La cellula eucariota
Cellule si originano da un progenitore o cellula
staminale e si specializzano per una o più
funzioni distinte. Questo processo è stato
chiamato differenziazione cellulare. Variazioni
strutturale (morfologiche) i sono
accompagnate da modifiche biochimiche,
come nelle cellule rosse del sangue, dove la
differenziazione porta alla degenerazione del
nucleo e alla produzione di emoglobina
Cellule staminali umane
Componenti cellulari
Membrana
cellulare o plasmatica
citoplasma
Organelli
cellulari
citoscheletro
Nucleo
La membrana cellulare
E’ un doppio strato di fosfolipidi che
avvolge the la matrice citoplasmatica che
contiene gli organelli
È spessa tra 7.5 e 10 nm
Contiene proteine, colesterolo,
oligosaccaride
Funziona come una barriera selettiva che
fa entrare e uscire deteminate sostanze
La membrana cellulare al TEM
citoplasma
extracellulare
La membrana plasmatica
E’ un doppio strato di fosfolipidi
Le porzioni idrofiliche di ogni molecola di
fosfolipidi sono orientate verso il lato
esterno o interno della cellula
Le porzioni idrofobiche di ogni molecola di
fosfolipide sono orientate nella parte
interna della membrana plasmatica
Il doppio strato fosfolipidiche
porzione idrofilica
porzione idrofobica
Alla membrana sono associate delle
proteine che si distinguono in
intrinseche: se prendono intimo
contatto con la regione idrofoba
della membrana
estrinseche : se prendono contatto
solo con la porzioni idrofilica
Modello tridimensionale delle membrana
plasmatica
Meccanismi
di trasporto
La membrana cellulare non è una
membrana semipermeabile ideale, in quanto
essa risulta impermeabile ad alcuni, ma non
a tutti, i soluti presenti. La permeabilità o
meno della membrana ai soluti non dipende
esclusivamente dalle sue caratteristiche
chimico fisiche strutturali, ma in gran parte
da fenomeni intimamente legati al
metabolismo cellulare.
Le cellule, in relazione al loro comportamento
relativo alla pressione osmotica e alla pressione
ambientale, si distinguono in:
poichilosmotiche che presentano una pressione
osmotica uguale o quasi a quella del loro
ambiente
Omiosmotiche sono in grado di mantenere una
pressione osmotica compresa entro una vasta
ampiezza di valori, molto diversi da quelli
ambientali.
Infine, si può affermare che, il passaggio delle
varie sostanze attraverso la membrana
plasmatica può avvenire per diffusione semplice,
facilitata, o per trasporto attivo.
Citoplasma
E’ un componente liquido non strutturato
Il citosol è circa il 50% del volume
cellulare
Contiene tutte le sostenze necessarie al
metabolismo cellulare
Contiene numerosi enzimi
Organelli cellulari
mitocondri
lisosomi
ribosomi
perossisomi
Reticolo
endoplasmico
Vescicole secretorie
Complesso del Golgi
citoscheletro
mitocondri
Centrale energetica della cellula
Contiene un macchinario’ per la conversione
dell’energia dalla degradazione del glucosio in
ATP
ATP (adenosina trifosfato) è la molecola
energetica cellulare
I mitocondri sono composti per lo più da
proteine, lipidi e acidi nucleici
Sono generalmente sferici o avoidali
Modello 3D di mitocondrio
Schema di un mitocondrio
1 Membrana interna
2 Membrana esterna
3 Cresta
4 Matrice
La matrice mitocondriale ha consistenza
gelatinosa a causa della concentrazione
elevata di proteine idrosolubili(circa 500
mg/ml). Essa contiene, infatti, numerosi
enzimi, ribosomi 70 S (più piccoli di quelli
presenti nel resto della cellula) e molecole
di DNA circolare a doppio filamento.
Nella matrice sono presenti gli enzimi del
Ciclo di Krebs che riducono il piruvato in
AcetilCoA che viene poi avviato alla
ossiduriduzione sulle creste mitocondriali
Il genoma mitocondriale possiede 37 geni
codificanti per due RNA ribosomiali
(rRNA), 22 RNA di trasporto (tRNA) e 13
proteine che fanno parte dei complessi
enzimatici deputati alla fosforilazione
ossidativa. È da notare, comunque, che il
numero di geni presenti sul DNA
mitocondriale è variabile a seconda delle
specie.
In ogni mitocondrio si trovano da due a
dieci copie del genoma.
Il resto delle proteine presenti nel
mitocondrio deriva da geni nucleari i cui
prodotti vengono appositamente
trasportati
Il mitocondrio è in grado di svolgere
molteplici funzioni. La più importante tra
esse consiste nell'estrarre energia dai
substrati organici che gli arrivano per
produrre adenosintrifosfato (ATP). Gli altri
processi in cui il mitocondrio interviene
sono:
l'apoptosi e la morte neuronale da tossicità
da glutammato ,
regolazione del ciclo cellulare,
regolazione dello stato redox della cellula,
sintesi dell'eme,
sintesi del colesterolo,
produzione di calore.
Le membrane del mitocondrio
Le due membrane mitocondriali presentano
differenti proprietà a causa della loro diversa
composizione.
La membrana esterna è composta per il 50%
di lipidi e per il resto presenta svariati enzimi
dalle molteplici attività tra cui: l'ossidazione
dell'adrenalina , l'allungamento degli acidi
grassi e la degradazione del triptofano. Essa,
inoltre, contiene porine : canali proteici
transmembrana, non selettivi. Ciò fa sì che la
membrana esterna sia assai permeabile e
permetta il passaggio di molecole di massa
fino a 1000 Da
La membrana interna ha un maggior
contenuto di proteine enzimatiche
(citocromo, ferredossina, e forma delle
estese estroflessioni. Questi proteine
costituiscono gli enzimi della catena
respiratoria, in grado di operare reazioni di
ossido riduzione di un substrato organico
di ridurlo in CO2 e H2O con consumo di
O2.
L’energia ricavata dalla demolizione del
piruvato è convertita in ATP nel processo
che viene definito fosforilazione ossidativa
Un mitocondrio di cellula di cuore umano
Ribosomi
Sono piccoli organelli composti da rRNA e da
circa 80 proteine
rRNA è sintetizzato nel nucleolo e le unità
ribosomali sono assemblate qui
Spono gli organelli coinvolti nella sintesi proteica
Alcuni sono liberi nel citoplasma e altri sono
associati sulla membrana del reticolo
endoplasmico
Sono organuli semiautonomi e si dividono
indipendentemente dalla cellula
Ribosomi di fegato umano
Il ribosoma è una struttura costituita da
due subunità (80 S) e presente in tutte le
cellule nel citoplasma; partecipa alla
costruzione dei polipeptidi tramite la
sintesi prtoteica. Presenta nella subunità
piccola (30 S) il sito di legame per
l'mRNAe nella subunità grande (50 S) i siti
per i tRNA
Endoplasmic Reticulum
A three-dimensional maze of connecting and
branching channels made by a continuous
membrane
There are two types:
Rough
ER has embedded ribosomes on the cytosolic
side
Smooth ER has no ribosomes
Rough ER is prominent in cells that make a lot of
proteins (enzymes, myosin, etc.)
Endoplasmic Reticulum
Main function of rough ER is the segregation of
proteins destined for export or for intracellular
use
Proteins are modified within the ER by the
addition of a carbohydrate, removal of a signal
sequence, etc.
Phospholipid synthesis and assembly of multichain proteins also occurs here
Smooth ER is necessary for steroid synthesis,
metabolism and detoxification of substances in
the liver, and phospholipid synthesis.
Rough ER in a Human Liver Cell
Golgi Complex
Also called Golgi body or Golgi apparatus
This is a curved membrane stack,
resembling a stack of pancakes
It packages proteins for export from the
cell
It also adds directions for the destination of
the protein package
Proteins only enter one side of the stack
(cis face), and exit on the other side (trans
face)
Golgi Complex
Proteins made within the ER bud off in
vesicles (membrane-bound sacs) and are
transported to the Golgi
These vesicles fuse with the Golgi
membrane, and the contents are further
modified (concentrated; packaged)
Then they bud off in vesicles on the
opposite side of the Golgi
The Golgi Complex
