2) Base cellulare vita - Apollo 11 *DNA* Apollo
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Base cellulare della vita Prof.ssa Flavia Frabetti 2 LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE pro-Káryon, quindi senza una carioteca o nucleo Teoria cellulare (Schleiden e Schwann 1839; Virchow 1859): • tutti i viventi sono costituiti di cellule • le cellule sono unità in cui avvengono i processi vitali • ogni cellula deriva da un’altra cellula, capacità riproduttiva La cellula come UNITA’ CONCETTUALE dei viventi come l’atomo lo è della materia Caratteristica CELLULA PROCARIOTA La cellula è l’unità strutturale e funzionale degli organismi viventi. Struttura minima in grado di compiere tutte le attività minime della vita. EUCARIOTA eu- Káryon, quindi con una carioteca o nucleo ben organizzato delimitato dalla membrana nucleare Procariote Eucariote assente presente Diametro cell. 1 µm 10-100 µm Citoscheletro assente presente Organelli citoplasmatici Contenuto in DNA (bp) Cromosomi assenti presenti 1x106 – 5x106 1,5 x107 – 5x109 Nucleo Unica molecola Molecole di DNA multiple di DNA circolare lineare CELLULA EUCARIOTA CELLULA PROCARIOTE nucleo modello semplificato mesosomi DNA flagello ribosomi inclusioni fimbrie parete cellulare membrana reticolo endoplasmatico liscio Caratteri condivisi: • membrana plasmatica • nucleoide (DNA) • citosol con ribosomi Strutture specializzate: • parete cellulare (peptidoglicano) • membrana esterna alla parete • capsula o glicocalice • mesosomi • flagelli (movimento) • pili (accoppiamento) Le CELLULE EUCARIOTICHE sono circondate dalla membrana plasmatica o plasmalemma mitocondrio .. reticolo endoplasmatico rugoso membrana plasmatica apparato del Golgi ribosomi Le forme cellulari sono le più varie: • nucleo organulo più grande (5µm): sede del DNA duplicazione del DNA sintesi di RNA Il resto della cellula è costituito di citoplasma con diversi organelli • citoscheletro: dà forma e movimento alla cellula • mitocondri e cloroplasti: metabolismo energetico, i primi sede della fosforilazione ossidativa con produzione di ATP, i secondi sede della fotosintesi • lisosomi e perissosomi: digestione e reazioni ossidative • reticolo endoplasmatico e apparato del Golgi: smistamento e trasporto di proteine, modificazione delle proteine, sintesi dei lipidi Quanto più una cellula è specializzata, tanto più è diversa dal modello tipo! Organuli o particelle che intervengono nella trasmissione delle informazioni nucleo = coordina tutte le attività cellulari attraverso il controllo della sintesi delle proteine, contiene l’informazione o programma genetico INVOLUCRO NUCLEARE 1. doppia membrana 2. la m. interna dà aggancio ad una lamina nucleare, fitta rete di proteine dette lamìne 3. i pori nucleari sono delle porte/barriere attraverso cui passano sostanze nei 2 sensi ribosomi = siti in cui avviene la sintesi proteica TRASPORTO SELETTIVO Membrana nucleare ext Spazio perinucleare Membrana nucleare int. Reticolo endoplasmatico Lamina nucleare NUCLEO Complesso del poro Diffusione passiva RNAs/RNPs non è un semplice “contenitore” di cromatina, RNA, proteine, ma organizza il materiale genetico nucleo interfasico nuclei in divisione CITOPLASMA Ioni, piccole molecole Proteine, snRNPs NUCLEO Trasporto mediato energia dipendente Reticolo fibroso di proteine Sulla sup. interna del nucleo (lamìne nucleari) la cromatina si condensa in cromosomi durante la mitosi Nucleolo: sito di trascrizione dell’rRNA e di assemblaggio dei ribosomi. (NB: Una cellula in crescita attiva riesce a produrre 10.000 ribosomi al min) Cosa è la cromatina? La cromatina è un complesso tra DNA eucariotico e proteine. Le proteine principali sono gli istoni, piccole proteine basiche. 5 tipi di istoni: H1, H2A, H2B, H3 ed H4. Il grado di condensazione varia durante il ciclo vitale della cellula, nucleo interfasico: Eucromatina = (“vera cromatina”) dispersa, debolmente colorata, attivamente espressa cioè trascrivibile. Eterocromatina = (“cromatina diversa”) colorata marcatamente, molto compattata ed inattiva cioè non trascrivibile. Può essere però di 2 tipi: eterocromatina costitutiva sequenze mai trascritte eterocromatina facoltativa sequenze non trascritte in alcune cellule, varia secondo l’attività trascrizionale del tipo cellulare. Eucromatina Eterocromatina Quanto è lungo il DNA? Come si organizza nel nucleo di una cellula? nucleo 46 cromosomi = 2 metri 100.000 miliardi di cellule l'estensione complessiva in lunghezza è sufficiente a coprire circa 1.000 volte la distanza Terra-Sole. cromosoma telomero centromero riavvolgimento ulteriore telomero domini ad ansa legati ad un supporto proteico proteine acide istoni DNA cromosoma in metafase fibre di cromatina di 30 nm: nucleosomi impaccati scaffold proteico core = ottamero istonico cromatina a “collana di perle” breve regione di DNA nucleosoma RIBOSOMI ruolo chiave nella SINTESI delle PROTEINE Particelle costituite da: rRNA proteine Organuli coinvolti nelle trasformazioni energetiche mitocondri = coinvolti nelle trasformazioni energetiche con ruolo cruciale nella generazione di energia metabolica. Energia derivata dalla demolizione di carboidrati e acidi grassi convertita in ATP funzione catalitica aumentano la funzionalità degli rRNA Liberi nel citoplasma (polisomi) o associati alla m. nucleare esterna o al RE (RER) MITOCONDRI MITOCONDRI organuli semi-autonomi In tutte le cellule eucariotiche Struttura: Doppia membrana, l’interna sollevata in creste Funzione: Produce Energia (ATP) Caratteristiche: - DNA circolare (mtDNA) con codice proprio - ribosomi propri Produzione di alcune proteine ! capaci di riprodursi all’interno della cellula ! capaci di sintesi autonoma di alcune proteine ipotesi di una origine ENDO-SIMBIONTICA FUNZIONE siti della RESPIRAZIONE CELLULARE complesso di reazioni chimiche che realizzano il completo catabolismo di zuccheri e lipidi ad opera dell’O2 con produzione di energia, ATP. P P ADENINA 5’ P 4’ 1’ RIBOSIO 3’ 2’ RETICOLO ENDOPLASMATICO FUNZIONI RER APPARATO DEL GOLGI cisterne appiattite o sacculi impilati posti in comunicazione da vescicole REL sintesi delle proteine di secrezione o di membrana detossificazione di farmaci e veleni aggiunta di oligosaccaridi a proteine con formazione di glicoproteine metabolismo dei carboidrati sintesi di fosfolipidi sintesi di lipidi RICEZIONE (dal RE) MODIFICHE SMISTAMENTO SPEDIZIONE (segnali) alla parte oligosaccaridica di molte Glicoproteine + SINTESI POLISACCARIDI MP LISOSOMI ESTERNO sintesi di nuova membrana Schema: rapporti tra RE Golgi e secrezione LISOSOMI vescicole contenenti enzimi idrolitici, “sistema digestivo” della cellula che elimina: 1) materiale assunto dall’esterno 2) componenti cellulari obsoleti Nucleo REL RNA FUNZIONE RER Proteine Apparato Golgi Citoplasma Membrana cellulare nota: esistono almeno 30 diverse malattie genetiche da accumulo lisosomale dovute ad alterazione dei geni che specificano per gli E
