Biologia generale 2015 - Prof.ssa Bernardo

CELLULE EUCARIOTICHE
Le cellule eucariotiche sono di maggiori dimensioni, rispetto a quelle
procariotiche (almeno 10 volte più grandi)
Oltre a: membrana plasmatica, citoplasma, DNA e ribosomi (comuni a tutte le
cellule)
sono presenti diversi organuli intracellulari:
Nucleo
Reticolo Endoplasmatico
Apparato del Golgi
Lisosomi, Perossosomi e Vacuoli
Mitocondri
Cloroplasti (solo in cellule vegetali)
Altre strutture:
Centrioli
Citoscheletro
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MITOCONDRI -struttura
• Organuli tipici di tutte le cellule eucariotiche
• Contengono proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici (DNA + RNA)
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MITOCONDRI-struttura:
• Hanno forma bastoncellare.
• Sono generalmente lunghi da 1 a 6 µm, sono visibili al
microscopio elettronico, anche se con opportuna
colorazione dei preparati istologici, possono essere visti
anche al microscopio ottico.
• Il loro numero varia sensibilmente, da cellula a cellula, in
base al fabbisogno energetico; è particolarmente elevato
nelle cellule muscolari, nervose, cardiache, nelle cellule
deputate alla riproduzione sessuale e nelle cellule epatiche,
in queste ultime può arrivare a 2000 unità.
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MITOCONDRI-struttura:
• Membrana esterna
• Membrana interna
ripiegata a formare
delle pieghe dette
creste mitocondriali
• Lo spazio all’interno
della membrana
interna, fra le creste si
chiama matrice
mitocondriale
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MATRICE MITOCONDRIALE
contiene:
–
–
–
–
–
DNA (mitocondriale),
ribosomi,
granuli,
acqua e fosfati,
molte proteine enzimatiche necessarie per far
avvenire le reazioni chimiche che recuperano l'energia
contenuta negli alimenti e l'accumulano in speciali
molecole di adenosintrifosfato (ATP), nelle quali si
conserva concentrata e pronta all'uso.
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DNA MITOCONDRIALE
La maggior parte delle proteine dei mitocondri viene
sintetizzata sui ribosomi citoplasmatici liberi, tuttavia, in ogni
mitocondrio si individua del DNA.
• Mei mitocondri dell’uomo si contano da 5 a 6 molecole
circolari di DNA.
• La struttura del genoma mitocondriale mostra una
maggiore somiglianza con il genoma dei procarioti che con
quello degli eucarioti: i geni sono privi di introni (porzioni
di DNA non codificante fra un gene e l’altro).
• Il DNA mitocondriale umano contiene 37 geni , dei quali 13
codificano per proteine (che entrano nelle reazioni
metaboliche che portano alla sintesi dell’ATP); 24 geni,
invece, codificano per l’RNA.
• Il DNA mitocondriale è solo di origine materna!
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DNA MITOCONDRIALE
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DNA mitocondriale è di origine materna
mitocondri
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MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula
Sede della respirazione cellulare, insieme di reazioni che libera molta
energia chimica (immagazzinata nella sintesi di ATP) in seguito alla
degradazione di molecole biologiche in presenza di ossigeno
(glucosio)
C6H12O6 + + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O (inoltre 38 molecole di ADP +38 [PO4-3]38 molecole di ATP)
ATP!
ATP!
ATP!
ATP!
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MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula
L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule
L’ATP (adenosin-trifosfato) è un nucleotide composto da tre parti:
• la base adenina;
• lo zucchero pentoso ribosio;
• tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti.
ATP
ADP
• L’ATP è una molecola ad alta energia: la rottura del legame
covalente del gruppo fosfato più esterno da parte di un enzima
(idrolisi) libera molta energia.
• Al contrario la reazione che porta dall’ adenosin-difosfato (ADP)
all’ATP è una reazione endoergonica
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MITOCONDRIfunzioni: produrre energia utile alla cellula
C6H12O6 + + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O (inoltre 38 molecole di ADP +38 [PO4-3]38 molecole di ATP)
(o ciclo di Krebs)
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MITOCONDRI: origine per endosimbiosi
• un piccolo procariote aerobio sarebbe
stato inglobato, mediante fagocitosi, da
un eucariote ancestrale anaerobio, simile
ad un Archeobatterio
dal greco: ἔνδον = dentro; συν = insieme; βιος = vita, letteralmente “vita-insieme-dentro”.
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MITOCONDRI: origine per endosimbiosi
Quale vantaggi?
Gli organismi anaerobi non sono in grado di respirare l’ossigeno, anzi nel caso
degli anaerobi obbligati, l’ossigeno è un veleno.
La teoria dell’endosimbiosi suggerisce che un organismo anaerobico
obbligato (progenitore degli attuali eucarioti) , per un processo di fagocitosi
avrebbe inglobato un organismo procariotico più piccolo ed aerobico, senza
distruggerlo, ma ospitandolo al proprio interno; in tal modo la sopravvivenza
sarebbe stata assicurata anche in presenza di ossigeno. Inoltre, l’organismo,
originariamente anaerobico, ne sarebbe stato ulteriormente avvantaggiato
perché avrebbe potuto ricavare 18 volte più energia dalla degradazione delle
molecole organiche in presenza di ossigeno.
L’organismo inglobato ne avrebbe ricavato il vantaggio di essere protetto e di
ricevere dalla cellula ospitante il necessario per la respirazione cellulare.
Si parla di simbiosi, perché entrambi gli organismi traggono vantaggio dal
«cooperare»
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MITOCONDRI: origine per endosimbiosi
Vantaggi
Aerobiosi
Respirazione:
degradazione del glucosio in presenza ossigeno)
(glucosio)
(fostati)
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 [PO43-] → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Anaerobiosi
Esempio di degradazione del glucosio in assenza di ossigeno
...fermentazione lattica:
(acido lattico)
C6H12O6 + 2 ADP + 2 [PO43-] → 2 C2H5-OH-COOH 3 + 2 ATP
.....o fermentazione alcolica
(alcol etilico o etanolo)
C6 H12 O6 + 2 ADP + 2 [PO43-] → 2CH3 -CH2 OH + 2 CO 2 + 2 ATP
Dalla fermentazione del glucosio si ottengono solo 2 molecole di ATP, dall’ossidazione del glucosio se ne
ottengono ben 38!!!
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MITOCONDRI: origine per endosimbiosi
Teoria suffragata dalla presenza nei mitocondri di:
1) Doppia membrana (derivante dal processo di fagocitosi)
2) Proprio genoma, molecola di DNA circolare, privo di introni,
3) Capacità di sintetizzare proprie proteine, mediante ribosomi
simili a quelli dei procarioti.
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Origine per endosimbiosi
nucleoide
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