Post on 02-May-2015
Un viaggio dentro la cellula
Le cellule: unità strutturali e funzionali
Una cellula è l’unità fondamentale della vita.
È la struttura più semplice in grado di compiere tutte le attività richieste per la vita.
tipi di cellulele cellule eucarioti:
organuli racchiusi in membrane nucleo che contiene il DNA cellulare.
le cellule procarioti prive di organuli e nucleo.
Nucleo(al cui interno si trova il DNA)
Cellula eucariote
Cellula procariote
DNA
Organuli
Figura 1.2
SE
M 2
5 00
0
Figura 1.4B
Classificazione: domini e regnidominio: procariotiregni: Eubacteria e Archaebacteria
SE
M 3
250
Figura 1.4A
dominio degli Eucarioti comprende più regni:
i protisti (protozoi e alghe, che costituiscono vari regni);
FunghiPianteAnimali
275
Figura 1.4C-F
microscopi
Il microscopio otticoLM, dall’inglese Light
Microscope, utilizza la luce per osservare un campione
permette di vedere forma e struttura di una cellula.
Oculare
Lenti dell’oculare
Lenti dell’obiettivo
Campione
Lenti del condensatore
Fonte di luce
Figura 4.1A
microscopi otticiingrandiscono le cellule (vive e conservate)
fino a 1000 volte le loro dimensioni realiingrandimento: aumento delle dimensioni
rispetto all’originale
LM
1
00
0Figura 4.1B
Tipi diversi di microscopi ottici
22
0
10
00
Figura 4.1E – Immagine ottenuta con un microscopio ottico a contrasto di fase.
Figura 4.1F – Immagine ottenuta con un microscopio confocale a fluorescenza.
microscopio elettronico ha un potere di risoluzione molto più elevato
potere di risoluzione: distanza minima fra due punti per poterli distinguere (occhio umano 0,1 mm)
ingrandimento: anche 100 000 volte rivela i dettagli cellulari:
dettagli esterni: microscopio elettronico a scansione (SEM, Scanning Electron Microscope).
dettagli interni: microscopio elettronico a trasmissione (TEM, Transmission Electron Microscope).
SE
M 2
000
TE
M 2
800
Figura 4.1C – Figura 4.1D –
dimensioni delle celluleLe cellule variano per dimensione e e forma
si tratta di una porzione di spazio circondato da membrana e contenente citoplasma
citoplasma: soluzione acquosa gelatinosa contenente sali e biomolecole.
Figura 4.2
dimensioni cellulari
sono limitate da: area superficiale abbastanza estesa da
permettere scambi efficaci con l’ambiente esterno per assunzione delle sostanze nutritive per eliminazione delle sostanze di rifiuto.
Una cellula piccola ha un rapporto superficie/volume maggiore di una cellula grande della stessa forma.
30 m 10 m
30 m 10 m
grosso cubo Volume= 27000m3
Area sup 5400 m2
27 piccoli cubi Volume= 27000m3
Area sup complessiva 16200 m2
Figura 4.2
Le cellule procarioti hanno una struttura più semplice delle cellule eucarioti
Cellula procariote
Nucleoide
Nucleo
Cellula eucariote Organuli
Col
oriz
zata
TE
M 1
5 00
0
Figura 4.3A
cellule procarioti negli eubatteri e negli archebatteri cellule piccole assenza di organuli eccetto i ribosomi non hanno un nucleo circondato da una membrana: il DNA è
situato nel nucleoide. membrana cellulare ricoperta da una parete (talvolta presenza di
pili e/oflagelli)
Figura 4.3B
Flagelli batterici
Ribosomi
CapsulaParete cellulare
Membrana cellulare
Nucleoide (DNA)
Pili
cellule eucariotipresenza di un vero e proprio nucleo.sistema di membrane interne che suddivide il
citoplasma zone diverse con funzioni e attività differenti, attività chimiche complessive della cellula
(metabolismo cellulare: anabolismo e catabolismo).
cellula eucariota animaleUna cellula animale
contiene una varietà di organuli circondati da membrane.
Figura 4.4A
NucleoReticolo endoplasmatico liscioReticolo
endoplasmatico ruvido
Ribosomi
Apparato di Golgi
Membrana plasmatica
Mitocondrio
Flagello
Assenti nella maggior parte delle cellule vegetali
Lisosoma
Centriolo
Microtubulo
CitoscheletroFilamento intermedio
Microfilamento
Perossisoma
cellula vegetale strutture che sono assenti
in a una cellula animale, come i cloroplasti, vacuolo centrale, parete cellulare rigida.
Figura 4.4B
Vacuolo centraleAssenti
nelle cellule animali
Cloroplasto
Parete cellulare
Apparato di Golgi
Nucleo
Microtubulo
Citoscheletro Filamento intermedioMicrofilamento
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico liscio
Mitocondrio
Perossisoma
Reticolo endoplasmatico ruvido
Membrana plasmatica
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
CH3N+
O
O O–P
O
CH2CHCH2
C O C O
O O
Schema di un fosfolipide
Code idrofobe
Testa idrofila
La membrana plasmatica
I fosfolipidi: principali componenti strutturali
formano una struttura a due strati chiamata doppio strato fosfolipidico
le teste (idrofile) a contatto con l’acqua, le code verso l’interno (idrofobe)
Figura 4.5B
CH2 CH2
Gruppo fosfato
Acqua
Acqua
Teste
Code
mosaico fluido
colesterolo controllo della fluidità
proteine di membrana intrinseche non intrinseche glicoproteine (glicocalice)
i diversi componenti possono muoversi lateralmente nella membrana Le cellule animali secernono uno strato appiccicoso di glicoproteine, la
matrice extracellulare. La matrice tiene unite le cellule nei tessuti..
Fibre della matrice extracellulare
Carboidrato (della glicoproteina)
Glicoproteina
Filamenti del citoscheletro
Fosfolipide
Colesterolo Proteine
Membrana plasmatica
Glicolipide
Citoplasma
sistema di membrane interne• insieme di organuli circondati da membrane
• in comunicazione tramite membrane interne
• lavorano insieme nel sintetizzare, immagazzinare e distribuire i prodotti cellulari (lipidi e proteine)
connessione strutturale e funzionale.
Nucleo
Reticolo endoplasmatico liscio Membrana nucleare Apparato di Golgi
Lisososma
Vacuolo
Membrana plasmatica
Reticolo endoplasmatico ruvido
Vescicola di trasporto proveniente dal reticolo endoplasmatico
Vescicola di trasporto proveniente dall’apparato di Golgi
Figura 4.6
nucleoè il centro di controllo
della cellulacontiene il DNA l’organulo più grandecontiene il nucleolo
sede di sintesi dei ribosomi
è separato dal citoplasma tramite la membrana nucleare presenza di pori per
l’uscita di grosse molecole.
NucleoCromatina
Nucleolo
Poro
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico ruvido
Membrana nucleare a doppio strato
Figura 4.7
reticoli endoplasmatici:RER
Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) sacche (cisterne)
appiattite ricoperte da ribosomi
due funzioni principali:produrre componenti del
sistema di membrane;assemblare e modificare
le proteine (glicoproteine) destinate a essere secrete dalla cellula.
I ribosomi producono proteine
secrete dalla cellula inserite nelle membrane trasportate in vescicole ad altri organuli.
Vescicola di trasporto con all’interno una glicoproteina
4Vescicola di trasporto che si stacca
Catena glucidica
3
Reticolo endoplasmatico
Glicoproteina2Polipeptide
Ribosoma
1
reticolo endoplasmatico liscio• costituito prevalentemente
da tubuli
• sintetizza i lipidi (acidi grassi, fosfolipidi, steroidi)
• demolisce le tossine e i farmaci nelle cellule del fegato
• immagazzina e rilascia ioni calcio nelle cellule muscolari.
Figura 4.9
Reticolo endoplasmatico liscio
Reticolo endoplasmatico ruvido
Involucro nucleare
RibosomiReticolo endoplasmatico liscio
TE
M 4
5 00
0
Reticolo endoplasmatico ruvido
L’apparato di Golgisacchetti appiattiti impilati uno sull’altro ricevono e modificano i prodotti del RER e
REL li trasportano ad altri organuli o sulla
superficie della cellula (per essere secreti).
Figura 4.10
Apparato di Golgi
TE
M 1
30 0
00
Vescicola di trasporto prodottadall’apparato di Golgi
Lato «di uscita» dell’apparato di Golgi
Apparato di Golgi
Lato «d’ingresso» dell’apparato di Golgi
Vescicola di trasporto proveniente dal reticolo
Nuova vescicola in formazione
Apparato di GolgiMembrana plasmatica
Sostanze nutritive
Vacuolo alimentare
Lisosomi
Digestione
Introduzione delle particelle
Vescicola di trasporto (contenente enzimi idrolitici inattivi)
Reticolo ruvido
Il lisosoma ingloba l’organulo danneggiato
lisosoma vescicola circondata
da membrane.contiene enzimi
idrolitici con funzioni digestive
centro di riciclaggio degli organuli danneggiati.
demolisce le sostanze alimentari e di rifiuto delle cellule Figura 4.11B
2
54
3
1
Nei globuli bianchi i lisosomi distruggono i batteri nocivi che sono stati ingeriti.
Figura 4.11A
Lisosoma
Nucleo
TE
M 8
500
lisosomi particolari: perossisomiorganuli circondati da membrana che
contengono la perossidasienzima in grado di trasformare il perossido
di idrogeno in ossigeno e acqua
TE
M 4
2 50
0
Due organuli danneggiati all’interno del lisosoma
Frammento di mitocondrio
Frammento di perossisoma
vacuolivescicole circondate da membranacellule vegetali: grande vacuolo centrale che ha funzioni
litiche e di riserva. cellule animali: vacuoli alimentari
Cloroplasto
Vacuolo centrale
NucleoC
olor
ata
TE
M 8
700
Figura 4.12A
vacuoli contrattili: in alcuni protisti pompano all’esterno l’acqua in
eccesso.
LM 6
50
Nucleo
Vacuoli contrattili
Figura 4.12B
organuli convertitori di energia: cloroplasti
nelle piante e in alcuni protisticonvertono l’energia solare in energia chimica
la immagazzinano negli zuccheri.contengono DNA
TE
M 9
750
Cloroplasto
Stroma
Spazio tra le membrane
Membrana interna ed esterna
Grano
Figura 4.13
mitocondrisvolgono la
respirazione cellulare
convertono l’energia chimica presente negli alimenti in energia utilizzabile dalla cellula
contengono DNA di origine materna
Figura 4.14
Mitocondrio
Membrana esterna
Spaziointermembrana
Matrice
Membrana interna
Creste
TE
M 4
4 88
0
Cellula ospite
Endosimbiosi
Mitocondrio
Cloroplasto
Cellula eucariotica fotosintetica
Procariote
Mitocondrio
• Procarioteorigine di cloroplasti e mitocondriipotesi endosimbionte
mitocondri e cloroplasti derivano da procarioti simbionti di eucarioti
un miliardo di anni fa acquisizione della
capacità di utilizzare l’ossigeno
La membrana interna: batterica
la membrana esterna: prodotta dalla cellula ospite Dati a favore dell’ipotesi:
1. la dimensione di entrambi è simile a quella di un batterio
2. contengono un loro DNA (anche se non sono autosufficienti)
3. possono dividersi formando copie simili a se stessi
Il citoscheletro 1scheletro delle cellule fibre proteiche di sostegno 3 tipi di fibre a seconda delle dimensioni
Figura 4.15
Il citoscheletro 2I microfilamenti: permettono alle cellule di
cambiare forma e di muoversi.I filamenti intermedi e i microtubuli: funzione
di ancoraggio per gli organuli (es. vescicole di trasporto) e di guida per i loro movimenti.
Subunità di actina
Microfilamento
7 nm
Subunità fibrosa
10 nm
Filamento intermedio Microtubulo
25 nm
Subunità di tubulina
ciglia e flagelli appendici locomotorie di alcune cellule
eucarioteciglia: numeroseflagello: unico o doppio
costituiti da microtubuli consentono il movimento
LM
60
0
Co
loriz
zata
SE
M 4
10
0
Figura 4.16A Figura 4.16B
ciglia e flagelli 2
Figura 4.16C
Flagello sezioni trasversali
Flagello: struttura 9 + 2
Corpo basale: 9 tripletteCorpo basale T
EM
206
500
T
EM
206
50
0
Membrana plasmatica
Microtubuli centrali
Coppia di microtubuli esterni
I centrioli strutture formate da
microtubuli (9 triplette) sono presenti a coppie
nella cellula ruolo importante nella
divisione cellulare no cellule vegetali
cellule vegetali vs animaliVacuolo centralePlastidi: cloroplasti, leucoplasti
(riserva), cromoplasti (pigmenti)Parete(cellulosa o lignina): forma
precisa della cellulasostegnoprotezione
No lisosomi né centrioli né citoscheletro né organi di locomozione
no colesterolo nella membrana
Superfici e giunzioni cellulari
organismi pluricellulari,coordinamento fra le cellule di un unico
organismo.interazione fra cellule e con l’ambiente
attraverso la loro superficie.
plasmodesmicellule vegetali:
pareti rigide Tra cellule vegetali
adiacenti numerosi canali giunzioni cellulari per
consentire la comunicazione all’interno dei tessuti vegetali
continuità del citoplasma.
Pareti di due cellule vegetali adiacenti
Figura 4.17A
Membrana plasmatica
Citoplasma
Plasmodesmi
Vacuolo
Strati di una parete di cellula vegetale
giunzioni: cellule animaliVari tipi di giunzioni giunzioni serrate o gap junction: mettono in
contatto le cellule tra loro
Desmosoma
Giunzione occludente
gap junction
Matrice extracellulare
Spazio fra le membrane cellulari
Membrane cellulari di cellule adiacentiFigura 4.17B
Le categorie funzionali degli organuli cellulari4.18 Gli organuli eucarioti sono suddivisi in
quattro categorie funzionaliGli organuli ricadono in quattro
categorie funzionali: assemblaggio; demolizione; trasformazioni energetiche; sostegno, movimento e comunicazione tra cellule.
Gli organuli e le loro funzioni:
Tabella 4.18