Classificazione degli esseri viventi e cellule procariote

Gli esseri viventi si dividono in tre domini e si classificano anche in base a come ottengono energia. Gli autotrofi trasformano sostanze inorganiche in organiche (come le piante), mentre gli eterotrofi devono assumere sostanze organiche da altri organismi.

Le cellule procariote sono semplici ma efficienti. Includono batteri e archea, sono sempre unicellulari e misurano circa 1,5 µm. La loro struttura va dall'esterno verso l'interno: capsula, parete cellulare, membrana plasmatica, citosol con nucleoide e ribosomi.

Il nucleoide contiene il DNA circolare non protetto da membrana, organizzato in operoni - gruppi di geni controllati da un unico promotore. I plasmidi sono filamenti di DNA extra che conferiscono vantaggi come la resistenza agli antibiotici.

Ricorda: I procarioti si riproducono solo per scissione binaria (asessuata), mentre negli eucarioti i meccanismi sono più complessi!

Cellule eucariote e membrana plasmatica

Gli eucarioti si suddividono in protisti (unicellulari), funghi (eterotrofi), piante (autotrofe) e animali (eterotrofi). Le loro cellule sono più grandi $5-20 µm$ e complesse, con organuli specializzati.

La membrana plasmatica ha struttura a "mosaico fluido": un doppio strato di fosfolipidi con teste polari idrofile esterne e code apolari idrofobe interne. Le proteine possono attraversarla completamente (transmembrana) o parzialmente (periferiche).

Il colesterolo regola la fluidità: aumenta la rigidità ad alte temperature e la fluidità a basse temperature. I carboidrati formano glicoconiugati sul versante esterno, importanti per il riconoscimento cellulare.

Il trasporto attraverso la membrana dipende dalle dimensioni molecolari, polarità e gradiente di concentrazione. Piccole molecole apolari passano liberamente, mentre quelle polari grandi hanno bisogno di proteine specifiche.

Trucco per l'esame: Ricorda che "simile scioglie simile" - molecole apolari attraversano facilmente la membrana lipidica!

Trasporto di membrana

Il trasporto passivo sfrutta il gradiente di concentrazione senza energia. Include: diffusione semplice (gas, molecole apolari), diffusione facilitata (glucosio tramite carrier) e diffusione regolata (ioni tramite canali ionici).

I canali ionici si aprono solo in condizioni specifiche. Quelli voltaggio-dipendenti rispondono a cambi di potenziale $come -55mV per il sodio$, mentre quelli ligando-dipendenti si attivano quando si lega una molecola specifica.

Il potenziale di membrana a riposo è -70mV: più sodio fuori $carica +$ e più proteine/fosfati dentro $carica -$. Questo equilibrio è cruciale per l'attività nervosa.

Il trasporto attivo va contro gradiente usando energia ATP. La pompa sodio-potassio è l'esempio perfetto: espelle 3 Na+ e fa entrare 2 K+ per mantenere il potenziale a riposo, grazie all'enzima ATPasi che idrolizza ATP.

Consiglio: Pensa alla pompa sodio-potassio come a una porta girevole che costa energia per funzionare!

Osmosi e trasporto di massa

L'osmosi è il movimento del solvente (acqua) verso la zona con più soluto, attraverso membrane semipermeabili tramite acquaporine. Le cellule reagiscono diversamente a seconda dell'ambiente.

In ambiente ipotonico (meno soluti fuori), l'acqua entra e la cellula si gonfia fino a scoppiare (emolisi). In ambiente ipertonico (più soluti fuori), l'acqua esce e la cellula si raggrinzisce. In ambiente isotonico c'è equilibrio perfetto.

Il trasporto di massa muove particelle grandi tramite vescicole, richiedendo energia. L'endocitosi porta materiale dentro: fagocitosi per solidi (come i globuli bianchi che "mangiano" batteri) e pinocitosi per liquidi.

L'esocitosi espelle materiale: le vescicole interne fondono la loro membrana con quella cellulare e rilasciano il contenuto all'esterno.

Esempio pratico: I globuli rossi in soluzione salina ipertonica si raggrinziscono - ecco perché le flebo devono essere isotoniche!

Giunzioni cellulari e comunicazione

Le giunzioni cellulari sono ponti proteici che collegano cellule vicine o cellule alla matrice extracellulare (MEC) - una rete di macromolecole che varia secondo il tessuto (fibronectina nel connettivo, plasma nel sangue).

Le giunzioni occludenti formano una "cintura" impermeabile attorno alle cellule grazie a claudina e occludina. Sono fondamentali nell'intestino per separare gli spazi e controllare cosa passa.

Le giunzioni ancoranti tengono unite le cellule come una cerniera. I desmosomi (con caderine) collegano i citoscheletri tra cellule, mentre gli emidesmosomi (con integrine) attaccano le cellule alla MEC. Sono abbondanti in tessuti sotto stress come cuore e muscoli.

Le giunzioni comunicanti permettono scambi di ioni e molecole piccole attraverso canali formati da connessoni (6 connessine ciascuno). Nel cuore formano i dischi intercalari per la conduzione elettrica.

Memorizza: Occludenti = separano, Ancoranti = tengono unite, Comunicanti = fanno parlare le cellule!

Citoscheletro e reticolo endoplasmatico

Il citoscheletro è una rete di proteine filamentose che dà forma, sostegno e movimento alla cellula. Si compone di: microtubuli (i più grandi, di tubulina, formano centrioli), filamenti intermedi (sostegno meccanico) e microfilamenti (actina, per movimento).

Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) ha ribosomi sulla superficie e produce proteine destinate all'esterno o ai lisosomi. La sintesi inizia nel citosol, poi la "sequenza segnale" guida il ribosoma al RER dove avviene la N-glicosilazione.

Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) è senza ribosomi e ha funzioni diverse: sintesi lipidi e colesterolo, accumulo calcio, detossificazione e una tappa della gluconeogenesi tramite l'enzima Glucosio-6-Fosfatasi.

Il REL è sviluppato nelle cellule del surrene (ormoni steroidei), fegato (detossificazione) e muscoli (reticolo sarcoplasmatico per il calcio).

Trucco: RER = Rugoso = Ribosomi = pRoteine, REL = Liscio = Lipidi!

Apparato di Golgi e organuli digestivi

L'apparato di Golgi è formato da cisterne impilate con due facce: cis (verso il nucleo, riceve dal RER) e trans (verso la membrana, rilascia vescicole). Qui avvengono modificazioni chimiche come O-glicosilazione e smistamento delle proteine.

I lisosomi sono gli "spazzini" cellulari con idrolasi acide (pH 5,0) che digeriscono materiale interno (autofagia) ed esterno (eterofagia). Si formano dalla fusione di vescicole del Golgi con endosomi che diventano acidi.

Un esempio pratico è la reazione acrosomiale: l'acrosoma dello spermatozoo (formato dal Golgi) rilascia enzimi litici per attraversare la zona pellucida dell'ovocita durante la fecondazione.

I perossisomi contengono perossidasi e catalasi per reazioni di ossidazione. Ossidano substrati formando H₂O₂ tossico, che viene subito degradato dalla catalasi. Sono importanti per il metabolismo lipidico e detossificazione.

Ricorda: Golgi = centro postale (modifica e spedisce), Lisosomi = sistema digestivo cellulare!

Mitocondri, cloroplasti e nucleo

I mitocondri sono le centrali energetiche con doppia membrana: esterna permeabile (porine) e interna impermeabile con creste. Nella matrice avviene il ciclo di Krebs, mentre sulle creste la sintesi di ATP. Contengono DNA materno e ribosomi propri.

I cloroplasti (solo vegetali) hanno struttura simile ai mitocondri ma svolgono fotosintesi. Contengono tilacoidi impilati in grani dove si trova la clorofilla (simile all'eme ma con Mg²⁺). La fase luminosa avviene sui tilacoidi, quella oscura nello stroma.

Altri plastidi vegetali includono amiloplasti (deposito amido) e cromoplasti (pigmenti colorati).

Il nucleo contiene il DNA nella cromatina ed è delimitato da doppia membrana con pori nucleari. Il nucleolo è dove si forma l'RNA ribosomiale e si assemblano i ribosomi. La membrana esterna continua con il RER.

Connessione importante: La teoria endosimbiotica spiega perché mitocondri e cloroplasti hanno DNA proprio - erano batteri ancestrali!