Cellula eucariota con organuli

1. Cellula eucariota con organuli

2. Le prime strutture cellulari sono state descritte nelle piante nel Seicento e nel Settecento. Intorno alla metà del Seicento, Marcello Malpighi nelle sue osservazioni microscopiche aveva individuato nei tessuti vegetali corpuscoli che aveva chiamato utricoli. La parola "cellula" fu introdotta pochi anni più tardi dallo studioso inglese Robert Hooke che osservando al microscopio sottili fette di sughero, aveva notato che ciascuna di esse era costituita da una rete di spazi apparentemente vuoti, simili a piccole celle, che chiamò appunto "cellule".

3. Nel 1838 il botanico Mathias J. Schleiden e il fisiologo Theodor Schwann in seguito ad osservazioni condotte sulle piante e su embrioni di rana e di maiale avanzarono per la prima volta l’idea che tutti gli organismi viventi fossero formati da cellule. La Teoria Cellulare Schleiden e Schwann proposero la teoria cellulare nel1838 che afferma : Tutte le forme di vita sono costituite da una o più cellule. Le Cellule derivano solo da cellule preesistenti. La cellula è la più piccola forma di vita. Schleiden Schwann

4. Esistono due classi fondamentali di cellule: procariote ed eucariote. Le due classi hanno in comune alcune caratteristiche di base: in particolare tutte le cellule possiedono una membrana cellulare (o membrana plasmatica) molto sottile, il loro interno è costituito dal citoplasma, tutte le cellule possiedono il materiale genetico Le cellule procariote non possiedono nucleo delimitato da membrana e di conseguenza il loro materiale genetico è sparso nel citoplasma

5. Le cellule eucariote possiedono al loro interno un complesso sistema di membrane e vari organi in miniatura, detti organuli, che permettono alle cellule di svolgere le loro attività. Sono inoltre caratterizzate da un nucleo circondato da una membrana nucleare che contiene il materiale genetico organizzato in elementi detti cromosomi.

6. Una cellula eucariota animale Una cellula eucariota animale

7. La membrana cellulare Ciascuna cellula eucariota è racchiusa in una membrana il cui spessore può variare da 7 a 10 nanometri, cioè da 7 a 10 milionesimi di millimetro. Essa non è visibile con il microscopio ottico mentre al microscopio elettronico appare come una sottile linea doppia. Questa membrana plasmatica, o membrana cellulare, delimita l’estensione della cellula e contribuisce a mantenerla separata dall’ambiente circostante; inoltre controlla l’entrata di sostanze nutritive e l’uscita di quelle di rifiuto

9. LA MEMBRANA PLASMATICA RACCHIUDE LA CELLULA ,DAI BATTERI ALLE CELLULE UMANE, CONSENTE DI SEPARARE IL CONTENUTO CELLULARE DALL’AMBIENTE ESTERNO E PERMETTE LO SCAMBIO DI MATERIALI ED ENERGIA

10. LA MEMBRANA CITOPLASMATICA è COSTITUITA DA UN DOPPIO STRATO DI FOSFOLIPIDI E PROTEINE

11. Struttura dei fosfolipidi Un fosfolipide è costituito dal glicerolo alcool trivalente formato da tre atomi di carbonio ognuno dei quali possiede un gruppo ossidrile,questi OH sono importanti perché costituiscono punti di legame Due gruppi OH si legano ad acidi grassi formando le cosi dette code idrofobe,il terzo si lega al gruppo fosfato per formare la testa idrofila. Il gruppo fosfato solitamente si lega ad una molecola organica(anch’essa idrofila)tipica a seconda del tipo cellulare e quindi della sua funzione

12. I fosfolipidi GLICEROLO:ALCOOL TRIVALENTE FORMATO DA TRE ATOMI DI CARBONIO CHE HANNO OGNIUNO UN GRUPPO OSSIDRILE CHE SONO PUNTI DI LEGAME Gli acidi grassi,. Sono gli ingredienti costitutivi di quasi tutti i lipidi complessi e dei grassi vegetali e animali.

14. Comportamento dei fosfolipidi in un mezzo acquoso.

16. Le membrane sono semifluide I fosfolipidi all’interno del doppio strato hanno movimenti spontanei e anche movimenti di flip-flop che non avvengono spontaneamente Ancora la presenza dicolesterolo stabilizza le membrane, in relazione alla temperatura ,limitando più o meno il movimento dei fosfolipidi A temperature alte il colesterolo rende la membrana meno fluida,a basse temperature la rende più fluida(evitando il congelamento)

17. Le membrane sono semifluide • Le molecole anche se sono strettamente associate le une alle altre hanno la capacità di muoversi all’interno della membrana • In una sostanza liquida le molecole possono muoversi in tre direzioni mentre nella membrana semifluida(movimento bidirezionale) i lipidi possono ruotare intorno al loro asse e muoversi lateralmente nel piano di un singolo strato.Questi movimenti sono energeticamente favoriti .

18. movimenti di flip-flop • Cioè il passaggio di un fosfolipide da un foglietto al foglietto opposto ,non avvengono spontaneamente poiché le teste polari devono attraversare completamente la regione idrofoba del doppio strato e necessitano dell’intervento di un enzima,la flippasi,e di ATP

19. Le proprietà biochimiche dei fosfolipidi hanno un effetto sulla fluidità della membrana 1)Più le catene degli acidi grassi sono corte,meno facilmente interagiscono tra di loro,e questo rende la membrana più fluida. 2)Presenza di uno o più doppi legami nella coda idrofoba(catene idrocarburiche di acidi grassi ) rende il lipide insaturo,distorcendo la coda e rendendo difficili le interazioni con le code vicine;il doppio strato è reso più fluido 3)Presenza di colesterolo

20. 3)il colesterolo, con l'anello idrofobico si inserisce nella membrana. L'inserimento della molecola "distanzia" tra loro i fosfolipidi, così che la membrana sia meno compatta e più fluida. Il colesterolo è costituito da 4 anelli carboniosi (di cui uno dotato di un groppo –OH che conferisce proprietà alcoliche) legati tra loro ed una coda idrocarburica.

21. Un livello ottimale di fluidità è essenziale per la normali funzioni cellulari,per la crescita e la divisione Le cellule si adattano ai cambiamenti di temperatura modificando la composizione lipidica delle loro membrane Ad es i pesci quando la temp dell’acqua si fa più fredda incorporano più colesterolo nelle loro membrane rendendole più fluide

24. Membrana plasmatica:doppio strato di fosfolipidie proteine Nella membrana sono anche presenti le proteine responsabili della maggior parte delle sue funzioni Le proteine possono legarsi alla membrana in due modi diversi e per questo sono dette periferiche e intrinseche

25. Proteine di membrana Proteine integrali • Proteine trasmembrana • Proteine ancorate ai lipidi Queste proteine non possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana Proteine periferiche • Proteine associatealle parti di proteine intrinseche che sporgono dalla membrana • Proteine associatealle teste polari dei fosfolipidi.

26. Proteine integralio intrinseche • posseggono una porzione completamente immersa nella parte idrofobica del doppio strato lipidico e pertanto questa porzione di proteina avrà caratteristiche chimiche idrofobe(tipi di aminoacidi) e una parte esterna idrofila. Il legame attraverso i lipidi di ancoraggio è covalente ed si istaura tra il lipide e un’aminoacido della catena laterale di una proteina e le code dell’acido grasso tengono la proteina strettamente legata alla membrana. Queste proteine non possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana

28. Non interagiscono con la regione idrofoba della membrana, si legano attraverso legami non covalenti (ionici o ad idrogeno) e possono essere rimosse senza distruggere l’integrità della membrana Si legano: alle parti di proteine intrinseche che sporgono dalla membrana Alle teste polari dei fosfolipidi. Proteine periferiche

29. Proteine di membrana

30. Le proteine di membrana possono legare carboidrati Le proteine legate a carboidrati sono dette glicoproteine I lipidi legati a carboidrati sono detti glicolipidi I carboidrati possono essere di vario tipo andando a costituire per così dire l’impronta digitale della cellula;sono anche implicati nel riconoscimento cellula-cellula e nel comportamento cellulare

32. Attività delle proteine di membrana

33. Attività delle proteine di membrana

34. Funzioni della membrana Separa ambiente interno-esterno Regola passaggio materiali Separa le cellule le une dalle altre Separa i vari organuli cellulari dal mezzo circostante Costituisce un ampia superficie sede di numerose reazioni chimiche Costituisce un sito per i recettori(es.legami con vari tipi di carboidrati differenziando i vari tipi cellulari)

35. Permeabilità selettiva È essenziale per il mantenimento dell’omeostasi,ossia un ambiente interno relativamente costante a dispetto delle fluttuazioni dell’ambiente esterno

36. A seconda del meccanismo con cui una sostanza entra od esce dalla cellula attraverso la membrana citoplasmatica, si parla di: • TRASPORTO PASSIVO: diffusione semplice, diffusione facilitata e osmosi (che è un particolare tipo di diffusione) • TRASPORTO ATTIVO La diffusioneè il processo nel quale un soluto si muove da una regione a maggiore concentrazione ad una a minore concentrazione Trasporto di membrana

37. Diffusione semplice Quando il soluto passa attraverso la membrana seguendo il solo gradiente di concentrazione Diffusione facilitata • Quando il passaggio del soluto attraverso la membrana necessita dell’intervento di proteine transmembrana. • Avviene sempre secondo gradiente di concentrazione

38. Diffusione semplice

39. La diffusione semplice La diffusione di molecole di ossigeno attraverso la membrana plasmatica

40. Diffusione facilitata • La diffusione facilitata avviene quando le molecole attraversano la membrana aiutate da particolari strutture presenti nella membrana (pori o proteine di trasporto), che ne aumentano la velocità di passaggio. Avviene sempre secondo gradiente di concentrazione

41. DIFFUSIONE FACILITATAproteine canali :secondo gradiente di concentrazione attraverso canali proteici che fungono da pori attraverso i quali può avvenire la diffusione semplice degli ioni e delle molecole idrofile

42. Diffusione facilitata: Proteine carrier Legano specifici soluti in una tasca idrofila, posta su un versante della membrana,subiscono un cambiamento conformazionale che porta la tasca nel versante opposto. Questa forma di trasporto non richiede consumo di energia in quanto il gradiente di concentrazione è favorevole al passaggio Vengono trasportate cosi zuccheri,aminoacidi,nucleotidi,alcuni ormoni ed anche i prodotti di scarto del metabolismo cellulare

44. Per esempio, una molecola di glucosio, trasportata dal sangue, si lega al sito di legame di una proteina di trasporto specifica per il glucosio. Molto probabilmente, la formazione del legame provoca nella proteina un cambiamento di forma tale da permettere alla molecola di glucosio di passare da una parte all’altra della membrana. • Anche altre molecole idrofile, come gli aminoacidi, attraversano la membrana plasmatici in questo modo.; la concentrazione del glucosio è maggiore all’esterno della cellula che all’interno di essa, per cui il glucosio entra nella cellula sospinto dal suo gradiente di concentrazione.

45. osmosi la diffusione delle molecole d’acqua attraverso una membrana semipermeabile(che quindi non permette il passaggio di un dato soluto) prende il nome di osmosi. L’osmosi è il movimento spontaneo delle molecole d’acqua attraverso una membrana semipermeabile da una regione in cui la concentrazione del soluto è minore ad una regione in cui la concentrazione del soluto è maggiore.

47. Per diffusione semplice le molecole di zucchero tenderebbero a muoversi dalla soluzione in cui sono più concentrate verso quella in cui sono meno concentrate. Tuttavia, la membrana non permette questo flusso perché non consente il passaggio delle molecole di zucchero; poiché la soluzione più diluita contiene più molecole d’acqua della soluzione concentrata, questa differenza di concentrazione provoca invece la diffusione delle molecole d’acqua dalla soluzione più diluita verso quella più concentrata. Man mano che l’acqua si trasferisce nella soluzione concentrata, nel lato della membrana dove c’è la soluzione concentrata aumenta la pressione esercitata dall’acqua che si oppone al passaggio di altra acqua. Questa pressione è dettapressione osmotica.

48. Quando la concentrazione dell’acqua all’esterno di una cellula è superiore a quella del suo interno (ovvero le sostanze sono più concentrate all’interno della cellula) si dice che la soluzione esterna è ipotonica rispetto all’ambiente interno; l’acqua tende ad entrare nella cellula e la cellula si gonfia Effetto dell’osmosi sui globuli rossi

49. Quando la concentrazione delle molecole d’acqua è maggiore all’interno rispetto all’esterno della cellula (ovvero le sostanze sono più concentrate all’esterno la cellula si trova in una situazione ipertonica, l’acqua tende ad uscire e la cellula a disidratarsi e araggrinzire. Effetto dell’osmosi sui globuli rossi

50. Se i liquidi intercellulari ed extracellulari hanno la medesima concentrazione non vi è spostamento delle molecole d’acqua e i due ambienti sono isotonici Effetto dell’osmosi sui globuli rossi