Cellule ed organelli, virus

Perché le cellule sono così piccole?

I procarioti (archea 'autentico') e gli eucarioti (provvisti di nucleo sia unicellulari che pluricellulari) hanno dimensioni cellulari limitate per diverse ragioni:

• Superficie/volume: a parità di volume, la superficie occupata da cellule molto piccole, rispetto ad una unica cellula, è molto più grande. Maggiore è il rapporto superficie/volume, maggiore è la superficie disponibile per lo scambio tra la cellula e l'ambiente esterno. Questo rende le vie di scambio molto più sgombre e facilmente percorribili. In questo modo, le cellule batteriche sono facilitate dalle minori dimensioni rispetto ad una cellula eucariotica.
• Molecole: le dimensioni cellulari sono limitate anche dalla velocità con cui le molecole possono spostarsi all'interno della cellula per raggiungere il luogo dove svolgono specifiche attività. Il volume interno della cellula, escluso il nucleo, influisce sulla velocità di diffusione delle molecole.

Il citoplasma è un componente fondamentale delle cellule ed è occupato dagli organelli, dalle fibre del cito scheletro e dal citosol semifluido in cui sono sospesi. Molte molecole si muovono in questo ambiente acquoso per diffusione, ma il movimento molecolare può essere limitato dalla velocità di diffusione per molecole di varie dimensioni. Poiché la velocità di diffusione diminuisce all'aumentare delle dimensioni della molecola, questa limitazione è particolarmente significativa per le macro-molecole, quali proteine e acidi nucleici. Alcune cellule degli organismi superiori superano questo ostacolo grazie a correnti citoplasmatiche, ovvero un processo che comporta il movimento attivo e il mescolamento di componenti citoplasmatici anziché la diffusione. Altre cellule spostano specifiche molecole all'interno tramite vescicole che vengono trasportate lungo le fibre proteiche del citoplasma.

• catalizzatori: perché una specifica reazione chimica

possa avvenire, Necessità di un adeguata concentrazione di reagenti e Gli appropriati reagenti devono collidere con un particolare enzima e legarsi ad esso. La frequenza di queste collisioni casuali aumentano notevolmente in presenza di più alte concentrazioni di reagenti ed enzimi. Per mantenere la concentrazione necessaria di una specifica molecola, il numero di molecole deve aumentare all'aumentare del volume cellulare. Una soluzione efficace al problema è la compartimentalizzazione delle attività all'interno di specifiche regioni cellulari cosicché gli enzimi i composti necessari per una particolare reazione sono la localizzati all'interno di quella regione piuttosto che in tutta la cellula. Perché allora si sono sviluppate cellule più grandi come quelle eucariotiche (100 volte più grandi di quelle procariotiche)? La cellula eucariotica ha ovviato a questo problema per mezzo di e per mezzo della

compartimentalizzazione del endomembrane lavoro biochimico, che è cos', evoluto e complesso. Il minor rapporto è compensato dalla presenza di subcellulari.

organelli

1. (comune a eucarioti e procarioti): doppio strato fosfolipidico con proteine di membrana innestate nella MEMBRANA PLASMATICA compagine (membrana selettivamente permeabile);
2. GENETICA: INFORMAZIONE
   • Negli eucarioti (DNA lineare): organizzata in una particolare struttura, chiamata (avvolgimento del doppio cromatina filamento attorno a proteine istoniche con un'architettura ben precisa), che è racchiusa nel nucleo da una doppia membrana nucleare, dotata di ampi varchi chiamati nucleari, adibiti alla comunicazione con il resto della cellula. Nel nucleo vi è porianche il nucleolo, che sintetizza l'RNA ribosomale. L'informazione genetica viene trasmessa per mezzo di (cellule mitosi somatiche) o (cellule germinali).
   • Nei procarioti (DNA circolare): organizzata in una

regione che prende il nome di procarionte e che non è delimitata da una nucleoide membrana. Le cellule batteriche si dividono per binaria. L'informazione genetica può essere contenuta anche nei plasmidi, in questo caso viene trasmessa tramite un pilo, un canale attraverso cui passano piccoli anelli di DNA sia intra-specie che inter-specie (questo meccanismo è alla base della resistenza antibiotica);

CLOROPLASTI: (presenti solo nella cellula eucariotica)
MITOCONDRI • Nella cellula animale e vegetale: MITOCONDRI. Sede della respirazione cellulare. Probabilmente la prima tappa nella evoluzione dei mitocondri si verificò quando un protoeucariota anaerobico che dipendeva dal glucosio per procurarsi energia, ingerì per fagocitosi un batterio aerobio. Il batterio aerobio ingerito forniva un supplemento di energia sotto forma di ATP alla cellula ospite che, in cambio, offriva protezione e nutrimento al batterio che

risiedeva nel suo citoplasma. Questo batterio pian piano perse le sue caratteristiche di batterio e si trasformò in mitocondrio;

Nella cellula vegetale: CLOROPLASTI. Sede della clorofilliana. Probabilmente la prima tappa verso l'evoluzione dei fotosintesi cloroplasti si verificò quando alcuni membri di un sottogruppo di eucarioti primitivi, che già contenevano mitocondri primitivi, ingerirono cellule fotosintetiche primitive, che pian piano persero le funzioni che non erano essenziali nel nuovo ambiente, evolvendosi in una componente integrale della cellula vegetale.

4. ENDOMEMBRANE: (presenti solo nella cellula eucariotica, sia animale che vegetale, ad eccezione dei lisosomi che sono assenti in quella vegetale)

- RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO: è detto rugoso perché provvisto di ribosomi, in cui avviene la sintesi proteica. Non tutte le proteine vengono sintetizzate in questa regione, la maggior parte di esse viene sintetizzata nei...

ribosomi;

• RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO: coinvolto nella sintesi di lipidi e steroidi e nella produzione degli ormoni steroidei che ne derivano. Responsabile inoltre dell'inattivazione e della detossificazione di farmaci e di altri composti che potrebbero essere dannosi per la cellula;
• APPARATO DEL GOLGI: qui maturano le proteine provenienti dal RER mediante vescicole di transizione, formate per gemmazione del RE, e da qui si staccano vescicole di secrezione, che vanno incontro a meccanismo di esocitosi;
• VESCICOLE DI SECREZIONE: si formano per gemmazione dell'apparato del Golgi e trasportano al di fuori della cellula le proteine maturate nel Golgi e le altre sostanze destinate all'esporto;
• LISOSOMI: serbatoio di immagazzinamento delle idrolasi, enzimi in grado di digerire specifiche molecole biologiche come proteine, carboidrati e grassi. Gli enzimi lisosomali vengono prodotti nel RE, maturano poi nel Golgi e poi vengono impacchettati in vescicole che diventano

lisosomi. (presenti solo nella cellula eucariotica, sia animale che vegetale): vescicole in cui reazioni pericolose per il resto della cellula sono circoscritte. Avvengono ad esempio reazioni di smaltimento dei perossidi, la degradazione ossidativa degli acidi grassi a più di 12 atomi di carbonio che vengono ossidati troppo lentamente dai mitocondri;

PEROSSISOMI (presenti solo nella cellula eucariotica vegetale): vescicola di grandi dimensioni utilizzata per l'accumulo temporaneo e il trasporto;

RIBOSOMI: sede della sintesi proteica, che avviene sulla base del codice genetico. Sono formati da due subunità staccate che si uniscono nel momento della sintesi. Le dimensioni sono diverse in eucarioti (80S) e procarioti (70S). S = svedberg.

CITOSCHELETRO: reticolo di fibre distribuito all'interno del citoplasma.

• Negli eucarioti: costituito da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi
• Nei procarioti: costituito da proteine simili

A quelle del citoscheletro eucariotiche per mantenere la forma cellulare, ma con un livello di organizzazione inferiore.

9. RIVESTIMENTO ESTERNO ALLA MEMBRANA

Negli eucarioti: la cellula animale è priva di un rivestimento esterno, mentre la cellula vegetale è provvista di una parete cellulare (formata da cellulosa). La cellula animale, comunque, possiede una extra-cellulare, formata essenzialmente da fibre di matrice collagene e proteoglicani.

Nei procarioti: all'esterno della cellula troviamo la parete cellulare batterica, al di fuori della membrana plasmatica, comune a procarioti e eucarioti. I batteri, proprio perché piccoli e primitivi, hanno bisogno di un ulteriore corazza, piuttosto dura e resistente. Questa parete è una rete costituita da una rete polisaccaridica e congiunta da segmenti di natura peptidica. Per questo motivo, la parete prende il nome di peptidoglicano. Le catene lineari glucidiche sono formate dall'alternarsi di N-acetimuramico N-acetilglucosamina.

dunque la sequenza non è informazionale. Il legame tra i due amino-glucidi è dato da catenedi 4 amminoacidi (sia L che D) legati da legame peptidico. Le sequenze di 4 amminoacidi poi si legano tra di loro per mezzo di unponte formato da 5 glicine (nei gram-positivi) oppure sono legate direttamente (nei gram-negativi).La distinzione tra gram-positivi e gram-negativi avviene per mezzo del Gram, che riesce a penetrare e colorare icolorante digram-positivi perché formati da uno spesso strato di peptidoglicano, e che, invece, porta a una decolorazione dei gram-negativiperché formati da un sottile strato di peptidoglicano, rivestito ulteriormente da una spessa membrana di fosfolipidi.I batteri hanno inoltre una come ultimo rivestimento esterno, che permette loro alcune attività biologiche legateCAPSULAall'aggressività da parte di patogeni.VirusDate le loro ridotte dimensioni, i virus sono visibili solo al microscopio elettronico e furono

Identificati per mezzo di esso solo alla fine degli anni '30, precedentemente non vi era nulla che potesse certificare la loro esistenza. Sono costituiti da un (MA MAI ENTRAMBI NELLO STESSO VIRUS), circondato da un rivestimento proteico detto capside di DNA o RNA. Dal punto di vista della patogenesi, ovvero delle malattie che essi producono, essendo obbligati, per poter provocare i sintomi di quella determinata patologia, devono infettare le cellule vive dell'organismo che li ospita. I virus, per poter vivere e riprodursi, provocano una specie di "paralisi" della cellula, che dunque rinuncia a tutti i suoi processi metabolici che la mantengono in vita. Infatti, dopo l'infezione da parte del virus, la cellula muore. Essa viene lisata per permettere ai nuovi virioni, assemblati in virtù dell'informazione genetica contenuta nel virus, di uscire dalla cellula e infettare le altre.

Caratteristiche generali: Essendo incapaci di replicazione

• autonoma e di vita indipendente
• i virus hanno:
• Caratteristiche come viventi: