2.Fisiologia cellulare
La fisiologia cellulare si concentra sullo studio delle funzioni delle cellule, inclusa la loro struttura e il
funzionamento interno. Ecco una panoramica dei concetti principali:
Struttura delle cellule
Membrane cellulari: Le membrane cellulari circondano le cellule e ne definiscono il confine esterno.
Sono costituite principalmente da fosfolipidi e proteine. Le membrane sono selettivamente permeabili,
il che significa che regolano il passaggio delle sostanze dentro e fuori la cellula.
Citoplasma: È la regione all'interno della membrana cellulare che contiene organelli cellulari, citosol (il liquido intracellulare) e il citoscheletro. Qui avvengono molte reazioni metaboliche e processi cellulari.
Organelli cellulari: Sono strutture specializzate all'interno delle cellule che svolgono funzioni specifiche.
Nucleo: Contiene il materiale genetico (DNA) e controlla le attività cellulari.
Mitochondri: Sono i "generatori di energia" della cellula, producendo ATP attraverso la respirazione
cellulare.
Reticolo endoplasmatico: Può essere liscio (coinvolto nella sintesi lipidica) o rugoso (con ribosomi
associati, coinvolto nella sintesi proteica).
Apparato del Golgi: Modifica, imballa e trasporta le proteine prodotte dai ribosomi.
Lisosomi: Contengono enzimi digestivi per la rimozione di rifiuti cellulari e la digestione di materiali
estranei.
Trasporto attraverso le membrane cellulari
Diffusione: Il movimento delle molecole da una regione di maggiore concentrazione a una di minore
concentrazione. Può essere semplice (attraverso la membrana lipidica) o facilitata (con l'assistenza di proteine).
Osmosi: È il movimento dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da un'area di minore concentrazione di soluti a una di maggiore concentrazione di soluti, fino a raggiungere l'equilibrio osmotico.
Trasporto attivo: Richiede energia sotto forma di ATP per spostare le sostanze contro il loro gradiente di concentrazione, attraverso proteine trasportatrici.
Trasporto di membrana: Include la endocitosi (ingresso di sostanze nella cellula tramite vescicole) e l'esocitosi (rilascio di sostanze dalla cellula tramite vescicole).
Lo studio della fisiologia cellulare comprende l'analisi dettagliata di come queste strutture e processi interagiscono per mantenere le funzioni vitali delle cellule e dei tessuti. La comprensione del trasporto attraverso le membrane cellulari è essenziale per capire come le cellule mantengono l'omeostasi e rispondono ai cambiamenti dell'ambiente circostante.
ESEMPI
Struttura delle cellule:
Membrane cellulari: Le membrane cellulari regolano il passaggio di sostanze all'interno e all'esterno
delle cellule. Un esempio è la proteina di trasporto che consente il passaggio selettivo di glucosio
attraverso la membrana delle cellule muscolari durante l'esercizio fisico.
Citoplasma e organelli: Durante la respirazione cellulare, i mitocondri convertono il glucosio in ATP (adenosina trifosfato), la principale fonte di energia utilizzata dalla cellula per svolgere le sue funzioni.
Nucleo e sintesi proteica: Il DNA nel nucleo contiene le istruzioni per la sintesi delle proteine. I ribosomi sul reticolo endoplasmatico rugoso traducono queste istruzioni per produrre proteine specifiche che possono essere utilizzate dalla cellula.
Trasporto attraverso le membrane cellulari:
Diffusione: Un esempio è la diffusione dei gas nei polmoni durante la respirazione. L'ossigeno passa
dalla zona ad alta concentrazione nell'aria ai polmoni, dove è a bassa concentrazione, permettendo
il suo assorbimento nei vasi sanguigni.
Osmosi: Se si mette una cellula in una soluzione ipertonica (con una concentrazione più alta di soluti rispetto al suo interno), l'acqua uscirà dalla cellula per equilibrare le concentrazioni, causando la sua contrazione o possibile rottura (in condizioni estreme).
Trasporto attivo: Le pompe ioniche nelle membrane cellulari utilizzano energia per spostare ioni come il sodio e il potassio attraverso la membrana contro il loro gradiente di concentrazione. Questo processo è cruciale per il mantenimento del potenziale di membrana nelle cellule nervose.
Endocitosi ed esocitosi: Le cellule possono inglobare sostanze attraverso la fagocitosi (endocitosi) per degradarle nei lisosomi o rilasciare sostanze fuori dalla cellula attraverso l'esocitosi. Un esempio è il rilascio di insulina dalle cellule pancreatiche mediante esocitosi.
Questi esempi dimostrano come la struttura cellulare e i processi di trasporto attraverso le membrane cellulari sono fondamentali per le funzioni e la sopravvivenza delle cellule, garantendo l'omeostasi e la risposta agli stimoli ambientali.
TEST
Quale struttura delle cellule regola selettivamente il passaggio delle sostanze dentro e fuori la cellula?
a) Citoplasma
b) Membrana cellulare
c) Nucleo
d) Reticolo endoplasmatico
Qual è la funzione principale dei mitocondri nelle cellule?
a) Sintesi proteica
b) Produzione di energia (ATP)
c) Secrezione di ormoni
d) Digestione di rifiuti cellulari
In che parte della cellula si trova il DNA che contiene le istruzioni per la sintesi delle proteine?
a) Citoplasma
b) Lisosomi
c) Nucleo
d) Reticolo endoplasmatico
Qual è il processo di trasporto attraverso la membrana cellulare che richiede energia sotto forma di ATP?
a) Diffusione
b) Osmosi
c) Trasporto attivo
d) Esocitosi
Cosa accade durante la diffusione?
a) Movimento delle molecole da un'area di minore concentrazione a una di maggiore concentrazione
b) Movimento dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile
c) Movimento delle molecole da un'area di maggiore concentrazione a una di minore concentrazione
d) Movimento degli ioni attraverso canali proteici
Cosa rappresenta l'osmosi?
a) Diffusione di acqua attraverso una membrana
b) Diffusione di sostanze idrofobiche attraverso la membrana cellulare
c) Diffusione di gas nei polmoni
d) Diffusione delle molecole di glucosio
Qual è il principale ruolo delle pompe ioniche nelle cellule?
a) Produzione di energia
b) Regolazione del pH cellulare
c) Movimento degli ioni attraverso la membrana
d) Trasporto attivo degli ioni attraverso la membrana
Qual è il processo di ingresso di sostanze all'interno della cellula tramite vescicole?
a) Fagocitosi
b) Endocitosi
c) Esocitosi
d) Trasporto attivo
Cosa succede se si mette una cellula in una soluzione ipertonica?
a) Assorbe acqua
b) Non cambia
c) Perde acqua
d) Espande la membrana
Qual è la funzione dell'apparato del Golgi all'interno della cellula?
a) Sintesi proteica
b) Modifica, imballaggio e trasporto delle proteine
c) Produzione di energia
d) Digestione delle molecole
Risposte:
b) Membrana cellulare
b) Produzione di energia (ATP)
c) Nucleo
c) Trasporto attivo
c) Movimento delle molecole da un'area di maggiore concentrazione a una di minore concentrazione
a) Diffusione di acqua attraverso una membrana
d) Trasporto attivo degli ioni attraverso la membrana
b) Endocitosi
c) Perde acqua b) Modifica, imballaggio e trasporto delle proteine
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