cenni di biologia cellulare
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Una cellula “tipica” tutte le cellule possiedono una membrana e un corredo di organelli sostanzialmente comune a tutti i tipi cellulari nucle o RER RE L Golg i citoso l principali costituenti chimici della cellula principali costituenti chimici della cellula carboidrati ioni lipidi proteine acidi nucleici proteine le proteine sono costituite da catene di aminoacidi (polipeptidi) aminoacidi questi sono i 20 aminoacidi che si trovano nell’organismo umano e che costituiscono le proteine Proteina: conformazione in condizioni fisiologiche, le proteine assumono complesse conformazioni tridimensionali Proteina: conformazione La forma tridimensionale della proteina è determinante per la sua funzione Il sito ad alta affinità di legame degli anticorpi Gli anticorpi, per esempio, sono proteine che possiedono una porzione di forma complementare a quella di un antigene (il bersaglio dell’anticorpo) batterio le proteine sono certamente le molecole più versatili della cellula; ma c’è una cosa importante che le proteine non sanno fare: replicare se stesse Acidi nucleici I geni risiedono nella doppia elica del DNA Coppie di basi Scheletro zuccherofosfato Carboidrati: monosaccaridi glucosio galattosio fruttosio Carboidrati: disaccaridi lattosio saccarosio galattosio glucosio glucosio fruttosio Carboidrati: polisaccaridi glicogeno lipidi la cellula… ...è l’unità fondamentale della materia vivente Le cellule… …sono le unità costitutive delle piante e degli animali …sono prodotte dalla suddivisione di preesistenti cellule …sono le più piccole unità che svolgono tutte le funzioni fisiologiche vitali …mantengono la propria omeostasi La tendenza dei sistemi fisiologici a stabilizzare le condizioni interne Le funzioni tessutali, di organo, di apparato e di organismo riflettono le azioni coordinate di molte cellule Una cellula “tipica” la fabbrichètta Le macchine e la stanza di controllo la stanza di controllo: i manuali e la fotocopiatrice 46 non tutte le pagine dei 46 manuali sono accessibili: molte sembrano essere “incollate” fra loro. TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGC TAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTG CGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCG AGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGA TCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCG AGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGAT TCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGC GCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATC GAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGC TGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGAC TGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACT GCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACC GTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTA TCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTA GCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTA GCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGAT CGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATC ATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTC GGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTA TCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGAT AGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCA TGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGAC TGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACCGTATTTGCGCAT TACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTAT TCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCG CGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATA TAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGG CTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATT ACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCC ATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAG GACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGC ATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACT GCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGG ACTCGCA TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGC TAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTG CGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCG AGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGA TCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCG AGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGAT TCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGC GCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATC GAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGC TGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGAC TGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACT GCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACC GTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTA TCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTA GCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTA GCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGAT CGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATC ATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTC GGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTA TCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGAT AGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCA TGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGAC TGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACCGTATTTGCGCAT TACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTAT TCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCG CGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATA TAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGG CTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATT ACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCC ATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAG GACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGC ATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACT GCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGG ACTCGCA spesso, pagine “non incollate” dei libri vengono fotocopiate; le copie escono dalla stanza di controllo attraverso una delle finestre. la fotocopia viene trasferita dalla stanza di controllo al resto del capannone attraverso una delle finestre TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAA ATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCT GCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATC GCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATA TAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCG ATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATAT GAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTC GGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCC GGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGA GCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTA GCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATG TACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATG ACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGGACTC GCATTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGA GAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAA GCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCG ATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACT ATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATA GCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATC ATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAG AAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAG CTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATT AAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAG GACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGAT GAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACT GATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGAC TGCATATGACGGACTCGCA uno degli operai, seguendo alla lettera la fotocopia, produce un nuovo macchinario o un pezzo di ricambio proteine cellula nucleo cromosomi TTAGCACTACCGTATTTGCGCA TTACCAGATTAGAGAAATGCTA GTCGATCTATCGATCGGCTATT CGCAAAGCTGCGCGACTGCGA TGCGCTAGCATGCGATTCGCG ATCGCCGAGCGCTCGCGAGCG CGCTAGCGGAATACTATATAGC GCGGATCAGTCTAGATCTATGA GATCGATAGCGATCTAGAGATA GGATCGAGATCGAGGCGAGAT CATATGAGCGCGGCTATTTAGG CTTAGAGGATTCGGAGATTCG GAGCTTAGGATTACAGAGAGC TTCTTAGGCGCTCCCGGTATCG CTCCCATCCCATATTAAAATCT ATCGA ribosomi acidi nucleici (DNA-RNA) di tanto in tanto l’intero set di manuali viene copiato, pagina per pagina, in modo da poter controllare il lavoro di due capannoni anziché di uno... il nucleo svolge un ruolo cruciale nel controllo della vita della cellula e nel processo di divisione cellulare entrambe le funzioni dipendono strettamente dall’acido desosiribonucleico (DNA) contenuto nel nucleo Filosofia della vita cellulare Geni proteine Geni proteine Geni proteine Acidi nucleici Il duplice ruolo del DNA DNA controllo cellulare proteine ereditarietà proteine DNA DNA proteine I geni risiedono nella doppia elica del DNA Coppie di basi Scheletro zuccherofosfato Acido desossiribonucleico Il segreto del DNA risiede nella sua struttura… DNA 3’ S P N nucleotide S N P S Zucchero (desossiribosio) P Gruppo fosfato N Base azotata S N P S N P 5’ Le 4 basi azotate del DNA •Adenina •Timina •Citosina •Guanina La doppia elica Il messaggio cifrato l’eccezionalmente lunga sequenza di basi azotate nel TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAA DNA costituisce il messaggio TGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGC cifrato contenuto nei GCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCC “manuali” (cromosomi) GAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGC conservati nel “locale di GCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA controllo” (nucleo) della GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCG fabbrica cellulare CGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCT TAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCG CTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCAT GATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCA TAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTG CATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCA tRNA mRNA DNA Dall’anticodon alla catena peptidica A T G T T T G T T G C C T A A T A C A A A C A A C G G A T T A U G U U U G U U G C C U A A U A C A A A C A A C G G A U U Met Phe peptide Val Ala Stop il ciclo cellulare • le cellule si riproducono attraverso un processo detto mitosi • prima della mitosi, l’intero genoma produce una copia di se stesso tramite la replicazione del DNA replicazione DNA e la mitosi mitosi Tutte le cellule fanno questo (e altro) ma: Le cellule sono tutte uguali? cellule del tessuto connettivo cellule muscolari lisce cellula dell’osso cellule ematiche cellule epiteliali di rivestimento 100 µm differenziamento cellulare 100 µm Cellula nervosa del cervelletto differenziamento cellulare Adipocita 100 µm differenziamento cellulare 100 µm Cellula uovo e spermatozoo differenziamento cellulare 100 µm Cellula nervosa del midollo spinale differenziamento cellulare 100 µm Cellula muscolare scheletrica Ma allora, le cellule sono tutte completamente diverse fra loro? Sì e no… nucleo citosol organelli membranosi Una distinzione importante • Eucarioti o cellule superiori – Tutte le cellule degli organismi pluricellulari, nonché alcuni organismi monocellulari (protozoi) • Procarioti o batteri – Cellule “vere” ma prive di membrana nucleare e di organuli citoplasmatici • Virus e batteriofagi – Forme di vita non cellulari – Composti unicamente da un acido nucleico e un capside proteico
