insieme di fibre lunghe e sottili che formano il citoscheletro, il quale ha diverse funzioni:

-sostiene la cellula e ne mantiene la forma

-provvede a vari tipi di movimento cellulare

-posiziona gli organelli all interno della cellula

-alcune delle sue fibre agiscono come binari o supporti per le proteine motrici che

spostano gli organelli all interno della cellula

-interagisce con le strutture extracellulari, contribuendo a mantenere la cellula nella sua

posizione.

I microfilamenti possono esistere come singoli filamenti, in fasci o in reti. Hanno due ruoli

principali:

-aiutano l intera cellula o parti di essa a muoversi

-determinano e stabilizzano la forma della cellula

Si assemblano a partire dall actina, la quale è estesamente strutturata e presenta due

distinte estremità che si associano con altri monomeri di actina per formare lunghe catene

a doppia elica.

Vi sono diversi tipi di filamenti intermedi, molti dei quali sono specifici di pochi tipi di

cellulari. Hanno due funzioni strutturali:

-stabilizzano la struttura cellulare

-resistono alla tensione

In alcune cellule, i filamenti intermedi si irradiano dall involucro nucleare e possono

mantenere in posizione il nucleo e altri organelli. Altri contribuiscono a sostenere il

complesso apparato di microfilamenti presente nei microvilli delle cellule intestinali. 11

Altri stabilizzano e contribuiscono a mantenere la rigidità dei tessuti corporei di superficie

connettendo le “giunzioni puntiformi” chiamate desmosomi.

I microtubuli sono lunghi cilindri cavi e non ramificati che svolgono due ruoli nella cellula:

-in alcune formano un rigido scheletro interno

-agiscono come impalcatura lungo la quale le proteine motrici possono spostare delle

strutture all interno della cellula.

I microtubuli vengono assemblati a partire da molecole della proteina tubulina (dimero), le

due estremità di un microtubulo sono differenti, una viene indicata con + e l altra con -. La

capacità di cambiare rapidamente lunghezza rende i microtubuli strutture dinamiche.

In molti casi i microtubuli servono da binari per le proteine motrici, molecole specializzate

che usano l energia per cambiare la propria struttura e cosi muoversi. Si legano ai

microtubuli e si spostano lungo essi, trasportando materiali da una parte all altra della

cellula. Sono essenziali anche per la distribuzione dei cromosomi tra le cellule figlie

durante la divisione cellulare.

Molte cellule eucariotiche possiedono flagelli o ciglia o entrambi. Possono sospingere o

trainare la cellula attraverso il suo ambiente acquatico, oppure agitare il liquido circostante

al di sopra della superficie della cellula. Sono entrambi costituiti da microtubuli

specializzati e presentano un identica struttura interna, ma differiscono nella loro

lunghezza e nel modo in cui battono.

Le ciglia sono più corte e di solito presenti in gran numero, battono rigidamente in una

direzione e recuperano flettendosi nell altra.

I flagelli sono più lunghi, si trovano in genere o soli o in coppia, delle onde di flessione si

propagano da un estremità di un flagello all altra.

In sezione trasversale, un tipico ciglio o flagello è circondato dalla membrana

citoplasmatica e contiene un insieme di 9+2 microtubuli.

Nel citoplasma alla base di tutti i flagelli o le ciglia eucariotiche vi è un organello chiamato

corpo basale.

I centrioli sono quasi identici ai corpi basali delle ciglia e dei flagelli. Si trovano nel centro

organizzatore dei microtubuli e sono coinvolti nella formazione del fuso mitotico, al quale si

agganciano i cromosomi.

I 9 doppietti di microtubuli delle ciglia e dei flagelli sono collegati da proteine (motrici). Il

movimento delle ciglia e dei flagelli deriva dallo scorrimento dei doppietti dei microtubuli l

uno rispetto all altro, guidato dalla proteina dineina. Le molecole di dineina attaccate a un

doppietto di microtubuli si legano al doppietto vicino; quando cambiano struttura , le

molecole di dineina spostano il doppietto di microtubuli rispetto al vicino.

Un'altra proteina motrice, la chinesina, sposta le vescicole cariche di proteine da una parte

all altra della cellula.

Sebbene la membrana citoplasmatica sia una barriera funzionale tra l esterno e l interno

della cellula, molte strutture vengono prodotte dalle cellule e quindi secrete all esterno

della membrana citoplasmatica, dove svolgono ruoli essenziali nel proteggere, sostenere o

far aderire le cellule. Queste strutture esterne alla membrana citoplasmatica vengono

dette extracellulari. Sono costituite da una macromolecola fibrosa prevalentemente e una

matrice simile a un gel.

La parete cellulare delle cellule vegetali è una struttura semirigida che si trova all esterno

della membrana citoplasmatica e ha 3 ruoli principali nelle piante:

-fornisce supporto alla cellula e ne limita il volume rimanendo rigida

-agisce come una barriera nei confronti delle infezioni da funghi e altri organismi patogeni

delle piante

-contribuisce a determinare la forma della piante crescendo man mano che le cellule

vegetali si espandono. 12

Il citoplasma di cellule vegetali adiacenti è collegato mediante numerosi canali rivestiti

dalla membrana citoplasmatica, plasmodesmi, i quali permettono la diffusione di acqua,

ioni, piccole molecole, RNA e proteine tra le cellule collegate, assicurando un uniforme

distribuzione di queste sostanze.

Le cellule animali mancano della parete cellulare, ma molte cellule sono circondate da, o

sono in contatto con, una matrice extracellulare. Essa è costituita da proteine fibrose

come il collagene. Le funzioni della matrice sono molteplici:

-tiene insieme le cellule nei tessuti

-contribuisce alle proprietà fisiche della cartilagine, della pelle e di altri tessuti

-aiuta a filtrare i materiali che passano tra i diversi tessuti

-contribuisce a orientare i movimenti cellulari durante lo sviluppo embrionale e la

riparazione dei tessuti

-partecipa alla segnalazione chimica tra le cellule.

L organizzazione fisica e funzionale di tutte le membrane biologiche dipende dalla natura

dei loro costituenti chimici: lipidi, proteine, carboidrati.

I lipidi determinano l integrità fisica della membrana e formano una vera e propria barriere

contro il passaggio rapido di sostanze idrofile come acqua e ioni. Nel doppio strato

fosfolipidico galleggiano una varietà di proteine e tale organizzazione è nota come modello

a mosaico fluido.

Le proteine inserite nel doppio strato fosfolipidico, o bilayer, svolgono una serie di

funzioni , compreso il movimento di materiali attraverso la membrana e l intercettazione di

segnali chimici da parte di altre cellule.

Nelle membrane biologiche, i lipidi sono rappresentati di regola da fosfolipidi, i quali hanno

due regioni:

-idrofila, le teste, sono cariche elettricamente e pertanto tendono a legarsi con molecole d

acqua

-idrofoba, le code, si associano con altro materiale non polare.

Un modo con cui i fosfolipidi possono risultare compatibili con l acqua è quello di formare

un doppio strato, con le code degli acidi grassi dei due strati che si fronteggiano e le teste

polari rivolte direttamente verso l ambiente acquoso sul versante interno ed esterno.

Questa capacità dei lipidi di associarsi reciprocamente e di mantenere una struttura a

doppio strato facilita la fusione delle membrane biologiche durante la formazione di

vescicole, la fagocitosi e i vari processi cellulari associati.

Tutte le membrane biologiche hanno una struttura simile, tuttavia possono risultare

notevolmente diverse per la loro composizione lipidica.

Il doppio strato fosfolipidico stabilizza l intera struttura della membrana, lasciandola

tuttavia flessibile, non rigida. La parte idrofoba interna della molecola è fluida e ciò

permette a certe molecole di spostarsi lateralmente nell ambito dello strato della

membrana in cui si trovano.

Tutte le membrane contengono proteine. Molte di esse sono inserite completamente nel

doppio strato e lo attraversano da parte a parte. Anch esse possiedono regioni idrofile e

idrofobe.

Esistono due tipi fondamentali di proteine di membrana:

-integrali, sporgono su entrambi i lati della membrana, e vengono definite trans

membrana. Sono antipatiche.

-periferiche, mancano di regioni idrofobe e non sono immerse nel doppio strato

fosfolipidico, ma interagiscono con le proteine integrali.

Le proteine sono distribuite asimmetricamente sulla superficie interna ed esterna di una

membrana. Le proteine integrali che sporgono su entrambi i lati della membrana e per tale

motivo vengono definite proteine transmembrana, mostrano caratteristiche diverse sui due

versanti. Hanno domini specifici sul lato esterno della membrana, nettamente diversi da 13


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simo1694

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DETTAGLI
Esame: Biologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze motorie, sportive e della salute
SSD:
Università: Carlo Bo - Uniurb
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher simo1694 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Carlo Bo - Uniurb o del prof Barbieri Elena.

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