Biologia

Le cellule variano per dimensione e forma
Dimensioni cellulari limitate dalla necessità di
avere un’area superficiale abbastanza estesa
da permettere scambi efficaci con l’ambiente.
Le dimensioni microscopiche della maggior
parte delle cellule assicurano quest’area
superficiale.
1µm= 10-6 m = 10-3 mm
Una cellula piccola ha un rapporto
superficie/volume maggiore di una
cellula grande della stessa forma.
10 mm
30 mm
30 mm 10 mm
Area
superficiale di
un grosso
cubo
= 5,400 mm 2
Area
superficiale
complessiva di
piccoli cubi =
16,200 mm 2
I microscopi ci permettono di studiare le cellule
•Il microscopio ottico (LM, dall’inglese Light Microscope) permette di vedere forma
e struttura di una cellula.
Oculare
Lenti dell’oculare
Lenti dell’obiettivo
Campione
I microscopi sono
caratterizzati da
•potere di risoluzione
•potere di ingrandimento
Lenti del condensatore
Fonte di luce
Le osservazioni al microscopio
hanno permesso di formulare
la teoria cellulare
I microscopi ottici ingrandiscono le cellule (sia vive che conservate) fino a
1000 volte le loro dimensioni reali.
LM 1000´
•Risoluzione 0,2 µm
•ingrandimento 1000X
220´
1000´
Tipi diversi di microscopi ottici usano tecniche diverse per
aumentare il contrasto ed evidenziare in modo selettivo le varie
componenti cellulari.
Figura 4.1E – Immagine ottenuta con un microscopio
Figura 4.1F – Immagine ottenuta con
ottico a contrasto di fase.
un microscopio confocale a
fluorescenza.
•Il microscopio elettronico ha un potere di risoluzione molto più elevato
(è in grado d’ingrandire un’immagine anche 100 000 volte) e rivela i
dettagli cellulari sia interni (TEM) che superficiali (SEM)
SEM 2000 ´
TEM 2800 ´
•Risoluzione 0.2 nm
•Ingrandimento 100000X
Figura 4.1C – Immagine prodotta con il microscopio
Figura 4.1D – Immagine prodotta con il microscopio
elettronico a scansione (SEM, Scanning Electron
Microscope).
elettronico a trasmissione (TEM, Transmission
Electron Microscope).
Esistono due tipi di cellule: procariotiche ed eucariotiche
Cellula procariotica
Nucleoide
Nucleo
Cellula eucariotica Organuli
Colorizzata TEM 15 000 ´
Procariotica (batteri)
•Più piccola
•Più semplice
•DNA concentrato nel nucleoide
non separato dal resto mediante
membrana cell
•Priva di organelli
Eucariotica
•Più grande
•Struttura più complessa
•DNA concentrato nel nucleo
(separato dal resto mediante
membrana)
•Molti organelli
Elementi strutturali di una cellula procariotica
Flagelli
batterici
Ribosomi
Capsula
Parete cellulare
Membrana
cellulare
nucleoide
Pili
I batteri hanno forme molto variabili
ma sono tipicamente unicellulari e di piccole
dimensioni
Alcuni batteri hanno capacità
di formare endospore :
sopravvivono ad ambienti
ostili in uno stato di
“dormienza”/quiescenza
•Perdita acqua
•ridotto metabolismo
•rivestimento impermebile
•Sopravvivono molti anni
In condizioni favorevoli i batteri si riproducono rapidamente per scissione binaria
→ crescita esponenziale
Malgrado la riproduzione batterica sia asessuata esistono fenomeni
di sessualità legati a scambio di materiale genetico
Alcuni caratteri strutturali dei procarioti (evidenziabili al TEM)
Il DNA è su cromosoma singolo e circolare, ancorato a membrana
Plasmidi: 1 o più molecole DNA circolare di dimens. più piccole
Alcune proteine sono associate al DNA con azione simile agli istoni
Mesosomi: invaginazioni di membrana che forniscono ATP (energia);
Depositi lipidici, polisacc., P inorg. (granuli)
Mesosomi per
respirazione e/o fotosintesi
la struttura della parete è un carattere morfologico importante per la
classificazione in Gram-positivi e negativi
La parete cell. degli eubatteri è formata da un particolare polisaccaride: il
peptidoglicano.
Batteri Gram-pos.:blu scuro con violetto di genziana
Biologia e “nicchie ecologiche” dei procarioti
Tutti i viventi possono essere suddivisi in base a fonte di energia e e fonte di
carbonio in foto/chemio (fonte energia) auto/etero trofi (fonte C)
Modalità
nutrizionale
Fonte Energia
Fonte di Carbonio
Fotoautrofo
(fotosintetico)
Luce solare
CO2
Chemioautotrofo*
Sostanze
inorganiche
CO2
Fotoeterotrofo*
Luce solare
Composto organico
chemioeterotrofo
Composti organici
Composti organici
•Esclusiva dei procarioti
Procarioti hanno metabolismi molto diversi e dunque appartengono a tutte queste
categorie: es cianobatteri (fotoautrofi); batteri che usano NH3 e H2S (chemioautotrofi);
batteri fermentanti (chemioeterotrofi) come animali e protisti.
Batteri patogeni (tossine) e parassiti, usati in industria alimentare/ farmaceutica;
biorisanamento (trattamento acque reflue); importanti nei cicli biogeochimici
Le cellule eucariotiche sono suddivise in compartimenti con funzioni diverse
–Le cellule eucariotiche sono contraddistinte dalla presenza di un vero e proprio
nucleo.
–Nelle cellule eucariotiche esiste un sistema di membrane interne che suddivide il
citoplasma in zone diverse con funzioni differenti,
facilitando l’insieme delle attività chimiche indicate come metabolismo cellulare.
Reticolo
endoplasmatico liscio
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Nucleo
Cellula eucariotica
animale
Flagello
Assenti nella
maggior parte
delle cellule
vegetali
Lisosoma
Perossisoma
Microtubulo
Citoscheletro
Ribosomi
Centriolo
Filamento
intermedio
Microfilamento
Apparato
di Golgi
Membrana plasmatica
Mitocondrio
Una cellula vegetale ha alcune strutture che sono assenti nella cellula
animale, come i cloroplasti e una parete cellulare rigida (formata da cellulosa
e/o lignina).
Nucleo
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Ribosomi
Apparato
di Golgi
Assenti
nelle cellule
animali
Vacuolo
centrale
Cloroplasto
Reticolo
endoplasmatico
liscio
Microtubulo
Filamento
intermedio
Microfilamento
Parete
cellulare
Mitocondrio
Perossisoma
Membrana plasmatica
Cellula eucariotica
vegetale
Citoscheletro
Strutture presenti nelle cellule
eucarioti
(protozoi e
metazoi)
procarioti (batteri)
cromatina
si
si
membrana
plasmatica
si
si
membrana
nucleare
si
no
ribosomi
si
si
mitocondri o
cloroplasti
si
no
apparato Golgi
si
no
reticolo
endoplasmico
si
no
lisosomi e
perossisomi
si
no
citoscheletro
si
no
La membrana plasmatica e gli organuli circondati da membrane
Componeneti principali delle membrane
a) ≠ classi di lipidi.
-Fosfolipidi
Fosfolipidi: fosfogliceridi e sfingolipidi.
- Glicolipidi (abbondanti nelle membrane delle cellule del cervello e dei nervi)
(Fungono da Ag riconosciuti da Ac nella reazione immunitaria
-Gruppi sanguigni A,B,AB,O: i glicosfingolipidi marcatori della superficie dei
globuli rossi)
-Steroli (es colesterolo nelle membrane animali)
-Fitosteroli nelle membrane vegetali
(Batteri e cianobatteri contengono gli opanoidi: grassi con struttura simile).
b) diversi tipi di Proteine (enzimi, trasportatori, canali, recettori, ecc.)
Proteine → circa il 50%
lipidi →
50% rapporti variabili secondo tipo di membrana
La membrana plasmatica rappresenta il “confine tra vita ed ambiente
esterno inanimato”
è costituita principalmente da fosfolipidi e proteine organizzati in un
modello a mosaico fluido
– I fosfolipidi sono i principali
componenti strutturali delle
membrane.
– Queste molecole hanno
una «testa» idrofilica e due
«code» idrofobiche.
+ CH3
CH2 N CH3
CH3
CH
Testa idrofilica
2
O
O P O–
CH2
O
CH CH2
O
O
C O
C
CH2
CH2
CH2
CH2
O
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
Schema di un
fosfolipide
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
Code
idrofobiche
I fosfolipidi formano una struttura stabile a due strati chiamata doppio
strato fosfolipidico in cui le teste idrofiliche sono a contatto con l’acqua,
mentre le code idrofobiche si orientano verso l’interno, allontanandosi
dall’acqua.
Teste
idrofiliche
Acqua
Code
idrofobiche
Acqua
Il doppio strato è fluido: i lipidi si muovono lateralmente, ruotano
fanno flip-flop
Anche le proteine si muovono ma in modo più limitato
La fluidità di meembrana è influenzata dalla temperatura
FUNZIONE DEL COLESTEROLO
NELLE MEMBRANE DI CELL ANIMALI
L’interposizione delle molecole rigide di
colesterolo rende la membrana, a
temperature più elevate, meno fluida.
Ma, allo stesso tempo, impedisce che la
membrana irrigidisca quando la
temperatura si abbassa
– La membrana plasmatica viene descritta come un mosaico fluido.
– La sua struttura è, infatti, fluida, perchè la maggior parte delle
molecole proteiche e dei fosfolipidi può muoversi lateralmente nella
membrana.
Fibre della matrice extracellulare
Carboidrato
(della glicoproteina)
Glicoproteina
Glicolipide
Membrana plasmatica
Fosfolipide
Filamenti
del citoscheletro
Colesterolo
Proteine
Citoplasma
3 tipi di proteine di membrana:
Prot. integrali : immerse nel doppio strato lipidico e mantenute per l’affinità dei segmenti
idrofobici della prot. con la parte idrofoba del doppio strato lipidico.
Prot. periferiche: più idrofile e localizzate sulla superficie di membrana (est o int) dove sono
connesse con legame NON covalente.
Prot. ancorate ai lipidi: prot. idrofile e quindi si trovano sulla superficie della membrana, legate
covalentemente a lipidi
Distribuzione asimmetrica dei componenti di membrana
La maggior parte dei lipidi di membrana è distribuita in modo altamente
asimmetrico tra i monostrati interno ed esterno del doppio strato.
L’asimmetria è determinata durante la formazione
La maggior parte dei glicosfingolipidi presenti nella m. di una cellula animale è
ristretta al monostrato esterno → i loro gruppi glucidici sono coinvolti in eventi di
segnalazione e di riconoscimento tra le cellule.
Anche le proteine sono disposte asimmetricamente: gli eventuali gruppi
glucidici legati alle proteine di membrana sono rivolti verso esterno, dove
partecipano a fenomeni di riconoscimento e interazione con altre cellule.
Le membrane contengono Carboidrati
sottoforma di
•Glicoproteine (in > quantità; presenti nella m.
plasmatica
•Glicolipidi: assenti in m.m.i.
Funzione: aumentano il carattere idrofilico di lipidi
e proteine.
Legame O-glicosidico (Ser-Treo)
Legame N-glicosidico (Arg)
Le catene glucidiche delle glicoproteine
formano catene lineari o ramificate di lunghezza
variabile: da 2 a 60 unità glucidiche.
Funzione dei glucidi di membrana
I gruppi glucidici
costituiscono
siti di riconoscimento
- dei recettori
- nelle reazioni Ag-Ac
- nei fenomeni di adesione cell.
Esternamente alla membrana puo’
esserci una parete come in funghi e
vegetali
(robustezza,
protezione,
sostegno strutturale) e/o una matrice
gelatinosa formata da zuccheri e
proteine, come nelle cell. animali
(interazione
con
altre
cellule,
protezione)
Glicocalice: insieme di gruppi glucidici
di glicoproteine e glicolipidi. Tipico
delle cellule animali.
Forma un rivestimento superficiale che:
• protegge la superficie cellulare
• permette fenomeni di riconoscimento
e adesione
Glicocalice di una cellula di un epitelio intestinale.
• forma una barriera di permeabilità.
Molti organuli cellulari comunicano tramite un sistema di membrane interne
Il sistema di membrane interne è un insieme di organuli circondati da
membrane che lavorano insieme nel
sintetizzare, immagazzinare e distribuire i prodotti cellulari (molecole quali
lipidi e proteine).
Vescicola di trasporto
Reticolo endoplasmatico
ruvido
proveniente
dal reticolo endoplasmatico
Vescicola di trasporto proveniente
dall’apparato di Golgi
Membrana plasmatica
Nucleo
Vacuolo
Lisososma
Reticolo endoplasmatico liscio
Membrana nucleare
Apparato di Golgi
I vari organuli del sistema di membrane interne sono interconnessi strutturalmente
e funzionalmente.
Il nucleo è il centro di controllo della cellula
– Il nucleo è solitamente l’organulo più grande ed è separato dal
citoplasma tramite l’involucro nucleare.
– l’involucro nucleare è formato da 2 membrane e presenta pori
ed è in continuità col RE.
–Il nucleo è il centro di
controllo genetico della
cellula eucariotica perché
contiene il DNA che dirige
tutte le attività cellulari.
–Il DNA è presente come
lunghe molecole lineari i
cromosomi, associato a
proteine
–Il N di cromosomi è tipico di
una specie (es 46 nell’uomo)
Cromatina
Nucleolo
Nucleo
Membrana nucleare
a doppio strato
Poro
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Ribosomi
L’organizzazione strutturale del nucleo
e dell’involucro nucleare.
Nucleolo: zona densa di RNA
Involucro a doppia membrana, membr.int
appoggia su lamina nucleare.
La matrice nucleare (nel nucleoplasma) e la lamina nucleare
(appena sotto l’involucro membranoso) sono strutture
proteiche di sostegno al nucleo.
La struttura del poro nucleare.
Punto di fusione tra le due
membrane
Simmetria ottagonale
Trasportatore centrale
Trasporto traffico macromolecolare dentro e fuori dal nucleo.
RNA, ribosomi e proteine
Passaggio controllato (facilitato o ostacolato) a livello del poro nucleare
Il reticolo endoplasmatico (RE) si distingue in liscio e ruvido
È la sede di sintesi di membrane, proteine e lipidi
•Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) ha due funzioni principali:
– ampliare l’estensione del sistema di membrane;
– assemblare le proteine destinate a essere secrete dalla cellula.
RE Ruvido perché associato a
ribosomi!!
I ribosomi sintetizzano tutte le
proteine cellulari. Possono
essere liberi o associati al RE
Vescicola di trasporto
4
che si stacca
Ribosoma
Vescicola di trasporto
con all’interno una
glicoproteina
3
I ribosomi sulla superficie del
reticolo endoplasmatico ruvido
producono proteine che sono
secrete dalla cellula, inserite nelle
membrane o trasportate in
vescicole ad altri organuli.
Catena
glucidica
1
2
Glicoproteina
Polipeptide
Reticolo
endoplasmatico
RER è anche il sito dove si verifica
•
aggiunta di carboidrati alle proteine
•
Ripiegamento conformazionale di polipeptidi
•
Assemblaggio delle proteine multimeriche
•
Sito di controllo della qualità delle prot. → le proteine non buone vengono
esportate dal RER per la degradazione
La quantità del RE varia a
seconda delle cellule, es.:
RER + presente in cellule e
ghiandole che secernono molte
proteine
REL + presente nelle cellule che
producono ormoni steroidei
Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) svolge molteplici
funzioni
Grazie a varietà dei enzimi
inglobati nella sua membrana
•sintetizza i lipidi (acidi grassi,
fosfolipidi, steroidi) e le membrane;
Reticolo
endoplasmatico
liscio
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
•immagazzina e rilascia ioni calcio
nelle cellule muscolari: importante
per controllo della contrazione.
Reticolo endoplasmatico liscio
•E’ molto esteso/sviluppato nelle
cellule del fegato, nelle cellule
muscolari nelle cellule delle
ghiandole che producono ormoni
steroidei (es ovaie e testicoli :
ormoni sessuali)
Involucro
nucleare
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico ruvido
TEM 45 000´
•Detossifica: demolisce le tossine,
e i farmaci ( es. gli antibiotici) nelle
cellule del fegato;
COMPLESSO DI GOLGI
Serie di cisterne appiattite: pila.
Il numero e la grandezza delle pile del Golgi variano a seconda del
tipo cellulare e dell’attività metabolica della cellula.
L’apparato di Golgi rielabora, seleziona e trasporta i prodotti cellulari
• L’apparato di Golgi è composto da sacchetti membranosi appiattiti
impilati uno sull’altro che ricevono e modificano i prodotti del RE e li
trasportano ad altri organuli o sulla superficie della cellula (per essere
espulsi).
• le proteine e le altre molecole trattate dal Golgi viaggiano come
vescicole
I lisosomi demoliscono le sostanze alimentari e di rifiuto delle cellule
•
I lisosomi sono sacchetti membranosi ripieni di enzimi
digestivi idrolitici (idrolasi) (pH acido).
•
Assenti nelle cellule vegetali
1
I lisosomi svolgono diversi tipi di funzioni digestive.
•Digestione di materiale nutritivo o estraneo ( es nei globuli bianchi
digestione di batteri) pre-inglobato in vacuoli digestivi
•Turn over proteine ed altri componenti cellulari
2
•Autofagia e modellamento embrionale
3
4
5
•I lisosomi sono anche il centro di riciclaggio degli
organuli danneggiati.
Frammento di mitocondrio
Frammento di perossisoma
Il malfunzionamento dei lisosomi porta a varie patologie dovute
all’accumulo di sostante non degradate, potenzialmente tossiche
(es sindrome Tay-Sachs: degenarazione del sistema nervoso causato da
accumulo di lipidi nei neuroni)
TEM 42 500´
Due organuli danneggiati
all’interno del lisosoma
I vacuoli sono piccoli sacchi che gemmano dall’ER, dal Golgi o
dalla membrana
Hanno diverse funzioni nelle varie tipologie cellulari
•Le cellule vegetali contengono un grande vacuolo centrale che ha
funzioni lisosomiali e di riserva, e dove possono accumularsi prodotti di
scarto, tossine o pigmenti florali per attrarre impollinatori
Nucleo
Colorizzata TEM 8 700´
Cloroplasto
Vacuolo
centrale
•Alcuni protisti hanno vacuoli contrattili che pompano all’esterno l’acqua
in eccesso: organuli osmoregolatori.
Il vacuolo delle cell vegetali contribuisce alla p. turgore e ai fenomeni di
crescita
In organismi unicellulari privi di parete, come I protozoi ciliati, i vacuoli
contrattili partecipano all’osmoregolazione, captando ed espellendo H2O in
base alle condizioni ambientali
Tutti gli organuli visti finora fanno parte del sistema di membrane
interne e sono collegati mediante un traffico vescicolare
Vari prodotti cellulari sono sintetizzati sul RE e mediante vescicole si
spostano verso destinazioni finali
•Enzimi digestivi nei lisosomi
•Proteine e lipidi di membrana
•Proteine per la secrezione
•Sostanze che si accumulano nei vacuoli
*
I cloroplasti e i mitocondri, convertitori di energia
I cloroplasti trasformano l’energia solare in energia chimica
•I cloroplasti, che si trovano nelle piante e in alcuni protisti, convertono
l’energia solare in energia chimica, immagazzinandola negli zuccheri.
Cloroplasto
Stroma
Grano
Spazio tra le membrane
Figura 4.13
TEM 9750´
Membrana interna
ed esterna
I mitocondri convertono l’energia chimica presente negli alimenti in
energia utilizzabile dalla cellula
Mitocondrio
Membrana
esterna
Spazio
intermembrana
Membrana
interna
NB:Mitocondri e cloroplasi si formano
per divisione di mt e clp preesistenti
Organelli semiautonomi
Creste
Matrice
TEM 44 880´
Nei mitocondri avviene la
respirazione cellulare che
converte l’energia chimica degli
alimenti in energia chimica di una
molecola di ATP (adenosina
trifosfato), la principale fonte di
energia per il lavoro cellulare.
Perossisomi
Organulo delimitato da s.membrana presente in cellule animali, piante,
funghi, protozoi, alghe; non origina dal RE
Carattere distintivo: presenza di enzimi catalasi
Hanno svariate funzioni a seconda del tipo di cellule, ma comunque hanno la
proprietà comune di GENERARE e DECOMPORRE H2O2 nocivo confinato in
questo organulo
H2O2 tossica per la cellula, ma può essere decomposta in acqua e ossigeno
dalla CATALASI.
I Perossisomi degli animali possono avere altre svariate funzioni:
• detossificazione
formaldeide)
da
altri
composti
(metanolo,
etanolo,
formiato,
• catabolismo di sostanze non comuni (D-Aa) e xenobiotici
• degradazione ossidativa di ac. grassi a catena lunga e ramificata (22 atomi
di C fino a 10-12 C poi → mitocondri)
Citoscheletro: complessa rete di filamenti e tubuli proteici che si estende nel
citosol, dal nucleo alla faccia interna della membrana citoplasmatica
Funzioni:
•sostegno strutturale
•Mantenimento forma cellulare
•Movimento cell. ed organuli (cromosomi in mitosi)
•Adesione e segnalazione cell.
•Divisione cellulare
•Associazione con enzimi citosolici?
3 Elementi strutturali principali, diversi per struttura, dimensione, distribuzione
diametro
monomeri-struttura
funzione
Microtubuli
25-15 nm Tubulina α e β
Tubo cavo di 13
protofilamenti
Motilità cell.(ciglia e flagelli), forma
cell., movimento cromosomi e
organelli, vescicole
Microfilamenti
7 nm
Actina G→actina F
2 catene di actina F
intrecciate
Contraz.muscolo, ciclosi,
movimento ameboide, divisione
cell, forma
Filamenti
intermedi
8-12 nm
Varie proteine
8 protofilamenti dimerici
associati
Sostegno, forma cell., lamina
nucleare,
Motilità basata su microtubuli
1. Movimento intracellulare (cromosomi e vescicole)
2. Movimento di appendici mobili (ciglia e flagelli)
In organismi unicell. moto e
raccolta cibo→ es protozoi ciliati
tipo Paramecium
In org. multicell. movimento
ambiente circostante o cell.
sessuali specializzate → es
epitelio vie respiratorie per
raccolta muco-polvere
Ciglia, in genere numerose,
“battito a remo”
Flagelli, più lunghi e radi,
movimento ondulatorio (da forza
propulsiva in ambiente fluido)
La struttura interna di ciglia e flagelli è complessa e conservata
Gruppi di microtubuli disposti ordinatamente hanno funzione di sostegno
e consentono il movimento ondeggiante tipico di questi organuli.
Struttura 9+2, i bracci di dineina consentono slittamento reciproco tra le
coppie di mt→ flessione → consumo di ATP
Flagello
Fotografie
al microscopio elettronico
di sezioni trasversali
Coppia
di microtubuli
esterni
TEM 206 500´
Microtubuli
centrali
Braccia radiali
Braccia
di dineina
Flagello
Corpo basale
(strutturalmente
identico al
centriolo)
TEM 206 500´
Membrana
plasmatica
Corpo dorsale
chinesina e dineina sono le
proteine motrici capaci di
“camminare” sui MT grazie a
idrolisi di ATP
a)
b)
I fasci di actina (microfilamenti) che costituiscono l’asse portante dei
microvilli dell’eptitelio intestinale (a) e dei filopodi di macrofago (b) sono
ancorati ad una trama filamentosa sub-membrana
Il movimento ameboide e il coinvolgimento dell’actina
Il movimento strisciante di tipo ameboide è tipico di alcuni protozoi, funghi e
leucociti (funzione di motilità, nutrimento-fagocitosi, difesa)
Si basa su:
-emissione di protusioni citoplasmatiche dette pseudopodi
-alternanza di transizioni gel-fluido nello stato del citoplasma
Citocinesi (divisione) in una cellula animale
Il solco di clivaggio è una “strozzatura” dovuta ad un anello contrattile di microfilamenti: I
filamenti di actina scorrono su f. di miosina (consumo ATP)
Superfici e giunzioni cellulari
Le pareti supportano le cellule e le giunzioni ne consentono l’attività
coordinata nei tessuti
– Gli eucarioti sono per la maggior parte organismi pluricellulari,
in cui le cellule si devono coordinare per costituire un unico
organismo.
• Le cellule interagiscono tra di loro e con il loro ambiente
attraverso la loro superficie.
•
–Le cellule vegetali sono sostenute da pareti cellulari rigide fatte per la maggior parte di
cellulosa.
–Tra due cellule vegetali adiacenti si trovano numerosi canali (plasmodesmi), ovvero
giunzioni cellulari che formano un sistema di comunicazione all’interno dei tessuti
vegetali.
FUNZIONI E COMPOSIZIONE DI PARETE
•Rigidità, sostegno tessuti, bilancia P turgore, protegge da patogeni
•Formata da fibrille di cellulosa immerse in reticolo di emicellulose, pectine e glicoproteine
“estensine”
Pareti
di due cellule
vegetali adiacenti
Vacuolo
Plasmodesmi
Strati di una parete
di cellula vegetale
Citoplasma
Membrana
plasmatica
– Le cellule animali sono prive di pareti cellulari rigide ma la
maggior parte di esse secerne uno strato appiccicoso di
glicoproteine, la matrice extracellulare.
– La matrice tiene unite le cellule nei tessuti.
– In alcuni tessuti prevale su componente cellulare (es osseo,
cartilagine, connettivo)
Matrice extracellulare (MEC): insieme di molecole secrete da cellula stessa, in genere
molecole fibrose e flessibili immerse in matrice amorfa di glicoproteine+polisaccaridi ↑
idratata
•In piante, procarioti, funghi→ parete cellulare → sostegno, protezione
•In cell. animali→ MEC → motilità, sostegno, differenziamento, adesione, forma e proprietà
meccaniche dei tessuti
1. Proteine strutturali (collageni, elastine)
2. Complessi proteine-polisaccaridi
MEC cell animale
proteoglicani
3. Proteine adesive (fibronectine, laminine)
Proteine strutturali: il collagene
Il collagene abbonda nei
tessuti connettivi
conferisce resistenza
meccanica (alla trazione)
Fasci di fibre→ fibrille→
formate da diverse
molecole di collagene
allineate
Il collagene è costitutuito
da 3 α eliche avvolte
Carenza in vitamina C (acido ascorbico) →
scorbuto (emorragie, fragilità tissutale)
Acorbato=cofattore riducente nelle reazioni
di idrossilazione della Prolina
Proteine strutturali: l’elastina
Conferisce elasticità e flessibilità (cute,
polmone, mucosa intestinale)
elasticità vs rigidità collagene
Il rapporto collagene/elastine determina
proprietà elastiche del tessuto
Costituenti della matrice idratata amorfa: i proteoglicani
Proteoglicano: proteina core su cui sono
legati covalentemente +GAG
GAG=lunghe catene polimeriche di
disaccaridi (ialuronato, cheratan solfato,
condroitin solfato)
Questi composti riempono/attraggono di acqua gli spazi intercellulari
Resistenza a compressione
Nella matrice sono presenti anche altre proteine (come le caderine, le
laminine, le fibronectine) che permettono alle cellule di agganciarsi tra loro
e/o su un substrato esterno
Sono proteine inserite nella membrana plasmatica che fanno da ponte con
esterno
Le integrine: glicoproteine transmembrana
che “integrano” MEC con citoplasma
Giunzioni cellulari
– I desmosomi (o giunzioni di ancoraggio e adesive ) tengono
unite le cellule tra loro o alla matrice extracellulare.
– Le giunzioni occludenti uniscono le cellule tra loro
formando un sottile strato a tenuta stagna.
– Le giunzioni comunicanti sono canali che permettono alle
sostanze di fluire da cellula a cellula.
Giunzione occludente
Desmosoma
Giunzione comunicante
Matrice extracellulare
Spazio fra le membrane cellulari
Figura 4.17B
Membrane cellulari di cellule adiacenti
Le giunzioni adesive legano cell tra loro o con MEC
Funzione meccanica→resistenza a stress meccanici e
stiramento (miocardio, epitelio cutaneo) →unità
funzionale strutturale
Caratterizzate da:
•Proteine di ancoraggio intracell: placca proteica
submembrana su cui si associano proteine
citoscheletro
•Proteine giunzione transmembrana (glicoproteine
famiglia integrine e caderine)
Giunzioni occludenti
•Definiscono compartimenti separati
•Formano sigillo continuo lungo
perimetro cellulare
•In epitelio intestinale, dotti ghiandolari,
vescica urinaria
•Formate da serie di creste proteiche
strettamente saldate ed intrecciate→
quasi fusione delle due membrane
Il sigillo
•impedisce passaggio di molecole nei
fluidi extracellulari
•e limita movimento-diffusione di lipidi e
proteine di membrana
Giunzioni comunicanti
Formate dall’allineamento di
strutture a canale
(connessoni) sulle due diverse
membrane
Ogni connessone delimita
canale idrofilico
Passaggio di ioni e piccoli
soluti→ comunicazione
chimica ed elettrica
Muscolo (miocardio) e tessuto
nervoso (cervelletto), sinapasi
elettriche, rapidità trasmissione
impulso
Le categorie funzionali degli organuli cellulari
Gli organuli eucarioti sono suddivisi in quattro categorie funzionali
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assemblaggio;
demolizione;
trasformazioni energetiche;
sostegno, movimento e comunicazione tra cellule.