Esame di stato biologia 1° prova

CELLULA EUCARIOTICA

Gli organismi formati da cellule eucariotiche possono essere organismi unicellulari e pluricellulari (piante,

funghi, animali).

La Divisione Cellulare avviene per: Mitosi.

Nel corso della Mitosi, i diversi cromosomi, una volta duplicati, vanno incontro a “condensazione e

spiralizzazione” e comincia così a formarsi il “Fuso Mitotico” (= struttura che separa in modo corretto i

cromosomi nelle 2 cellule figlie).

Gli Organuli o Organelli della Cellula Eucariote sono:

- NUCLEO: è parte centrale della cellula. È delimitata da una Membrana Nucleare.

Nel Nucleo c’è un doppio filamento di . Sempre nel Nucleo si osserva il (dove

DNA NUCLEOLO

avviene la sintesi di Ribosomiale)

RNA

- RETICOLO ENDOPLASMATICO: è formato da membrane ripiegate. Si distingue un (reticolo

REL

endoplasmatico liscio) e (reticolo endoplasmatico ruvido). In sono presenti i Ribosomi e

RER RER

ribosomiale

RNA

- APPARATO di GOLGI: è una pila di sacche membranose appiattite. Il lato di Apparato di Golgi

più vicino al RE è detto Cis-Golgi, quello opposto Trans-Golgi. Nella cellula animale l’Apparato del

Golgi va ad organizzare i Lisosomi Primari

- LISOSOMI: possiedono enzimi litici, e quindi sono strutture coinvolti nella digestione intracellulare

dei corpi estranei ingeriti con la Fagocitosi. Si distinguono: Lisosomi Primari e Secondari

- RIBOSOMI: molto più grandi rispetto a quelli procariotici, contengono RNA Ribosomiale. La funzione

principale di questo organulo è quella di tradurre m proteina



RNA

- PEROSSISOMI: organuli contenti enzimi in grado di catalizzare diverse reazioni

- MATRICE EXTRACELLULARE: è presente in molte cellule animali perché in quelle vegetali c’è la

. La Matrice Extracellulare è formata da Glicoproteine. Le principali molecole

PARETE CELLULARE

sono: Collagene, Fibronectina.

- GIUNZIONI CELLULARI: le cellule adiacenti comunicano mediante queste strutture.

Si distinguono:

1) Giunzioni Strette: impediscono il passaggio di molecole andando a sigillare le membrane di

cellule adiacenti.

2) Giunzioni Ancoranti: permettono l’adesione tra cellule.

3) Giunzioni Comunicanti: permettono il passaggio di piccole molecole e ioni tra cellule adiacenti

attraverso canali proteici.

- MITOCONDRI: sono organelli citoplasmatici. Sono in grado di muoversi all’interno del Citoplasma.

Essi presentano una “Membrana Mitocondriale Esterna” ed una “Interna”. Quella esterna consente

il passaggio a molecole di piccole dimensioni e ioni perché contiene la proteina di trasporto: Porina.

La Membrana Mitocondriale Interna è permeabile solo in modo selettivo a H O, O , CO .

2 2 2

Ha delle rientranze dette: Creste.

Sulla Membrana Interna ci sono importanti proteine quali quelle dei “Complessi della Catena di

-

Trasporto di e “ + “ Sintasi” entrambi fondamentali nella Fosforilazione Ossidativa.

ATP

I mitocondri hanno un ruolo chiave in Apoptosi (= morte cellulare programmata).

All’interno dei Mitocondri viene prodotta a partire da + gruppo P.

ATP ADP

L’Adenosin Trifosfato ( è impiegata dall’organismo per svolgere moltissime funzioni.

ATP)

Il meccanismo con cui i Mitocondri producono a partire dal Glucosio prevede diversi stadi:

ATP

 Glicolisi che avviene però in Citosol (vedi in “Metabolismo Carboidrati”)

 Ciclo di Krebs

 Fosforilazione Ossidativa (gli ultimi 2 nei Mitocondri)

Sempre nei Mitocondri c’è un altro processo metabolico molto importante collegato alla produzione di

partendo questa volta dagli Acidi Grassi. Questo è appunto la β-Ossidazione

ATP (vedi in “Metabolismo

.

Lipidi”)

I Mitocondri possiedono un cromosoma in grado di duplicarsi con “Scissione Binaria” (come i Batteri).

Questo ha fatto sempre pensare che anticamente i Mitocondri hanno avuto origine dall’unione di una

Cellula Eucariota Anaerobica con Cellule Procariote Aerobiche.

A sostegno di questa ipotesi ci sarebbe il fatto che il Codice Genetico del Mitocondrio non è identico a

quello del Nucleo.

Il Mitocondriale è sempre di origine materno.

DNA

Per questo motivo le patologie legate al Mitocondriale sono tutte a trasmissione materna.

DNA

- MEMBRANA PLASMATICA: sottile involucro che separa la cellula dall’ambiente intracellulare-

extracellulare.

È composta da: 50% proteine, 40% lipidi, 10% carboidrati.

I Lipidi formano un doppio strato (distinti in 3 classi: Fosfolipidi – Sfingolipidi – Colesterolo).

Questo doppio strato rende così la membrana permeabile a piccole molecole apolari e polari ma

prive di carica ma impermeabile a ioni e grosse molecole.

L’ingresso di tali sostanze è consentito da “Proteine Transmembrana” (= proteine di trasporto per

specifiche tipi di molecole).

Le Proteine Transmembrana sono distinte in:

 Proteine Canale: eseguono un trasporto passivo secondo gradiente di concentrazione

 Trasportatori o Carrier: si legano ad uno specifico soluto, dopo aver subito un cambiamento

conformazionale, riescono ad attraversare la Membrana.

 Pompe: eseguono un trasporto attivo, quindi contro gradiente e pertanto necessitano di una

fonte di energia. Si distinguono 2 tipi:

1) Pompe spinte dalla Luce

2) Pompe Alimentate da ATP

Nella Membrana Plasmatica esistono aree ricche soprattutto di Sfingolipidi + Colesterolo con il compito

di far concentrare specifiche proteine di membrana.

I Carboidrati di Membrana sono presenti come catene di Oligosaccaridi legate alle proteine e lipidi

formando così: Glicoproteine, Glicolipidi.

A volte i residui di carboidrati possono formare una struttura più esterna alla Membrana Plasmatica che

protegge la cellula da danni meccanici e chimici detta: .

GLICOCALICE

La Membrana Plasmatica può essere definita una struttura asimmetrica per quanto riguarda la

distribuzione dei lipidi, proteine, carboidrati.

L’asimmetria più evidente riguarda i carboidrati di membrana, infatti questi sono sempre presenti sul

versante extracellulare del doppio strato infatti i glicolipidi e le glicoproteine.

- CITOSCHELETRO: è un reticolo di filamenti proteici distribuiti in tutto il citoplasma. Ha funzione

Strutturale così che le cellule eucariotiche mantengano la loro forma.

È composto da 3 tipi di filamenti proteici:

1) : dei 3 sono i più robusti e più stabili del Citoscheletro. Hanno una funzione di

FILAMENTI INTERMEDI

protezione. Si distinguono molti tipi di proteine di tipo filamentoso e possiedono tutte un “Dominio Centrale”

+ “Teste + Code Globulari”. Formano una fitta rete che si propaga dal Nucleo a Membrana Plasmatica.

Il Filamento Intermedio completamente assemblato è costituito da 8 protofilamenti connessi coda-coda.

2) originano da una struttura cellulare detta . A partire da esso raggiungono le

MICROTUBULI: CENTROSOMA

parti più esterne della cellula. In genere il Microtubulo è formato da Protofilamenti connessi fianco-fianco.

La polimerizzazione dei Microtubuli avviene a 37°C. Una fase critica nella formazione dei Microtubuli è la

“Nucleazione” (= aggregazione di dimeri di Tubulina in oligodimeri). I Microtubuli consentono il trasporto

intracitoplasmatico degli Organelli.

Ciglia e Flagelli sono formati da Microtubuli.

I Microtubuli si possono distinguere in:

 Microtuboli Assonemali

 Microtuboli Citoplasmatici

3) : sono quelli che principalmente determinano la forma della

MICROFILAMENTI o FILAMENTI di ACTINA

cellula e il movimento di essa ma anche la contrazione della cellula muscolare

(Actina + Miosina = Microfilamenti).

CELLULA PROCARIOTICA

Sono tipiche di organismi procarioti come i Batteri.

Le sue dimensioni sono minori rispetto a quella eucariote. Ha una struttura più semplice.

È priva di Organuli.

Il batterico si compone di un’unica molecola e di forma circolare.

DNA

La Divisione Cellulare avviene per Riproduzione Asessuata e quindi mediante Scissione Binaria.

In condizioni ottimali i batteri possono riprodursi anche ogni 20 minuti.

La struttura dei Batteri e quindi cellula Procariote si compone di:

- CAPSULA

- FLAGELLI BATTERICI: da non confondere con quelli della cella eucariote. Questi sono costituiti dalla

proteina:Flagellina

- RIBOSOMI: con funzioni simili a quello di cellula procariote, ma sono di tipo diversi (70s)

- PARETE CELLULARE: composta di Peptidoglicani e più esterna della M. Plasmatica

- MEMBRANA PLASMATICA: costituita principalmente da fosfolipidi, delimita la cellula

- CITOSOL: dove troviamo i Ribosomi

- NUCLEOIDE: dove c’è il circolare. La cellula Procariote possiede 1 Cromosoma

DNA

- NUCLEO: è assente, per questo si parla di Nucleoide (= dove c’è il )

DNA

- MESOSOMA: è un'invaginazione della Membrana Plasmatica di notevoli dimensioni, di forma

irregolare. Sembra che svolga attività biochimiche cellulari

DIFFERENZA TRA CELLULA PROCARIOTE-EUCARIOTE

CELLULA PROCARIOTE CELLULA EUCARIOTE

Dimensione

minori maggiori

Nucleo

assente Presente

Nucleolo

assente presente

DNA

Unico filamento e circolare Doppio filamento ad elica

Mitocondri , R.E. ,

Organuli Cellulari

assente Apparato Golgi , Lisosomi

Ribosomi

70S 80S

Citoscheletro

assente presente

Mesosomi

presente assente

Flagelli

composti da Flagellina composti da Microtubuli

- in cellula animale assente

Parete Cellulare

presente, di Peptidoglicano - in cellula vegetale presente

Divisione Cellulare

Scissione Binaria Mitosi o Meiosi

Metabolismo

Aerobico o Anaerobico Aerobico

VIRUS

I virus sono parassiti intracellulari obbligati, cioè si sviluppano e si riproducono soltanto all’interno delle

cellule di determinati ospiti, che possono essere animali, vegetali, funghi, protisti o procarioti.

Infatti per potersi riprodurre devono invadere delle cellule viventi.

I virus sono avvolti da un involucro proteico detto “Capside” e al suo interno troviamo il genoma virale

quale il e/o .

DNA RNA

Il Capside è una struttura rigida e compatta capace di resistere a condizioni ostili.

Il virus il cui genoma è costituito da è denominato Deossiribovirus invece quelli con come

DNA RNA

genoma sono i Ribovirus.

Il può essere a singolo e/o doppia elica, lineare, circolare.

DNA

L’ può essere a polarità positiva e negativa. Inoltre, può essere anche segmentato in varie parti. La

RNA

maggioranza dei virus a ha il doppio filamento.

DNA

La maggioranza dei virus a ha un singolo filamento (es. Virus dell’Influenza).

RNA

Alcuni virus oltre al Capside possiedono un involucro lipoproteico detto “Pericapside” o “Envelope”.

Il Pericapside è una membrana e si compone di lipidi, proteine, glicoproteine. I virus che lo possiedono

sopravvivono più facilmente agli ambienti umidi.

I virus che ne sono sprovvisti invece al suo posto presentano proteine virus-specifiche.

I virus sono di dimensioni talmente piccole da non poterli osservare col microscopio ordinario. Questa

importante caratteristica ha permesso così di distinguerli dai Batteri.

Il virus per poter sopravvivere necessita anche di una temperatura ottimale.

Già a temperature di 55-60 °C le proteine del Capside perdono in maniera irreversibile la loro capacità

infettante.

Ad oggi i virus vengono classificati dal Comitato Internazionale per la Tassonomia Virale ( ) in:

ICTV

- Famiglie (la cui denominazione termina con il suffisso –viridae)

- Sottofamiglie (suffisso –virinae)

- Generi (suffisso –virus).

Nel caso dei Deossiribovirus si va a distinguere il genoma, la struttura del virus, la presenza di

Pericapside e la famiglia.

Invece nel caso dei Ribovirus oltre alle caratteristiche sopra elencate si tiene conto anche della polarità.

Ciclo Replicativo Virale

è quel processo che porta alla formazione di nuovi virus. Può essere suddiviso in queste fasi:

1) Riconoscimento cellula bersaglio

2) Attacco

3) Penetrazione

4) Liberazione

5) Sintesi Macromolecolare

6) Assemblaggio

7) Gemmazione e Rilascio

Il della e (o Adsorbimento) si verifica quando il virus

RICONOSCIMENTO CELLULA BERSAGLIO ATTACCO

(con il suo “antirecettore”) riconosce il recettore complementare presente sulla membrana della cellula

da infettare. Affinché avvenga questo legame non sono necessarie reazioni che producano energia

oppure una particolare temperatura ma solo la presenza di un ambiente abbastanza ricco di ioni così da

neutralizzare le cariche delle altre strutture potenzialmente complementari.

Il contatto tra virus-cellula ospite si verifica solo se sono presenti recettori specifici.

La del virus nella cellula si verifica subito dopo l’attacco.

PENETRAZIONE

In questa fase è richiesta una temperatura ottimale ed una partecipazione attiva da parte della cellula

che deve essere infettata. Se il virus possiede il Pericapside la penetrazione può avvenire in uno dei due

seguenti modi.

Nel primo caso per fusione. Il virus si lega ai recettori presenti sulla membrana della cellula ospite

(grazie alle glicoproteine) e poi il Pericapside virale si fonde con la membrana cellulare per consentire il

trasporto del Nucleocapside all’interno del citoplasma. Qui è necessario un ambiente a pH neutro.

Con la (o Scapsidamento) il nucleo-capside deve essere trasportato al sito di replicazione

LIBERAZIONE

posto all’interno della cellula.

Per la i virus dipendono dalla cellula ospite. Per garantire la replicazione

SINTESI MACROMOLECOLARE

del virus vengono sintetizzate le proteine strutturali ed enzimi coinvolti nella replicazione e soprattutto

l’acido nucleico.

Durante questa fase nel nucleo si verifica anche la Trascrizione di virale.

RNA

L’ dei nuovi virioni inizia quando sono state prodotte in modo sufficiente le proteine

ASSEMBLAGGIO

strutturali ed il genoma virale.

Il processo di assemblaggio dipende dal sito di replicazione del genoma e se il virus possiede il

Pericapside.

Per il virus che lo possiedono, le glicoproteine virali appena sintetizzate sono trasferite alle membrane

cellulari.

I Nucleocapsidi si assemblano intorno al genoma e successivamente vengono racchiusi in un

Pericapside. Il Nucleocapside al suo interno contiene la -polimerasi- -dipendente.

RNA RNA

Però le proteine di matrice si allineano e garantiscono l’adesione dei nucleo-capsidi alla membrana

cellulare (modificata dalle glicoproteine virali).

E’così che la membrana va a circondare il nucleo capside e il “virus gemma”.

Con la e il virus con Pericapside fuoriesce dalla cellula senza provocare la sua

GEMMAZIONE RILASCIO

uccisione.

TRASPORTO TRANSMEMBRANA

Il doppio strato fosfolipidico della Membrana Plasmatica ha funzione di barriera.

La cellula per poter sopravvivere necessita di scambiare molecole con l’ambiente esterno.

Il trasporto di particelle può essere: Passivo, Attivo.

- TRASPORTO PASSIVO:

1) Diffusione Semplice è tipica di molecole piccole e non polari (O , CO ) + molecole polari non

2 2

cariche (Urea, Etanolo) che attraversano la membrana per Diffusione Semplice ovvero secondo

gradiente di concentrazione (= da zona a concentrazioni maggiori a zona a concentrazioni



minori).

2) Diffusione Facilitata è tipica di molecole polari ( , Monosaccaridi, Ioni, Nucleotidi) e il trasporto

AA

avviene sempre secondo gradiente di concentrazione (quindi senza ) però in questo caso è

ATP

mediato da 2 tipi di proteine transmembrana come: Proteine Carrier + Proteine Canale.

Le formano dei canali in cui passano gli Ioni. Tali canali sono selettivi e

PROTEINE CANALE

consentono il passaggio di un solo ione.

Le o invece modificano la loro struttura per consentire il

PROTEINE CARRIER TRASPORTATRICI

passaggio e la liberazione nella cellula delle molecole interessate. Tale proteina Carrier ritorna

poi nella sua forma iniziale.

3) Osmosi è tipica di molecole di H O passando così da una regione a minor concentrazione di

2

soluti (= soluzione ipotonica) ad una a maggior concentrazione di soluti (= soluzione ipertonica).

Questo avviene fino a quando non si stabilizza e si crea un equilibrio (= soluzione isotonica).

- TRASPORTO ATTIVO:

è usato per trasportare piccole molecole e ioni però contro gradiente di concentrazione e quindi

richiede energia, fornita da . La pompa Sodio-Potassio è un esempio di trasporto attivo

ATP

mediato da proteine. Attraverso questo sistema la cellula porta fuori 3 ioni Na (sodio) e dentro 2 K

(potassio).

Il trasporto di molecole di grandi dimensioni avviene mediante: Esocitosi, Endocitosi.

- ESOCITOSI: le molecole sono inglobate in vescicole che si fondono con la Membrana Plasmatica

così da espulsi dall’ambiente cellulare. Trasposto da Interno Esterno cellula



- ENDOCITOSI: le molecole sono inglobate in vescicole che si fondono con la Membrana

Plasmatica. Trasporto Esterno Interno cellula.



Endocitosi può essere distinta in 3 tipi:

1) Fagocitosi: cellula ingerisce materiale solido

2) Pinocitosi: cellula ingerisce materiale liquido

3) Endocitosi mediata da recettore: meccanismo specifico perché sono incorporate solo quelle

sostanze che si legano a specifici recettori della membrana plasmatica. Un esempio è come le

cellule assumono Colesterolo

COMUNICAZIONE CELLULARE

Le cellule comunicano tra loro e con l’ambiente esterno attraverso una “Segnalazione Cellulare”.

Le cellule che inviano il segnale sono dette Cellule Segnale, mentre quelle che lo ricevono Cellule

Bersaglio.

La Molecola Segnale è detta Ligando e si lega ad una proteina specifica: Recettore.

Le Cellule o Molecole Segnale possono a