Cellula batterica - Citologia ed Istologia

BIOLOGIA DELLA CELLULA

Le macromolecole : catene ripetitive di piccole unità semplici dette

monomeri unite una all’altra a formare il polimero.

Le macromolecole sono sintetizzate attraverso una reazione di

condensazione, con perdita di molecole di acqua. L’inverso di una

reazione di condensazione una reazione di idrolisi, attraverso la quale i

è

polimeri sono scomposti nei monomeri costitutivi.

Tre tipi di macromolecole: polisaccaridi, proteine e acidi nucleici; a parte

vanno considerati i lipidi --->

- Carboidrati (polisaccaridi) --> principale fonte di energia, composti da

una “capsula”. Sono zuccheri e si dividono in 3 categorie:

monosaccaridi, ovvero singoli zuccheri; disaccaridi, due unità di monos.

uniti; oligosaccaridi, più unità di monos. unite; polisaccaridi, centinaia/

migliaia di unità di monos. unite. I diversi monosaccaridi sono uniti tra

di loro da legami glicosidici. Gli zuccheri possono essere: Pentosi (5C) o

Esosi (6C) -->

Ribosio = pentoso ---> RNA

Deossiribosio = esoso ---> DNA

Glucosio e Fruttosio sono esosi e fonte di energia. Il glucosio nella

cellula vegetale costituisce la parete cellulare in quanto la cellulosa è

un polimero di glucosio.

- Proteine --> macromolecole costituite da più unità di amminoacidi.

Di questi in natura ne sono presenti circa 500, ma nei mammiferi ne

compaiono solo 20:

12 vengono prodotti anche dal nostro corpo in caso non venissero

assunti tramite l’alimentazione, mentre gli altri 8 sono detti essenziali

perché sono necessariamente da assumere in quanto il nostro

organismo non è un grado di produrli.

Gli amminoacidi possono essere sia in forma D che in forma L, ma nelle

proteine sono sempre in forma L (gruppo amminico a sinistra). Hanno

diverse funzioni, tra cui una strutturale, di protezione o trasporto. Gli

amminoacidi sono legati tra di loro da un legame peptidico, ottenuto in

seguito a una reazione di condensazione, che ha come prodotto anche

H2O. Le proteine hanno 4 strutture:

A)Struttura primaria: la sequenza amminoacidica di una proteina e i

è

livelli superiori della struttura di una proteina derivano tutti dalla

struttura primaria.

B)Struttura secondaria: determina la conformazione, ovvero la

disposizione nello spazio degli amminoacidi. Può essere di diversi tipi:

1

elica (la proteina ha forma ad elica); foglietto (la proteina si ripiega

α β

su se stessa a causa di attrazioni tra i diversi R, ). Queste conformazioni

sono il risultato della presenza di legami idrogeno a intervalli regolari

lungo lo scheletro della catena polipeptidica.

C)Struttura terziaria: la proteina si ripiega ulteriormente in seguito al

peculiare e spontaneo ripiegamento della catena polipeptidica.

Attraverso la denaturalizzazione una proteina può perdere la sua

struttura terziaria, perdendo anche la sua funziona. Potrà poi

riprendere la sua struttura, ma non del tutto, per cui non funzionerà

correttamente al 100%.

D)Struttura quaternaria: alcune proteine sono formate da più catene

polipeptidiche, ognuna delle quali è ripiegata in modo da assumere la

propria peculiare struttura terziaria

- Acidi nucleici --> polimeri lineari specializzati nella trasmissione e

l’utilizzazione dell’informazione genetica. Sono di due tipi: DNA (acido

desossiribonucleico), a doppio filamento, e RNA (acido ribonucleico), a

singolo filamento. Entrambi sono costituiti da unità più piccole

chiamate nucleotidi --> un nucleotide è formato da uno zucchero

pentoso legato a un gruppo fosfato e a basi azotate: adenina, guaina,

citosina e timida, sostituita nell’RNA dall’uracile. I nucleotidi sono uniti

tra di loro grazie a legami fosfodiesteri, mentre tutte le basi sono

complementari e si accostano così C - G e A - T / U. Possono essere

purine (A - G) in quanto sono formate da 2 anelli fusi e sono quindi più

complesse; oppure pirimidine, formate da un solo anello (C - T - U). Le

basi sono tenute insieme da legami idrogeno.

A) DNA = esprime le caratteristiche somatiche (che si vedono) di un

individuo. Ha una forma ad elica antiparallela infatti è composta da un

doppio filamento e i due filamenti hanno direzione opposta. Lo

zucchero pentoso che costituisce parte del DNA è il deossiribosio.

B) RNA = può essere di 3 tipi: RNA messaggero (mRNA), necessario per

la sintesi delle proteine; RNA ribosomale (rRNA), costituente del

ribosoma, deputato alla sintesi delle proteine, e RNA di trasporto

(tRNA) che si occupa di trasportare gli amminoacidi dal citoplasma ai

ribosomi, dove avviene la sintesi proteica (traduzione dell’info

genetica). Lo zucchero pentoso che costituisce parte dell’RNA è il

ribosio.

- Lipidi --> Sono i costituenti della membrana plasmatica delle cellule.

Anch’essi hanno diverse funzioni: riserva energetica (grassi e oli),

funzione strutturale (fosfolipidi) e funzione di regolazione (steroidi).

Si dividono in 2 gruppi: semplici e complessi --->

2

A) Lipidi semplici si dividono in trigliceridi e steroidi. I primi sono

formati da una molecola di glicerolo e 3 di acido grasso*, legati insieme

da legami estere. Attraverso una reazione di esterificazione, con

prodotto anche H2O, si ottiene un trigliceride. L’acido grasso preso in

considerazione può essere saturo se tutti i legami tra atomi di carbonio

sono singoli, oppure insaturo se la catena carboniosa contiene uno o

più doppi legami. Inoltre trigliceridi solidi a 20°C sono i grassi (tipo

burro) , quelli liquidi a 20°C sono gli oli.

Gli steroidi invece sono composti organici la cui molecola è basata su

una struttura ad anelli aventi in comune atomi di carbonio. Possono

essere costituenti delle membrane biologiche o ormoni.

B) Lipidi complessi sono i fosfolipidi, associati a un gruppo fosfato. Essi

costituiscono la membrana cellulare disponendosi su un doppio strato,

rivolgendo le code idrofobe all’interno e le teste idrofile all’esterno per

garantire maggior permeabilità alla membrana.

Sono il prodotto do una reazione di condensazione tra un alcol e 2

molecole di acido grasso, unite a un gruppo fosfato.

*Acidi grassi = lunghe catene carboniose, che in alcune cellule arrivano

anche fino a 90 unità di C, altre 20/40 C.

LA CELLULA=

Requisiti minimi che servono a una cellula per definirsi tale:

- presenza di una membrana cellulare;

- deve contenere DNA e RNA che permetta la sintesi di proteine e altri

componenti;

- deve contenere macromolecole --> carboidrati, proteine, acidi nucleici,

vitamine;

- deve rispondere agli stimoli ambientali;

- deve riprodursi autonomamente;

- deve essere in grado di regolare il flusso di prodotti necessari e di scarto

da dentro la membrana a fuori;

- necessita di una fonte di energia;

- respirazione anaerobia; 3

STRUTTURA DI UNA CELLULA BATTERICA/PROCARIOTE:

- la cellula batterica è un organismo unicellulare molto piccolo ---> 1 m è

1000 micron. Essa pesa in media 1 picogrammo (1 grammo x 10 )

-12

- Nel batterio si possono distinguere componenti diversi e ben definiti,

alcuni dei quali sono sempre presenti (l’elemento nucleare o corpo

nucleoide, la membrana cellulare e la parete cellulare, i ribosomi). Altre

strutture invece si riscontrano in alcune specie e a volte solo in alcuni

ceppi della stessa specie come: capsula, flagelli o ciglia, pili o fimbrie

-->

Membrana cellulare: separa la cellula da ciò che la circonda ed è costituita

principalmente da fosfolipidi legati a proteine. É permeabile e ha diverse

funzioni, tra cui il trasporto di sostanze nutritive* e il compito di

catturare energia sotto forma di ATP; inoltre è sede di alcuni importanti

processi, come per esempio la respirazione. Si può dire che la m.c. si basi

su un modello mosaico fluido, in quanto il doppio strato lipidico contiene

una serie di proteine, che possono posizionarsi in maniera variabile

poiché non sono fisse, ma bensì si possono muovere.

La m.c. può aggregarsi ad altre membrane formando delle vescicole

sferiche, che hanno diverse funzioni: per esempio nei cianobatteri esse

contengono dei pigmenti utilizzati per captare la luce.

É anche dotata di flagelli (che però non sono sempre presenti nei batteri)

che permettono il movimento della cellula e sono formati da filamenti di

natura proteica, come la flagellina. Sono ancorati in modo piuttosto labile

alla cellula batterica grazie ad anelli. L'insieme di questa struttura è detto

“corpo basale”. I batteri solitamente si muovono a caso, con cambiamenti

continui di direzione dovuti alla rotazione del flagello, ma possono

muoversi anche strisciando, spostandosi di circa 3 mm/s. Ma non sempre

cambiano movimento a caso, spesso sono attirati da nutrienti, come

zuccheri, o respinti da sostanze nocive, anche la luce li attira, così come i

campi magnetici.

La cellula può essere pentrica se è tutta ricoperta di flagelli; lofotrica se

sono in un solo polo; monotrica se c’è 1 solo flagello in un solo polo;

anfitrica se c’è 1 flagello in ogni polo.

* Il trasporto di sostanze nutritive può avvenire in diversi modi:

Diffusione = modo di attraversare la membrana citoplasmatica.

Può essere facilitata o passiva, in quanto viene coinvolta una proteina

trasportatrice (o carrier), ma non richiede E perché vi è un gradiente di

concentrazione (si passa da un luogo con più concentrazione a uno con

meno) --> si apre un canale e la molecola, attaccata ad una proteina,

passa dall’esterno all’interno e viceversa.

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Ma la diffusione può essere anche attiva, ovvero richiede l’utilizzo di E e

questa si può prendere dall’idrolisi dell’ATP. Con questo processo si va

controgradiente, ovvero la proteina necessita di E per trasportare un

elemento da dove c’è meno concentrazione a dove ce n’è di più. L’energia

però può essere ricavata anche dalla forza protomotrice liberata in base a

3 casi =

1) si trasporta una sola molecola;

2) si trasportano due molecole da dentro a fuori e viceversa;

3) si trasportano due molecole una da dentro a fuori e l’altra da fuori a

dentro.

Vi è un ulteriore metodo di trasporto: traslocazione di gruppo = la

molecola che deve essere trasportata dall’esterno all’interno della cellula,

subisce una trasformazione chimica ---> es: glucosio per essere

trasportato deve essere fosforilato ---> gli si deve aggiungere un gruppo

fosfato che viene portato da un enzima, che l’ha preso a sua volta da un

altro e così via.

Parete cellulare: è una struttura s