Tipi cellulari

3 lezione

Cellule procariotiche ed eucariotiche

Dal punto di vista della classificazione degli organismi esistono due domini: Procarioti ed Eucarioti.

I procarioti comprendono i batteri e gli archei.

Le cellule procariote sono prive di nucleo ben definito e delimitato da membrana nucleare

Procarioti

• Tipica struttura di un batterio. E’ presente una parete cellulare come nelle cellule vegetali, oltre alla membrana plasmatica. Sono presenti solo ribosomi e DNA. Non è presente un nucleo definito.

Gli Archei appartengono ad un altro regno del dominio dei procarioti.Si sviluppano in condizioni estreme ( a 100° C, soda 6 molare, etc)

Eucarioti

• Il dominio degli eucarioti comprende:• Animali e Piante , ma anche funghi-

cromisti e protisti• I protisti comprendono: i protozoi e le

alghe• Le cellule eucariotiche hanno un nucleo

con una membrana nucleare doppia, hanno tutti gli organuli cellulari e il DNA si organizza in cromosomi.

Cellule autotrofe ed eterotrofe

Eterotrofia

• L' eterotrofia è la condizione nutrizionale di un organismo che non è in grado di sintetizzare il proprio nutrimento autonomamente a partire da molecole semplici (CO2, H2O, N2 ect.)

• Per la sopravvivenza esso deve quindi far riferimento a composti organici pre-sintetizzati da altri organismi, che sono invece detti autotrofi (ad es. tutte le piante che posseggono clorofilla).

eterotrofi• Sono eterotrofi tutti gli animali

(pluricellulari eterotrofi), i protozoi, i funghi e quasi tutti i batteri.

Le cellule animali• Le cellule animali utilizzano sostanze nutritive (zuccheri, grassi e

amminoacidi) traendo da esse energia e producendo anidride carbonica (CO2) e acqua

IL CATABOLISMO CELLULARE ETEROTROFO

• Le tre classi di molecole che assumiamo con l’alimentazione sono:• Le proteine: poi scisse in amminoacidi• Gli zuccheri: trasformati in glucosio.• Gli acidi grassi come trigliceridi

Il catabolismo di queste sostanze (combustibile) è una ossidazione, quindi avviene in presenza di ossigeno (comburente). I prodotti finali di questa combustione sono CO2 e H2O.

La combustione si attua nei mitocondri secondo modalità diverse, quindi la CO2 e H2O si liberano all’interno dei mitocondri.

La CO2 diffonde passivamente dalla membrana mitocondriale, esce dalla cellula, passa nel sangue e viene eliminata con la respirazione.

autotrofia

• L'autotrofia è la condizione nutrizionale di un organismo in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche a partire da sostanze inorganiche e utilizzando energia non derivante da fonti metaboliche.

autotrofi• Sono autotrofe, ad esempio, tutte le

piante capaci di fotosintesi clorofilliana, le alghe, sia eucariote che procariote (alghe azzurre o cianobatteri), e molti batteri.

Rhodospirillum

Cellule vegetali• le cellule vegetali, oltre a possedere lo stesso meccanismo di

accumulo di energia degli animali, sono in grado, in presenza di luce, di catturare l’energia solare e di immagazzinarla sotto forma di sostanze di riserva (zuccheri e amido), che verranno utilizzate dagli eterotrofi

AMIDOL'amido è un carboidrato polisaccaridico che consiste di un gran numero di unità di glucosio unite tra loro da legame glicosidicoÈ composto da due polimeri: l‘amilosio (che ne costituisce circa il 20%) e l‘amilopectina (circa l'80%). In entrambi i casi si tratta di polimeri del glucosio, che si differenziano l'uno dall'altro per la struttura.

L'amilosio è un polimero lineare che tende ad avvolgersi ad elica, in cui le unità di glucosio sono legate tra loro con legami glicosidici

AMILOSIO

legame glicosidico

Amilopectina

• L'amilopectina è invece un polimero ramificato che presenta catene di base di struttura simile all'amilosio che si dispongono a formare una struttura ramificata

Amilopectina

ramificazione

Il cloroplasto

• Il cloroplasto è un tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche.

• All’interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi: l’energia luminosa viene catturata dai pigmenti di clorofilla e viene convertita in energia chimica.

CLOROPLASTO

Legame fra metabolismo animale e vegetale

I batteri

procarioti

I procarioti hanno un’organizzazione molto più semplice degli eucarioti.Essi hanno in comune una struttura di base, che comprende una PARETE CELLULARE, che è una struttura caratteristica della cellula procariote, e, al di sotto della parete, una MEMBRANA PLASMATICA. Su di essa si trovano quasi tutti gli enzimi che svolgono le reazioni metaboliche, poiché i batteri sono privi di organuli intracellulari, tranne i RIBOSOMI 70S e i MESOSOMI (mitocondri primitivi).

batteri

• Nel citoplasma sono presenti GRANULI DI RISERVA.

• Possibile presenza di PILI, necessari per la coniugazione batterica e di uno o più FLAGELLI, atti al movimento.

• La parete cellulare può essere rivestita esternamente da una CAPSULA, formata di regola da polisaccaridi.

• Manca una membrana nucleare, pertanto il materiale genetico, un unico cromosoma ad anello (NUCLEOIDE), è a contatto col citoplasma.

polisaccaridi

movimento

coniugazione

STRUTTURE FONDAMENTALIMEMBRANA PLASMATICA:

trasporto di nutrienti e cataboliti; sito di processi metabolici

PARETE CELLULARE:forma e protezione dalla lisi

NUCLEOIDE:materiale genetico:DNA

RIBOSOMI:sintesi proteicaMESOSOMA:

Di vari tipi;interviene nella divisione cellulare, contiene la maggior parte dei

citocromi oltre ad enzimi respiratori e della sintesi dei componenti della parete.

STRUTTURE ACCESSORIE: CORPI INCLUSI:

riserve di carbonio, fosfato, etc…SPORA:

sopravvivenza in condizioni ambientali sfavorevoli

VACUOLI GASSOSI:galleggiamentoFLAGELLI:

MotilitàPILI:

adesione alle superfici, coniugazione CAPSULA E STRATI MUCOSI:

adesione alle superfici, fattori di resistenza alla fagocitosi

Morfologia battericaMorfologia batterica

f) SPIROCHETE con più curve

c) VIBRIONI a virgola

d) SPIRILLI a spirale

b) BACILLI a bastoncino

Fra loro si distinguono per forma in

a) COCCHI a sfera a coppia si chiamano diplococchi a catena si chiamano streptococchi a grappolo si chiamano stafilococchi

Coniugazione batterica

Il materiale genetico della cellula batterica è costituito da un doppio filamento di DNA circolare. In molti batteri sono, inoltre, presenti molecole di DNA accessorie e più piccole, dette plasmidi, che generalmente portano geni non essenziali per la riproduzione del batterio. Molti di questi plasmidi possono essere trasferiti da un batterio a un altro mediante un sistema di scambio del materiale genetico, detto coniugazione.

Coniugazione batterica

coniugazione battericaLa coniugazione batterica è quindi un processo con il quale una cellula batterica trasferisce porzioni di DNA ad un'altra tramite un contatto cellula-cellula (attraverso i pili). Il fenomeno può così portare al verificarsi di ricombinazione genetica nei batteri. I segmenti di materiale genico trasferibile, che si trovano liberi nel citoplasma del batterio, sono detti plasmidi: sono di forma circolare e capaci di replicarsi in modo indipendente dal cromosoma batterico

Altri meccanismi che consentono di scambiare porzioni di materiale genetico sono:

- la trasduzione, in cui il DNA viene trasferito dai virus batterici o batteriofagi.

- la trasformazione, in cui il DNA viene inglobato nella cellula batterica direttamente dall’ambiente esterno (Solo alcune specie batteriche possono acquisire DNA estraneo dall'ambiente)

TRASDUZIONE E TRASFORMAZIONE BATTERICA

La trasduzione batterica consiste nel passaggio del DNA di un batterio ad un altro tramite un batteriofago . Questo processo permette il passaggio di materiale genetico da una cellula ad un'altra; è quindi uno dei meccanismi di ricombinazione batterica dei batteri (insieme alla coniugazione batterica e alla trasformazione batterica).

batteriofago

Mix di DNALisi e formazione di virus

Inserzione di DNADNA virale inserito nel DNA batterico

VIRUS

• I virus sono entità biologiche con caratteristiche di parassita obbligato, la cui natura di organismo vivente o struttura subcellulare è discussa, così come la trattazione tassonomica. La singola unità virale viene denominata virione.

Batteriofago

virus• tutti posseggono un relativamente piccolo

genoma costituito da DNA o RNA, che trasporta l'informazione ereditaria;

• tutti posseggono, quando all'esterno della cellula ospite, una copertura proteica (capside) che protegge questi geni

Genoma

Capside

HIV (retrovirus)

Human Immunodeficiency Virus

BATTERIOFAGO

Replicazione virale

• Il loro comportamento parassita è dovuto al fatto che non dispongono di tutte le strutture biochimiche e biosintetiche necessarie per la loro replicazione.

• Tali strutture vengono reperite nella cellula ospite in cui il virus penetra, utilizzandole per riprodursi in numerose copie.

• La riproduzione del virus spesso procede fino alla morte della cellula ospite, da cui poi dipartono le copie del virus formatesi.

Le cellule batteriche si moltiplicano per SCISSIONE binaria: il materiale genetico si duplica e si distribuisce ai due poli della cellula batterica, la quale si allunga e alla fine si divide in due cellule figlie identiche alla cellula madre.

MOLTIPLICAZIONE BATTERICA

Scissione binaria

Salmonella

Alcuni batteri si riproducono ogni 20-40 minuti.

In condizioni favorevoli, con una divisione ogni 30 minuti, da una sola cellula dopo 15 ore si possono ottenere circa un miliardo di nuove cellule, che formano una colonia spesso visibile a occhio nudo.

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Riproduzione

Spore battericheIn condizioni avverse alcuni batteri vanno

incontro a un processo di divisione modificato, al termine del quale vengono prodotte forme

quiescenti, dette spore, in grado di sopportare condizioni estreme di temperatura e umidità

SPORE

Antibiogramma• L'antibiogramma (spesso indicato come

ABG) è un esame in vitro che permette di valutare se un batterio è sensibile ad un determinato antibiotico.

Colonie sensibili

Colonie poco sensibili