La cellula, unità basilare della vita organica, è un microcosmo completo .. tutto comincia da lì .. mantenere le nostre cellule (ne abbiamo circa 67 trilioni) in buona salute significa mantenerci sani.

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2. Obiettivi:
Descrivere la
composizione
biochimica e le
proprietà delle
membrane cellulari
Descrivere il modello a
mosaico fluido della
struttura della
membrana cellulare
Descrivere le funzioni
biochimiche degli
organelli subcellulari

3. THE CELL
La cellula è stata scoperta da
Robert Hooke nel 1665
È l’unità strutturale e funzionale
di tutti gli organismi viventi

4. TEORIA
• Tutti gli esseri viventi
sono fatti di cellule.
• La cellula è la più
piccola forma vivente
in grado di svolgere
tutte le funzioni vitali.
• Tutte le cellule
derivano da cellule
preesistenti.
• Cellule > Tessuti > Organi > Sistemi >
Organismi

5. Il Regno Cellulare— Due categorie
Basate sulla presenza,
o sulla assenza, di un
vero nucleo definito
Cellule Procariote
[Greco; Pro =
prima, Karyon =
Nucleo]
Cellule Eucariote
[Greco; Eu = vero,
Karyon = Nucleo]

6. Differenze tra cellule procariotiche & eucariotiche

7. Organelli Cellulari
• Un compartimento, o struttura, della
cellula che svolge una specifica
funzione.
• Si trovano solamente nelle cellule
eucariote—
• Nucleo
• Reticolo Endoplasmatico
• Apparato di Golg
• Mitocondrio
• Entità quali i ribosomi, citoscheletro
e citosol non sono organelli
subcellulari e vengono considerate
come entità subcellulari o frazioni.

9. CELLULA / MEMBRANA PLASMATICA
La cellula è circondata da una
membrana cellulare che la
separa dal mondo esterno.
ECF – Il fluido al di fuori della membrana
cellulare
ICF- il fluido contenuto al suo interno
Consiste di lipidi, proteine e carboidrati.
Proporzione Proteine:lipidi=1:4 a 4:1
Il microscopio elettronico rivela che
bimembrana lipidica, fosfolipidi e
molecole di proteine formano un
disegno simile ad un mosaico.

10. Alla normale temperatura
corporea i lipidi sono in uno
stato fluido che è essenziale
per l’esocitosi, l’endocitosi e
l’attività lisosomiale.
Le principali classi di membrane
lipidiche sono:
Fosfolipidi
Glicolipidi
Colesterolo

11. Fosfolipidi
•Testa idrofila – acido fosforico ed
alcool
•Coda idrofoba – acidi grassi
•Favorisce la diffusione delle
molecole grasse solubili (O2,CO2,
alcool).
• Favorisce la flessibilità della
membrana cellulare. Agisce da
barriera tenendo gli organelli
dentro la cellula.
•Le classi di fosfolipidi sono :
fosfogliceridi e sfingomielina.

12. GLICOPROTEINE E GLICOLIPIDI
• Glicolipidi - catene di carboidrati legate a teste fosfolipidiche
• Glicoproteine – catene di carboidrati legate a proteine.
• Si trovano sul lato esterno della membrana cellulare
• Sono “sensori” che permettono all’organismo di riconoscere le
cellule e le molecole circostanti

13. Colesterolo
Colesterolo – prevalentemente presente nelle cellule dei
mammiferi provvede alla loro stabilità
Il Colesterolo presente tra i fosfolipidi influenza anche
la fluidità della membrana cellulare.
Ad alta temperatura ne limita il movimento
A bassa temperatura mantiene la fluidità delle membrane

15. PROTEINE DI MEMBRANA
• La membrana è un insieme di differenti proteine incorporate
nella matrice fluida della bimembrana lipidica
• Le principali classi di proteine
di membrana:
– Proteine Integrali:
• Incorporate nella membrana
• Possono essere trans-membrana o
solamente monotopiche
• Le proteine trans-membrana sono
proteine integrali che attraversano
la membrana affacciandosi sui due
lati
• Agiscono da enzimi e trasportatori
per ioni e sostanze quali il glucosio.
– Proteine periferiche:
• Non incorporate nella membrana
• Sono legate alla superficie della
membrana, spesso alla parte
esposta delle proteine integrali
• Agiscono da recettori riconoscendo
le molecole segnale

17. Modello a mosaico fluido di membrana
cellulare
• Teoria del modello a mosaico fluido - Singer e Nicolson,
1972
• Mosaico - struttura fatta di molte parti differenti.
• consiste di un doppio strato continuo di molecole
lipidiche. Le proteine di membrana sono incorporate
nel bistrato lipidico
• Il fluido del bistrato è una miscela di acidi grassi saturi
ed insaturi
• Le proteine sono inframmezzate nel bistrato
producendo un effetto mosaico.
• Viene chiamato modello a mosaico fluido poiché la
membrana consiste di un mosaico di proteine e lipidi
liberi di muoversi sull’intera superficie della membrana

18. MODELLO DI MEMBRANA CELLULARE A
MOSAICO FLUIDO

19. Funzione delle membrane

20. NUCLEO

21. NUCLEO
• L’Organello più
prominente
• Tutte le cellule
contengono il
nucleo eccetto le
emazie (globuli rossi
dei mammiferi) e
quelle della parte
superficiale della
pelle
• Il nucleo occupa la
maggior parte dello
spazio nei linfociti e
negli spermatozoi

22. Funzioni del nucleo cellulare
• Deposito di cromosomi: contiene la maggior parte del
materiale genetico cellulare
• Immagazzinamento e manutenzione del DNA
• Replica e riparazione del DNA
• Luogo della trascrizione e dei processi post trascrizionali
• Il centro di controllo della cellula
• Controlla le attività della cellula regolando l’espressione genica
• Produzione di subunità ribosomali nel nucleolo
Nucleolo: trascrive attivamente regioni del nucleo
• Sintesi del rRNA
• Formazione di subunità ribosomiche

23. Funzioni del nucleo cellulare (cont.)
Membrana nucleare Compartimentalizza il nucleo
Pori nucleari Trasporto di molecole tra il
citoplasma ed il nucleo
DNA cromatina Replica e trascrizione del DNA
Matrice Nucleare Replica e riparazione del DNA
e processi trascrizionali
Nucleolo Sintesi del rRNA e dei
ribosomi

24. RETICOLO ENDOPLASMATICO
• Il sistema di trasporto cellulare

25. Definizione - Un network di membrane
interconnesse che includono canali o
cisterne che vanno dall’involucro
perinucleare alla membrana plasmatica.
Tipi
RE rugoso – vi si legano i Ribosomi – sintesi
di nuove molecole di proteine nella
cellula, glicoproteine, lipoproteine
RE liscio – Sintesi delle sostanze lipidiche
quali ormoni steroidei, colesterolo ..
Detossificazione da droghe, tossine
È come un nastro trasportatore industriale

26. Funzioni del reticolo endoplasmatico rugoso

27. Funzioni del reticolo endoplasmatico liscio
• Sintesi dei lipidi
– Triacilglicerolo
– Fosfolipidi, Steroli
• Metabolismo delle droghe (nel fegato)
– Sistema del Citocromo P 450 Il RE liscio favorisce il
trasporto delle sostanze
entro la cellula
• Fornisce ioni calcio per le funzioni cellulari
• Il RE è i luogo di sintesi delle membrane.
– Sia RER che REL cooperano alla sintesi delle membrane

28. MICROSOMI
• Durante il frazionamento cellulare il RE si scompone e
la membrana si richiude formando piccole vescicole
chiamate microsomi
• Isolate per centrifugazione differenziale
• E come tali non si riscontrano nelle cellule

30. L’APPARATO DEL GOLGI

31. • Immagazzina, modifica e
compone le proteine
• Immagazzinamento
temporaneo di proteine di
nuova sintesi
• Modificazione chimica:
Aggiunta di gruppi funzionali
di carboidrati, lipidi , solfati o
fosfati alla proteina
• Destinazione, selezione,
composizione e secrezione
delle proteine
• Trasporto di molecole da e verso il
Golgi per mezzo di vescicole
• Produce anche lisosomi, vescicole
che contengono potenti enzimi
idrolitici

32. Lati Cis & Trans del Golgi
Le proteine vengono ricevute dal lato Cis del Golgi ed escono
dal lato Trans dopo le modifiche

33. LISOSOMI
• ‘Pacchetti di Distruzione’

34. LISOSOMA
Il lisosoma è una sacca
membranosa
contenente enzimi
idrolitici per digerire
le macromolecole.
• Predisposta nel RER
• Definita nel REL
grazie alla fusione di
fagosomi con i
lisosomi primari.

35. LISOSOMA • Contiene > 40 enzimi
• Il pH interno è circa 5 (acido)
in quanto il lisosoma ha un
protone che pompa ATPase
nella sua membrana.

37. Lisosoma - funzioni
• Degradazione delle
proteine, carboidrati,
lipidi e nucleotidi
• Distruzione di batteri,
corpi estranei
• Rimozione di prodotti
secreti in eccesso
• Rimozione delle cellule
inutili nell’embrione
• Autolisi postmortem

38. PEROSSISOMA

39. PEROSSISOMA
• Sembrano
apparentemente lisosomi.
• Perossidasi e catalasi
• Coinvolti nella
detossificazione del
perossido di idrogeno
• β-ossidazione degli acidi
grassi
• Participano nella sintesi
degli acidi biliari
• Giocano un ruolo
importante nel fegato,
dove detossificano l’alcool

40. Mitocondrio

41. Mitocondrio

42. Percorsi metabolici nei mitocondri
• Catena di trasporto di
elettroni
• Generazione di ATP
• Ciclo dell’acido citrico
• Produzione di chetoni
corporei
• β-ossidazione degli
acidi grassi
• Gluconeogenesi
• Sintesi delle pirimidine
• Sintesi dell’urea (i
primi 2 passaggi)
• Sintesi dell’Eme (lo
step iniziale e gli ultimi
3)

43. Mitocondrio: ‘la fabbrica di energia cellulare’

44. Mitocondri: Funzioni

45. Ribosomi
‘Officine di biosintesi delle proteine’
• Complessi di
Ribonucleoproteine
– Composte di rRNA e proteine
• due subunità
– Subunità grande
– Subunità piccola
• I ribosomi producono proteine
• Ribosomi del RER: Sintetizzano
proteine per l’export
• Ribosomi liberi nel citosol:
Sintetizzano proteine cellulari

46. CITOSOL (Linfa cellulare)

47. Citosol — Ruolo metabolico
• Sito della glicolisi
• Via dei pentoso fosfati
• Gluconeogenesi (La maggior parte)
• Parte della sintesi dell’Eme
• Parte del ciclo dell’urea
• Sintesi delle purine
• Parte della sintesi delle pirimidine
• Sintesi degli acidi grassi
• Parte della sintesi del colesterolo

48. Citoscheletro – lo scheletro della cellula
 Network di proteine intracellulari
 La membrana plasmatica è ancorata al
citoscheletro
 FUNZIONI:
 Forma e struttura caratteristica
 Ancoraggio degli organelli
 Permette la comunicazione Le tre fibre del citoscheletro
 Agisce da binario per il movimento degli (microtubuli in blu, filamenti
organelli intermedi in rosso, e l’actina in verde)
giocano infiniti ruoli nella cellula.
 Partecipa alla traslocazione intracellulare degli
organelli, ai movimenti dei microvilli, alla
divisione cellulare, all’esocitosi ed all’
endocitosi

49. Citoscheletro
Il citoscheletro
sostiene la cellula.

50. Struttura - citoscheletro
• Filamenti di
proteine
1. Microfilamenti
2. Microtubuli
3. Filamenti
intermedi
Microfilamenti
-Actina
Microtubuli -Tubuline
Filamenti intermedi –
proteine fibrose

51. Clinical aspects of subcellular organelles

52. Sommario: