LE PRIME CELLULE

Scuola d’Arte e dei Mestieri
SCUOLA SCIENZA E
TECNICA
Laboratorio ERBORISTICO NATURALISTICO
Corso Base
Anno 2012/2013
Fisiologia Umana
LE PRIME CELLULE
La maggior parte degli organismi ora
viventi discende da pochi batteri
primitivi
LE PRIME CELLULE
• Batteri Metanogeni: Anaerobi, producono gas
Metano
• Batteri Fotosintetici: luce  Energia:
Cianobatteri che producono O2
• Batteri moderni derivano da una piccola e
semplice cellula. Adattabilità
LE PRIME CELLULE
• Procarioti: mancanza di un nucleo
• Batteri: cellule procariotiche con forma
diversa ma organizzazione simile
 Parete cellulare: carboidrati; semplice (spessa: Gram +) o più
complessa (sottile: Gram -)
 Organizzazione interna semplice: mancano di compartimenti
interni ( o ve ne sono pochissimi), no organuli, citoplasma non
ha strutture di supporto
LE PRIME CELLULE
Procarioti
EVOLUZIONE
• Cellule Eucariotiche: 1 miliardo e mezzo di
anni fa, struttura più complessa (filamenti,
spine, forme geometriche elaborate), nucleo
• Differenti dalle Cellule Procariotiche
 Nucleo: cromosomi
 Compartimenti delimitati da membrane (processi biochimici
indipendenti: + efficienti)
 No parete cellulare: a parte le piante
 I procarioti non hanno sacche interne (vacuoli) presenti solo
nelle cellule vegetali.
TEORIA CELLULARE
•
•
•
•
1665: Robert Hooke
Van Leeuwenhoek
1838: Matthias Schleiden
1839: Theodor Schwann
TEORIA CELLULARE
• Tutti gli organismi sono composti da una o più
cellule, in cui si svolgono i processi del
metabolismo e dell’ereditarietà
• Le cellule sono gli esseri viventi più piccoli, l’unità
base di tutti gli organismi
• Le cellule derivano solamente attraverso la
divisione di cellule preesistenti. Nessuna nuova
cellula ha avuto origine in tempi recenti, le cellule
moderne discendono tutte da cellule primitive
LA STRUTTURA DELLA CELLULA
• Notevole organizzazione interna: sistema di
membrane-compartimenti interni più o meno
modificabili (nucleo – lisosomi)
• Tutti gli organismi sono composti di cellule
• Il nostro corpo contiene circa 100.000 miliardi
di cellule
LA STRUTTURA DELLA CELLULA
• Membrana Plasmatica
LA STRUTTURA DELLA CELLULA
• Nucleo
LA STRUTTURA DELLA CELLULA
• Citoplasma
MEMBRANA PLASMATICA
• Scambi con l’ambiente
• Protezione della cellula
MEMBRANA PLASMATICA
• Struttura fluida: Proteine e Lipidi
• Fosfolipidi: Glicerolo +
 Porzione idrofobica: 2 molecole di Acidi Grassi (code)
 Porzione idofilica: 1 molecola di Alcool Fosforilato (testa)
 Formano spontaneamente un “doppio strato lipidico” con la
porzione di acidi grassi libera di muoversi all’interno di questo
doppio strato: le membrane sono fluide
MEMBRANA PLASMATICA
MEMBRANA PLASMATICA
• Proteine che attraversano la membrana
• Rete di fibre di supporto: scheletro di proteine
che determina la forma della cellula
• Proteine esterne e glicolipidi: identità della
cellula
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Passaggio di molecole dentro e fuori la cellula
 Diffusione: passaggio da una zona a maggior concentrazione
ad una zona a concentrazione minore sino al raggiungimento
di un equilibrio uniforme
 Osmosi: diffusione di Acqua attraverso la Membrana
Plasmatica ma non di altre sostanza (zuccheri, aminoacidi, etc:
solubili in acqua ma non nei lipidi del doppio strato)
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Passaggio di materiale
 Endocitosi generalizzata: incorporazione (in una vescicola) di
una “particella” esterna alla cellula nel citoplasma. Molto
dispendiosa energeticamente, non selettiva
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
 Fagocitosi: materiale organico
 Pinocitosi: materiale liquido (con molecole disciolte)
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
 Esocitosi: processo opposto all’endocitosi. Espulsione di
materiale all’esterno della cellula tramite vescicole
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Trasporto selettivo di molecole
 Meno dispendioso energeticamente rispetto all’endocitosi
 Selettivo: permesso il passaggio di alcune molecole ma non di
altre (canali di membrana alcune molecole possono passare
attraverso specifici canali mentre altre non possono)
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
Diffusione facilitata: trasporto di molecole
attraverso la membrana plasmatica dovuto a
canali
specifici
in
direzione
della
concentrazione più bassa (diffusione)
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
Caratteristiche della Diffusione Facilitata:
 Specifica: passaggio nei canali solo per determinate molecole
 Passiva: direzione del movimento (interno-esterno) è
determinata dalla concentrazione delle molecole da
trasportare
 Può essere saturata: evita l’accumulo (dall’ambiente esterno)
di molecole presenti in alta concentrazione all’interno della
cellula
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
Trasporto Attivo: trasporto di molecole
attraverso la membrana plasmatica
indipendentemente dalla concentrazione di
queste molecole, attraverso il dispendio di
energia chimica. Può mantenere le molecole
ad una concentrazione interna più alta
spendendo energia per pompare dentro le
molecole stesse.
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Trasferimenti tra compartimenti cellulari
 Endocitosi mediata da recettori: vescicole che trasportano
molecole da una parte all’altra della cellula.
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Ricezione ed acquisizione delle informazioni
sull’ambiente circostante
 Non c’è passaggio attraverso la membrana come per le
molecole
 Coinvolti i Recettori: proteine che trasmettono l’informazione,
a tutto spessore nella membrana. Porzione esposta sulla
superficie cellulare che lega ormoni o altre molecole. Porzione
all’interno della cellula che si modifica in seguito a questo
legame.
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Espressioni dell’Identità Cellulare
 Necessaria affinchè ogni cellula sia riconosciuta come
appartenente ad un determinato tipo di tessuto e non ad
un altro. Una cellula componente il tessuto muscolare deve
essere riconosciuta come tale, non scambiata per una
cellula appartenente al tessuto osseo.
 Si hanno dei “marcatori di superficie cellulare” (proteine o
glicolipidi)
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
• Connessioni fisiche tra le cellule
Come le cellule di un tessuto sono unite tra loro
 Giunzioni adesive: desmosomi – tengono le cellule
strettamente vicine unendo le membrane contrapposte
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
 Giunzioni occludenti: formano un “sigillo” che impedisce il
passaggio di sostanza tra una cellula ed un’altra. Funzione di
protezione nei confronti dei tessuti sottostanti
MEMBRANA PLASMATICA
Interazioni con l’ambiente
 Giunzioni di comunicazione: GAP – canali aperti che uniscono
due cellule
CITOSOL
• Sostanza gelatinosa a base acquosa che
assieme agli organuli forma il Citoplasma
• Costituisce il 50% della cellula
• Enzimi
• Sostanze di accumulo (glicogeno – carboidrati;
trigliceridi – lipidi)
RETICOLO ENDOPLASMATICO
• Ampia rete di membrane comunicanti tra loro
collegato alla porzione esterna della
membrana nucleare. E’ l’organello più grande
• RER - REL
RETICOLO ENDOPLASMATICO
RUGUSO
• Sistema di sacchi appiattiti (cisterne) cui sono
associati organuli chiamati Ribosomi
• Ribosomi:rRNA (acido nucleico) e proteine,
prodotti a livello del nucleolo, 2 subunità
(maggiore, minore), sintesi di proteine
 Le proteine passano nel lume del RE, glicosilazione e
trasformate in glicoproteine
 Racchiuse in sacchetti (vescicole), espulse, passano
nell’Apparato di Golgi per essere modificate
RETICOLO ENDOPLASMATICO
RUGUSO
• Sintesi di proteine di membrana (REL):
fosfolipidi + proteine
RETICOLO ENDOPLASMATICO
LISCIO
• Canali interconnessi tra di loro
• Privo di Ribosomi
RETICOLO ENDOPLASMATICO
LISCIO
• Detossificazione: farmaci liposolubili in
prodotti idrosolubili eliminati dal rene,
etanolo
• Sintesi di lipidi: membrane (i lipidi si associano
con le proteine sintetizzate nel RER)
• Metabolismo del glicogeno
• Immagazzinamento di Calcio: contrazione
muscolare
RETICOLO ENDOPLASMATICO
APPARATO DEL GOLGI
• Organulo costituito da sacche appiattite
(cisterne) impilate l’una sull’altra
• Costituisce un’unità dinamica con il RE anche
se ne è fisicamente separato
• Faccia cis: vescicole RE
• Faccia trans: vescicole secretorie (trasporto)
APPARATO DEL GOLGI
APPARATO DEL GOLGI
• Completa la maturazione delle proteine
sintetizzate nel RE per far loro ottenere una
conformazione definitiva tramite
modificazione della struttura e dei
componenti glicidici
• Tramite vescicole le proteine vengono espulse
verso lo spazio extracellulare o incorporate
nella membrana plasmatica o in quella degli
organuli
APPARATO DEL GOLGI
• Vescicole esocitotiche
• Vescicole secretorie
• Vescicole lisosomiali
APPARATO DEL GOLGI
LISOSOMI
• Organuli che si formano nel Golgi
• Contengono enzimi (idrolasi)
• Sistema digestivo della cellula: sostanze
extracellulare, componenti intracellulari non
più utili
LISOSOMI
PEROSSISOMI
• Organuli specializzati nell’utilizzo dell’Ossigeno
• Detossificazione di sostanze dannose (fegato,
rene)
• Degradazione degli Acidi Grassi
• Formazione dei plasmalogeni: lipidi complessi
abbondanti nei rivestimenti di mielina degli
assoni
PEROSSISOMI
MITOCONDRI
• Organuli semiautonomi contenenti piccole
quantità di DNA circolare che dirige la sintesi
di alcune loro proteine
• Costituiti da un duplice sistema di membrane
a doppio strato lipidico
 Membrana esterna: liscia, protezione, più permeabile
 Membrana interna: si introflette, forma creste, più selettiva
MITOCONDRI
• Delimitano uno spazio intermembrana
(piccole molecole) ed uno spazio della matrice
(enzimi, acqua, molecole, ribosomi…)
• Demolizione di molecole e creazione di
energia tramite reazioni chimiche che
utilizzano Ossigeno (1 molecola di glucosio =
36 molecole di ATP)
• Sintesi di colesterolo
MITOCONDRI
• Produzione di calore: animali in letargo,
cuccioli appena nati (uomo), mammiferi in
climi freddi
MITOCONDRI
NUCLEO
• Si trova solo nelle cellule eucarioti
• Delimitato dalla membrana nucleare
(fosfolipoproteica) in continuità con il RER
 Esterna: ribosomi
 Interna
 Delimitano il “lume” della membrana che è in continuità
con il RER
 Dove le due membrane si incontrano si formano dei
passaggi (pori nucleari – passaggio molecole dal citosol)
NUCLEO
NUCLEO
•
•
•
•
Contiene acidi nucleici
Duplicazione DNA
Trascrizione e maturazione del RNA
Contiene Cromatina: DNA avvolto su gruppi di
proteine (istoni - nucleosoma) e da altre
proteine non istoniche
NUCLEO
• Nucleolo
 Struttura fibrosa, rotondeggiante presente in una o più copie
 Sintesi rRNA
 Costituito da porzioni di DNA (necessario per produzione di rRNA),
filamenti di rRNA nascenti, proteine
 Probabilmente interviene nel trasferimento del mRNA dal nucleo al
citoplasma
NUCLEO
CITOSCHELETRO
• Mantenimento della forma cellulare
• Resistenza alla trazione
• Posizionamento e distribuzione degli organuli
cellulari
CITOSCHELETRO
CITOSCHELETRO
• Microtubuli
• Microfilamenti
• Filamenti intermedi
CITOSCHELETRO
• Microtubuli
 13 subunità: protofilamenti
 Mantenimento della forma cellulare e resistenza alla
compressione
 Movimento cellulare (cilia, flagelli)
 Movimento cromosomi (divisione cellulare)
 Movimento organuli
CITOSCHELETRO
CITOSCHELETRO
• Microfilamenti
 Actina: fasci paralleli ad altre proteine oppure in forma
intrecciata
 Mantenimento della forma cellulare e resistenza alla tensione
 Motilità (pseudopodi)
 Contrazione muscolare
 Divisione cellulare (animali)
CITOSCHELETRO
CITOSCHELETRO
• Filamenti intermedi
 Mantenimento della forma cellulare e resistenza alla tensione
 Ancoraggio del nucleo e di altri organuli
CITOSCHELETRO