Tipi cellulari
3 lezione
Cellule procariotiche ed
eucariotiche
Dal punto di vista della classificazione degli
organismi esistono due domini: Procarioti
ed Eucarioti.
I procarioti comprendono i batteri e gli
archei.
Le cellule procariote sono prive di nucleo
ben definito e delimitato da membrana
nucleare
Procarioti
• Tipica struttura di un batterio. E’ presente una
parete cellulare come nelle cellule vegetali, oltre
alla membrana plasmatica. Sono presenti solo
ribosomi e DNA. Non è presente un nucleo
definito.
Gli Archei appartengono ad un
altro regno del dominio dei
procarioti.Si sviluppano in
condizioni estreme ( a 100° C,
soda 6 molare, etc)
Eucarioti
• Il dominio degli eucarioti comprende:
• Animali e Piante , ma anche funghicromisti e protisti
• I protisti comprendono: i protozoi e le
alghe
• Le cellule eucariotiche hanno un nucleo
con una membrana nucleare doppia,
hanno tutti gli organuli cellulari e il DNA si
organizza in cromosomi.
Cellule autotrofe ed eterotrofe
Eterotrofia
• L' eterotrofia è la condizione nutrizionale di un
organismo che non è in grado di sintetizzare il
proprio nutrimento autonomamente a partire da
molecole semplici (CO2, H2O, N2 ect.)
• Per la sopravvivenza esso deve quindi far
riferimento a composti organici pre-sintetizzati
da altri organismi, che sono invece detti autotrofi
(ad es. tutte le piante che posseggono clorofilla).
eterotrofi
• Sono eterotrofi tutti gli animali
(pluricellulari eterotrofi), i protozoi, i funghi
e quasi tutti i batteri.
Le cellule animali
• Le cellule animali utilizzano sostanze nutritive (zuccheri, grassi e
amminoacidi) traendo da esse energia e producendo anidride
carbonica (CO2) e acqua
IL CATABOLISMO CELLULARE ETEROTROFO
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Le tre classi di molecole che assumiamo con l’alimentazione sono:
Le proteine: poi scisse in amminoacidi
Gli zuccheri: trasformati in glucosio.
Gli acidi grassi come trigliceridi
Il catabolismo di queste sostanze (combustibile) è una ossidazione,
quindi avviene in presenza di ossigeno (comburente). I prodotti finali
di questa combustione sono CO2 e H2O.
La combustione si attua nei mitocondri secondo modalità diverse,
quindi la CO2 e H2O si liberano all’interno dei mitocondri.
La CO2 diffonde passivamente dalla membrana mitocondriale,
esce dalla cellula, passa nel sangue e viene eliminata con la
respirazione.
autotrofia
• L'autotrofia è la condizione nutrizionale di
un organismo in grado di sintetizzare le
proprie molecole organiche a partire da
sostanze inorganiche e utilizzando energia
non derivante da fonti metaboliche.
autotrofi
• Sono autotrofe, ad esempio, tutte le
piante capaci di fotosintesi clorofilliana, le
alghe, sia eucariote che procariote (alghe
azzurre o cianobatteri), e molti batteri.
Rhodospirillum
Cellule vegetali
• le cellule vegetali, oltre a possedere lo stesso meccanismo di
accumulo di energia degli animali, sono in grado, in presenza di
luce, di catturare l’energia solare e di immagazzinarla sotto forma di
sostanze di riserva (zuccheri e amido), che verranno utilizzate dagli
eterotrofi
AMIDO
L'amido è un carboidrato polisaccaridico che consiste di un
gran numero di unità di glucosio unite tra loro da legame
glicosidico
È composto da due polimeri: l‘amilosio (che ne costituisce
circa il 20%) e l‘amilopectina (circa l'80%).
In entrambi i casi si tratta di polimeri del glucosio, che si
differenziano l'uno dall'altro per la struttura.
L'amilosio è un polimero lineare che tende ad avvolgersi ad
elica, in cui le unità di glucosio sono legate tra loro con
legami glicosidici
legame glicosidico
AMILOSIO
Amilopectina
• L'amilopectina è invece un polimero
ramificato che presenta catene di base di
struttura simile all'amilosio che si
dispongono a formare una struttura
ramificata
ramificazione
Amilopectina
Il cloroplasto
• Il cloroplasto è un tipo di organulo
presente nelle cellule delle piante e nelle
alghe eucariotiche.
• All’interno di questi organuli si svolge il
processo della fotosintesi: l’energia
luminosa viene catturata dai pigmenti di
clorofilla e viene convertita in energia
chimica.
CLOROPLASTO
Legame fra metabolismo animale e vegetale
I batteri
procarioti
I procarioti hanno un’organizzazione molto più
semplice degli eucarioti.
Essi hanno in comune una struttura di base, che
comprende una PARETE CELLULARE, che è
una struttura caratteristica della cellula
procariote, e, al di sotto della parete, una
MEMBRANA PLASMATICA.
Su di essa si trovano quasi tutti gli enzimi che
svolgono le reazioni metaboliche, poiché i
batteri sono privi di organuli intracellulari, tranne
i RIBOSOMI 70S e i MESOSOMI (mitocondri
primitivi).
batteri
• Nel citoplasma sono presenti GRANULI DI
RISERVA.
• Possibile presenza di PILI, necessari per la
coniugazione batterica e di uno o più
FLAGELLI, atti al movimento.
• La parete cellulare può essere rivestita
esternamente da una CAPSULA, formata di
regola da polisaccaridi.
• Manca una membrana nucleare, pertanto il
materiale genetico, un unico cromosoma ad
anello (NUCLEOIDE), è a contatto col
citoplasma.
movimento
polisaccaridi
coniugazione
STRUTTURE FONDAMENTALI
MEMBRANA PLASMATICA:
trasporto di nutrienti e cataboliti; sito di
processi metabolici
PARETE CELLULARE:
forma e protezione dalla lisi
NUCLEOIDE:
materiale genetico:DNA
RIBOSOMI:
sintesi proteica
MESOSOMA:
Di vari tipi;interviene nella divisione
cellulare, contiene la maggior parte dei
citocromi oltre ad enzimi respiratori e della
sintesi dei componenti della parete.
STRUTTURE ACCESSORIE:
CORPI INCLUSI:
riserve di carbonio, fosfato, etc…
SPORA:
sopravvivenza in condizioni ambientali
sfavorevoli
VACUOLI GASSOSI:
galleggiamento
FLAGELLI:
Motilità
PILI:
adesione alle superfici, coniugazione
CAPSULA E STRATI MUCOSI:
adesione alle superfici, fattori di resistenza
alla fagocitosi
Morfologia batterica
Fra loro si distinguono per forma in
a) COCCHI
a sfera
a coppia si chiamano diplococchi
a catena si chiamano streptococchi
a grappolo si chiamano stafilococchi
b) BACILLI
a bastoncino
c) VIBRIONI
a virgola
d) SPIRILLI
a spirale
f) SPIROCHETE
con più curve
Coniugazione batterica
Il materiale genetico della cellula batterica è
costituito da un doppio filamento di DNA circolare.
In molti batteri sono, inoltre, presenti molecole di
DNA accessorie e più piccole, dette plasmidi, che
generalmente portano geni non essenziali per la
riproduzione del batterio.
Molti di questi plasmidi possono essere trasferiti
da un batterio a un altro mediante un sistema di
scambio del materiale genetico, detto
coniugazione.
Coniugazione batterica
coniugazione batterica
La coniugazione batterica è quindi un processo
con il quale una cellula batterica trasferisce
porzioni di DNA ad un'altra tramite un contatto
cellula-cellula (attraverso i pili).
Il fenomeno può così portare al verificarsi di
ricombinazione genetica nei batteri.
I segmenti di materiale genico trasferibile, che si
trovano liberi nel citoplasma del batterio, sono
detti plasmidi: sono di forma circolare e capaci di
replicarsi in modo indipendente dal cromosoma
batterico
TRASDUZIONE E TRASFORMAZIONE BATTERICA
Altri meccanismi che consentono di scambiare
porzioni di materiale genetico sono:
- la trasduzione, in cui il DNA viene trasferito
dai virus batterici o batteriofagi.
- la trasformazione, in cui il DNA viene
inglobato nella cellula batterica direttamente
dall’ambiente esterno (Solo alcune specie batteriche
possono acquisire DNA estraneo dall'ambiente)
batteriofago
Mix di DNA
Lisi e formazione di virus
Inserzione di DNA
DNA virale inserito
nel DNA batterico
La trasduzione batterica consiste nel passaggio del DNA di un batterio ad un
altro tramite un batteriofago . Questo processo permette il passaggio di
materiale genetico da una cellula ad un'altra; è quindi uno dei meccanismi di
ricombinazione batterica dei batteri (insieme alla coniugazione batterica e alla
trasformazione batterica).
VIRUS
• I virus sono entità biologiche con
caratteristiche di parassita obbligato, la cui
natura di organismo vivente o struttura
subcellulare è discussa, così come la
trattazione tassonomica. La singola unità
virale viene denominata virione.
Batteriofago
virus
• tutti posseggono un relativamente piccolo
genoma costituito da DNA o RNA, che
trasporta l'informazione ereditaria;
• tutti posseggono, quando all'esterno della
cellula ospite, una copertura proteica
(capside) che protegge questi geni
Genoma
Capside
HIV (retrovirus)
Human Immunodeficiency Virus
BATTERIOFAGO
Replicazione virale
• Il loro comportamento parassita è dovuto al fatto
che non dispongono di tutte le strutture
biochimiche e biosintetiche necessarie per la
loro replicazione.
• Tali strutture vengono reperite nella cellula
ospite in cui il virus penetra, utilizzandole per
riprodursi in numerose copie.
• La riproduzione del virus spesso procede fino
alla morte della cellula ospite, da cui poi
dipartono le copie del virus formatesi.
MOLTIPLICAZIONE BATTERICA
Le cellule batteriche si moltiplicano per SCISSIONE
binaria: il materiale genetico si duplica e si distribuisce
ai due poli della cellula batterica, la quale si allunga e
alla fine si divide in due cellule figlie identiche alla
cellula madre.
Scissione binaria
Salmonella
Riproduzione
Alcuni batteri si riproducono ogni 20-40 minuti.
In condizioni favorevoli, con una divisione ogni 30
minuti, da una sola cellula dopo 15 ore si possono
ottenere circa un miliardo di nuove cellule, che formano
una colonia spesso visibile a occhio nudo.
.
Spore batteriche
In condizioni avverse alcuni batteri vanno
incontro a un processo di divisione modificato,
al termine del quale vengono prodotte forme
quiescenti, dette spore, in grado di sopportare
condizioni estreme di temperatura e umidità
SPORE
Antibiogramma
• L'antibiogramma (spesso indicato come
ABG) è un esame in vitro che permette di
valutare se un batterio è sensibile ad un
determinato antibiotico.
Colonie
sensibili
Colonie
poco
sensibili
