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Biologia cellulare La cellula Esistono due tipi cellulari, i procarioti e gli eucarioti, in dipendenza di ciò gli organismi variano le proprie caratteristiche e pertanto possono distunguersi dal dominio alla specie. Materie come la medicina si concentrano sulla visione comp...

Biologia cellulare La cellula Esistono due tipi cellulari, i procarioti e gli eucarioti, in dipendenza di ciò gli organismi variano le proprie caratteristiche e pertanto possono distunguersi dal dominio alla specie. Materie come la medicina si concentrano sulla visione complessa dell’organismo, mentre materie come la chimica studiano gli elementi delle molecole biologiche. Pur avendo un antenato comune, batteri, archeobatteri ed eucarioti di vario tipo si distinguono tra di loro in base agli sviluppi e alle componenti. Organismo- apparati- organi- tessuti- cellule- organi cellulari (organizzazione subcellulare)- molecole- composizione atomica. Cellula eucariotica ha una complessa struttura subcellulare (eu-cariun), la cellula procariotica non ha steuttura subcellulare (pro-cariun). I primi occhiali furono costruiti nel 13 secolo, mentre i primi microscopi alla ne del 16 secolo. A metà del 1600, un gruppo di scienziati pioneristici usarono i miscroscropi fatti in casa per scoprire un mondo che mai si sarebbe rivelato ad occhio nudo. La scoperta viene attribuita a Robert Hooke, a 27 anni sovraintendente della Royal Society e microscopista inglese. Osservò la struttura semplice, regolare, fatta di strutture regolari, a sua detta come dei tappi di sughero che “gli appariva porosa come un alverare”. Hooke denominò i pori “cells” perché gli ricordavano le celle dei monaci, egli aveva osservato in realtà le pareti delle cellule di piante, vuote per la morte del tessuto circostante. Leeuwenhoek invece attraverso l’osservazione di una goccia di acqua di stagno, in cui immerse pepe e patina dei denti, si occupò dello studio dei batteri. Gli esperimenti di quest’ultimo vennero appoggiati da Hooke. Si giunge all’800 con Schleiden che de nisce le cellule dei diversi tessuti delle piante come originatisi da un’unica cellula progenitrice e con Schwann grazie al quale viene formulata la prima teoria cellulare, de nendo che animali e vegetali hanno strutture simili. - tutti gli organismi sono composti da una o più cellule. - la cellula è l’unità strutturale della vita. Virchow enuncia a ne 800 il terzo principio della teoria cellulare - le cellule possono avere origine solo a partire da cellule preesistenti - La vita è proprietà fondamentale delle cellule: 1. Le cellule sono circondate da membrana cellulare, in questo senso ci si riferisce alla membrana plasmatica che divide la cellula dall’ambiente esterno, ma anche a tutti i tipi di membrana in essa contenuti, come la membrana nucleare. 2. Materiale genetico: le cellule sono dotate di un loro materiale genetico, ossia la sede dell’informazione tramandata alla progenie e a sua volta trasmissibile. (I virus non sono cellule, sono a dna o ad rna). L’informazione genentica è condensata in cromosomi che occupano il volume del nucleo cellulare. I geni sono archivi di informazione, progetti di costruzione di strutture cellulari, direttive per lo svolgimento di attività cellulari e programma per replicarsi. 3. Tutte le cellule hanno la stessa chimica di base ed esistono quattro macromolecole: carboidrati o glucidi, lipidi, proteine ed acidi nucleici. 4. Flusso di nutrienti e cataboliti= trasduzione del segnale ( usso di ioni: correnti bioelettriche, alla base dell’eccitabilità) 5. Atp: le cellule si servono di atp per i processi da svolgere, esso è prodotto attraverso il metabolismo aerobico (che per la maggior parte delle volte è svolto dalla cellula eucariotica) o anaerobico, quindi in assenza di ossigeno. attraverso il nucleoside trifosfato, le cellule producono atp, o usando ossigeno o in assenza di ossigeno, con metabolismo anaerobico la cellula eucariotica lo fa consumando ossigeno in piccola condizione di anereobiosi. I processi dipendono dal consumo di energia per la cellula che consuma atp. 6. Le cellule interagiscono attraverso la loro membrana con la parte esterna, con strutture molecolari che si trovano nella membrana plasmatica come le proteine. fi fi fi fl fi Cellula procariotica Cellula eucariotica si pensa siano stati i primi organismi presenti sulla Si pensa sia dovuta all’evoluzione della cellula terra, gli eventi evolutivi avrebbero portato allo procariote, più complessa nei processi di sviluppo della cellula eucariotica replicazione, trascrizione, traduzione (sono meccanismi più ra nati in senso di processo regolato), intervengono più enzimi e proteine a regolarlo, sono sistemi con controllo maggiore, essendo più complesse. Assenza di nucleo, non ha siatema di Presenza di nucleo, presenza di membrana con endomembrana, il materiale è nel citoplasma libero nucleo delimitato da doppia membrana e di strutture subcellulari tutte costituite di membrana Grandezza 1-10 μm Grandezza 5-100 μm Metabolismo: aerobico e anaerobico Metabolismo: aerobico, sebbene possa produrre Questo comporta che gli organismi che vivono in atp anche in anereobiosi come nella bra ambienti paludosi o in assenza di ossigeno hanno muscolare maggior livello di adattabilità Dna: strutturato in un’unica molecola chiusa Dna: in ogni cellula ci sono 46 cromosomi, ossia circolare: plasmide, libero nel citoplasma. Hanno un molecole con estremità libera che complessati con unico cromosoma cellulare le protetine formano la cromatina in volume ristretto (organizzazione del dna nella cellula procariotica, nasce per impacchettare il dna in volume ristretto). 1 cromosoma, 1 molecola di dna (cellule somatiche). I cromosomi sono molecole ad estremità libera. Batteri Protisti, Funghi, piante e animali Dna ed rna: se si trova nel citoplasma, il dna viene Dna ed rna: cambia la modalità di sintesi per sintetizzato nel citoplasma. tempistica. Viene sintetizzato dal dna attraverso la La sede della sintesi proteica è sempre il trascrizione (processo di sintesi di rna “dna citoplasma. Contestualmente alla trascrizione dipendente”). Se il dna si trova nel nucleo, esso avviene la traduzione immediata, sono due processi viene sintetizzato nel nucleo. Le proteine vengono avvenenti nello stesso luogo e nello stesso tempo, sintetizzate nella traduzione attraverso mrna: in in breve tempistica. successione di amminoacidi. La sede della sintesi proteica è nel citoplasma. Il messaggero esce nel nucleo e si immette nel citoplasma, i processi avvengono non subito, ma ci perdono tempo, è più complesso. La traduzione avviene dopo o a volte non avviene nemmeno La divisione cellulare: avviene attraverso il La divisione cellulare: cromosoma batterico duplicatosi che si lega alla - Mitosi: riguarda tutte le cellule dell’organismo membrana che si scinde eucariotico multicellulare (somatiche) - Meiosi: riguarda le cellule germinali che stanno nelle gonadi e portano alla formazione dei gameti - Avvengono grazie al citoscheletro fatto di proteine, alla base di esso vi sta la tubulina. Unicellulari Pluricellulari: il processo di di erenziamento cellulare, sono diverse le cellule per organismo e sono diverse per genoma. Strumenti per studiare le diverse composizioni di un organismo vivente in prima battuta sono i microscopi. Oggi ci aiutano a guardare la componente cellulare. L’occhio nudo può vedere no a 1 mm, non vediamo oltre l’uovo di pesce, poi ci sono sistemi microscopi più semplici a luce che ffi ff fi fi  hanno potere di risoluzione no ad un 1 μm, non vediamo l’interno degli organismi cellulari, i batteri come pallini, i sistemi a risoluzione maggiore ci permettono di vedere elementi ancora più piccoli. La cellula animale e vegetale sono simili, hanno piccole di erenze, come la parete cellulare vegetale. La cellula eucariotica ha la sua complessità che si può vedere con il microscopio elettronico, il nucleolo è la regione di addensamento in cui avviene la trascrizione dei ribosomiali e la trascrizione dei ribosomi. - Il citoscheletro è la struttura portante della cellula eucariotica con 3 proteine che formano un’impalcatura: - microtubuli fatti da tubulina - Micro lamenti fatti da actina - Filamenti intermedi La struttura non è soltanto un fatto sico di sostegno, ma ha funzioni nel favorire il movimento delle molecole all’interno della cellula eucariotica, come se fossero delle strade. La tubulina è fondamentale nella struttura della cellula eucariotica in scissione, ossia nella formazione del fuso mitotico. - I centrioli sono i punti in cui vengono formati i lamenti di tubulina per la creazione del fuso mitotico. Punto di enucleazione di questa struttura. - L’apparato di golgi, circondato da membrana ed importante per la maturazione delle proteine nella cellula eucariotica. - I Mitocondri: sono sede della fosforilazione ossidativa, ossia il processo biochimico che porta alla formazione della maggiore quantità di molecole di ATP, sfruttando ossigeno, il mitocondrio usa l’ossigeno che entra nella cellula e lo usa per produrre ATP che la cellula usa per i processi che portano al consumo di ATP. Si parla di teoria simbiotica: il mitocondrio si pensa sia un procariote internalizzato dalla cellula eucariotica. Entrambi avrebbero instaurato un rapporto di simbiosi, ricevendo reciproco vantaggio. Il mitocondrio si sentiva protetto dal contesto della cellula eucariotica, rispetto al contesto della vita extracellulare immenso. La cellula eucariotica grazie ad esso ha prodotto una grande quantità di atp, consumando atp che è alla base del metabolismo. Il mitocondrio ha all’interno un molecola di dna circolare, il che comporta che le cellule abbiano un dna genomico e nucleare e uno mitocondriale: abbiamo geni nel dna del mitocondrio che sono geni che codi cano per le proteine della fosforilazione ossidativa che servono al mitocondrio, una 30 di geni e quindi poche proteine. I ribosomi fanno una loro sintesi proteica, si dividono per conto loro al momento della divisione cellulare e si scindono nelle cellule glie, hanno una vita autonoma. I mitocondri hanno nella loro membrana plasmatica dei glicofosfolipidi tipici come la cardiolipina che è presente anche nei procarioti. Ecco perché si pensa siano batteri. Sono responsabili della trasmissione matroclina o mitocondriale. Le cellule che partecipano alla fecondazione sono la cellula uovo e lo spermatozoo. La cellula uovo è grande, lo spermatozoo ha una testa occupata dal pronucleo con 23 cromosomi che servono per la fecondazione. La cellula uovo è grande, contiene il pronucleo con i cromosomi, ma tanto citoplasma con tutto quello che contiene, come i mitocondri. Lo zigote che si forma deriva dal pronucleo maschile e femminile, comportando che i cromosomi siano metà paterni e materni, ma ha tutto il citoplasma di ereditarietà materna e quindi della cellula, compresi i mitocondri con il loro genoma. I geni mitocondriali sono quindi di origine materna. I virus non sono organismi viventi, ma parassiti intracellulari obbligati, sono delle unità che hanno bisogno di infettare la cellula ospite, possono essere sia di cellule procariotiche (batteriofagi o fagi) o di cellule eucariotiche. I virus posseggono una struttura proteica esterna che racchiude il loro genoma, detta capside, che può essere a dna o ad rna, a doppio o a singolo lamento. Quelli ad rna sono i retrovirus che infettano la cellula ospite e indipendentemente utilizzano gli elementi biosintetici per replicare il dna, produrre proteine e formare particelle virali che vengono rilasciate e infettano altre cellule. Lo fanno con processi di erenti in base al tipo di virus. Alcuni si portano geni che servono alle proteine per replicarsi. I virus ad rna, riconvertono rna in dna che verrà riconvertito in rna per formare proteine in un processo che prende il nome di retro trascrizione. Un esempio nella cellula eucariotica: si sintetizza il dna su stampo di rna, è il procedimento inverso alla trascrizione. I retrovirus lo fanno fi fi fi fi ff fi fi ff fi  per sfruttare il sistema di apparato replicativo e di trascrizione di sintesi proteica della cellula ospite procariotica ed eucariotica. Quando io virus infetta una singola cellula ospite viene detto “virione” ed è in grado di produrre migliaia di copie di sé stesso, utilizzando i meccanismi di replicazione del dna, trascrizione e traduzione della cellula infettata, questo basta a uccidere la cellula mediante lisi. Le macromolecole biologiche: - Carboidrati - Proteine - Lipidi - Acidi nucleici La maggior parte del peso di una struttra cellulare è acqua molecole grandi ioni costuituito da acqua che è la parte preponderante, avente un ruolo fondamentale nell’organanizzazione delle macromolecole del nostro corpo. Il 70-90% del peso è fatto di acqua, il 25-10% dal peso secco fatto di elementi organizzati in maneira diversa. 10% Gli elementi sia come ioni che come macromolecole sono quattro, formano più del 90%del totale della sostanza secca: 20% Abbiamo una piccola percentuale di elementi chimici che per il fatto di essere presenti in piccola quantità non hanno poco ruolo, ma sono fondamentali, come il ferro che trasporta l’ossigeno. Tra i 4 elementi 70% chimici nella cellula quello rilevante è il carbonio che forma 4 legami covalenti per i 4 atomi aventi. 1. Carbonio 12% 2. Ossigeno 25% 3. Azoto 5% 4. Idrogeno 60% 5.