Botanica generale e forestale - Appunti

SISTEMI DI MEMBRANE

Le membrane degli organuli formano compartimenti nel cui interno le condizioni

chimico-fisiche sono differenti rispetto all’ambiente che li circonda.

Anche se le membrane hanno funzione di barriera, permettono il passaggio di

determinate sostanze, perché sono in grado di regolare il passaggio delle molecole

da e verso il citoplasma.

Oltre a quella di trasporto, le membrane cellulari partecipano a numerose altre

funzioni: le membrane dei Mitocondri contengono gli enzimi responsabili delle

trasformazioni energetiche che interessano le cellule.

Nei cloroplasti (presenti esclusivamente nelle cellule vegetali) si notano membrane

che contengono Clorofilla e Carotenoidi, molecole in grado di captare l’energia

luminosa che viene utilizzata per la Fotosintesi.

La MEMBRANA CELLULARE o membrana citoplasmatica, è presente con

caratteristiche simili in tutte le cellule (Eucarioti e Procarioti, Animali e Vegetali)

costituisce l'involucro della cellula.

Funzioni:

1) Trasporto di molecole.

2) Sintesi e costruzione della parete cellulare (nei vegetali).

Struttura:

- Doppio strato di fosfolipidi.

- Proteine di diversa forma e struttura, inserite nel mezzo delle strato fosfolipidico

con funzione di trasporto di alcune sostanze (carriers).

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NUCLEO

Il Nucleo rappresenta l’organulo più voluminoso della cellula degli Eucarioti.

È delimitato da un sistema di membrane definito involucro nucleare.

Durante la maggior parte del ciclo cellulare l’involucro nucleare rimane stabile, ma

durante la divisione cellulare questo involucro si frammenta in vescicole, per

riformarsi poi una volta che la divisione cellulare è terminata.

In ogni caso l’involucro risulta interrotto dai cosiddetti pori nucleari che mettono in

connessione il nucleo col citoplasma. All’interno del Nucleo troviamo il DNA associato

a molecole proteiche, che formano insieme un complesso filamentoso detto

cromatina.

Quando il nucleo è in procinto di dividersi, la cromatina tende a condensarsi, sino a

formare i CROMOSOMI. Ogni cromosoma contiene una lunga molecola di DNA, che

a sua volta contiene l’informazione necessaria per dirigere le funzioni di sintesi della

cellula. Infine all’interno del nucleo si può

osservare un corpuscolo sferico,

definito NUCLEOLO. In esso è

contenuto il 10-20% dell’RNA

cellulare, che viene utilizzato poi

nella sintesi delle Proteine come

copia del DNA e poi trasferito nel

citoplasma dove cede le

informazioni per l’assemblamento

delle proteine.

RIBOSOMI

Sia nelle cellule Procarioti che in quelle Eucarioti, le

proteine vengono costruite e sintetizzate sui Ribosomi.

Nella maggior parte delle cellule Eucarioti i Ribosomi si

trovano:

- Liberi nel Citoplasma.

- Sulla superficie del Reticolo Endoplasmatico.

- All’interno dei Mitocondri.

In tutti questi siti i Ribosomi rappresentano le strutture

specifiche coinvolte nella sintesi proteica sotto la direzione

degli acidi nucleici.

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MITOCONDRI

Per produrre energia le cellule Eucariote utilizzano molecole di Glucosio, che viene

assimilato all’interno del Citosol (la frazione fluida del citoplasma) e da qui all’interno

dei Mitocondri.

Il ruolo principale di questi organuli consiste nel convertire l’energia chimica presente

nelle molecole del combustibile in una forma utilizzabile dalle cellule, ovvero

sottoforma di ATP (Adenosin-Tri-Phosfato).

La produzione di ATP viene anche definita RESPIRAZIONE CELLULARE.

Internamente i Mitocondri possiedono una doppia membrana:

- La membrana ESTERNA: Ha funzioni protettive e oppone resistenza al

movimento delle sostanze in movimento tra il

citoplasma e il mitocondrio.

- La membrana INTERNA: È costituita da numerose pieghe che si estroflettono

verso l’interno del mitocondrio, in essa sono contenute

molecole proteiche che prendono parte alla

respirazione cellulare e alla produzione di ATP.

In più la membrana interna è caratterizzata da un sistema chimico-fisico detto

MATRICE MITOCONDRIALE. La matrice contiene anche ribosomi e DNA,

responsabili della sintesi di alcune delle proteine enzimatiche necessarie alla

respirazione cellulare. Filizzola

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RETICOLO ENDOPLASMATICO

Il Reticolo Endoplasmatico è un complesso di elementi tubolari appiattititi che si

ramifica tutto intorno al Nucleo.

Il suo comparto interno detto Lume, risulta separato e distinto dal citoplasma

circostante.

Il reticolo endoplasmatico è detto RUGOSO o ruvido quando sulla sua superficie

esterna sono associati una grande quantità di Ribosomi.

I ribosomi associati alla membrana del reticolo rugoso rappresentano la sede di

sintesi delle proteine destinate a svolgere il loro ruolo esternamente al citoplasma e

quindi vengono espulse dalla cellula.

Le proteine che invece rimangono all’interno della cellula vengono sintetizzate da

Ribosomi liberi, cioè che non sono associati alle membrane del reticolo

endoplasmatico.

Quando le proteine vengono sintetizzate dai ribosomi, entrano nel lume del reticolo

endoplasmatico e una volta al suo interno subiscono diverse modificazioni:

- Ripiegamento che le porta ad acquisire la struttura Terziaria

- Acquisiscono glucidi, trasformandosi in Glicoproteine.

Il Reticolo Endoplasmatico viene detto LISCIO quando sulla sua superficie non sono

presenti associazioni con ribosomi e, presenta una forma simile a tubuli o vescicole.

All’interno del comparto del reticolo endoplasmatico liscio si svolgono processi Bio-

chimici che portano alla sintesi degli Acidi Grassi e dei Lipidi.

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APPARATO DI GOLGI

L’apparato di Golgi si presenta come una struttura uniforme, è costituito da

Dittiosomi, ognuno dei quali si presenta come una cisterna appiattita definita Sacculo

e da piccole formazioni cave, conosciute come Vescicole Golginiane.

Ogni Dittiosoma può costituire a se stante un’unità funzionale singola distribuita nel

citoplasma (come nelle piante, nei Funghi e nei Protisti). Al contrario alcuni

dittiosomi possono associarsi e formare i cosiddetti Corpi Golginiani (come nelle

cellule dei Vertebrati).

I sacculi localizzati nella direzione del Nucleo o del Reticolo Endoplasmatico Rugoso,

costituiscono la regione CIS dell’apparato di Golgi.

I sacculi che invece sono localizzati nella direzione della Membrana cellulare

costituiscono la regione TRANS (di transizione) dell’apparato di Golgi.

Le vescicole provenienti dal reticolo endoplasmatico rugoso attraversano il

citoplasma e confluiscono nei sacculi della regione CIS, rilasciando al loro interno le

proteine trasportate.

Altre piccole vescicole migrano dalla regione CIS verso la regione TRANS

dell’apparato di Golgi trasportando il materiale proteico.

Infine le vescicole (Lisosomi) possono confluire verso alcuni organuli oppure

dirigersi verso la membrana cellulare, in modo da rilasciare il loro contenuto

all’esterno della cellula.

Per concludere l’organulo scoperto da Camillo Golgi rappresenta la sede nella quale

alcune delle proteine prodotte dal reticolo endoplasmatico rugoso vengono

immagazzinate, modificate nella loro composizione chimica e infine letteralmente

impacchettate all’interno di un sistema di membrane (Lisosoma). In questo modo le

proteine vengono isolate dal citosol e spedite nell’ambiente extra-cellulare o

all’interno di alcuni organuli. Filizzola

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LISOSOMI

I Lisosomi sono organuli che prendono origine dall’apparato di Golgi, contengono e

trasportano enzimi digestivi che accelerano la degradazione delle proteine, dei

carboidrati, dei lipidi e degli acidi nucleici.

I Lisosomi rappresentano il luogo dove vengono degradati i prodotti alimentari e i

corpi estranei tramite fagocitosi.

Durante questo processo si forma un incavamento della membrana cellulare che

successivamente si stacca dal plasmalemma trasformandosi in una vescicola che

racchiude al suo interno materiale proveniente dall’ambiente esterno destinato ad

essere digerito per via chimica.

La vescicola si fonde con un Lisosoma proveniente dall’apparato di Golgi, formando

così un Lisosoma secondario, all’interno del quale ha luogo la DIGESTIONE

CELLULARE. Gli enzimi del Lisosoma

secondario degradano le

particelle alimentari aiutati

anche dal pH che all’interno dei

Lisosomi è più acido.

I prodotti della digestione

cellulare attraversano la

membrana del Lisosoma per

essere poi utilizzati da tutta la

cellula come combustibile.

I Lisosomi secondari, ormai

completamente sfruttati,

raggiungono la membrana

cellulare e il materiale residuo

non digerito viene rilasciato

nell’ambiente esterno.

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CITOSCHELETRO

I componenti del citoscheletro (Microfilamenti, Filamenti intermedi e

Microtubuli) contribuiscono a mantenere costante la forma cellulare e a consolidare

il citoplasma.

- MICROFILAMENTI: Composti da Actina, il loro ruolo consiste nello stabilizzare la

forma cellulare o concorrere ai fenomeni di contrazione che

coinvolgono parti della cellula o cellule intere (nelle cellule

delle fibre muscolari i microfilamenti di actina permettono il

fenomeno della contrazione).

- FILAMENTI INTERMEDI: Si ritrovano solo in alcuni tipi di cellule, essi stabilizzano

la struttura cellulare grazie alla loro caratteristica

resistenza alla tensione dando rigidità alla cellula. Sono

costituiti da proteine fibrose appartenenti alla famiglia

delle Cheratine, che si ritrovano nelle strutture di

natura cornea come peli, squame e unghie.

- MICROTUBULI: Sono strutture cilindriche cave e relativamente lunghe.

Sono costituite da una proteina detta Tubulina che rende i

microtubuli strutture dinamiche in grado di variare rapidamente la

loro lunghezza.

Nelle cellule Vegetali i microtubuli determinano la forma

ordinata della componente fibrosa della

parete cellulare.

Nelle cellule animali i microtubuli sono molto legati alle parti

cellulari mobili come flagelli e ciglia.

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CELLULA VEGETALE

La cellula vegetale di tipo Eucariote, oltre a possedere un Nucleo e gli organuli che

compiono le specifiche funzioni delle cellule animali, sono dotate di tre strutture che

la caratterizzano:

- La PARETE CE