Gli acidi nucleici, il dna e i lipidi

Materie:Appunti
Categoria:Biologia

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Testo

ORGANIZZAZIONE DELLE CELLULE
Esistono in natura moltissimi tipi di cellule differenti.Tutte le cellule hanno il DNA come materiale genetico, svolgono le stesse reazioni chimiche, sono tutte circondate da una membrana esterna.Ogni cellula deve: procurarsi e assimilare le sostanze nutritive, eliminare i prodotti di rifiuto, sintetizzare nuovo materiale cellulare e in molti casi, muoversi e riprodursi. Una cellula non è un assortimento casuale di componenti ma un’entità dinamica e integrata. Gran parte delle attività di una cellula procedono simultaneamente e s’influenzano in modo reciproco.
Forma e dimensione delle cellule: Le cellule procariote sono lunghe 2 micrometri, le cellule eucariote 10 / 30 micrometri. Il limite principale alle dimensioni della cellula è rappresentato dal rapporto tra area superficiale e volume. A mano a mano che diminuisce il volume, aumenta rapidamente il rapporto tra superficie e volume. Alcune sostanze ( di base ) debbono attraversare la superficie della membrana. Queste sostanze sono i prodotti del metabolismo cellulare che è l’insieme delle attività chimiche che avvengono nella cellula. Più attivo è il metabolismo,più velocemente devono avvenire gli scambi con l’ambiente affinché la cellula compia le sue funzioni. Un altro limite alla dimensione della cellula riguarda la capacità del nucleo di fornire copie sufficienti delle informazioni necessarie a regolare i processi. La forma della cellula è determinata generalmente dalla sua parete cellulare, ma la forma di alcune è determinata da come esse sono attaccate alla cellule vicine e dalla pressione esercitata da queste. Inoltre la forma di altre cellule è determinata dalla disposizione dei filamenti strutturali posti al loro interno.
I confini della cellula
La membrana cellulare: La membrana cellulare separa il materiale vivente della cellula dall’ambiente circostante. Ha uno spessore che varia dai 7 / 9 nanometri. La struttura di base della membrana cellulare è costituita da un doppio strato di molecole fosfolipidiche disposte con le loro code idrofobe di acidi grassi verso l’interno. All’interno della membrana vi sono poi numerose molecole proteiche: proteine integrali di membrana, si estendono attraverso il doppio strato e sporgono da entrambi le parti. Sul lato citoplasmatico vi sono le proteine periferiche di membrana. Sebbene alcune proteine siano tenute in una certa posizione, le molecole lipidiche e alcune proteiche si possono muovere lateralmente all’interno del doppio strato: modello a mosaico fluido.
Specificità della membrana: Lo strato esterno è ricco di glicolipidi; le catene di carboidrati di queste molecole sporgono dalla superficie della membrana, mentre le code idrofobe sono all’interno. Anche la composizione proteica è differente. Le proteine di membrana, che possiedono strutture molto diverse tra loro, svolgono una grande varietà di funzioni essenziali. Alcune sono enzimi ( regolano specifiche reazioni chimiche ) altre recettori ( riconoscono gli ormoni e altre molecole regolatrici ) altre ancora sono proteine di trasporto (muovono ioni e molecole attraverso la membrana ).
La parete cellulare: la parete cellulare è caratteristica delle cellule vegetali. Questa, è esterna alla membrana ed è costruita dalla cellula.Quando una cellula vegetale si divide da origine ad una lamella mediana che tiene unite cellule adiacenti. Su ogni lato della lamella mediana ogni cellula costruisce la sua parete primaria. Questa parete contiene affastellate in microfibrille e deposte in una matrice di polimeri viscosi. Gli strati adiacenti di microfibrille sono orientati tra loro ad angolo retto.
La crescita delle piante è dovuta in gran parte all’allungamento cellulare ( la cellula aggiunge nuove sostanze alle sue pareti per tutto il processo ).
Il nucleo: E’ un grosso corpo, generalmente è la struttura più visibile all’interno della cellula. Circondato da una membrana nucleare, costituita anch’essa da due membrane(doppio strato fosfolipidico )che, fuse insieme a intervalli frequenti creano piccoli pori nucleari attraverso i quali transitano le sostanze da nucleo a citoplasma. I cromosomi si trovano all’interno del nucleo. Riconoscibili come massa di filamenti detti cromatina. La struttura all’interno del nucleo è il nucleolo,sito di costruzione delle subunità ribosomiche,è un insieme di ribosomi e filamnti di cromatina.
Funzioni del nucleo : Hetwig, con i suoi studi sulle uova e gli spermatozoi di riccio di mare riuscì a dimostrare che il nucleo è il vettore delle informazioni ereditarie e ogni volta che una cellula si divide queste passano alle due nuove cellule.In seguito, sia gli esperimenti con le amebe che gli esperimenti che fece Hammerling con l’alga marina Acetabularia ( con i quali studiò i ruoli relativi del nucleo e del citoplasma ) si dedusse che il nucleo esercita una continua influenza sulle attività svolte dalla cellula, assicurandole il rifornimento di molecole complesse del tipo delle quantità richieste.
Il citoplasma : In esso vi sono strutture complesse, appare notevolmente organizzato. La parte fluida è detta citosol, soluzione concentrata di ioni, di piccole molecole e di proteine. Contiene numerosi ribosomi.Circa metà del citoplasma è costituito da compartimenti circondati da membrane chiamati organuli.Ogni organulo svolge le proprie funzioni.All’interno della cellula la superficie di membrana degli organuli è enorme.Sono tenuti fermi,nella cellula, da dei filamenti proteici che formano il citoscheletro. Le fibre di questo mantengono la forma della cellula, le consentono di muoversi e dirigono il traffico molecolare all’interno della cellula.
Vacuoli e vescicole : sostegno e trasporto
Vacuoli : cavità citoplasmatica circondata da una membrana e piena d’acqua e di soluti. Le cellule vegetali hanno molti vacuoli piccoli che, con la maturazione, si riuniscono in un vacuolo centrale che diventa il principale elemento di sostegno della cellula.
Vescicole : hanno la stessa struttura dei vacuoli ma sono più piccole. Principale funzione: il trasporto delle sostanze sia all’interno che all’esterno della cellula.
Ribosomi : Luoghi nei quali gli amminoacidi vengono assemblati in proteine spesso attaccati al reticolo endoplasmatico
Reticolo Endoplasmatico: rete di sacchi appiattiti,tubuli e canali connessi tra loro. Può essere granulare (con i ribosomi) o liscio. Quello granulare è collegato alla membrana nucleare, quello liscio, è la continuazione del granulare. La normale sintesi dei lipidi avviene nel granulare che interviene nella sintesi di molte proteine.
Apparato di Golgi: costituito da pile di sacchi appiattiti, limitati da membrane, circondati da tubuli e vescicole provenienti dal retiolo, modifica le membrane e contenuti di esse, ingloba i prodotti finali in vescicole che trasportano il tutto in altre parti della cellula.
Lisosomi: tipo di vescicola grande prodotta dall’apparato di Golgi- sacchi essenzialmente membranosi, che racchiudono enzimi coinvolti in rezioni di idrolisi. Dopo che i batteri vengono catturati dai globuli bianchi e messi in dei vacuoli, i lisosomi si fondono con essi e liberando enzimi idrolitici, fanno digerire alla cellula il batterio. Se i lisosomi si rompono la cellula viene distrutta .
Cloroplasto: particolare organulo in cui sono organizzate le membrane contenenti clorofilla in tutti gli organismi eucarioti fotosintetici
Mitocondrio: organuli circondati da due membrane nei quali avviene la respirazione cellulare utilizzando ossigeno e liberando energia la membrana interna presenta creste, superfici di lavoro per le sue reazioni.
Citoscheletro: rete di proteine filamentose del citoplasma. Mantiene la forma all cellula, fissa i suoi organuli , dirige il suo traffico interno , le consente di muoversi. E’ costituito da 3 tipi di filamenti: di actina, intermedi, microtubuli. Struttura dinamica di sostegno che si modifica e si sposta a seconda delle attività della cellula e le consente di muoversi. Ci sono due tipi differenti di meccanismi molecolari di movimento cellulare: 1° assemblaggio di proteine contrattili in cui i filamenti di actina sono i principali componenti. Essi partecipano al movimento interno dei contenuti cellulari e della cellula stessa
Ciglia e flagelli: strutture lunghe e sottili che si estendono dalla superficie di molti tipi di cellule eucariote. Differiscono tra loro solo per lunghezza: ciglia-corte e tante falgelli-lunghi,pochi
Molte cellule che rivestono la superficie interna del nostro corpo hanno ciglia per pulire. Quasi tutti i flagelli e le ciglia eucariote presentano la stessa struttura interna: 9 coppie di microtubuliaderenti formano una specie di cilindro che circonda due microtubuli centrali. Ciglia e flagelli si originano dal corpo basale → centrioli simili

L’UNITA’ DELLA VITA cap. 6
La membrana cellulare regola il passaggio di sostanze dentro e fuori la cellula,una funzione,questa,che permette alla cellula di mantenere la sua integrità strutturale e funzionale.Questa regolazione di dipende dall’interazione tra la membrana e le sostanze che la attraversano.Oltre alla membrana cellulare esistono membrane interne che controllano il movimento d sostanze tra i compartimenti della cellula (mitocondri,cloroplasti,nucleo).
Per mantenere costante l’ambiente interno,la membrana cellulare deve, contemporaneamente,tenere fuori alcune sostanze facendone entrare altre e viceversa.
Una delle principali sostanze che passano dentro e fuori la cellula è l’acqua.Il potenziale idrico determina la direzione in cui passa l’acqua;infatti,l’acqua si muove da una ragione con potenziale idrico maggiore a una regione con potenziale idrico a una regione in cui la concentrazione è < ; si muovono 2° gradiente (viceversa,contro gradiente)+ grande è la differenza di concentrazione,+ veloce è la diffusione.La diffusione ha la massima efficienza quando l’area della suxficie è grande rispetto al volume,quando la distanza da xcorrere è breve e quando il gradiente d concentrazione è elevato.Grazie alle loro attività metabolike le cellule mantengono un elevato gradiente d concentrazione x molte sostanze attraverso la membrana cellulare e tra 2 diverse regioni del citoplasma.
Equilibrio dinamico → quando le molecole raggiungono una distribuzione uguale(nn c sono + gradienti)
Xkè la diffusione sia efficiente occorre ke si verifiki su distanze relativamente piccole e cn alto gradiente d concentrazione.
Una membrana ke xmette il passaggio d alcune sostanze mentre impedisce il passaggio d altre è detto → selettivamente permeabile.
L’osmosi è la diffusione d acqua attraverso una membrana ke xmette il passaggio d acqua,ma impedisce il movimento netto d acqua nell’osmosi avviene da una regione d concentrazione < d soluto(ambiente ipotonico), e quindi d potenziale idrico >, a una d concentrazione > d soluto(ambiente ipertonico), e quindi di potenziale idrico d quella finale.Tutti i processi tendono sempre a aumentare il disordine (entropia) dell’universo.
Processo esoergonico: processo in cui l ’energia potenziale è minore di quella iniziale e che libera energia
Processo endoergonico: processo in cui l ’energia potenziale è > d quella iniziale e ke sottrae energia.
Se l ’energia potenziale dei prodotti della reazione è < di quella dei reagenti la reazione è esoergonica
Se l ’energia potenziale dei prodotti della reazione è > di quella dei reagenti la reazione è endoergonica
Minore è il contenuto termico, minore è l ’energia potenziale e > è il disordine, < è l’energia potenziale.
L’universo è un sistema chiuso, quindi dopo ogni trasformazione e ogni scambio di energia l ’universo nel suo insieme ha - energia potenziale e + entropia di prima, ma la vita può esistere proprio grazie a questo principio.
La terra invece è un sistema aperto; l ’energia che le cellule ricevono può essere accumulata in movimento elettricità luce e trasferendo l ’energia da un tipo di legame kimico ad 1 altro in forme + utili d energia kimica.
Le reazioni kimike sono essenzialmente trasformazioni di energia in cui l ’energia accumulata nei legami kimici d una sostanza è trasferita ai nuovi legami chimici di una sostanza diversa.
Gli elettroni passano da un livello di energia a un altro, da un atomo a un altro, da una molecola a un’altra e tutte queste reazioni sono dette reazioni di ossido\riduzione o reazioni redox
Ossidazione: perdita di un elettrone
Riduzione: acquisto di un elettrone
Nei sistemi viventi le reazioni di ossido riduzione sono quelle che catturano o liberano energia. Es: la riduzione di CO e l’ossidazione completa di una molecola di
C H O accumula e libera 686 kc di energia ma questo fenomeno viene controllato da organismi tali da regolare le reazioni kimiche in modo che il fenomeno sia graduale.

Le reazioni chimiche richiedono un apporto iniziale di energia,l’energia di attivazione che aumenta l’energia cinetica, facendo sì che esse si urtino con forza sufficiente per vincere la forza di repulsione tra gli elettroni che circondano le 2 molecole e spezzare i legami chimici presenti in essa.
In laboratorio l ’energia di attivazione è in genere somministrata sotto forma di calore, le cellule invece utilizzano gli enzimi, molecole specializzate nel funzionare come catalizzatori, cioè come sostanze che abbassano il livello di energia di attivazione necessaria a una reazione chimica formando un’associazione temporanea con le molecole reagenti.
Durante il processo un catalizzatore non subisce alterazioni permanenti e può perciò essere usato più volte; in più gli enzimi hanno la caratteristica
di essere efficaci anche in quantità molto piccole.
Substrato: molecola su cui agisce un enzima
Sito attivo: depressione o tasca in cui si incastra il substrato.
Alcuni enzimi sono molecole di RNA mentre tutti gli altri sono proteine globulari complesse formate da una o più catene polipeptidiche.
Molti enzimi richiedono la presenza di altre sostanze non proteiche per svolgere le loro funzioni, tali sostanze sono chiamate , alcuni ioni sono cofattori per certi enzimi. Anche certe molecole organiche non proteiche possono intervenire come cofattori enzimatici, queste molecole
sono chiamate coenzimi e si legano all ’enzima in genere molto vicino al suo sito attivo.
Alcuni coenzimi funzionano come accettori di elettroni nelle reazioni di ossidoriduzione acquistando elettroni e trasferendoli ad un’altra molecola.
Gli enzimi lavorano in serie: ognuno catalizza un piccolo passaggio di una serie ordinata di reazioni dette sequenze biochimiche.
Sequenze biochimiche diverse svolgono funzioni differenti nella vita di una cellula.
I vantaggi di questo sono:
1) i gruppi di enzimi che prendono parte alla stessa sequenza possono essere confinati in specifiche regioni cellulari
2) l’accumulo di prodotti intermedi è limitato, visto che ogni prodotto viene subito riutilizzato.

L’ATP fornisce energia alla maggiorparte delle attività cellulari.La molecola di ATP è formata da una base azotata,l’adenina,da 1 zukkero a 5 atomi di carbonio,il ribosio,e da 3 gruppi fosfato.Questi 3 gruppi sono legati da 2 legami covalenti ke si spezzano facilmente,ognuno liberando circa 7 kilocalorie d energia x mole.Le cellule sono in grado d svolgere reazioni endoergonike(ke rikiedono energia)accoppiandole a reazioni esoergonike ke forniscono il surplus d energia.In genere,queste reazione accoppiate coinvolgono l’ATP.

Esempio



  



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