Definizione generale di cellula

TRASPORTO PASSIVO TRASPORTO ATTIVO

NON si utilizza energia; SI UTILIZZA energia, poiché il trasporto

viene utilizzata una proteina per il trasporto avviene contro-gradiente ( serve ugualmente la

proteina di trasporto

Una proteina di trasporto può cambiare forma a seconda della molecola a cui si lega.

PROTEINE DI CANALE : per ogni proteina possono passare una sola famiglia di soluti o un solo soluto

( possiede una determinata carica che permette alla proteina di trasportare solo quel soluto).

Quindi, queste proteine di trasporto e di canale sono altamente specifiche.

 Il trasporto passivo ha un andamento lineare (linea verde)

 Il trasporto attivo presenta una curva con un limite a Vmax, il che significa che oltre il limite non

può andare.

Inoltre:  Quando il soluto viene trasportato in un’ unica direzione (verso destra o sinistra o in basso o

in alto) si definisce UNIPORTO;

 Quando due soluti vengono trasportati in un’ unica direzione si definisce SIMPORTO;

 Quando un soluto viene trasportato in due direzioni opposte si definisce ANTIPORTO.

La situazioni di SIMPORTO e ANTIPORTO si definiscono TRASPORTO ACCOPPIATO.

LA POMPA SODIO-POTASSIO : sistema che pompa

 Sodio (Na+) dall’ interno all’ esterno

 Potassio (K+) dall’ esterno all’ interno Trasporto antiporto,

Contro-gradiente, quindi necessita di

Energia ATP

( adenosintrifosfato ), nucleotide

Nucleotide trifosfato e molecola ad

Alto contenuto energetico.

Grazie alla fosforilazione ossidativa

ATP + P ( fosforo ) ADP (Cambiamento conformazionale).

Questo sistema ha un ciclo ben preciso che non avviene se la cellula muore e può essere inibito con alcuni

farmaci.

Se si altera la concentrazione di sodio e potassio nella cellula, si hanno tre condizioni anomale: ipertonicità,

ipotonicità, molta ipotonicità.

Le proteine canale (foto in su) lavorano in due modi: con un passaggio chiuso e un passaggio aperto

TRASPORTO DI MACROMOLECOLE E PARTICELLE

ESOCITOSI : Le vescicole navigano all’ interno del citoplasma, arrivano alla membrana, si fondono con

essa e rilasciano il contenuto all’ esterno (es. insulina viene rilasciata alla fine del ciclo nei vasi sanguigni)

ENDOCITOSI : Si crea un’ invaginazione, viene strozzata e viene a formarsi una camera che viene rilasciata

all’ interno della cellula andando incontro al suo destino.

I granuli sulla superficie della membrana ispessita segnano il destino delle vescicole in endocitosi.

Le vescicole, inoltre, hanno sulla loro superficie dei recettori che corrispondono alle proteina a cui si devono

legare e che segnano, di conseguenza, il destino delle vescicole stesse.

DATI RELATIVI AL PROCESSO DI ENDOCITOSI DI UNA MACROMOLECOLA

LE MACROMOLECOLE DELLA CELLULA

La cellula è l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi.

Alla base della vita ci sono alcuni elementi chimici come N, C, O, H (più semplice elemento chimico, con il

nucleo formato da un protone e un neutrone, caratteristica che lo rende molecola fondamentale). Si possono

trovare anche altri elementi come il Ca, Na, P, Mg.

Eccetto l’acqua (molecola inorganica), quasi tutte le molecole della cellula sono a base di Carbonio e creano,

quindi, grandi molecole organiche.

Esistono 4 famiglie di piccole molecole organiche, composti di max 30 atomi di C, trovano impiego come

fonti energetiche , per cui vengono demoliti e trasformati in altre piccole molecole lungo le vie metaboliche.

Esse sono: Zuccheri, acidi grassi, amminoacidi, nucleotidi.

 

ZUCCHERI i più semplici si chiamano monosaccaridi (CH2O)n. Essi sono chiamati anche

carboidrati proprio per il meccanismo di associazione di H e O al C nelle stesse proporzioni

dell’H2O (es. glucosio C6H12O6). C,H,O si possono combinare in varie forme diverse dando

origine a galattosio semplicemente modificando l’orientazione di certi gruppi –OH rispetto al resto

della molecola. Ognun di questi zuccheri può assumere delle forme speculari non sovrapponibili (D

ed L)—si parla di isomeria ottica. I carboidrati possono unirsi tra loro per dare molecole più

complesse attraverso legami glicosidici come ad esempio i disaccaridi (es. saccarosio – glucosio +

fruttosio), oligosaccaridi (con un numero limitato di monomeri) fino ad arrivare ai carboidrati più

complessi che sono i polisaccaridi. Tutto ciò avviene tramite una reazione di CONDENSAZIONE

tra due monosaccaridi ( si uniscono i gruppi –OH delle due molecole tramite legame glicosidico con

la liberazione di unna molecola di H2O) processo inverso è l’ IDROLISI ( si consuma una mol di

H2O). 

GLUCOSIO monosaccaride con ruolo centrale tra le fonti di energia della cellula. Esso viene

demolito in molecole più piccole che vengono immagazzinate e utilizzate dalla cellula per compiere

lavoro. Negli animali viene immagazzinato sotto forma di glicogeno e nelle piante in amido. Vi sono

altre forme di riserva come la cellulosa tipica delle pareti dei vegetali, la chitina che costituisce l

esoscheletro degli insetti (entrambi hanno funzione di supporto meccanico). Oligosaccaridi si

trovano legati ad altre macromolecole organiche come le proteine per formare le glicoproteine e

come i lipidi per formare i glicolipidi, costituenti essenziali delle membrane cellulari

 ACIDI GRASSI: presenta due regioni chimicamente distinte: una lunga catena idrocarburica,

idrofoba e poco reattiva, e un gruppo carbossilico ( -COOH – si comporta come un acido in

soluzione), idrofilo e molto reattivo. Presentando regioni idrofobe e idrofile le molecole di acido

grasso vengono definite ANFIPATICHE. La coda idrocarburica è satura (contiene il maggior numero

di H non presentando legami doppi ma solo legami semplici), ma ci sono code idrocarburiche di

alcuni acidi come l’acido oleico che presentano la conformazione insatura ( i doppi legami rendono

la molecola estremamente disordinata strutturalmente – dif. burro (saturo) e olio (insaturo)). Gli acidi

grassi sono componenti delle membrane cellulari e fungono da scorta di nutrienti dato che dalla loro

demolizione si ricava circa 6 volte l’energia ricavabile dal glucosio; a volte si accumulano sotto

forma di goccioline di triacilgliceroli nel citoplasma (molecole costituite da 3 code acido grasso + 1

glicerolo)--- quando alla cellula serve energia le tre catene di acido grasso si staccano dal glicerolo e

vengono demolite in unità bicarboniose che entrano nei processi di reazioni necessari per ricavare

energia. Gli acidi grassi e i loro derivati sono esempi di lipidi, molecole organiche solubili nel grasso

e nei solventi organici come il benzene (C6H6) ma insolubili in acqua. L’impiego più importante è

nel doppio strato lipidico tipico della membrana cellulare composte da fosfolipidi. la struttura di un

fosfolipide comprende due code di acido grasso legate a una molecola di glicerolo, il restante gruppo

–OH del glicerolo di lega ad un gruppo fosfato idrofilo che a sua volta si unisce ad un altro gruppo

idrofilo polare. Nella membrana cellulare vi sono anche i glicolipidi ( formati da zuccheri che

sostituiscono il gruppo fosfato)

 AMMINOACIDI: piccole molecole organiche possedenti un gruppo carbossilico e un gruppo

amminico entrambi legati ad un atomo di carbonio (Carbonio α), possiede inoltre una catena laterale

® legata anch’essa al carbonio α ed è l’identità di questa catena che permette di distinguere un

amminoacido da un altro

H

H2N—C—COOH

CH3 (catena laterale R)

Le cellule usano li amminoacidi per formare le proteine (polimeri di amminoacidi). Il legame che si

instaura tra due amminoacidi si chiama legame peptidico (reazione di condensazione) e le proteine

che si formano dall’unione dei singoli amminoacidi vengono denominati anche polipeptidi: ogni

polipeptide ha un gruppo amminico a un’estremità (N-terminale) e un gruppo carbossilico all’altra

estremità (C-terminale) ed è questa differenza nelle due estremità che conferisce al polipeptide una

precisa direzionalità. Così come gli zuccheri, anche gli amminoacidi (eccetto la glicina) si trovano

sotto forma di isomeri ottici con le forme D ed L, a nelle proteine si trovano solo le forme L. In toto

possiamo annoverare 20 amminoacidi essenziali per l’organismo.

 NUCLEOTIDI: subunità del DNA e dell’ RNA. E’ formato da un nucleoside ( anello azotato +

zucchero a 5 atomi di carbonio –ribosio o deossiribosio- ) dotato di uno o più gruppi fosfato legati

alo zucchero. Ve ne sono due forme principali: ribonucleotide e deossiribonucleotide. Gli anelli con

azoto vengono chiamati basi azotate : citosina ©, timina (T), uracile (U) sono chiamate piridimine

( 6 membri – cicloesano- pirimidina); guanina (G), adenina (A) sono chiamate purine (secondo

anello a 5 membri fuso con quello a 6). I nucleotidi possono funzionare da vettori temporanei di ATP

(ribonucleotide adenosina trifosfato – riserva energetica): la sintesi di ATP avviene per mezzo di

reazioni alimentate dall’energia liberata dalla degradazione delle sostanze nutritive ( ciclo dell’ATP

—viene sintetizzato a partire dall’ADP e dal P inorganico acquistando energia e rilascia energia

quando viene idrolizzato ad ADP e Pi). I nucleotidi sono elementi costitutivi degli acidi nucleici,

lunghi polimeri in cui le unità nucleotidiche sono unite covalentemente tramite legame

fosfodiesterico (gruppo fosfato-zucchero di un nucleotide—gruppo ossidrilico dello zucchero

successivo). Si conoscono tipi di acidi nucleici che differiscono per il tipo di zucchero presente

nell’ossatura zucchero-fosfato:

a) DNA (deposito informazioni ereditarie) molecola a doppio filamento composta da due

molecole polinucleotidiche che decorrono antiparallele tra loro e tenute insieme da legami a H

tra le basi delle due catene, con zucchero deossiribosio – acido deossiribonucleico, con basi

A,G,T,C(A .. T; G…C – appaiamento di basi tramite legami a idrogeno “.” );

b) RNA (vettore temporaneo di istruzioni molecolari) catena polinucleotidica singola, con

zucchero ribosio

I legami chimici

La materia è costituita da elementi, cioè sostanze come l’ idrogeno e il carbonio, che non si possono demolire

o trasformare con mezzi chimici; quindi, per atomo intendiamo la più piccola parte di un elemento che ne

conservi le proprietà chimiche distintive e raggruppandosi formano le molecole. Per comprendere gli

organismi viventi è necessario sapere come si formano i legami chimici che tengono insieme atomi nelle

molecole.

Partiamo prima col definire la struttura di un atomo: esso consiste di un nucleo denso formato da protoni

(carica positiva che definisce il numero atomico es. carbonio avente 6 protoni avrà numero atomico 6 ecc.) e

neutroni (carica neutra, contribuiscono solo a definire la m