BIOLOGIA DELLA CELLULA

CELLULE:  Procariotiche ( batteri e cianoficee)

                     Eucariotiche

BATTERI: organismi unicellulari costituiti da : membrana plasmatica, capsula (non presente in tutti i procarioti); citoplasma non compartimentato in cui è presente il citosol e i ribosomi necessari x la sintesi proteica; nucleoide: zona del citoplasma che contiene DNA associato a proteine istoniche. Alcuni batteri possiedono flagelli e pili: i primi servono per nuotare e sono costituiti da proteine, i pili  servono per far aderire un batterio ad un altro durante gli scambi di materiale genetico.

CELLULE EUCARIOTICHE costituite da membrana plasmatica, citoplasma,  organuli e nucleo

• Nucleo: contiene DNA, è la sede del controllo genetico dell’attività cellulare, contiene il nucleolo in cui avviene la sintesi dei ribosomi a partire da RNA e proteine. E’ avvolto da una doppia parete nucleare perforata da pori nucleari (circa 3500) che lasciano passare ioni. Per sostanze di dimensioni maggiori ci sono delle sequenze segnale fate di amminoacidi che riconoscono la sostanza e la lasciano passare. Il DNA si trova sotto forma di cromatina associata ad istoni, questa prima della divisione cellulare si addensa x  formare i cromosomi.
• Citoplasma: costituito da citosol o citogel, in cui sono immersi gli organuli cellulari, sostenuti dal citoscheletro. Questo è costituito microfilamenti ( costituiti da astina, la stessa proteina presente nel tessuto muscolare) che contribuiscono al movimento della cellula,mantengono la forma della cellula formando un reticolo; da filamenti intermedi costituiti da proteine fibrose e cheratina, essi rafforzano la cellula e offrono resistenza alla tensione, i mucrotubuli sono cilindri ramificati costituiti da tubulina e funzionano da intelaiatura x la cellula.
• Membrana plasmatica: costituita da un doppio strato fosfolipidico, disposto con le teste polari verso l’esterno e le code apolari degli acidi grassi all’interno.All’interno della membrana sono presenti proteine integrali che attraversano il doppio strato fosfolipidico e sono anche chiamate proteine transmembrana. Le proteine periferiche si trovano solo su un lato della membrana e conferiscono proprietà diverse. Nel doppio strato f. sono inoltre presenti molecole di colesterolo che  condizionano la fluidità degli acidi grassi della membrana. Tale struttura è definita :a mosaico fluido.

Organuli cellulari

• Ribosomi: sintetizzati nel nucleolo e costituiti da RNA ribosomiale e 50 tipi di proteine diverse. Sono situati sul Reticolo endoplasmatico ruvido su cui avviene la sintesi proteica;
• Reticolo endoplasmatico: costituito da un insieme di membrane e sacchetti appiattiti. L’interno viene detto lume. Può essere ruvido, su cui avviene la sintesi delle proteine di secrezione, produce anche proteine destinate all’apparato di Golgi. Il REL è privo di ribosomi e svolge importanti funzioni: è sede della sintesi dei lipidi, è responsabile della trasformazione chimica di sostanze tossiche, farmaci e pesticidi, avviene l’idrolisi del glicogeno e immagazzina ioni calcio.
• Apparato di Golgi: appare come un insieme di sacchetti appiattiti e di piccole membrane. Ha la funzione di ricevere le proteine ed elaborarle, smista le proteine alle loro destinazioni finali; sintetizza i polisaccaridi x le cellule vegetali
• Lisosomi: sono sacchetti contenenti enzimi digestivi che idrolizzano macromolecole, a volte agiscono x fagocitosi. I prodotti della digestione attraversano la membrana del lisosomi. Un’altra funzione è quella di distruggere batteri e sono in grado di digerire intere cellule malate.
• Mitocondri: sono organuli costituiti da una doppia membrana, quella esterna è liscia e svolge funzione protettiva, quella interna si ripiega più volte formando delle creste mitocondriali. All’interno è presente una matrice in cui sono immersi ribosomi, DNA e diversi enzimi. Il loro compito è quello di idrolizzare le molecole di glucosio e produrre ATP.
• Plastidi: sono di diversi tipi: leucoplasti che sono la sede di accumulo di amidi e grassi; cromoplasti che contengono carotenoidi, pigmenti che conferiscono il colore ai fiori, frutti e foglie in autunno; cloroplasti: che contengono la clorofilla e presiedono alla fotosintesi. Sono formati da una doppia membrana, e al loro interno è presente una serie di membrane dette tilacoidi (che contengono la clorofilla) e si dispongono in pile a formare dei grani. Il liquido in cui sono sospesi i grani si chiama stroma e contiene ribosomi e DNA.
• Vacuolo: è presente solo nelle cellule vegetali, nelle cellule giovani vi sono tanti piccoli vacuoli che si fondono generando un unico vacuolo. Esso contiene acqua e soluti (ipertonico) e richiama acqua dall’esterno. Ha il compito di mantenere rigida la cellula vegetale.
• Parete cellulare: è presente solo nelle cellule vegetali, è costituita da fibre di cellulosa immerse in polisaccaridi complessi e svolge la funzione di sostegno x la cellula vegetale, fa da barriera contro le infezioni fungine, contribuisce a dar forma alla pianta.

Nei tessuti animali, le cellule sono quasi sempre raggruppate  in blocchi specializzati x formare i tessuti. Le cellule aderiscono fra di loro grazie alla membrana plasmatica e formano delle giunzioni cellulari.

Queste possono essere giunzioni occludenti che  si formano tra proteine specifiche  e hanno la funzione di impedire alle sostanze di scorrere tra gli interstizi delle cellule; ostacolando la migrazione dei fosfolipidi da una parte all’altra della cellula, delimitano zone con diverse funzioni. Sono tipiche dell’epitelio intestinale.

I  desmosomi sono abbondanti nei tessuti sottoposti a forti tensioni. Complessi di proteine transmembrana mediano l’aggancio dei filamenti intermedi del citoscheletro con le fibre della matrice extracellulare.

Le giunzioni comunicanti: le proteine transmembrana vanno a costituire canali idrofili in cui acqua e soluti possono passare da  una cellula all’altra rendendo comunicanti i citoplasmi di due cellule adiacenti.

TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA

Le membrane biologiche si lasciano attraversare da alcune sostanze, ma non da altre. Questa caratteristica viene detta semipermeabilità, e fa sì che le membrane determinino quali sostanze possono entrare ed uscire da una cellula o da un organulo. Le sostanze attraversano le membrane attraverso un meccanismo di trasporto passivo che non richiede energia, mentre i meccanismi di trasporto attivo richiedono energia sotto forma di ATP.

I meccanismi di trasporto comprendono: diffusione semplice, osmosi, diffusione facilitata e trasporto attivo.

• Diffusione : è un movimento di piccole molecole attraverso il doppio strato fosfolipidico di una membrana, secondo il gradiente di concentrazione, al fine di raggiungere una concentrazione isotonica. La velocità di diffusione è tanto maggiore quanto maggiore è il gradiente di concentrazione; l’equilibrio ottenuto è di tipo dinamico, nel momento in cui l’ambiente è isotonico, le particelle si spostano indifferentemente, mentendo però una uguale concentrazione.
• Osmosi : E’ il passaggio di acqua attraverso lo strato fosfolipidico, è completamente passivo e non comporta consumo di energia, e avviene da una zona a minor concentrazione di soluto (ipotonica), verso una zona in cui il soluto è più concentrato (ipertonico), al fine di raggiungere una condizione isotonica. Un esempio può essere il vacuolo nella cellula vegetale: esso è ricco di soluti, quindi richiama acqua dall’esterno, a differenza delle cellule animali, quelle vegetali sono dotate di pareti rigide, quindi si genera una pressione contro la parete cellulare che impedisce ad altra acqua di entrare. Questa pressione interna viene definita pressione osmotica o turgore, e contribuisce a mantenere le piante in posizione verticale. Quando il turgore viene a mancare, la pianta appassisce e se la perdita d’’acqua è eccessiva la membrana plasmatica si stacca dalla parete cellulare  provocando la morte della cellula.
• Diffusione facilitata : si tratta di un trasporto passivo attraverso canali proteici. La proteina di membrana quando si lega a una molecola segnale cambia forma e si apre un canale che può essere attraversato da molecole idrofile. Un altro caso è dato dalle proteine di trasporto che consentono la diffusione in entrambe le direzioni di molecole come gli zuccheri o amminoacidi. In questo caso si forma un legame tra il glucosio e un sito proteico che produce un cambiamento di forma della proteina e permette il rilascio del glucosio.
• Trasporto attivo : questo passaggio avviene contro il gradiente di concentrazione e comporta un dispendio di energia sottoforma di ATP. Può essere di tre tipi: uniporto (se le proteine trasportano una sola sostanza in un’unica direzione; un esempio è il trasporto di ioni Ca⁺⁺); simporto (se le proteine trasferiscono due sostanze nella stessa direzione); antiporo (se la proteina trasferisce due sostanze in direzioni opposte, una verso l’interno e una verso l’esterno della cellula. Un esempio è la proteina “pompa Na⁺/K⁺, che trasporta attivamente gli ioni sodio verso l’esterno dell’assone motorio, e il potassio all’interno dell’assone per ripolarizzare l’assone stesso dopo il passaggio dell’impulso nervoso).
• Endocitosi : con questo termine si intende il passaggio di macromolecole e persino piccole cellule. Durante l’endocitosi la membrana plasmatica si introflette attorno alle sostanze da trasportare formando una piccola tasca che poco ala volta crea una vescicola chiamata “fagosoma” che si fonde con i lisosomi dove avviene la digestione.

ERRORI NELLA MEIOSI

In un processo complesso come la meiosi è possibile che si verifichino degli errori. Questi sono:

• Non-disgiunzione: durante la meiosi 1 può accadere che una coppia di omologhi non si scinda o che i cromatidi fratelli non si separino durante la meiosi 2; questo fenomeno è chiamato non-disgiunzione e se si verifica nel cromosoma 21, porta alla trisomia 21 meglio conosciuta come sindrome di Down. Un bambino affetto da tale sindrome presenta un ritardo nello sviluppo, caratteristiche somatiche particolari a livello delle mani, lingua e palpebre; manifesta inoltre malformazioni cardiache ed è più soggetto a leucemie. Se lo zigote invece è monosomico non dà origine ad embrioni vitali;
• Traslocazione: un pezzo di cromosoma 21 si può trasferire su un altro cromosoma di dimensioni maggiori, ad esempio il 14. anche in questo caso il bambino è affetto da sindrome di Down però più grave della precedente;
• Delezione: consiste nella perdita di un frammento di cromosoma.