LA CELLULA Flashcards
LA CELLULA- th cellulare, dimensioni
teoria cellulare: la cellula è la più piccola unità di un organismo in grado di svolgere le attività vitali. la teoria cellulare è l’osservazione che tutte le cellule derivano da altre cellule.
Dimensioni e organizzazione: una delle caratteristiche principali della cellula e quindi di avere delle dimensioni infinitesime. La cellula di per sé è in grado di svolgere tutte le attività necessarie alla sua sopravvivenza, essa è estremamente organizzata affinché venga mantenuta l’omeostasi cellulare.
Le cellule si collocano nel range di dimensioni dell’ordine dei micrometri. Indagando i dettagli molecolari, le singole strutture cellulari, si vedrà che esse appartengono ad un range inferiore ovvero i nanometri.
La dimensione della cellula (eucariotica compresa tra i dieci e i 100 micron) è ottimale per garantirne la sopravvivenza, in quanto permette di raggiungere l’adeguato rapporto tra superficie esterna della cellula e volume, rapporto che permette alla cellula di scambiare in maniera efficiente nutrienti e sostanze con l’esterno e mantenere anch’esso l’omeostasi.
Se la cellula aumentasse di dimensione, aumenterebbe anche il suo volume, ma la sua superficie non aumenterebbe in modo comparabile: ciò significa che la superficie cellulare coinvolta negli scambi con l’esterno non avrà una dimensione adeguata che permette alla cellula di sopravvivere.
LA CELLULA- omeostasi
l’omeostasi è la capacità delle cellule di mantenere costante il rapporto e gli equilibri tra la cellula stessa e l’esterno. E’ la capacità di un organismo di autoregolarsi mantenendo costante l’ambiente interno pur nel variare delle condizioni che riguardano l’ambiente esterno.
MICROSCOPIO OTTICO, ELETTRICO E A FLUORESCENZA
il microscopio ottico
Il microscopio ottico consiste in una serie di eventi che vengono attraversate da un fascio luminoso che illumina l’oggetto che noi vogliamo osservare. Esso permette di superare il limite di risoluzione dell’occhio umano, corrispondente a 100 micrometri: il limite di risoluzione del microscopio ottico è infatti 0,2 micrometri, strettamente legato al tipo di sorgente luminosa utilizzata per l’osservazione.
Con il microscopio ottico si possono osservare cellule e alcune strutture sub cellulari.
I coloranti: le cellule vengono sottoposte a colorazione affinché possano essere visibili al microscopio, poiché normalmente esse sono incolori e traslucide.
Un esempio di colorazione più comune è l’ematossilin-eosina, costituita da due coloranti confinanti insieme, e tali per cui un colorante permette di mettere in evidenza alcune strutture cellulari, mentre l’altro sia più affine ad altre fonti l’ematossilina. Può essere visualizzata come blu o viola ed è in grado di legare quelle componenti cellulari che hanno cariche negative, tra queste ritroviamo gli acidi nucleici. il resto della cellula non è molto affine all’eosina
Sonde fluorescenti: le sonde fluorescenti sono altri tipi di coloranti utilizzati nei laboratori. Esse, se vengono stimolati con dell’energia luminosa, quindi dei fotoni, sono tali per cui possono emettere a loro volta luce o un fotone di una data lunghezza d’onda, che si può catturare con il microscopio: ciò permette di visualizzare un dato fenomeno.
Una sonda fluorescente che abbiamo già incontrato e la GFP, Green fluorescent protein. Questa proteina, se eccitata con una data da sorgente luminosa, è in grado di emettere una luce verde che si può poi raccogliere con un microscopio adatto. Cambiando geneticamente questa proteina, essa può assumere diverse colorazioni..
Pensando di giocare con le tecnologie del dna ricombinante, è possibile fondere il gene che codifica per questa proteina al gene di una proteina cellulare di interesse: il risultato sarà che la proteina di interesse all’interno della cellula si colorerà di verde e quindi sarà visibile nello spazio e nel tempo.
Immunofluorescenza: un altro modo di visualizzare le strutture cellulari è quello che prevede l’utilizzo di anticorpi. Gli anticorpi hanno infatti la capacità di riconoscere e legare in maniera altamente specifica delle proteine dette antigeni. Si può pensare di utilizzare anticorpi che riconoscono una specifica proteina cellulare e incubare le nostre cellule con questi anticorpi, e poi con anticorpi che hanno legato a una sonda fluorescente: in questo modo sarà possibile visualizzare la proteina di interesse. Il primo anticorpo lega la proteina, il secondo anticorpo fluorescente lega il complesso anticorpo-proteina permettendo l’amplificazione del segnale.
il microscopio a fluorescenza è un microscopio particolare, simile a quello ottico, Con la differenza che sono presenti alcuni filtri tra cui il filtro di eccitazione, il quale a partire dalla luce visibile permette di selezionare un raggio luminoso con una data lunghezza d’onda, che va ad eccitare la sonda fluorescente che si trova nel nostro campione. In questo modo la sonda fluorescente emetterà una luce di lunghezza d’onda ridotta, che sarà raccolta da questo filtro di emissione. In questo modo sarà possibile visualizzare la fluorescenza emessa da quella specifica sonda che si trova nel campione cellulare.
Il microscopio elettronico è invece quello utilizzato per indagare nel dettaglio strutture subcellulari. Esso utilizza come sorgente luminosa un fascio di elettroni: grazie alla caratteristica di questo fascio luminoso di avere una lunghezza d’onda estremamente ridotta si riesce ad aumentare il potere di risoluzione fino a mille volte quello del microscopio ottico.
Sfruttando la microscopia elettronica, per andare a studiare la funzione delle proteine cellulari, si può utilizzare la tecnica degli anticorpi legati però non ad una sonda, ma particelle d’oro visualizzabili attraverso l’utilizzo del fascio di elettroni come dei nuclei neri e densi. Questo tipo di microscopia è detta microscopia immunogold.
LA CELLULA PROCARIOTICA- organizzazione, dimensioni, caratteristiche
la cellula procariotica
la cellula procariotica ha dimensioni comprese tra un micrometro e 10 micrometri.
Essa ha un’organizzazione molto semplice. E’ caratterizzata principalmente, infatti, da:
- Mancanza di un nucleo, da cui deriva il termine procariota (che significa appunto mancanza di un nucleo)
- ambiente cellulare poco organizzato, in quanto non vi è la presenza di alcun compartimento..
- materiale genetico molto semplice costituito da un unico cromosoma circolare fluttuante del citoplasma ed eventuale presenza dei plasmidi
- ambiente cellulare separato da quello extracellulare da dei rivestimenti: la membrana cellulare è un rivestimento comune, ma spesso nei procarioti è accompagnato dalla presenza della parete cellulare, formata da peptidoglicani, polimeri di zucchero e amminoacidi
- in alcuni casi si ha un terzo tipo di rivestimento costituito dalla capsula, la quale permette al microrganismo di evadere il sistema immunitario dell’organismo invaso. la presenza di questa capsula è spesso correlata alla virulenza di questi microrganismi.
LA CELLULA PROCARIOTICA- parete cellulare procariotica
La parete cellulare procariotica è fatta da uno strato più o meno spesso di peptidoglicani a seconda dei microrganismi. Lo spessore di questa parete permette di classificare queste cellule in gram positivi e gram negativi.
Si dicono gram negative le cellule con uno strato di peptidoglicano molto sottile, che quando colorate è ricolorate perdono durante la decolorazione il primo colore che avevano preso, dunque dette Gram negative
Le gram positive hanno uno strato di peptidoglicano più spesso, che invece trattiene il colorante anche in seguito al processo di decolorazione, quindi il colore non viene perso.
LA CELLULA PROCARIOTICA- pili e flagelli
Sulla superficie delle cellule procariotiche sono spesso presenti alcune estroflessioni: Pili e flagelli.
Caratteristici delle cellule procariotiche sono soprattutto i Pili, che permettono alle cellule procariotiche di compattarsi con le altre..
I flagelli invece sono estroflessioni della membrana più lunghe, con funzione di locomozione, di movimento della cellula all’interno dei liquidi. lo ritroviamo per esempio nello spermatozoo.
LA CELLULA EUCARIOTA- struttura in comune animale e vegetale
Struttura in comune animale e vegetale
la prima cosa che si può notare della cellula eucariotica che rispetto alla procariotica presenta una complessità di organizzazione maggiore.
Le tre caratteristiche principali della cellula eucariotica sono:
- Presenza di nucleo involucro nucleare
- compartimentazione interna
- presenza di un citoscheletro o scheletro cellulare.
- si ricorda però che nella struttura eucariotica vegetale vi sono strutture aggiuntive che non ritroviamo in quella animale.
LA CELLULA EUCARIOTA- sistema di endomembrane
Così come accade per quella procariotica, anche nella nell’eucariotica esiste una membrana cellulare che permette di separare il contenuto cellulare dall’esterno, ma la sua caratteristica principale è quella di avere un sistema di membrane interne. Il sistema di endomembrane include:
- Nucleo
- reticolo endoplasmatico
- Golgi
- lisosomi
- vescicole
- vacuoli.
Le funzioni del sistema di endomembrale sono:
- Localizzare in zone diverse determinate funzioni, ovvero limitare una funzione in un determinato compartimento della cellula eucariotica.
- favorire le reazioni chimiche: i compartimenti mantengono vicini i reagenti che possono partecipare a variazione
- separare i reagenti molto reattivi i cui prodotti potrebbero essere tossici o dannosi
- per mettere più attività contemporaneamente migliorando l’efficienza della cellula
- aumentare la superficie di lavoro cellulare attraverso le membrane su cui si trovano molti enzimi
- immagazzinare energia che la cellula può utilizzare in un momento di bisogno.
i principali compartimenti di una cellula animale
Nei compartimenti che andremo ad analizzare sono presenti tutti i tipi cellulari di un organismo, ma a seconda della funzione di un dato tipo cellulare, la quantità di un dato compartimento può essere più o meno grande.
I compartimenti, organi, hanno una ben precisa localizzazione all’interno della cellula, resa possibile grazie allo scheletro cellulare.
LA CELLULA EUCARIOTA- evoluzione compartimenti
Come si sono evoluti i vari organelli o compartimenti?
Due sono le ipotesi principali: la prima riguarda la nascita delle due membrane, la seconda la teoria endosimbiontica, da cui si originano mitocondri e cloroplasti
Nascita del sistema endomembrane: A partire dalla cellula procariotica ancestrale, dove c’erano DNA e arrivo solo i fluttuanti nel citoplasma, si è creata un’invaginazione della membrana plasmatica che ha iniziato a protendere nel citoplasma creando delle strutture interne.
Le endomembrane sono necessarie affinché la cellula possa svolgere molte reazioni chimiche contemporaneamente e garantiscono la complessità della cellula eucariotica per permettere l’omeostasi.
TH endosimbiontica invece riguarda principalmente mitocondri: si crede che in origine i mitocondri non fossero nient’altro che delle cellule procariotiche che vivevano in simbiosi con delle cellule eucariotiche, e che ad un certo punto, questi mitocondri siano stati inglobati dalle cellule eucariotiche. La teoria endosimbiontica è supportata da tre prove:
- La presenza di DNA mitocondriale circolare, che codifica per proteine esclusive e simile a proteine batteriche
- La presenza di una doppia membrana mitocondriale che corrisponde alla membrana plasmatica del batterio, infatti è povera come esso di colesterolo.
- La non autosufficienza: i mitocondri pur avendo DNA proprio non sono autosufficienti, ciò Infatti comporta la non esclusione dal traffico vescicolare.
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE
i principali compartimenti di una cellula animale
Nei compartimenti che andremo ad analizzare sono presenti tutti i tipi cellulari di un organismo, ma a seconda della funzione di un dato tipo cellulare, la quantità di un dato compartimento può essere più o meno grande.
I compartimenti, organi, hanno una ben precisa localizzazione all’interno della cellula, resa possibile grazie allo scheletro cellulare.
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE-nucleo
Il ruolo del nucleo è quello di contenere il materiale genetico, che nelle cellule eucariotiche è presente sotto forma di DNA complessato con proteine che prende il nome di cromatina.
Nel nucleo avvengono processi di duplicazione e replicazione e vengono controllate tutte le funzioni cellulari.
Esso è formato da:
- Una membrana composta da due membrane, una esterna e una interna, che permettono di separare l’ambiente interno al nucleo dal citoplasma. La doppia membrana del nucleo è intervallata da pori nucleari, regioni della membrana in cui si ha l’unione della membrana interna e della membrana esterna, e che permettono la comunicazione dell’ambiente interno del nucleo con il resto della cellula. La composizione della membrana viene definita mosaico fluido, composta da fosfolipidi, fluida in quanto questi lipidi a temperatura ambiente costituiscono una sorta di fluido. Poiché anch’essa è fluida, se non vi fosse una corteccia di actina tenderebbe a collassare.
- una regione più scura che prende il nome di nucleolo, struttura più densa e sito di assemblaggio dei ribosomi necessari per il processo di traduzione che avviene nel citoplasma.
- i pori nucleari, già menzionati precedentemente, attraverso i quali è possibile il trasporto di materiali dentro e fuori il nucleo, che avviene in maniera direzionale.
- la caratteristica fondamentale della struttura dell’involucro nucleare è quella di essere sostenuta dal citoscheletro
- la lamina nucleare, una vera e propria rete subito sotto la membrana, costituita da filamenti proteici che prendono il nome di filamenti intermedi. Essa ha una duplice funzione: da una parte fornisce sostegno integrità di involucro nucleare, dall’altro necessaria affinché l’involucro stesso non collassi sul materiale genetico contenuto nel nucleo. Esistono delle patologie che sono causate da difetti alla lamina nucleare, dette laminopatie, piuttosto importanti che colpiscono diversi organi.
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE- reticolo endoplasmatico
Il reticolo endoplasmatico è un reticolo di membrane appiattite le une sulle altre che delimitano un compartimento interno che prende il nome di lume del reticolo.
Esso si trova in una zona perinucleare, in continuità con il nucleo stesso.
Svolge una funzione fondamentale nel processo di traduzione e sintesi proteica.
il reticolo endoplasmatico si divide in due tipologie:
- Reticolo rugoso, con una struttura a Cisterna costellata da ribosomi, impegnati nella sintesi di proteine che verranno riversate nel lume del reticolo endoplasmatico. Questo In realtà è soltanto un organello di passaggio per molte proteine che dovranno poi raggiungere altri compartimenti prima di raggiungere la destinazione finale.
- L’altro è il reticolo liscio, con struttura tubolare che delimitano un lume interno. Le due porzioni del reticolo endoplasmatico non sono separate ma sono collegate funzionalmente attraverso un canale di comunicazione. Il reticolo liscio ha numerose funzioni che dipendono anche dal tipo cellulare: tra le più importanti vi è la sintesi dei lipidi. L’altra funzione fondamentale del reticolo endoplasmatico è quella di magazzino di calcio, lo ione calcio e infatti il cosiddetto secondo messaggero, con ruolo fondamentale in alcuni processi di segnalazione cellulare. E’ mantenuto a livello bassissimo nel reticolo endoplasmatico e viene rilasciato solo quando la cellula riceve dei segnali specifici: un esempio è durante la contrazione del muscolo, appunto in alcune cellule, come quelle del muscolo scheletrico, e quelle del muscolo cardiaco, il reticolo endoplasmatico liscio ha un ruolo fondamentale e prende il nome di reticolo sarcoplasmatico.
Detossificazione (forte presenza negli epatociti)
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE- apparato del Golgi
Il reticolo endoplasmatico è un reticolo di membrane appiattite le une sulle altre che delimitano un compartimento interno che prende il nome di nome del reticolo.
Esso si trova in una zona perinucleare, in continuità con il nucleo stesso.
Svolge una funzione fondamentale nel processo di traduzione e sintesi proteica.
il reticolo endoplasmatico si divide in due tipologie:
- Reticolo rugoso, con una struttura a Cisterna costellata da ribosomi, impegnati nella sintesi di proteine che verranno riversate nel lume del reticolo endoplasmatico. Questo In realtà è soltanto un organello di passaggio per molte proteine che dovranno poi raggiungere altri compartimenti prima di raggiungere la destinazione finale.
- L’altro è il reticolo liscio, con struttura tubolare che delimitano un lume interno. Le due porzioni del reticolo endoplasmatico non sono separate ma sono collegate funzionalmente attraverso un canale di comunicazione. Il reticolo liscio ha numerose funzioni che dipendono anche dal tipo cellulare: tra le più importanti vi è la sintesi dei lipidi. L’altra funzione fondamentale del reticolo endoplasmatico è quella di magazzino di calcio, lo ione calcio e infatti il cosiddetto secondo messaggero, con ruolo fondamentale in alcuni processi di segnalazione cellulare. E’ mantenuto a livello bassissimo nel reticolo endoplasmatico e viene rilasciato solo quando la cellula riceve dei segnali specifici: un esempio è durante la contrazione del muscolo, appunto in alcune cellule, come quelle del muscolo scheletrico, e quelle del muscolo cardiaco, il reticolo endoplasmatico liscio ha un ruolo fondamentale e prende il nome di reticolo sarcoplasmatico.
ha apparato del Golgi
Il Golgi è una struttura simile a quella del reticolo endoplasmatico, in quanto si tratta sempre di sacchi appiattiti, quindi strutture membranose che delimitano un lume interno. La particolarità di questa struttura è la posizione perinucleare molto specifica: generalmente lo si trova sul lato della membrana nucleare.
La funzione dell’apparato di Golgi è quella di ricevere materiale dal reticolo endoplasmatico, sotto forma di strutture membranase, le vescicole, che giungono in corrispondenza dell’apparato Golgi sulla faccia Cis. Le proteine arrivano in corrispondenza della faccia CIS, attraversano tutte le membrane giungono la faccia a trans dove poi abbandonano l’apparato Golgi Sempre attraverso delle vescicole per poi muoversi in destinazioni diverse.
L’apparato Golgi e formato da due regioni una Cis e una trans, una più verso il nucleo mentre l’altra verso la periferia.
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE- lisosomi
Il lisosomi sono degli ordigni digestivi che permettono di digerire componenti che provengono dall’esterno della cellula o provengono dal suo interno, ma devono essere eliminate perché pericolose invecchiate.
la caratteristica principale dei lisosomi è l’ambiente interno con ph acido. normalmente nella cellula esso si aggira intorno ai 7,2/7,4, nei lisosomi il ph è intorno ai 4,5 questo rende importantissimo il ruolo della membrana per delimitarlo e compartimentalizzarlo.
la caratteristica dei lisosomi è quella di avere degli enzimi digestivi al loro interno, l’enucleasi (nucleasi), che digeriscono acidi nucleici, le proteasi che digeriscono le proteine, le lipasi che digeriscono i lipidi, e questi enzimi possono essere generalizzati con il nome di idrolasi acide. Il nome idrolasi acide deriva dal processo digestivo che è un processo di idrolisi, di rottura delle macromolecole nei loro componenti, acide perché questo idrolasi funzionano soltanto in ambiente acido, ciò corrisponde una sorta di meccanismo di sicurezza poiché in questo modo le idrolasi non danneggiano digeriscono la cellula nel caso in cui fuoriescano dall’organello.
Come avviene il meccanismo digestivo? l’organello invecchiato danneggiato viene inglobato all’interno del lisosoma e le idrolasi acide distruggono quest’ultimo nelle sue componenti essenziali, amminoacidi e lipidi, che vengono recuperati dalla cellula per costituire nuovi organelli. Nel caso in cui il materiale da degradare provenga dall’esterno, una volta distrutto nelle sue singole componenti viene eliminato
La struttura del lisosoma si compone di proteine molto glicosilate, componenti che hanno delle catene di carboidrati molto lunghe: ciò avviene per proteggere le proteine della degradazione.
si possono identificare diversi tipi di lisosomi a seconda del loro stadio di maturazione:
- Primo stadio di maturazione: lisosoma ingloba materiale che deve essere degradato e si parla di endolisosoma?.
- secondo stadio di maturazione: una volta che il contenuto è stato digerito il singolo componente si parla di lisosomi
LA CELLULA EUCARIOTA- ANIMALE- perossisomi
Perossisomi sono altri organelli con funzione degradativa. Qui avvengono a reazioni chimiche altamente reattive, ci portano alla produzione di un perossido di idrogeno. Il perossido di idrogeno, essendo molto reattivo, deve essere confinato all’interno di questo organello per evitare che vengano danneggiate altre strutture cellulari. I perossisomi sono fondamentali per i processi di detossificazione da prodotti tossici o di scarto come l’etanolo. Per questo motivo sono particolarmente abbondanti nelle cellule del fegato, cellule preposte alla detossificazione di molte sostanze tossiche o dannose per l’organismo.
Operano i tagli di carboidrati a catena lunga (più di 16)- altri processati nel REL
