LA TEORIA CELLULARE

LA TEORIA CELLULARE
I microscopi:
strumenti preziosi per studiare le cellule
Le prime osservazioni con i microscopi
risalgono al XVII secolo
nel 1660 A. van Leeuwenhoek fece le
prime osservazioni su cellule vive
verso la fine del secolo R. Hooke studiò
gli strati della corteccia di quercia e
diede il nome di “cellule” alle strutture
da lui osservate
Occorsero più di due secoli prima che
gli studiosi di scienze naturali riuscissero
ad andare al di là delle pure e semplici
osservazioni e comprendessero la reale
importanza delle cellule per gli esseri
viventi.
La teoria cellulare
Unificò
le conoscenze sulle cellule
La
sua formulazione si basa sul lavoro
di tre scienziati del XIX secolo:
T. Shwann
M. Schleiden
R. Virkow
Nel 1838 T. Shwann (zoologo) e M.
Schleiden (botanico) proposero la teoria
cellulare:
“ Tutti gli organismi sono costituiti da
cellule e da componenti cellulari”
Nel 1860 R Virkow fece le prime
osservazioni sulle cellule in riproduzione
ed affermò…
“Ogni cellula vivente deriva da una
cellula preesistente”
La teoria cellulare moderna
La teoria nella sua forma moderna
riassume questi concetti in tre
enunciati:
le cellule sono le unità strutturali degli
organismi viventi
le cellule sono le unità funzionali degli
organismi viventi
ogni cellula deriva da un’altra cellula
preesistente
La Cellula come base della vita
DIMENSIONI CELLULARI
Quasi
tutte le cellule hanno dimensioni microscopiche
tale che le unità di misura utilizzate sono:
- il µm (micrometro) 10¯6 metri
- il nm (nanometro) 10¯9 metri.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
I Procarioti (dal greco Pro- 'prima,
davanti' e Karyon 'nucleo'),
o monere, sono organismi
unicellulari (o, al più, coloniali)
composti da una cellula di
dimensioni dell'ordine del
micrometro, senza membrana
nucleare o altre suddivisioni interne.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
Le cellule dei procarioti (tra cui i batteri), oltre che
del nucleo, mancano di molte delle strutture interne
tipiche di quelle degli organismi eucarioti.
Pur essendo dotate di membrana plasmatica ed
eventuale parete cellulare, sono prive di membrana
nucleare; la molecola di DNA circolare si trova,
pertanto, libera nel citoplasma, benché fissata alla
membrana cellulare da una struttura detta
desmosoma.
Si riproducono attraverso la scissione binaria, e tale
riproduzione è usata anche dai protisti.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
Sono
pure assenti i mitocondri, il reticolo
endoplasmatico, i cloroplasti e l'apparato di Golgi.
Benché generalmente non vi siano strutture interne
limitate da membrane, nei cianobatteri si trovano
numerose strutture membranose, chiamate mesosomi.
Questi contengono la maggior parte dei citocromi e
degli enzimi respiratori, contengono gli enzimi per la
sintesi dei componenti della parete e intervengono nella
duplicazione cellulare.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
Dimensioni e Forme
Le
dimensioni della cellula procariote variano a seconda
dell'organismo considerato pur risultando di solito di pochi micron.
Alcune specie per esempio l'Achromatium tuttavia posseggono
dimensioni eccezionali nell'ordine di un centinaio di micron.
La forma mostra una certa variabilità, può essere:
- sferoidale (nei cocchi),
- allungata e dritta (bacilli o batteri),
- ondulata (spirilli) e simile ad una virgola (vibrioni).
Forme
del tutto particolari sono presenti negli Archibatteri quale
ad esempio la forma quadrata, piatta, caratteristica di alcune specie
alofile.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
Struttura
All'esterno,
a ridosso della membrana citoplasmatica o
plasmalemma, si trova quasi sempre una parete (anti-lisi).
All'esterno di essa può essere presente un
rivestimento esterno, variabile come composizione, che
può essere indicato con nomi differenti (capsula,
glicocalice, strato mucoso, ecc.),
Dalla cellula possono sporgere strutture quali flagelli
(responsabili del movimento dei
batteri) e pili.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA PROCARIOTE
La
membrana batterica è anche coinvolta nel processo di
divisione cellulare, nella formazione del setto e nella
segregazione dei cromosomi nelle cellule figlie. Questo
compito è svolto da una particolare struttura detta
MESOSOMA che è una invaginazione della membrana cellulare
alla quale è attacato il cromosoma.
All'interno
del plasmalemma, che può presentare
invaginazioni più o meno approfondite, è localizzato il
citoplasma, in cui si trovano il nucleoide (ve ne possono essere
anche più di uno), e altro materiale genetico costituito dai
plasmidi, dai ribosomi, da corpiccioli di vario tipo, enzimi,
sostanze di riserva e diverse molecole (zuccheri, acidi
organici ed inorganici, nucleotidi, ioni ecc.).
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
Una
tipica cellula eucariote presenta solitamente una
dimensione circa 10 volte maggiore rispetto ad una tipica
cellula procariote, con un volume cellulare complessivo che può
essere dunque anche 1000 volte maggiore.
La principale caratteristica delle cellule eucariote, che le
distingue da quelle procariote, è la presenza di una notevole
compartimentalizzazione interna, costituita dalla presenza di
vescicole ed invaginazioni racchiuse da membrane
fosfolipidiche nelle quali hanno luogo specifiche attività
metaboliche.
Il compartimento più importante è senza dubbio il nucleo
cellulare, un organulo in cui viene conservato il DNA cellulare
e che dà il nome alla cellula stessa (dal greco ευ, bene/vero e
κάρυον, nucleo).
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
A livello strutturale, le cellule eucariote presentano differenze
rilevanti dai procarioti in tre regioni.
La membrana plasmatica è del tutto simile a quella procariotica
nella struttura e nella funzione. La parete cellulare non è invece
presente, se non nella cellula vegetale (che presenta tuttavia una
composizione profondamente diversa).
Il DNA eucariotico è organizzato in molecole lineari chiamate
cromosomi, associate ad istoni e contenute interamente nel nucleo.
Anche alcuni organelli eucariotici (come i mitocondri ed i cloroplasti)
possono contenere DNA.
Gli eucarioti possono utilizzare cilia e flagelli per muoversi,
sebbene la loro struttura sia decisamente più complessa di quella
delle protrusioni procariotiche.
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
Le cellule eucariote, come già detto, possono
assumere morfologie molto differenti tra loro.
In particolare, la maggior parte delle differenze
intercorrono tra le cellule vegetali e le cellule
animali
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
La Cellula come base della vita
LA MEMBRANA CELLULARE
La membrana cellulare, anche detta membrana
plasmatica o plasmalemma, è un sottile rivestimento che
delimita la cellula in tutti gli organismi viventi.
Formata in prevalenza fosfolipidi, viene chiamata anche
bilayer fosfolipidico. In quest’ultima si vanno a collocare,
con importanti funzioni fisiologiche, proteine, glucidi, in
forma di glicoproteine e glicolipidi, e molecole di
colesterolo che la stabilizzano.
La membrana plasmatica presiede all'omeostasi
cellulare, grazie alla sua permeabilità selettiva.
La Cellula come base della vita
LA MEMBRANA CELLULARE
Membrana
Le membrane:
• definiscono i confini esterni delle cellule e regolano il
traffico di molecole attraverso questi confini
• dividono lo spazio interno in compartimenti discreti,
segregando in essi specifici componenti e processi
• sono
selettivamente
permeabili,
consentono
di
mantenere alcuni composti o ioni all’interno della cellula o
all’interno di specifici compartimenti e di escludere invece
altri composti o ioni
• non sono barriere passive; contengono proteine
specializzate che promuovono o catalizzano un gran
numero di eventi molecolari
Componenti generali delle membrane:
• lipidici (fosfolipidi, sfingolipidi, colesterolo)
• proteici (proteine intrinseche ed estrinseche)
• glucidici (glicoproteine e glicolipidi)
Le classi principali di lipidi di membrana
La Cellula come base della vita
LA MEMBRANA CELLULARE
Il modello a “Mosaico Fluido”
Proposto
nel 1972 da Singer e Nicholson, il doppio strato
lipidico della membrana plasmatica è allo stato di liquidocristallino ed in esso sono immerse numerose proteine, che
grazie alla fluidità della componente lipidica presentano un
notevole grado di mobilità; ad esse spetta lo svolgimento della
gran parte delle funzioni di membrana.
Il doppio strato lipidico non ha carattere omogeneo, poichè
sono presenti microdomini lipidici meno fluidi formati
principalmente da sfingolipidi e colesterolo allo stato liquidoordinato, che funzionerebbero sia da zattere di trasporto di
componenti di membrana, sia da piattaforme per la genesi di
segnali intracellulari, per cui in essi sono concentrate proteine
specifiche.
Modello a mosaico fluido
(1972, SJ Singer e GL Nicolson)
La composizione dei due
strati lipidici e l’orientamento
delle proteine nel doppio
strato
è
ASIMMETRICO,
rendendo le due facce della
membrana
l’una
diversa
dall’altra
Movimenti delle singole molecole
lipidiche nel doppio strato lipidico
della membrana:
• movimenti termici
• diffusione laterale
• flip-flop
Il grado di fluidità delle membrane dipende dalla temperatura e dalla composizione della
membrana.
BASSA TEMPERATURA: Stato gel-cristallino, mobilità ridotta
ALTA TEMPERATURA: Stato liquido-cristallino, maggiore fluidità
Sopra la temperatura di transizione
Sotto la temperatura di transizione
TEMPERATURA DI TRANSIZIONE : temperatura alla quale avviene la transizione;
aumenta con la lunghezza delle catene idrocarburiche e con il grado di saturazione degli acidi
grassi
Sotto la temperatura di transizione l’inserzione dello STEROLO è di impedimento alla
disposizione ordinata delle catene degli acidi grassi, si ha quindi un aumento della fluidità delle
membrane. Al di sopra di questa temperatura, il sistema ad anelli rigidi riduce la libertà di
movimento ed al tempo stesso la fluidità.
La Cellula come base della vita
LA MEMBRANA CELLULARE
Per la sua posizione di interfaccia, la membrana plasmatica, oltre
alla funzione strutturale, svolge tre funzioni essenziali:
1. la funzione di filtro selettivo, che lascia passare alcune
sostanze piuttosto che altre, assicurando così l'integrità biochimica
del citoplasma;
2. la funzione di superficie di comunicazione, permettendo sia lo
scambio di informazioni tra l'ambiente intra- ed extracellulare, sia
l'interazione fisica con le strutture extracellulari circostanti.
3. la funzione di superficie catalitica, dato l'abbondante numero
di enzimi ad essa legati, in gran parte coinvolti nella produzione di
messaggeri intracellulari, come le fosfolipasi e la sfingomielinasi,
che idrolizzano i fosfolipidi di membrana, e l'adenilciclasi, che
sintetizza AMP ciclico.
Proteine di membrana
L’orientamento delle proteine nel doppio strato è ASIMMETRICO, rendendo le due facce della
membrana l’una diversa dall’altra
Possono essere suddivise in due classi:
• PROTEINE INTRINSECHE o INTEGRALI, saldamente legate alla membrana o immerse nel doppio
strato lipidico (la loro purificazione richiede l’azione di detergenti, solventi organici o denaturanti che
interferiscono con le interazioni idrofobiche)
• PROTEINE ESTRINSECHE o PERIFERICHE, legate alla membrana solo debolmente mediante
interazioni ioniche e legami idrogeno (possono essere rilasciate mediante trattamenti relativamente
blandi)
PROTEINE INTEGRALI
DI MEMBRANA
GLICOFORINA
BATTERIORODOPSINA
TIPI DI TRASPORTO
Diffusione semplice
∆G = RT ln c2/c1
∆G = RT ln c2/c1 + ZF∆Ψ
∆Ψ
Canali ionici
Trasporto
mediato
Trasporto passivo (diffusione facilitata)
Velocità
di
trasporto
Trasporto facilitato
(mediato)
Trasporto attivo
- Primario
- Secondario
c1 < c2
Diffusione
Differenza di concentrazione
----> ai due lati della membrana
Velocità di trasporto
TRASPORTO MEDIATO
0 K
t
•
•
•
Vmax
Gradiente di concentrazione
Velocità e specificità
Saturazione
Competizione
Diffusione semplice: O2, CO2, H2O
(quest’ultima si muove insieme ai
soluti
spinta
dalla
pressione
idrostatica del sangue oppure
sottratta per effetto osmotico
dalle proteine plasmatiche)
Poro: meno specifico
Canale: più selettivo
Funzionamento delle
proteine di trasporto
(trasporto mediato)
•
•
•
•
RICONOSCIMENTO
TRASLOCAZIONE
RILASCIO
RITORNO
I pori e i canali sono proteine transmembrana con un passaggio idrofilico centrale
I pori sono poco selettivi permettendo il passaggio attraverso la membrana di molecole organiche ed
inorganiche, sono sempre aperti.
Le membrane esterne dei batteri gramnegativi (e la membrana mitocondriale
esterna) sono ricche di porine, una
famiglia di proteine-poro che consentono a
molti ioni e piccole molecole polari di
passare dal
mezzo extracellulare allo
spazio periplasmatico.
Es.: Porina FhuA di E.Coli (struttura a barile
β)
I canali sono altamente selettivi per cationi ed anioni inorganici specifici. Alcuni sono sempre aperti, altri si
aprono e chiudono in risposta a certi stimoli.
• Voltaggio-dipendente
• Indotto da ligando
Canali:
• voltaggio-dipendenti (es. canali per il Ca2+)
• indotti da ligando (sinapsi colinergiche)
Acquaporine (canali idrofilici transmembrana per il passaggio dell’acqua)
Acquaporina AQP-1: 28kDa
Le tre classi generali di sistemi di trasporto:
Il trasporto può essere:
• ELETTRONEUTRO
• ELETTROGENICO
Proteina scambiatrice di anioni
(presente negli eritrociti,
scambiatore cloruro-bicarbonato)
MW = 95kDa
Dimero o tetramero
Elettroneutro
Trasporto attivo
Nel trasporto passivo la specie trasportata segue sempre la direzione del gradiente di
concentrazione e non si accumula oltre la concentrazione di equilibrio. Il trasporto
attivo avviene contro gradiente ed è termodinamicamente sfavorito (endoergonico).
Nel sistema di trasporto attivo l’energia è fornita da:
• idrolisi di ATP
• energia luminosa
• energia dei gradienti ionici
Na+/K+-ATPasi
Potenziale di
membrana: 50-70mV
Processo
Elettrogenico
Subunità a: 120kDa
Subunità b: 55kDa
Velocità ≅ 100 ATP idrolizzate/s
Fosforilazione di un residuo di
ac.aspartico
OUABAINA: steroide estratto da alcune
piante. Inibitore specifico
Trasporto di glucosio nell’epitelio intestinale
Cotrasporto Na+/Glucosio (SGLT)
Trasporto analogo per gli aminoacidi:
1.
2.
3.
4.
Aa neutri
Aa basici
Aa acidi
Prolina e glicina
La Cellula come base della vita
LA CELLULA EUCARIOTE
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
CITOPLASMA E CITOSCHELETRO
Il
citoplasma è una soluzione acquosa dalla consistenza
gelatinosa al cui interno vi sono i vari organuli che
compongono la cellula.
Tali organelli sono ancorati ad una struttura proteica,
nota come citoscheletro.
Esso ha in primo luogo la funzione di organizzare e
mantenere la forma della cellula.
Tra le altre funzioni, esso contribuisce in modo
determinante al trasporto delle molecole all'interno della
cellula, convogliandole verso il compartimento corretto,
alla citodieresi ed al già citato sostegno ed ancoraggio
degli organelli.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Il citoscheletro eucariotico è composto dai
microfilamenti (composti essenzialmente di actina),
dai filamenti intermedi e dai microtubuli (composti
di tubulina).
I microtubuli e i filamenti di actina sono costituiti
da subunità di proteine globulari, che si possono
associare e dissociare rapidamente.
Il citoscheletro procariotico è meno studiato, ma è
coinvolto anch'esso nel mantenimento della forma
cellulare e nella citodieresi.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Il centrosoma è la struttura da cui si dipartono i
microtubuli e che, per questo motivo, ha un ruolo
fondamentale per tutto il citoscheletro.
Esso dirige infatti il trasporto attraverso il reticolo
endoplasmatico e l'apparato del Golgi.
I centrosomi sono composti da
due centrioli, che si separano
durante la divisione cellulare
e collaborano alla formazione
el fuso mitotico.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
CIGLIA E FLAGELLI
Le
ciglia ed i flagelli sono estroflessioni cellulari che ne
permettono il movimento.
Le ciglia sono generalmente numerose e possono creare
correnti nella soluzione intorno alla cellula, in modo da
indirizzare le sostanze nutrienti verso il luogo in cui
verrà digerito (come succede per esempio nelle spugne).
I flagelli sono invece presenti in numero singolo o
comunque ridotto.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
parte interna di un ciglio o di un flagello è detta assonema
ed è costituito da una membrana che racchiude 9 coppie di
microtubuli alla periferia più due microtubuli non accoppiati al
centro.
Questa struttura, detta 9+2, si ritrova in quasi tutte le
forme di ciglia e flagelli eucariotici, dai protozoi all'uomo.
L'assonema si attacca al corpuscolo basale, anch'esso
formato da microtubuli, con una struttura leggermente
diversa da quella dell'assonema: ci sono 9 triplette ai lati e 2
microtubuli singoli al centro.
La
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
MITOCONDRI
I
mitocondri sono gli organi addetti alla respirazione
cellulare, sostituiti da introflessioni della membrana cellulare
contenenti enzimi respiratori nei procarioti.
Come
respirazione cellulare si intende la produzione di
energia come molecole ATP tramite l'ossidazione di cataboliti.
Altra
funzione dei mitocondri è quella di fungere da
serbatoio per gli ioni Ca++, che devono essere contenuti nella
cellula in minime ma costanti quantità con grandi scorte.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Possiedono
due membrane cellulari, la primaria e la
secondaria: lo spazio fra queste due membrane è detto spazio
intermembrana.
La prima membrana è molto porosa, nello spazio
intermembrana si trova un fluido acquoso ricco di sali minerali
ed altre sostanze.
La seconda membrana, più selettiva, si allunga in delle lunghe
pieghe da entrambe le parti che sono dette creste
mitocondriali.
In queste creste si depositano
gli enzimi respiratori.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
RIBOSOMI
I
ribosomi hanno il compito di effettuare la sintesi proteica,
Ogni ribosoma è composto da due subunità ribosomiali, che
consistono in RNA ribosomiale e proteine, che vengono
montate separatamente nel nucleolo del nucleo.
Le subunità si spostano attraverso i pori nucleari nel
citoplasma, dove si legano per formare il ribosoma
funzionante.
I ribosomi possono essere ritrovati nel citoplasma, sia liberi
che associati con una membrana chiamata reticolo
endoplasmatico.
I ribosomi liberi sintetizzano le proteine.
I ribosomi del reticolo endoplasmatico
possono riprodurre proteine che vengono
secrete dalle cellule.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
RETICOLO ENDOPLASMATICO
Il
reticolo endoplasmatico è presente in tutte le cellule
eucariote, sia animali che vegetali.
La funzione primaria del reticolo endoplasmatico è quella di
effettuare la sintesi dei lipidi o delle proteine che devono
essere inviate all'esterno o in altri comparti-organuli cellulari.
Il suo secondo scopo è quello di dividere la cellula in
comparti: infatti spesso nel citosol avvengono reazioni
chimiche che, se entrassero in contatto fra loro,
genererebbero sostanze nocive per la cellula (o letali): invece
il reticolo endoplasmatico,dividendola in tanti scomparti,
preserva la sicurezza delle reazioni chimiche e garantisce il
loro risultato.
Il terzo scopo del reticolo endoplasmatico è quello di
coadiuvare il citoscheletro e il citosol nel sostenere la cellula
e prendere parte ai suoi movimenti.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
In generale, il reticolo è costituito da una serie di membrane
cellulari comuni, che si estendono da quella esterna a quella
nucleare.
Ci sono due tipi di reticolo:
Quello liscio semplicemente composto come sopradescritto,
serve ad effettuare la sintesi lipidica ed assume funzioni
specifiche nelle cellule speciali (contenimento di enzimi, ioni
ecc),
Quello ruvido, ricoperto di ribosomi,
serve ad effettuare la sintesi
proteica (tramite i ribosomi)
per scopi indirizzati all'esterno.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
APPARATO DI GOLGI
L'apparato
di Golgi serve a concentrare ed organizzare le
secrezioni del reticolo endoplasmatico in granuli.
È costituito da una serie di sacche di membrana cellulare, il
cui interno è detto "lume della sacca": queste sacche sono
dette dittiosomi.
Essi si possono classificare in tre classi:
- quelli della 'faccia cis' - rivolti verso il citoplasma,
- quelli intermedi,
- quelli della 'faccia trans',
rivolti verso la membrava
cellulare.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
LISOSOMA
Il
lisosoma (dal greco lysis, dissoluzione, e soma, corpo) è una
vescicola (organello) presente in numerose copie in cellule
eucariotiche, rappresenta il sistema digerente della cellula in
quanto è responsabile della degradazione e della
digestione(distruzione) di molecole estranee e macromolecole
ingerite dalla cellula via endocitosi così come di macromolecole
endogene.
I lisosomi si occupano del turnover degli altri organelli della
cellula stessa.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Autofagia: la degradazione
di componenti della
cellula stessa.
Fagocitosi:
grosse particelle
(come un batterio o
un virus) vengono
inglobate (fagocitate)
dalla cellula.
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STRUTTURE CELLULARI
NUCLEO
Il
nucleo è un organulo che si trova all'interno della
cellula ed è sede di importanti reazioni.
Il suo scopo è quello di contenere gli acidi nucleici,
provvedere alla duplicazione del DNA, alla trascrizione e
alla maturazione dell'RNA.
Il nucleo è presente solo negli
Eucarioti ed è delimitato da una
doppia membrana fosfolipoproteica
in continuità con il RER.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Nel nucleo possono essere distinti:
una doppia membrana, che lo separa dal citoplasma
della cellula
una materiale filamentoso, la cromatina, costituita
da proteine ed acidi nucleici
i nucleoli, immersi
nella sostanza nucleare.
Pori:permettono il passaggio
delle molecole dal citosol
al nucleoplasma
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
Il
DNA che si trova nel nucleo non è sparso ma ben
organizzato in un superavvolgimento dato
dall'associazione del DNA stesso con 5 proteine
istoniche: H2A; H2B; H3; H4; H1.
Le prime quattro associate al DNA
formano degli ottameri ricchi di DNA
superavvolto detti nucleosomi.
La proteina istonica H1 ha il compito
specifico di mantenere collegati
tra loro i diversi istoni.
L'intera struttura è detta cromatina.
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
cromatina, si suddivide Eucromatina ed
Eterocromatina (a seconda che si colori o meno)
L’eterocromatina costitutiva a sua volta è suddivisibile
in:
- costitutiva : centromero e telomero
- facoltativa : ovvero quelle regioni di DNA silenziato in
ragione della specificità cellulare dovuta al
differenziamento, oppure ad una temporanea inattività
di quei particolari geni.
La
La Cellula come base della vita
STRUTTURE CELLULARI
NUCLEOLO
Il
numero di nucleoli osservabili in un nucleo è compreso tra
uno e sei.
Tuttavia la presenza di più nucleoli rappresenta una
situazione transitoria (scompare durante la mitosi)
Il nucleolo è la sede di produzione dei ribosomi, sia per
quanto riguarda la produzione del rRNA (RNA ribosomiale) sia
per l'assemblaggio delle proteine (basiche) presenti nelle
subunità ribosomiali
CORREDO CROMOSOMICO
Il corredo cromosomico di un essere vivente può essere
definito l'insieme dei cromosomi presenti in una cellula
somatica, tranne quelle sessuali, ed è costante a livello di
specie, sia sotto il profilo numerico sia sotto quello
morfologico. ( Uomo = 46 cromosomi)
Ogni variazione nel corredo cromosomico può portare a
delle variazioni anche consistenti nel fenotipo
dell'individuo che ne deriva. A volte queste differenze
sono migliorative e vengono premiate
dall'evoluzione ma spesso sono
negative e portano alla morte
dell'individuo o a gravi malformazioni.
CORREDO CROMOSOMICO
Il corredo cromosomico di una specie viene indicato
con 2n perché in genere i cromosomi sono presenti in
duplice copia, i cui due componenti (cromosomi
omologhi) hanno uno origine materna, l'altro paterna.
Casi particolari si possono osservare nei vegetali dove
non sono rari casi di poliploidia ossia la presenza di più
di due copie di ogni cromosoma.
Nei corredi cromosomici delle specie animali sono in
genere presenti anche due cromosomi particolari
(cromosomi sessuali) coinvolti nei meccanismi di
determinazione del sesso.
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
DIVISIONE CELLULARE
La
riproduzione ( o divisione) cellulare è il meccanismo
che permette ad una cellula ,dopo aver replicato i propri
organelli,il citoplasma e il DNA,di dare origine a due
cellule figlie.
Il ciclo cellulare, o ciclo di divisione cellulare (CDC), è la
serie di eventi che avvengono in una cellula eucariote tra
una divisione cellulare e quella successiva.
La durata del ciclo cellulare varia col variare della
specie, del tipo di cellula e delle condizioni di crescita.
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RIPRODUZIONE CELLULARE
CICLO CELLULARE
Il
ciclo cellulare è un processo geneticamente
controllato, costituito da una serie di eventi coordinati e
dipendenti tra loro;
Le fasi del ciclo cellulare sono 4:
- M ( Mitosi e Citodieresi)
- G1 (1° check point,sint. proteica)
- S (duplicazione del genoma)
- G2 (2° check point)
G1+S+G2 = Interfase
- G0 (quiescenza) c.nervose
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RIPRODUZIONE CELLULARE
MITOSI
La
mitosi (dal greco mìtos, che significa filo, per l'aspetto
filiforme dei cromosomi durante la metafase) è la
riproduzione per divisione equazionale della cellula eucariote.
Il termine viene spesso utilizzato anche per la riproduzione
delle cellule procariote, un processo molto più semplice e più
correttamente chiamato scissione binaria o amitosi.
La mitosi, nell'uomo, riguarda le cellule somatiche
dell'organismo, cioè tutte le cellule tranne quelle che hanno
funzione riproduttiva, i gametociti primari invece vanno
incontro alla meiosi.
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
MEIOSI
La
meiosi è un processo mediante il quale una cellula
eucariote con corredo cromosomico diploide dà origine a
quattro cellule con corredo cromosomico aploide.
Potrebbe sembrare molto simile alla mitosi ma, al
contrario di questa, tramite il crossing-over, è prodotta
la ricombinazione genetica.
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RIPRODUZIONE CELLULARE
Ad una duplicazione del materiale genetico, che avviene
nella fase pre-meiotica S, corrispondono due divisioni
nucleari:
Prima divisione meiotica o meiosi I (fase Riduzionale)
Seconda divisione meiotica o meiosi II (fase Equazionale)
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
MEIOSI I
Profase
1
5 fasi
- leptotene, in cui il DNA si condensa a formare
strutture bastoncellari;
- zigotene : avviene la sinapsi dei cromosomi omologhi;
- pachitene: avviene il crossing-over, con scambio del
materiale genetico;
- diplotene: inizia la desinapsi e i cromosomi restano
appaiati tramite i chiasmi;
- diacinesi: avviene la dissoluzione della membrana
nucleare e del nucleolo.
Durante la profase I, inoltre, si sviluppa il fuso.
La profase I può durare per giorni o anche più a lungo e
occupa il 90% del tempo richiesto per quasi tutta la
divisione meiotica.
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
Metafase I
I cromosomi omologhi sono trascinati dai microtuboli all'equatore
cellulare. Si ha l'assortimento indipendente dei cromosomi omologhi.
Anafase I
A differenza dell'anafase mitotica, durante questa fase i cromatidi
fratelli restano attaccati per i centromeri, mentre i cromosomi
omologhi si staccano e migrano ai poli opposti della cellula. In questo
modo si ha un corredo cromosomico aploide proprio perché sono gli
omologhi parentali a separarsi.
Telofase I
La telofase I può variare a seconda della specie. In seguito alla
migrazione dei cromosomi omologhi verso i poli opposti della cellula,
si può verificare la formazione della membrana nucleare e la
citodieresi con la conseguente scissione cellulare, come avveniva
nella mitosi; oppure vi è la semplice migrazione dei cromosomi senza
scissione.
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
La seconda divisione meiotica è identica alla mitosi, solo che genera
due cellule aploidi, perché non è preceduta da un ciclo cellulare
adeguatamente fornito di fase S, e quindi avviene in presenza di un
corredo cromosomico n invece che 2n.
Profase II
Compaiono nuovamente le fibre del fuso che agganciano i cinetocori
dei cromosomi.
Metafase II
I cromosomi si toccano sulla piastra equatoriale; ogni cromosoma è
costituito da 2 cromatidi omologhi fratelli.
Anafase II
i cromatidi si dividono, migrando ai poli della cellula.
Telofase II
Ai poli opposti della cellula si cominciano a formare i nuclei e avviene
la citodieresi, con la conseguente scissione cellulare.
La Cellula come base della vita
RIPRODUZIONE CELLULARE
La Cellula come base della vita
TESSUTI ANIMALI
Esistono quattro tipi fondamentali di tessuti
presenti in tutti gli animali, dall'uomo ai più semplici
invertebrati. Questi tessuti sono a loro volta
suddivisi in sotto-tipi, più specializzati, e, negli
animali superiori, vanno a costituire i diversi organi.
I quattro tessuti fondamentali sono:
- Tessuto Epiteliale
- Tessuto Connetivo
- Tessuto Muscolare
- Tessuto Nervoso
TESSUTO EPITELIALE
Il
tessuto epiteliale, o epitelio, è costituito da cellule
strettamente ammassate e connesse tra loro, che
costituisce il rivestimento di tutte le superfici esterne
ed interne del corpo, dei vasi sanguigni, e che forma le
ghiandole.
Le cellule che costituiscono il tessuto epiteliale
svolgono funzioni di rivestimento, di trasporto, di
secrezione e di assorbimento.
TESSUTO CONNETIVO
Il
tessuto connettivo, costituito da cellule di forma varia,
caratterizzate dalla presenza di una abbondante sostanza
intercellulare (o matrice) tra di esse.
Come suggerisce il nome, la funzione primaria di questo
tessuto è quella di connettere, sia strutturalmente che
funzionalmente, gli altri tessuti e gli organi.
Comunque, il tessuto connettivo si differenzia in numerosi
sotto-tipi, che esplicano a loro volta funzioni molto varie.
Alcuni esempi di questi sotto-tipi, oltre al tessuto connettivo
propriamente detto, sono:
- il tessuto cartilagineo,
- il tessuto osseo,
- il tessuto adiposo,
- il sangue.
TESSUTO MUSCOLARE
Il
tessuto muscolare, costituito da cellule conteneti
numerosi filamenti contrattili (actina e miosina), capaci
di scorrere fisicamente gli uni sugli altri e di cambiare la
forma delle cellule stesse.
Il
tessuto muscolare permette il movimento
dell'organismo, e la contrazione involontaria di diversi
organi o apparati.
Si
divide in tre sotto-tipi:
- il muscolo striato (o scheletrico)
- il muscolo liscio
- il muscolo cardiaco.
TESSUTO NERVOSO
Il
tessuto nervoso, costituito sia da cellule ricche di
prolungamenti e facilmente eccitabili (i neuroni), capaci
di ricevere e ritrasmettere gli impulsi nervosi,
sia
da cellule di più varia forma e funzione, le cellule
della glia (o nevroglia). Insieme, queste cellule
costituiscono il cervello ed il sistema nervoso.
Astrocita
Oligodendrociti
C. della Microglia