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LE CELLULE
Gli esseri viventi presentano tra loro notevoli differenze nella forma, nelle dimensioni, nel modo di vivere, procurarsi il nutrimento, riprodursi. Tuttavia, nonostante questa grande biodiversità, tutti gli organismi sono costituiti da cellule, unità elementari della vita.
Le cellule sono gli elementi costitutivi di ogni essere vivente sia animale che vegetale e si ottengono dalla divisione di cellule preesistenti. Ogni cellula può esser definita come un'entità chiusa ed autosufficiente: essa è infatti in grado di assumere nutrienti, di convertirli in energia, di svolgere funzioni specializzate e di riprodursi se necessario. Per fare ciò, ogni cellula contiene al suo interno tutte le informazioni necessarie.
Esistono due tipi principali di cellule: le cellule procariote e le cellule eucariote.
Le prime cellule ad apparire sulla terra furono le cellule procariote, che sono più piccole e hanno una struttura più semplice rispetto alle eucariote.
Le cellule procariote (pro:prima e kàryon:nucleo) sono cellule prive di un nucleo ben definito e delimitate dalla membrana cellulare, rispetto a quelle eucariote non possiedono organuli, fatta eccezione per i ribosomi, e hanno una struttura interna molto semplice. Non avendo il nucleo, il loro DNA è sparso nel citoplasma in una regione interna della cellula chiamata nucleoide. Gli organismi procarioti sono tutti unicellulari e si riproducono per scissione binaria.
Le loro dimensioni sono dell'ordine di pochi micron (μm = micrometro (simbolo: µm) è un'unità di misura della lunghezza corrispondente a un milionesimo di metro (cioè millesimo di millimetro)).
Le Cellule Procariote
Le cellule eucariote hanno una struttura semplice, prive di un vero nucleo, di organuli nel citoplasma, ad eccezione dei ribosomi, possiedono un solo cromosoma e il DNA si trova concentrato in una regione del citoplasma, senza essere delimitato da alcuna membrana. La cellula procariote ha inoltre una parete cellulare, che ha il compito di dare protezione e rigidità alla cellula, e in alcuni casi, anche una capsula esterna, per sopravvivere di più e in luoghi ostili. Sulla superficie esterna si trovano i pili, utili alla cellula per aderire alle superfici, e dei flagelli, usati come timone. Attualmente i procarioti sono divisi in due regni: quello dei batteri e degli archeobatteri.
Disegno di cellula procariotica:
1 Capsula batterica, 2
Parete cellulare, 3 Membrana
citoplasmatica, 4 Citoplasma, 5 Ribosomi, 6 Mesosoma, 7 Nucleoide (DNA), 8
Flagello
Differenze tra la cellula procariote e la cellula
eucariote
Una grande prima differenza, dalla quale deriva anche il loro nome, è la presenza del nucleo. Infatti esso è presente solo nelle cellule eucariote, dove ha la funzione di contenere il DNA sotto forma di cromosomi. Nei procarioti invece il nucleo manca e il DNA è sotto forma di un unico cromosoma di forma allungata presente in una zone chiamata nucleoide. Una seconda differenza è la presenza, nelle cellule eucariote, di numerosi organelli delimitati da membrana. Essi hanno diverse funzioni a seconda della cellula nella quale si trovano. Una terza differenza consiste nelle dimensioni; le cellule eucariote sono più grandi rispetto a quelle procariote.
Le Cellule Eucariote
Una tipica cellula eucariotica presenta solitamente una dimensione circa 10 volte maggiore rispetto ad una tipica cellula procariotica, con un volume cellulare complessivo che può essere dunque anche 1000 volte maggiore. La principale caratteristica delle cellule eucariote, che le distingue da quelle procariote, è la presenza di una notevole compartimentazione (suddivisione) interna, costituita dalla presenza di vescicole ed invaginazioni racchiuse da membrane fosfolipidiche nelle quali hanno luogo specifiche attività metaboliche (reazioni chimiche). Il compartimento più importante è senza dubbio il nucleo cellulare, un organulo in cui viene conservato il DNA cellulare e che dà il nome alla cellula stessa (dal greco ευ, bene/vero e κάρυον, nucleo).
Le cellule eucariote e quelle procariote presentano differenze rilevanti e somiglianze:
La membrana plasmatica è del tutto simile a quella procariotica nella struttura e nella funzione.
La parete cellulare è presente, nella cellula vegetale e in quella dei funghi, ma hanno tuttavia una composizione profondamente diversa tra loro.
Il DNA eucariotico è organizzato in molecole lineari chiamate cromosomi, contenute interamente nel nucleo. Anche alcuni organelli eucariotici (come i mitocondri ed i cloroplasti) possono contenere DNA.
Gli eucarioti possiedono ciglia e flagelli per muoversi, sebbene la loro struttura sia decisamente più complessa di quella delle cellule procariotiche.
Esistono tre tipi di cellule eucariote:
queste sono le principali differenze.
le cellule animali – non possiedono ne parete cellulare, ne cloroplasti ne vacuolo centrale.
le cellule vegetali – possiedono sia parete cellulare che cloroplasti che vacuolo centrale.
le cellule dei funghi – possiedono la parete cellulare ma non cloroplasti ne vacuolo centrale.
Alcune strutture presenti all’interno delle
cellule:
MEMBRANA PLASTICA: Costituisce l'involucro della cellula. Ha una struttura a 2 strati: doppia fila di molecole fosfolipidiche con immerse delle proteine che servono a svolgere varie funzioni (di trasporto, di riconoscimento, di adesione, con funzione di recettori (sono i recettori presenti sulla superficie cellulare che ci permettono di riconoscere gli odori, i sapori ecc.)); impedisce al contenuto della cellula di disperdersi; è selettiva (permette ad alcune sostanze di entrare ed altre no); assicura resistenza per via della sua elasticità.
CITOPLASMA: Occupa tutto lo spazio interno. Sistema complesso e organizzato di membrane e di vescicole; vi avvengono reazioni chimiche necessarie per fornire energia alla cellula; è composto per il 90% d'acqua.
NUCLEO: Controlla le attività cellulari, è delimitato dalla membrana nucleare.
MITOCONDRI: Presiedono la respirazione cellulare (rappresentano le centrali energetiche delle cellule. Attraverso essi la cellula si procura la maggior parte dell’energia di cui ha bisogno). Sono a forma di bastoncelli; dotati di una doppia membrana: interna con le creste, esterna lineare.
RIBOSOMI: Dove avviene la sintesi proteica. Sono costituiti da due subunità prive di membrana composte da proteine e acido ribonucleico RNA.
RETICOLO ENDOPLASMATICO: è costituito da una serie di membrane ripiegate. Può essere RUVIDO: per presenza di ribosomi sulla superficie, vengono assemblate le proteine e immagazzinate in vescicole; LISCIO: privo di ribosomi sulla superficie ed è sede del processo di sintesi di molecole come i lipidi.
Apparato del Golgi: L'apparato di Golgi ha una funzione molto importante ovvero di rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti cellulari. È formato da cisterne membranose appiattite, impilate le une sulle altre. Al suo interno le proteine provenienti dal reticolo endoplasmatico vengono modificate (ad esempio le proteine possono legate a degli zuccheri - glicoproteine o a dei lipidi - lipoproteine). Il suo ruolo è essenziale nella formazione dei lisosomi..
LISOSOMI: Vescicole contenenti enzimi digestivi. Si formano nell'Apparato del Golgi.
Gli organuli cellulari
La membrana cellulare
La parete cellulare
I lisosomi
Il trasporto delle sostanze attraverso la membrana cellulare
La sintesi delle proteine
RISPONDERE ALLE SEGUENTI DOMANDE
LE CELLULE – domande e risposte
1. Gli organismi che sintetizzano autonomamente le sostanze organiche sono detti autotrofi o eterotrofi?
Risposta: quasi tutti gli autotrofi si procurano l’energia di cui hanno bisogno dalla luce del Sole;
invece gli eterotrofi si procurano l’energia di cui hanno bisogno nutrendosi di altri esseri viventi.
2. La cellula è l’unità base della _____________
Risposta: vita. Tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule. Gli esseri viventi fatti da una sola
cellula (unicellulari) possono essere o procarioti (cellule semplici senza nucleo) o eucarioti (cellule più grandi e complesse con il nucleo). Gli esseri viventi costituiti da più cellule
(pluricellulari) sono formati soltanto da cellule eucariote (cellule più grandi e complesse con il nucleo).
3. Le cellule procariote possiedono una membrana nucleare si o no?
Risposta: no. Le cellule procariote non hanno un nucleo e quindi neanche la membrana che lo
delimita.
4. Le cellule procariote possiedono organelli cellulari si o no?
Risposta: no. Le cellule procariote sono cellule semplici e quindi non possiedono organelli cellulari
(strutture specializzate che servono a compiere determinate funzioni).
5. Le cellule delle piante hanno la parete cellulare si o no?
Risposta: si. Le cellule delle piante e dei funghi hanno la parete cellulare quelle degli animali
no.
6. Sul reticolo endoplasmatico ruvido sono attaccati numerosi ribosomi si o no?
Risposta: si. Il reticolo endoplasmatico è uno degli organelli delle cellule eucariote e serve per
impacchettare (dentro vescicole fatte di membrana cellulare) le proteine prodotte dai ribosomi.
7. La cellula procariota forma organismi pluricellulari si o no?
Risposta: no. Solo le cellule eucariote possono formare organismi fatti di più cellule.
8. Esistono batteri pluricellulari?
Risposta: no. Solo le cellule eucariote possono formare organismi fatti di più cellule e le cellule dei
batteri essendo procariote esistono solo come organismi unicellulari.
9. La membrana cellulare è costituita principalmente da quali biomolecole?
Risposta: la membrana di tutte le cellule, sia procariote che eucariote, è costituita principalmente da
proteine e fosfolipidi.
10. La cellula procariota possiede i ribosomi si o no?
Risposta: si. Tutte le cellule possiedono ribosomi, perché tutte le cellule hanno bisogno di
proteine e i ribosomi servono a fabbricare le proteine.
11. La cellula eucariota presenta una compartimentazione si o no?
Risposta: si. Solo le cellule eucariote sono suddivise al loro interno in vari compartimenti
delimitati da membrane, in ognuno dei quali avvengono determinate funzioni.
12. La membrana interna del mitocondrio forma i lisosomi si o no?
Risposta: no. I mitocondri sono le centrali energetiche delle cellule eucariote cioè riforniscono
la cellula di energia (fabbricano l’ATP).
13. Dall’apparato di Golgi si staccano vescicole che scaricano sostanze
all’esterno della cellula si o no?
Risposta: si. L’apparato del Golgi è un organello delle cellule eucariote dove vengono elaborate
(modificate) le proteine che arrivano dal reticolo endoplasmatico ruvido.
14. Le funzioni delle membrane sono realizzate soprattutto da:
A – proteine presenti nel e sul doppio strato
B – fosfolipidi presenti nel e sul doppio strato
C – acidi nucleici presenti nel e sul doppio strato
D – ormoni presenti nel e sul doppio strato
E – organelli
Risposta: proteine presenti nel e sul doppio strato. Le proteine sono le molecole più
complesse prodotte dalle cellule e possono svolgere un’enorme varietà di compiti diversi.
15. Il DNA che contiene le istruzioni che fanno funzionare una cellula eucariota si trova dove?
Risposta: nel nucleo sotto forma di cromosomi (DNA + proteine)
16. Il reticolo endoplasmatico ruvido serve per la sintesi di quali biomolecole?
Risposta: le proteine. Le proteine vengono fabbricate sui ribosomi, impacchettate nelle membrane
del reticolo endoplasmatico e spedite all’apparato di Golgi dove dopo aver subito alcune modifiche saranno pronte per essere usate e spedite la dove servono.
17. Abbinate ciascuna struttura cellulare alla sua corretta funzione:
a) flagello – ciglio, b) apparato di Golgi, c) ribosoma, d) reticolo endoplasmico, e) lisosoma, f) cloroplasto, g) nucleolo, h) mitocondrio.
G – costruzione delle subunità dei ribosomi, C – sintesi proteica, D – modificazione
delle proteine e sintesi dei lipidi, A – movimento, H – formazione dell’ATP, E – digestione
intracellulare, B – separazione e impacchettamento di lipidi e proteine, F – fotosintesi.
18. Quali sono gli organuli sui quali avviene l'assemblaggio (la sintesi) delle proteine?
Risposta: i ribosomi. I ribosomi sono le fabbriche dove sono costruite le proteine.
19. Che differenza c’è fra trasporto attivo e trasporto passivo?
Risposta: nel trasporto attivo le sostanze si spostano da dove sono presenti in minore quantità
verso una zona a maggior quantità e questo non avviene spontaneamente ma attraverso l’uso di particolari proteine di trasporto che funzionano come delle pompe e richiedono energia sotto
forma di ATP.
Il trasporto passivo non richiede energia perché le sostanze si spostano da dove sono presenti in maggior quantità verso dove ce ne di meno e non richiede energia (come quando una goccia
di inchiostro si disperde (diffonde) nell’acqua).
20. Quali sono le funzioni della membrana plasmatica?
Risposta:
a. Delimitare contorni della cellula e dei suoi compartimenti.
b. Costituire siti di specifiche funzioni grazie alle proteine presenti sulla membrana (impacchettare le proteine come le membrane del reticolo endoplasmatico, oppure modificarle come le membrane dell’Apparato di Golgi, o fabbricare l’ATP come le membrane interne dei mitocondri, o permettere la fotosintesi come le membrane interne dei cloroplasti ecc.).
c. Contenere proteine di trasporto per regolare il movimento di sostanze tra interno ed esterno o tra i vari organelli.
d. Contenere i recettori (molecole proteiche) necessari per rilevare i segnali esterni (il dolore, il caldo, il freddo, il dolce, il salato ecc.).
e. Fornire i dispositivi per la comunicazione cellula - cellula e per l’adesione cellulare (tenere unite tra loro le cellule).