Struttura e funzioni della cellula

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Struttura e funzioni della cellula
Corso di Biofisica, Università di Cagliari
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Riferimenti
•  Books and others
•  Biological Physics (updated 1st ed.), Philip Nelson, Chap. 2
•  Physical Biology of the Cell, Phillips et al., Chap. 2
•  Movies
•  Exercise
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Dimensioni mondo (sub)cellulare
Cellula  unità fondamentale degli organismi viventi evoluti
(~1020 in ognuno di noi)
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Evoluzione cellulare
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Struttura di batterio (procariote)
Più piccole e semplici delle cellule eucariote (1-100 micron)
•  Capsula: rivestimento esterno
•  Parete cellulare: rivestimento intermedio
(più rigido della capsula)
•  Membrana cellulare: strato interno sottile
e fluido
•  Citoplasma: contiene gli organi interni
•  Nucleoide: singolo filamento di DNA
•  Pili: permettono adesione agli oggetti
esterni
•  Flagelli: permettono il movimento (nuoto)
•  Ribosomi: assemblaggio proteine
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“Stile di vita” procariote
•  unicellulari: solitari
•  colonie: formano biofilm
•  filamentosi: catene di cellule
Nutrizione
•  Fotosintesi
•  Patogeni: si nutrono di altri organismi viventi
•  Decompositori: si nutrono di materia morta
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Struttura di una cellula eucariote
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Struttura di una cellula eucariote
•  Organelli
•  Cromosomi
•  Multicellulari
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Struttura di una cellula eucariote
Membrana cellulare
“pelle” delicata e flessibile
contenente fosfolipidi e
proteine
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Struttura di una cellula eucariote
Nucleo
Comparto delimitato da
membrana che contiene il
materiale genetico (DNA)
ed è provvisto di pori
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Struttura di una cellula eucariote
Nucleolo
•  Situato nel nucleo
•  Sito sintesi RNA ribosomiale
(rRNA)
•  Composto da DNA, rRNA e
proteine
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Struttura di una cellula eucariote
Mitocondri
•  Sorgenti di energia cellulari
•  Numero proporzionale al
fabbisogno energetico
cellulare
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Struttura di una cellula eucariote
Reticolo endoplasmatico
•  Liscio: sede sintesi lipidi e
carboidrati
•  Ruvido o rugoso: una delle sedi
sintesi proteica, contiene ribosomi
ancorati alla sua membrana
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Struttura di una cellula eucariote
Ribosomi
•  Assemblano proteine a partire
da amminoacidi
•  Si trovano sia nel reticolo
endoplasmatico sia nel
citoplasma
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Struttura di una cellula eucariote
Apparato del Golgi
•  Processa i prodotti che arrivano
dal reticolo endoplasmatico
all’interno di cisterne
•  lndirizza i prodotti ai vari
apparati cellulari
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Struttura di una cellula eucariote
Lisozimi
•  Cisterne contenenti enzimi digestivi
•  Digerisce nutrienti assorbiti dalla
cellula
•  Digerisce componenti cellulari
malfunzionanti o esauste
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Struttura di una cellula eucariote
Centrioli
•  Coppie di tubi annodati fra loro
•  Organizzano e assistono la
divisione cellulare
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Struttura di una cellula eucariote
Citoscheletro
•  Fatti da microtubuli
•  Fitta rete attraversa il citoplasma
•  Mantiene la forma cellulare e
sostiene gli organelli
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Cellula eucariote vegetale
Parete cellulare
•  Molto resistente
(cellulosa)
•  Incollata alle pareti
cellulari delle cellule
adiacenti
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Cellula eucariote vegetale
Vacuoli
•  Grandi cisterne contenenti
acqua
•  Contribuisce a mantenere
pressione cellulare
•  Siti stoccaggio amidi
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Cellula eucariote vegetale
Cloroplasti
•  Contengono clorofilla
•  Convertono energia solare
in energia chimica tramite
fotosintesi
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Anatomia cellulare
Componente
Funzione
Procarioti
Eucarioti
Capsula
Protezione contro agenti esterni
(associata a patogenicità)
Si
No
Parete cellulare
Preservare composizione,
forma, e struttura interna
Si
Si nelle cellule vegetali e nei
funghi, non in cellule animali
Membrana cellulare
Controllo flusso sostanze
Si
Si
Organelli
Funzioni varie
No
Si
Nucleo (organello)
Mitocondri/
Cloroplasti
Ribosomi
Contiene materiale genetico
Produzione e stoccaggio
molecole energetiche
Assemblaggio proteine
No
Si
Si
Si, clorosplasti solo in cellule
vegetali
Si
No
Si
Si
No
Cromosomi
Stoccaggio DNA (replicazione)
Nucllide
Stoccaggio DNA
(singolo filamento)
No
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Anatomia cellulare
•  Cellule eucariote in generale più grandi e diversificate per geometria e
grandezza.
•  Architettura cellulare qualitativamente conservata nei diversi tipi di
cellule.
•  Insieme di funzioni basilari comuni a tutti i tipi di cellule.
•  Differenti tipi cellulari negli organismi più complessi (multicellulari):
–  Funzioni specialistiche in aggiunta alle funzioni basilari
–  Cellule organizzate per lavorare in maniera cooperativa nei tessuti
–  Tessuti danno vita a organi
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Alcune cellule nel corpo umano…
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Fisiologia cellulare
Fisiologia: insieme di aspetti fisici delle funzioni e strutture
cellulari.
–  Trasduzione di energia chimica o radiazione in energia meccanica o in
sintesi (metabolismo).
–  Creazione e alterazione propria struttura interna e mattoni
fondamentali (proteine, lipidi, ecc.).
–  Replicazione (mitosi, meiosi).
–  Mantenimento composizione interna e concentrazioni ioniche (diffusione
passiva, attiva, ecc.).
–  Motilità.
–  Percezione (sensing): controllo, nutrizione, difesa, attacco, riconoscimento
molecole di segnale, controllo allosterico, apoptosi, ecc.
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