Tipi cellulari 3 lezione. Cellule procariotiche ed eucariotiche Dal punto di vista della...
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Tipi cellulari
3 lezione
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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
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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)
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Eucarioti
• Il dominio degli eucarioti comprende:• Animali e Piante , ma anche funghi-
cromisti 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.
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Cellule autotrofe ed eterotrofe
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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).
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eterotrofi• Sono eterotrofi tutti gli animali
(pluricellulari eterotrofi), i protozoi, i funghi e quasi tutti i batteri.
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Le cellule animali• Le cellule animali utilizzano sostanze nutritive (zuccheri, grassi e
amminoacidi) traendo da esse energia e producendo anidride carbonica (CO2) e acqua
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IL CATABOLISMO CELLULARE ETEROTROFO
• 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.
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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.
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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
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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
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AMIDOL'amido è un carboidrato polisaccaridico che consiste di un gran numero di unità di glucosio unite tra loro da legame glicosidicoÈ 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
AMILOSIO
legame glicosidico
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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
Amilopectina
ramificazione
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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.
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CLOROPLASTO
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Legame fra metabolismo animale e vegetale
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I batteri
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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).
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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.
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polisaccaridi
movimento
coniugazione
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STRUTTURE FONDAMENTALIMEMBRANA PLASMATICA:
trasporto di nutrienti e cataboliti; sito di processi metabolici
PARETE CELLULARE:forma e protezione dalla lisi
NUCLEOIDE:materiale genetico:DNA
RIBOSOMI:sintesi proteicaMESOSOMA:
Di vari tipi;interviene nella divisione cellulare, contiene la maggior parte dei
citocromi oltre ad enzimi respiratori e della sintesi dei componenti della parete.
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STRUTTURE ACCESSORIE: CORPI INCLUSI:
riserve di carbonio, fosfato, etc…SPORA:
sopravvivenza in condizioni ambientali sfavorevoli
VACUOLI GASSOSI:galleggiamentoFLAGELLI:
MotilitàPILI:
adesione alle superfici, coniugazione CAPSULA E STRATI MUCOSI:
adesione alle superfici, fattori di resistenza alla fagocitosi
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Morfologia battericaMorfologia batterica
f) SPIROCHETE con più curve
c) VIBRIONI a virgola
d) SPIRILLI a spirale
b) BACILLI a bastoncino
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
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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.
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Coniugazione batterica
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coniugazione battericaLa 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
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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)
TRASDUZIONE E TRASFORMAZIONE BATTERICA
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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).
batteriofago
Mix di DNALisi e formazione di virus
Inserzione di DNADNA virale inserito nel DNA batterico
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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
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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
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HIV (retrovirus)
Human Immunodeficiency Virus
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BATTERIOFAGO
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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.
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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.
MOLTIPLICAZIONE BATTERICA
Scissione binaria
Salmonella
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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.
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Riproduzione
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Spore battericheIn 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
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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