Fisiologia Umana

CELLULA EUCARIOTE

Le cellule eucariote, sono più complesse e più grandi rispetto a quelle procariote (10 volte + grandi).

NUCLEO

Caratteristica principale che contraddistingue le EUCARIOTI da PROCARIOTI è la presenza del

MEMB.PLASMATICA ERITROCITI):

racchiuso all’interno della (aspetto non è rispettato dagli

MEMB.PLASMATICA: INTRACELLULARE EXTRACELLULARE.

separa l’ambiente da quello

 Funzioni:

trasporto selettivo molecole dentro-fuori cellula, attraverso PROTEINE DI MEMB.

o comunicaz. Intercellulare RECETTORI proteici

attraverso x neurotrasmettitori-ormoni.

o complessi proteici

Presenza di con att.enzimatica.

o Ecc.

o

STRUTTURA LIPIDI – PROTEINE.

All’interno della memb. ritroviamo

LIPIDI di memb. fosfolipidi

la memb. è composta da (diversi tipi, elenco pag.6), molecole

 idrofila

anfipatiche , cioè caratterizzate da una testa “polare” e quindi e due code “apolari” cioè

idrofobe doppio

(non si dissolvono in acqua e non si associano con sostanze idrofile) che formano un

strato fosfolipidico, PROTEINE

in cui sono immerse e altri componenti presenti in quantità minore. Nel

code rivolte all’interno, teste idrofile

doppio strato fosfolipidico, le dei fosfolipidi sono mentre le

rivolte verso l’ambiente acquoso del versante interno ed esterno.

possono differire

I fosfolipidi in termini di lunghezza delle catene di acidi grassi, numero di doppi

legami e presenza di gruppi polari (contenenti gruppi fosfato).

Le diverse tipologie di fosfolipidi, si dispongono in maniera diversa nella costituzione della memb. (vedi

tab.pag.6).

Altri LIPIDI presenti nella membrana:

Colesterolo regolatore della

(steroide): La sua struttura ciclica e rigida permette di svolgere un ruolo di

fluidità della memb. cellulare, conferendogli un’adeguata compattezza con la sua struttura ciclica,

evitando così che la membrana cristallizzi a basse temperature, perdendo la sua funzionalità biologica

(aumenta la stabilità meccanica e la flessibilità delle cellule, così facendo però diminuisce la

permeabilità a piccole cellule idrosolubili). Si trova in prossimità di un acido grasso insaturo e la sua

regione polare sporge nello strato acquoso extracellulare.

Glicolipidi: tra i quali il GLICOSILFOSFATIDILINOSITOLO (GPI), svolge un ruolo importante nell’ancorare

le proteine al foglietto esterno. Anche in questo caso regione polare sporge nella faccia esterna,

mentre la parte idrofobica si trova all’intero.

Funzione e fluidità stabile

Il doppio strato fosfolipidico rende l’intera struttura della membrana e le

 fluidità, sono un’efficace barriera a sostanze idrofile.

catene di acidi grassi ne determinano la inoltre

fluidità

Del resto la variabilità della della membrana (stato di liquido-cristallino a temperatura

fisiologica) è determinata da diversi fattori.

Quelli che l’AUMENTANO sono:

Aumento temperatura

 Presenza di acidi grassi a catena corta

 associarsi

Aumento dell’insaturazione degli acidi grassi, impedisce alla molecola di

 strettamente con LIPIDI CIRCOSTANTI aumento fluidità.



Scarse molecole di colesterolo



Quelli che la DIMINUISCONO sono:

Interazione dei gruppi negativi dei fosfolipidi (gruppo fosfato) con ioni Ca++



Un’adeguata fluidità è essenziale x lo svolgimento di molte funzioni della membrana stessa. Questa

fluidità permette ai fosfolipidi e alle proteine a essi associate di spostarsi lateralmente nello strato

mosaico fluido.

della membrana in cui si trovano, per tale motivo viene definita a

Poiché le molecole, a temperature più basse, si muovono lentamente e la fluidità diminuisce, le varie

funzione della membrana possono rallentare. Per risolvere questo problema, alcuni organismi

cambiano la composizione lipidica delle loro membrane quando si trovano a basse temperature,

sostituendo grassi saturi con grassi insaturi AUMENTO FLUIDITA’.

 aggregano a formare RAFT

Alcune membrane contengono lipidi (SFINGOLIPIDI – COLESTEROLO) che si

LIPIDICI (zattere), specifiche proteine

al quale sono associati che si muovono su di essa. Tra le

segregare meccanismi e molecole di segnale.

funzione dei RAFT LIPIDICI c’è quella di

PROTEINE di memb. costituiscono quasi il 50% della composizione della cellula. Si classificano in:



Proteine INTEGRALI: sono immerse nel BILAYER FOSFOLIPIDICO, dove aa idrofobici si associano

o a catene di ac.grassi (idrofobiche anche loro).

proteine TRANSMEMBRANA,

Ci sono poi proteine INTEGRALI, denominate le quali

attraversano completamente il bilayer affacciandosi sulla FACCIA ESTERNA-INT. Per questo loro

regione idrofobica alfa-elica,

orientamento, tali proteine hanno sia una a forma di si estende



idrofilia

attraverso lo spazio IDROFOBICO dell’intera memb. ; sia una gli aa costituenti questa



regione, sono esposti all’ambiente acquoso su entrambi i lati (faccia INT-EST).

Proteine ANCORATE: ancore lipidiche

sono ancorate alla memb. x mezzo di localizzate in uno

o dei 2 foglietti del bilayer (est-int). In particolare PROTEINA e MOLECOLA LIPIDICA, sono

legame covalente

connesse mediante (es. GLICOLIPIDE localizzata sul foglietto esterno, ancora

le proteine a tale foglietto).

Proteine PERIFERICHE: gruppi polari di testa lipidi di memb.,

si associano con i dei ma più

o comunemente si legano a PROTEINE INTEGRALI – PROTEINE ANCORATE.

Le PROTEINE PERIFERICHE vengono facilmente rimesse dalla memb., mentre quelle INTEGRALI e

ANCORATE richiedono detergenti.

NUCLEO: materiale genetico della cellula (DNA),

contiene la maggior parte del e svolge varie funzioni:

 è la sede della replicazione del DNA;

 controlla le attività cellulari;

 assemblaggio dei ribosomi a partire da RNA e proteine specifiche che avviene in specifiche

 regioni detti: nucleoli

Memb. nucleare il nucleo è formato da 2 membrane, ognuno delle quali è un doppio strato fosfolipidico, che

 MEMBRANA NUCLEARE.

nel loro insieme formano la Le 2 membrane sono separate da uno spazio di circa 10-20

pori nucleari

nm e sono perforate da circa 3500 (diametro 9nm), che collegano l’interno della cellula con il

citoplasma. A livello di questi pori, la membrana esterna del rivestimento nucleare è in continuità con quella

pori interazioni

interna. I sono costituiti da oltre 100 diverse proteine che interagiscono tra loro attraverso

idrofobiche.

Funzione pori nucleari sono i canali che regolano il movimento di materiali tra il nucleo e il citosol



(funzionano un po’ come i cancelli a tornello degli stadi).

ioni molecole

Attraverso i pori passano piccole sostanze come e con peso molecolare inferiore a 10.000 Da.

Anche molecole più grandi possono passare attraverso i pori, ma con un tempo maggiore. Il passaggio x

molecole di grandi dimensioni, come ad esempio le proteine sintetizzate nel citoplasma, hanno bisogno di una

sequenza segnale recettore proteico del poro,

(sequenza di aminoacidi) che permette di legarsi ad un che ha

il cambiamento della struttura tridimensionale del recettore

una forma tridimensionale, comportando

cosicché esso stira il poro x lasciar passare la proteina che viene così fatta entrare nel nucleo.

In certi siti, la membrana esterna dell’involucro si estroflette verso il citoplasma e risulta in continuità con la

RETICOLO ENDOPLASMATICO.

membrana di un altro organello, il organelli citoplasmatici CITOPLASMA:

Inoltre nella EUCARIOTE sono presenti molti altri immersi appunto nel

Citoplasma:

 Mitocondri: respirazione cellulare.

I mitocondri sono la sede della

 Da un punto di vista strutturale hanno 2 membrane:

membrana esterna liscia e protettiva, offre poca resistenza al passaggio di sostanze verso e

o 

dà il mitocondrio.

membrana interna che esercita un controllo molto più stretto su ciò che entra ed esce dalla

o 

matrice mitocondriale, ciclo

la quale contiene quegli enzimi che permettono di svolgere il

dell’acido citrico – beta ossidazione – ossidazione amminoacidi – ciclo urea. Tale membrane

tende poi a ripiegarsi verso l’interno in molti punti dando origine a strutture che vengono

creste mitocondriali,

chiamate sulle quali sono presenti complessi enzimatici che andranno a

CATENA TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

costituire la e sui quali avviene il processo di

fosforilazione ossidativa. DNA ciclico

All’interno della matrice è anche presente del che comprende 16.659 nucleotidi, ed è

composto da 37 geni. I geni mitocondriali, nell’uomo, sono ereditati per linea materna, in assenza di

mutazioni il DNA della madre è identico a quello del figlio, e così per le generazioni successive, per i

mtDNA codifica numerosi enzimi necessari alla

discendenti di linea materna. Il svolge funzioni di

fosforilazione ossidativa – codifica RNA necessario x trascrizione e traslazione mtDNA – responsabile

processi patogeni in seguito a mutazione mtDNA – coopera con genoma nucleare nell’espressione di

geni nucleari-mitocondriali – ecc.

Ret.endoplasmatico ruvido: è un’estesa rete membranaria presente in tutto il citoplasma, ed è

 producono secernono proteine.

particolarmente sviluppato nelle cellule che e La sua caratteristica

rugosa è dovuta alla presenza sulla superficie della memb. dei RIBOSOMI.

traslazione mRNA modificazione post-

In questo organello vengono espletate le funzioni di e la

traslazionale delle proteine secrete dalla cellula.

destinate ad essere

Ret.endoplasmatico liscio: mancano i ribosomi, determinando una superficie LISCAI. All’interno del

 lume del REL, possono entrare le proteine sintetizzate del RER che subiscono delle modifiche

lipidi e

conformazionali; oltretutto il REL svolge altre importanti funzione come quello di sintesi di

ormoni steroidei detossificazione da farmaci e veleni.

ed è responsabile della RET.SARCOPLASMATICO LISCIO

Nel muscolo scheletrico e cardiaco, prende il nome di e svolge la

funzione di coordinare la contrazione muscolare, immagazzinando ioni Ca e rilasciandoli.

2+

Apparato Golgi: sacculi

è costituito da cisterne appiattite, definite e da piccole vescicole racchiuse da

 vescicole del Golgi.

membrana, definite 3 parti funzionali distinte: base, mezzo

L’apparato di Golgi, sembra avere una un compartimento di e

apice. compartimento di base, cis

un I sacculi localizzati nel costituiscono la regione (stesso lato) che è

compartimento apicale trans.

la più vicina al nucleo, mentre quelli disposti nel costituiscono la regione

vescicole provenienti dal RER,

Nei sacchi che caratterizzano la regione CIS si fondono le le quali

proteine sintetizzate RER.

permettono il trasferimento all’app.Golgi delle nel A livello della regione

TRANS dell’app.Golgi, le proteine subiscono modificazioni (es.glicosilazione) e vengono divise in

pacchetti che andranno poi ad essere smistate ad altre parti della cellula (es.memb.plasmatica,

lisosomi, ecc).

Lisosomi: interno acido

sono organelli associati alla memb. con un (pH=4,5) e nel quale sono contenuti

 numerosi enzimi degradazione

(proteasi, nucleasi, lipasi, glicosidasi). La sua funzione è quella di di

quelle SOST.ESTERNE portate all’interno della cellula attraverso processi di ENDOCITOSI e FAGOCITOSI.

autofagia.

I lisosomi degradano anche gli ORGANELLI INTRACELLULARI attraverso il processo di Gran

riciclato dalla cellula.

parte di quanto viene degradato, va poi ad essere Il processo di degradazione

bersaglio preciso.

non è casuale e in molti casi ha un

Proteasomi: digestiva, non sono associati alla

hanno funzione ma al contrario dei LISOSOMI,

 membrana. proteine intracellulari selezionate

Servono a degradare principalmente le x la

degradazione (ma possono anche degradare proteine associate alla memb.)

Ribosomi: tradurre l’mRNA proteine

si trovano in tutto il CITOSOL, dove svolgono la funzione di x le

 citosoliche proteine che non verranno né secrete nella cellula né incorporate nella memb,

e x le

come ad esempio gli enzimi x il MITOCONDRIO.

Perossisomi: Sono organelli costituiti da una sola membrana, dove al loro interno sono presenti 3

 perossidi tossici (perossido di idrogeno H2O2):

enzimi specializzati nella decomposizione dei Uricasi,

perossidi tossici

D-aminoacido-ossidasi, e catalasi. Essi svolgono la funzione di decomporre i senza che

vadano in contatto con altre componenti della cellula, in quanto essendo altamente tossici, sono in

grado di danneggiare le membrane e le macromolecole biologiche. I perossisomi delle cellule del

fegato, partecipano inoltre alla detossificazione, cioè alla demolizione di molecole dannose, come ad

esempio l’alcol.

Citoscheletro: è composto da:

 Microfilamenti (filamenti actina): nelle cellule muscolari hanno un ruolo essenziale

o locomozione;

nell’att.contrattile; in altre cellule (macrofagi) hanno un ruolo nella costituisce

dei microvilli; cellula con cellule adiacenti

l’interno lega l’interno attraverso giunzioni cellulari.

Filamenti intermedi: strutturale legare l’interno

hanno funz. principalmente e sono in grado di

o della cellula cellule adiacenti matrice extracellulare

alle e alla circostante attraverso

DEMOSOMI e EMIDESMOSOMI.

Microtuboli: trasporto all’interno della cellula di vescicole

svolge varie funzioni: (es. trasporto

o proteine

vescicole contenenti neurotrasmettitori da SOMA neurone lungo ASSONE) attraverso

motrici (chinesina dineina

trasporto CENTRO cellula PERIFERIA; trasporto PERIFERIA

  

spostamento cromosomi movimento CIGLIA e

CENTRO); durante MITOSI e MEIOSI,



FLAGELLI (es.coda spermatozoi). centro organizzatore dei microtuboli,

Vicino al nucleo della cellula si trova un dal quale essi si

estendono verso la periferia della cellula.

MEMBRANA CELLULARE: trasporto trans-membrana

MECCANISMI DI TRASPORTO TRANSMEMBRANARIO H2O, disciolti

Liquidi INTRACELLULARE – EXTRACELLULARI sono costituititi principalmente da in cui sono

SOLUTI (ioni, glucosio, aa).

Il normale funzionamento cellulare, richiede il continuo spostamento di H2O – SOLUTI attraverso le pareti

costituisce una

della cellula, ma la presenza della MEMB.PLASMATICA, con il suo interno IDROFOBICO,

barriera al movimento di “quasi” tutti i SOLUTI, H2O.

compreso Il loro passaggio è mediato grazie alla

specifiche proteine trasportatrice.

presenza di gas (es. O2 – CO2) etanolo.

Possono invece passare senza il bisogno di trasportatori e

Le diverse tipologie di PROTEINE TRASPORTATRICI di memb.

CANALI IDRICI (acquaporine) specifici

oltre ad attraversare la memb. x OSMOSI, l’H2O si serve di

o canali ATT. CONTROLLATA.

ad In questi canali, il passaggio di acqua che può entrare e uscire dalla

meccanismo di GATING

cellula può essere modulata attraverso il (apertura-chiusura canale).

Nonostante ciò questi canali possono rimanere aperti continuamente, funzionando come dei pori ad

att. NON CONTROLLATA. permeabili solo H2O permeabili anche a sost. a BASSO

Questi canali si dividono in quelli e in quelli

PESO MOLECOLARE e prendono il nome di ACQUAGLICEROPORINE, in quanto permettono il passaggio

del GLICEROLO.

CANALI IONICI tutte le cellule

sono presenti in (particolarmente importanti x il funzionamento di

o 

cellule eccitabili: neuroni – cell.muscolari).

Caratteristica proprie dei canali ionici e che permettono di differenziarsi l’uno con l’altro sono:

SELETTIVITA’ uno specifico ione,

Avremo canali che permetteranno il passaggio di altri che



 NON selettivi tutti gli ioni (cationi-anioni).

saranno consentendo il passaggio di



Come vengono riconosciuti se ANIONI – CATIONI? il canale è formato da aa che a seconda



della POLARITA’ (+ o -) attraggono rispettivamente cariche (- o +).

Come avviene la selezione di ioni aventi la stessa carica? (es. Na - K ) Sebbene il numero

+ +

atomico di Na sia inferiore di quello di K , il diametro complessivo di Na è maggiore di quello

+ + +

di K perché proprio in virtù delle sue dimensioni inferiori Na è circondato da un alone di H O

+ + 2

di idratazione più grande di quello che circonda K . I CANALI IONICI x Na si trovano ad utilizzare

+ +

DISIDRATAZIONE del Na

un meccanismo di selezione basato sulla cioè il canale Na è

+ +



aa polari molecole H2O

formato da che attraggono spogliando il Na il quale si trova nelle sue

+

dimensione originali, GRANDEZZA atomo

a questo punto la selezione viene fatta in base alla

Na (più piccolo del K ).

+ + GRANDEZZA K .

I CANALI x K si servono di un meccanismo selettivo basato sulla +

+

REGOLABILITA’ (meccanismo di gated) sempre aperti, oscillano tra

ci sono canali altri



 apert-chiuso. voltaggio membrana –

Tale regolabilità è determinata da fattori come:

messaggeri intracellulari – molecole eccitatore-inibitore

(Ca -ATP-GMPc) (es.acetilcolina

2+ 

apertura canali x ingresso cationi nella placca motrice cell.musc.sch.).

TRASPORTATORI SOLUTI 3 categorie:

ne esistono differenti tipologie, divise in

o 

Uniporto un’unica molecola.

permettono il passaggio di

o 

Sinporto 2 o più molecole/ioni stessa direzione.

permettono il passaggio di nella

o 

Antiporto 2 o più molecole/ioni direzioni opposte.

permettono il passaggio di in

o 

TRASPORTATORI ATP-dipendenti ATP

sono trasportatori che x svolgere la loro funzione richiedono

o 

(quindi energia TRASPORTO ATTIVO). Si differenziano in:



ATPasi x trasporto di IONI:

o tipo P: fosforilate durant