Introduzione alla biologia della cellula

Lezione 4

La cellula procariote

Differenze tra cellula procariote e cellula eucariote

CELLULA PROCARIOTE

• E’ provvista di PARETE

• Non ci sono organuli

• Esistono RIBOSOMI dispersi

• E’ tipica di due gruppi di microorganismi: Batteri e Archaea

CELLULA EUCARIOTE• La parete non è una

struttura fondamentale (è presente in piante terrestri, alghe e funghi)

• Nucleo • Mitocondri • Tubuli• Ribosomi ADDENSATI

su un sistema di membrane (RER)

Strutture della cellula procariote

• I batteri si trovano ovunque nell’ambiente

• Devono interagire con piante, animali e con le componenti biotiche e abiotiche del suolo

• Sopravvivono anche in ambienti estremi

Archebatteri termoacidofili: prediligono condizioni di elevata temperatura (70-75°C; non sopravvivono

sotto i 55°C) e pH acido, compreso tra 2 e 3. Il Solfolobus vive in prossimità di sorgenti sulfuree

calde; è in grado di mantenere un pH interno vicino a 7.

Capsula

• E’ il primo rivestimento esterno• E’costituita da aminoacidi o zuccheri (in

forma di polimeri)• Non è presente in tutte le cellule procariote• Favorisce l’adesione della cellula ad altre

superfici (biotiche o abiotiche)• E’ un fattore importante per la virulenza dei

batteri patogeni (elude le difese dell’ospite)

Parete

• Presente in tutti i batteri (eccetto Micoplasmi)

• Determina la morfologia della cellula

• Protegge dalla LISI OSMOTICA

La concentrazione dei soluti è in genere inferiore nell’ambiente esterno rispetto all’ambiente interno alla cellula (CITOPLASMA); normalmente i batteri vivono quindi in un ambiente IPOTONICO. L’acqua tenderebbe quindi a ENTRARE nella cellula provocando la LISI OSMOTICA.

In base alla composizione della parete si distinguono:

BATTERI GRAM +• La parete è molto

spessa• Sotto la parete è

visibile un altro straterello (la membrana plasmatica)

BATTERI GRAM – • Il rivestimento esterno

è più sottile• E’ presente una zona

chiara detta SPAZIO PERIPLASMICO

• Al di sotto troviamo la membrana cellulare

Composizione della parete

• Peptidoglicano più acidi teicoici (Gram +)

• Peptidoglicano più membrana esterna, costituita da lipopolisaccaridi, fosfolipidi e proteine (Gram -)

• Lo strato di peptidoglicano è una sottile lamina costituita da due derivati polisaccaridici

Membrana citoplasmatica

• Funzione universale di tutte le membrane: regolare l’accesso dei nutrienti

• Alcune molecole passano attraverso la membrana con sistemi comuni alle cellule eucariote

• Certe funzioni (respiratorie, fotosintetiche) nelle cellule batteriche avvengono solo a livello di membrana (nelle cellule eucariote sono svolte da organelli)

Unica differenza chimica:

PROCARIOTI

Non sono in grado di sintetizzare gli steroli

EUCARIOTI

Nella membrana sono presenti gli steroli

Membrana citoplasmatica

• Permeabile in modo selettivo (fa passare liberamente acqua e gas)

• E’ adibita al trasporto di nutrienti e all’eliminazione di sostanze di rifiuto

• E’ sito di processi metabolici• E’ il sito dove vengono captate molecole

utili (chemiotassi dovuta a proteine-sensore presenti sulla membrana)

Citoplasma

• E’ un GEL GRANULARE contenente acqua (75%) e soluti (25%)

• In questa soluzione sono immersi i ribosomi, il DNA e i plasmidi

• In alcuni batteri si possono trovare anche sostanze di riserva, accumulate in forma insolubile e vescicole gassose (galleggiamento)

Ribosomi

• Costituiti da RNA (60%) e proteine (40%)

Struttura della metà superiore di un ribosoma; in viola sono evidenziate le proteine. Le porzioni chiave di RNA in rosso interagiscono con la metà complementare.

DNA

• Un cromosoma singolo

• Non delimitato da membrana

Plasmidi

• Sono strutture costituite da DNA

• Aumentano il contenuto di informazioni genetiche nella cellula

• Possono essere trasferiti da una cellula a un’altra tramite un processo UNIDIREZIONALE detto coniugazione

Flagelli

• Li possiedono anche alcune cellule eucariote

• Possono essere diversamente distribuiti a seconda della specie

• Sono ancorati all’interno della parete (corpo basale o motore)

• Sono costituiti da proteine che si formano nel citoplasma

Funzione dei flagelli

• Servono per il movimento orientato

• Chemiotassi (verso un nutriente)

• Aerotassi (verso un concentrazione favorevole di ossigeno)

• Fototassi (verso la luce)

Fimbrie e pili

• Sono filamenti più sottili dei flagelli che favoriscono la coniugazione o l’attecchimento alle superfici

• L’adesività favorisce la colonizzazione di molte superfici (è favorita da diverse strutture: pili, capsula, parete)