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LA CELLULA
Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule -> dimensioni dai 10 ai 100micrometri -> per analizzarle servono microscopi:
- Ottici -> per osservare nel suo insieme le cellule (senza poter osservare gli organelli).
- Elettronici o a scansione -> permettono di osservare anche gli organelli di una cellula.
- A fluorescenza -> permettono di osservare componenti cellulari marcati con sostanze fluorescenti che emettono determinate lunghezze d'onde quando eccitate.
Aspetti comuni delle cellule:
- Membrana plasmatica (o plasmalemma):
- Definisce i confini.
- Racchiude il contenuto, separandolo dall'ambiente esterno.
- Mette in comunicazione la cellula con l'esterno controllando gli scambi interno-esterno -> per rispondere e adattarsi ai cambiamenti esterni.
- Ancora il citoscheletro.
- Produzione di intermedi energetici come ATP e NADH (membrana mitocondriale).
- Segnalazione cellulare.
- Adesione tra cellule e matrice extracellulare.
- Citoplasma -> matrice semifluida contenuta all’interno della cellula.
- Nucleo (o nucleoide nelle cellule procariotiche) -> regione cellulare in cui si trova il DNA.
- Cellula procariotica -> batteri e archei -> caratteristiche:
- Membrana cellulare ricoperta da:
- Parete cellulare -> composta dal peptidoglicano -> varia lo spessore nei:
- Batteri Gram -> strato molto spesso -> batteri meno resistenti agli antibiotici.
- Batteri Gram -> strato meno spesso -> batteri più resistenti agli antibiotici -> grazie a uno strato lipidico esterno.
- Capsula -> struttura che talvolta ricopre la parete cellulare -> funzione di protezione dalla disidratazione e dal passaggio di sostanze nocive.
- Può possedere flagelli (fibre utilizzate per il movimento) e pili.
- Priva di nucleo -> possiede il nucleoide (o cromosoma batterico) privo di membrana nucleare -> molecola di DNA circolare.
- Nel citoplasma sono
Il nucleoide, i ribosomi, gli enzimi, le sostanze di riserva e le molecole organiche di varia natura sono presenti in molti ambienti come aria, suolo, acque e sorgenti termali. Possono anche colonizzare alimenti e stabilire forme di simbiosi con organismi superiori come funghi, piante e animali.
Questi microrganismi sono unicellulari, ma possono anche aggregarsi tra loro per formare diplococchi (coppie), stafilococchi (grappoli) e streptococchi (catene). Alcuni presentano strutture specializzate come la membrana fotosintetica, che sostituisce i cloroplasti e permette loro di svolgere la fotosintesi clorofilliana.
Un esempio di batterio procariotico è Escherichia coli, che vive nel nostro organismo. La vitalità dell'uomo dipende anche dall'utilizzo di antibiotici, che possono influenzare la microbiota, ovvero i microrganismi che vivono in simbiosi con noi.
La microbiota si trova in molti altri ambienti oltre al nostro organismo.
luoghi come tutte le mucose (intestino, bocca, naso, polmoni ecc.), sulla pelle, nei capelli ecc. Microbioma -> patrimonio genetico del microbiota. Cellula eucariotica -> organismi unicellulari o pluricellulari (si organizzano gerarchicamente per formare l'individuo finale) -> protisti, funghi, piante e animali. Caratteristiche: NUCLEO -> rivestito da una doppia membrana con pori nucleari: Pori nucleari -> composti da numerose nucleo-proteine, le quali regolano quali sostanze entrano ed escono dal nucleo (es. uscita mRNA). La struttura del nucleo viene mantenuta dalla lamina nucleare, una rete fibrosa -> composta da diverse proteine (lamina A, B, C ecc. -> possono essere osservate tramite l'utilizzo di un microscopio a fluorescenza). Inoltre la lamina fibrosa partecipa anche in altre funzioni come la formazione della cromatina e la regolazione dell'espressione genica. Nucleoplasma -> simile per composizione al citosol -> ricco di acqua.Il nucleo è una struttura presente nelle cellule eucariotiche che contiene il materiale genetico. È delimitato da una membrana nucleare che separa il nucleo dal citoplasma.
All'interno del nucleo si trova il DNA, che è il materiale genetico responsabile della trasmissione delle informazioni ereditarie. Il DNA non è libero, ma è associato a proteine chiamate istoni, formando complessi chiamati nucleosomi. I nucleosomi si ripiegano più volte, formando una struttura chiamata cromatina. Durante la fase di metafase della divisione cellulare, la cromatina si compatta ulteriormente formando i cromosomi. Nell'uomo, ci sono 46 cromosomi metafasici.
Esistono due tipi di cromatina: l'eucromatina e l'eterocromatina. L'eucromatina è meno condensata e attivamente trascritta, mentre l'eterocromatina è più compattata e i geni al suo interno non vengono trascritti.
All'interno del nucleo è presente anche il nucleolo, una struttura non delimitata da membrana ma comunque ben definita. Il nucleolo è composto da diverse regioni che contengono le informazioni per sintetizzare diversi tipi di RNA ribosomali (rRNA).
sintetizzati quindi vengono impacchettati con delle proteine andando a formare questi granuli -> essi sono dinamici quindi nel tempo potranno essere dissolti.
P bodies -> sono anch’essi composti da mRNA che hanno la funzione di degradare specifici RNA.
Nucleoli.
PML -> impiegati nella degradazione di strutture nucleari e nel sequestro di specifiche sequenze di trascrizione.
Speckles -> impiegati nel processo di splicing dell’mRNA.
Tutti questi organuli sono già presenti nella cellula oppure vengono sintetizzati nel momento del bisogno (es. granuli da stress) e anche il loro numero varia a seconda della situazione.
MEMBRANA CELLULARE eucariotiche -> doppio strato fosfolipidico (teste fuori, code dentro) -> sono presenti proteine integrali (immerse nel doppio strato) e periferiche (o dentro o fuori rispetto la membrana cellulare).
CITOPLASMA -> 2 componenti:
Semi-fluida -> citosol (simile a quella procariotica) -> acqua, zuccheri, proteine,
lipidi, amminoacidi e ribosomi. Solida -> organuli citoplasmatici rivestiti da membrana.
RIBOSOMI -> non sono organuli, ma complessi macromolecolari (rRNA + proteine ribosomali) Sintetizzati nel nucleolo.
Composti da due subunità: 60s (maggiore) e 40s (minore) -> negli eucarioti. Presenti sia nei batteri che negli eucarioti.
Si trovano liberi nel citoplasma o associati al reticolo endoplasmatico (contiguo alla membrana nucleare) -> sintetizzano proteine differenti:
- Ribosomi liberi -> sintetizzano per proteine dirette al nucleo, ai perossisomi, ai mitocondri e ai cloroplasti (cellule vegetali) -> sono principalmente proteine solubili e con attività enzimatica.
- Ribosomi legati al RE -> sintetizzano proteine dirette al reticolo endoplasmatico, all’apparato di Golgi, verso specifiche vescicole (che potranno per esempio uscire dalla cellula), agli endosomi, ai lisosomi e alla membrana plasmatica.
In base al tipo di mRNA la sintesi di
proteine avverrà su uno dei due ribosomi.
RETICOLO ENDOPLASMATICO "Labirinto di membrane" -> composto da sacche appiattite (cisterne), tubuli e canali connessi tra loro. Lo spazio interno è detto lume.
Esistono due tipi di RE con funzioni distinte:
- RE rugoso -> adesi i ribosomi -> i quali rilasciano le proteine nel lume.
- Esso è anche una delle sedi delle modifiche post-traduzionali delle proteine -> es. glicosilazione -> aggiunta di una unità zuccherina -> le glicoproteine neo-sintetizzate verranno poi trasportate all'apparato di Golgi.
- RE liscio -> privo di ribosomi -> funzioni:
- Sintesi dei lipidi -> acidi grassi, lipidi di membrana, colesterolo, da cui si originano ormoni steroidei.
- Metabolismo dei carboidrati -> degradazione del glicogeno (glicogenolisi) -> elimina il gruppo fosfato dal glucosio-6-fosfato grazie alla glucosio-6-fosfatasi rilasciandolo nel sangue.
- Detossificazione di sostanze idrofobe
- Aggiunta di gruppi chimici che aumentano la solubilità in acqua -> secrezione urine.
- Immagazzinamento del calcio -> grazie a delle pompe che sequestrano il calcio presente all'esterno per essere utilizzato per esempio per la contrazione muscolare.
APPARATO DI GOLGI
Adiacente ma distaccato dal RE -> formato anch'esso da un sistema di sacchi e tubuli.
Diviso in tre regioni -> all'interno delle quali avvengono reazioni di maturazione di lipidi e proteine (glicosilazione, acetilazione, solfatazione, deamminazione ecc.):
- Cis- -> vicino al RE (ingloba vescicole tramite endocitosi)
- Mediale
- Trans- -> vicino alla membrana plasmatica (espelle vescicole tramite esocitosi).
L'apparato di Golgi comprende anche una serie di vescicole:
- Vescicole di transizione -> provenienti dal RE e contenenti lipidi e proteine.
- Vescicole di spola -> originano direttamente dal Golgi e trasferiscono proteine e lipidi verso altre
- Smistamento -> tramite gemmazione.
- Nei macrofagi e neutrofili vengono impiegati per la digestione di batteri e residui cellulari (funzione immunitaria).
- Digeriscono anche componenti tossiche entrate nella cellula e anche organelli "vecchi" -> autofagia -> La cellula crea a partire dalla membrana plasmatica un'altra membrana che ingloba le sostanze/organuli/molecole ecc. da degradare creando una vescicola detta "autofagosoma" la quale poi andrà a fondersi con il lisosoma che andrà
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