Introduzione alla CELLULA
e
membrana cellulare
Lipidi: Molecole insolubili in acqua
Sono costituiti fondamentalmente da gruppi non polari,
tendono ad associarsi tra di loro e a formare barriere,
come nelle membrane cellulari.
Costituiscono, insieme ai carboidrati, le principali molecole
ossidate per fornire energia chimica per le attività cellulari
Lipidi neutri: combinazione di acidi grassi e glicerolo. La maggior parte
dei lipidi neutri è rappresentata da trigliceridi.
Negli animali una grande quantità di trigliceridi immagazzinati possiede
catene di acidi grassi saturi;
nelle piante i trigliceridi sono tipicamente insaturi.
Gli acidi grassi saturi hanno una catena idrocarburica priva di doppi legami.
La catena idrocarburica degli acidi grassi non saturi ha uno o più doppi legami che
piegano la catena, rendendo più difficile un impaccamento stretto.
I composti anfipatici
Molecole dotate di una porzione nettamente idrofobica e di
un’altra porzione nettamente idrofilica
Fosfolipidi: molecole anfipatiche, rappresentano i principali lipidi delle
membrane biologiche. I piu comuni sono i fosfogliceridi (fosfatidilcolina)
I fosfolipidi hanno una “coda” idrocarburica idrofobica
(l’acido grasso) e una “testa” idrofilica.
In acqua le interazioni delle code idrofobiche e delle teste
idrofiliche generano un doppio strato fosfolipidico.
Le teste sono dirette verso l’esterno, dove interagiscono con
l’acqua che le circonda. Le code sono rivolte verso l’interno.
Steroidi: il principale è il colesterolo, componente importante della
membrana plasmatica: ne mantiene la fluidità. Altri steroidi sono
importanti come ormoni negli animali: gli ormoni sessuali maschili e
femminili e gli ormoni della corteccia surrenale che regolano la
crescita e l'attività cellulare.
Colesterolo: inserendosi fra i fosfolipidi di membrana ne determina il
grado di fluidità, insieme al grado di insaturazione degli acidi grassi.
La vitamina E
LA VITAMINA E (a-TOCOFEROLO) È UNO DEI PIÙ IMPORTANTI
ANTIOSSIDANTI PROVENIENTI DALLA DIETA
ESSENDO DI NATURA LIPIDICA, OLTRE CHE FENOLICA PROTEGGE I
LIPIDI DELL’ORGANISMO DALL’OSSIDAZIONE
Vitamina E: (alfa-tocoferolo) inserendosi fra i fosfolipidi di membrana li
protegge dall’ossidazione da parte di ossigeno e radicali liberi.
Alfa-tocoferolo (vitamina E)
La struttura e la funzione
di tutte le membrane
cellulari dipende
fondamentalmente dai
fosfolipidi e da derivati
degli steroidi.
Le specifiche funzioni di
ciascuna membrana
dipendono dal tipo
di proteine presenti su
quella specifica
membrana.
Lipidi e proteine di
membrana possono
essere glicosilati.
Il modello a “Mosaico Fluido”
Schema di proteine di membrana in un
doppio strato lipidico
esempi di proteine di membrana
Funzioni delle membrane
Proteine di membrana: funzione
Funzioni della membrana plasmatica
• Regola il trasporto dei nutrienti all’interno della cellula
• Regola il trasporto dei prodotti di degradazione verso
l’esterno
• Mantiene “adeguate” condizioni chimiche nella cellula
• Fornisce un sito per le reazioni che avvengono
raramente in ambiente acquoso
• Contribuisce alla trasduzione del segnale
• Interagisce con altre cellule e con la matrice
extracellulare
Un richiamo per comprendere le funzioni:
Diffusione e Osmosi
Un richiamo per comprendere le funzioni:
Diffusione e Osmosi
PERMEABILE al soluto
IMPERMEABILE al soluto
FLUSSO
D’H2O
MEMBRANA
Il soluto si muove
per DIFFUSIONE
dalla soluzione più
concentrata a quella
meno concentrata.
La soluzione più
concentrata
richiama acqua da
quella meno
concentrata per
OSMOSI
Un richiamo per comprendere le funzioni:
Diffusione e Osmosi
PERMEABILE al soluto
IMPERMEABILE al soluto
PRESSIONE
OSMOTICA
Il soluto si muove
per DIFFUSIONE
dalla soluzione più
concentrata a quella
meno concentrata.
La soluzione più
concentrata
richiama acqua da
quella meno
concentrata per
OSMOSI
La PARETE CELLULARE di cellulosa
nei vegetali
Membrana
plasmatica cellulare
fosfolipidica
Parete secondaria
Parete primaria
La PARETE CELLULARE di cellulosa
nei vegetali
Fibre di cellulosa
(polimero del glucosio)
al microscopio
elettronico a scansione
Cellule vegetali
La parete cellulare delle cellule
vegetali conferisce alla cellula
un “perimetro” molto più rigido
generando un elevato apporto
strutturale ai tessuti.
La membrana
plasmatica è
una barriera
selettiva
Tipi principali di proteine di trasporto
CANALI: trasportano H2O e specifici tipi di ioni
secondo gradiente di concentrazione. Le proteine
che li compongono formano dei canali che
attraversano la membrana. Sono di solito regolati
da stimoli specifici.
TRASPORTATORI: legano ioni o molecole specifiche. Il
legame con la molecola trasportata provoca un
cambiamento conformazionale e quindi il
passaggio.
- Uniporto
- Simporto
- Antiporto
POMPE: usano l’energia da idrolisi dell’ATP per
spostare ioni contro gradiente di concentrazione
Ioni, piccole e grandi molecole possono attraversare
la barriera della membrana plasmatica mediante:
TRASPORTO PASSIVO:(diffusione semplice o
facilitata)
Avviene secondo gradiente (di concentrazione o
elettrochimico)
TRASPORTO ATTIVO
Avviene contro gradiente (di concentrazione o
elettrochimico)
ENDOCITOSI – ESOCITOSI
Avviene mediante formazione di vescicole
(macromolecole)
Trasporto Attivo
Pompe ATPasiche
ESOCITOSI
ESOCITOSI
ENDOCITOSI
Endocitosi
mediata da
recettore
Adesione Cellulare
• Le cellule sono spesso organizzate e assemblate a formare i
tessuti:
- Tessuto connettivo
- Tessuto epiteliale
- Tessuto osseo
- Tessuto muscolare
- Tessuto nervoso
Le cellule sono unite da strutture per lo più proteiche dette
GIUNZIONI
• Le giunzioni strette-occludenti (Tight junctions) prevengono il
passaggio di molecole attraverso lo space circostante alle
cellule, e definiscono regioni funzionali della membrana
plasmatica impedendo la migrazione delle proteine sulla
superficie cellulare.
• I desmosomi, paragonabili a bottoni a pressione, permettono
alle cellule di aderire fortemente le une alle altre.
• Le “gap junctions” (giunzioni comunicanti) creano dei canali
per comunicazioni chimiche e elettriche tra le cellule e sono
costituite da cilindri cavi formati da sei proteine dette
“connessoni”.
5.6 – Part 1
Figure 5.6 – Part 1
Desmosoma
non confondere con plasmodesma
vegetale, che invece è simile a
giunzione comunicante (gap). Vedi cell.
vegetale
5.6 – Part 2
Figure 5.6 – Part 2
Citoscheletro
Microtubulo: impalcatura
cilindrica cava di proteine
globulari di tubulina
Desmosoma
Filamenti intermedi: Corde di proteine fibrose
Microfilamento
Doppia collana
di catene
di actina
(proteina
non fibrosa)
Microtubuli, flagelli e centrioli
Organizzazione a
9 coppie di
microtubuli
paralleli nella
porzione flessibile
contrattile del
flagello
Organizzazione a
9 triplette del
corpo basale del
flagello, identica
a quella del
centriolo
Struttura del flagello
Piani di sezione
del flagello
centriolo
Flagello di Euglena (alga protista) e di gamete maschile
Cellula animale
Cellula vegetale
Parete cellulare
di cellulosa
(polimero del
glucosio)
Plasmodesma
Vacuolo
vegetale
Cloroplasto
Mitocondrio
Sede della respirazione:
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2
che si svolge a cavallo della
membrana interna (creste)
OH
|
C=O
|
C=O
|
CH3 Acido piruvico
Nel citoplasma della cellula: Glucosio  2 Ac. piruvico
Nel mitocondrio:
Ac. piruvico + O2 + ADP + Pi  H2O + CO2 + ATP
Cloroplasto
Sede della fotosintesi:
6H2O + 6CO2  C6H12O6 + 6O2
che si svolge a cavallo delle
membrane tilacoidi
Stroma
(spazio che accoglie
i tilicaoidi)
Tilacoidi e
spazio
tilacoide
Clorofilla + lux + H2O  O2 + ee- + CO2  C6H12O6
Grani
(pile di tilacoidi)
Tessuto vegetale
Cellula vegetale di colonia di Spyrogira
(alga protista)
L’abbiamo vista in laboratorio.