Gli organismi sono fatti di cellule

Diversi tipi di cellule a. batteri, b. un’alga verde, c. cellule di una pianta, d. cellule di unembrione animale

Tutti gli organismi sono formati

da piccole unità chiamate cellule

Alcuni organismi sono costituiti da una cellula sola,

come i batteri

Diversi tipi di cellule a. batteri

Altri organismi sono formati da più cellule, come gli

animali e le piante

Diversi tipi di cellule c. cellule di una pianta.

Diversi tipi di cellule

d. cellule di un embrione animale

Le cellule possono avere forma e dimensioni diverse

e compiere funzioni differenti, ma condividono

le caratteristiche di ogni essere vivente:

in particolare, possono scambiare sostanze con

l’ambiente, per alimentarsi ed espellere sostanze

di rifiuto, e riprodursi, dando origine a nuove cellule

Il termine “cellule” fuusato per la prima voltanel XVII secolo quandoRobert Hooke osservòin una fettina di sugheropiccoli scompartirettangolari e li chiamòcellulae, perchégli ricordavano le cellenei monasteri

La teoria cellulareNel 1858, Rudolf Virchow coniò la celebre frase:“tutte le cellule derivano da cellule”. Fu questa intuizione,insieme al precedente lavoro di Schwann e Schleiden,a dare origine alla teoria cellulare, che oggiè universalmente accettata ed è alla base di tuttele conoscenze biologiche

La teoria cellulare vale sia per gli organismi formatida una sola cellula (unicellulari) sia per quelli formatida tante cellule (pluricellulari)

I punti fondamentali della teoria cellulare sonoi seguenti:

• tutti gli organismi sono formati da cellule• le cellule compiono le funzioni proprie degli organismi

e sono le unità di base di tutti gli esseri viventi• ogni cellula deriva da altre cellule

Poiché le cellule sonogeneralmente piccolissimee invisibili a occhio nudo,per osservarle è necessariodisporre di strumentiche forniscanouna loro immagineingrandita:i microscopi

Figura 3 Cellula uovo e spermatozoi Con il microscopio elettronico è possibile ottenereimmagini come questa, con un forte ingrandimento e un eccezionale livello di dettaglio

CELLULE A CONFRONTO Un globulo bianco (in rosa), cellula eucariote presente nelsangue e fondamentale per la difesa dai patogeni, ingloba alcuni batteri (in verde), celluleprocariote, per distruggerli

Tutte le cellule hanno in comune alcune

caratteristiche fondamentali: sono circondate da una

membrana plasmatica al cui interno si trova una

sostanza gelatinosa, il citoplasma, e contengono il

DNA, la molecola dove si trovano le informazioni

ereditarie

Le cellule possono essere divise in due grandi

categorie: le cellule procariote e le cellule eucariote

Nelle prime il DNA è libero nel citoplasma, mentre

nelle seconde è racchiuso in una struttura circondata

da membrana chiamata nucleo

In tutte le cellule sono presenti tre strutture fondamentali:la membrana plasmatica, confine esterno della cellula; ilcitoplasma, massa gelatinosa all’interno della membrana; ilDNA, molecola che custodisce il materiale ereditario.Queste strutture adempiono a funzioni diverse

• La membrana plasmatica separa la celluladall’ambiente esterno, la protegge e controlla il flussodei materialiin entrata e in uscita

• Il citoplasma è l’ambiente in cui avvengono la maggiorparte delle funzioni biologiche della cellula; ècomposto principalmente da una sostanza gelatinosachiamata citosol, formata in gran parte da acqua eproteine

• Il DNA contiene le istruzioni per la produzione delleproteine, da cui dipendono tutte le caratteristiche e lefunzioni dell’organismo, e che vengono trasmesse allegenerazioni successive

Le cellule che possiedono un nucleo sono dettecellule eucariote, mentre quelle che ne sono prive sonodette cellule procariote

I procarioti, per esempio i batteri, sono organismiesclusivamente unicellulari (cioè formati da una solacellula)

All’interno di una cellula procariote, il DNA occupauna regione che prende il nome di nucleoide. Nellamaggior parte dei batteri è presente un involucrorelativamente rigido, esterno alla membrana plasmatica,chiamato parete cellulare, che serve a dare forma e aproteggere la cellula

Come sono fatte le cellule procariote

Una tipica cellula procariote. b. Fotografia al microscopio elettronico di un Proteus, uncomune procariote dei terreni.

Alcuni batteri possiedono un ulteriore strato protettivo,chiamato capsulaNel citoplasma delle cellule procariote sono contenutianchei ribosomi, piccoli organuli che svolgono un ruoloimportante nell’assemblaggio delle proteine

La capsula di un batterio Lo streptococco è un batterio che causa infezioni alle vierespiratorie e usa la capsula per ancorarsi alle cellule da infettare. Nella foto, unostafilococco all’interno di una cellula

Gli eucarioti comprendono organismi pluricellulari, comegli animali, le piante e alcuni funghi, ma anche organismiunicellulari, per esempio i lieviti, alcune alghe, le amebe

Le cellule eucariote sono più complesse di quelleprocariote: esse possiedono organuli cellulari, delimitatida membrane, specializzati nello svolgimento di particolarifunzioni come l’assemblaggio delle molecole, la digestionedei rifiuti, la respirazione cellulare. Il nucleo è uno di questiorganuli

La cellula eucariote possiede una struttura altamente

organizzata, grazie alla presenza di membrane

che creano dei compartimenti interni, ciascuno

dei quali svolge specifiche funzioni come

la respirazione cellulare, l’assemblaggio e la

distribuzione delle proteine, la digestione dei rifiuti

La struttura generale delle cellule eucariote

La cellula animale

La cellula vegetale

Simili ma non identiche Sia nella cellula animale, sia in quella vegetale, il confine dellacellula è sempre la membrana plasmatica, ma nella seconda è presente anche una paretecellulare, costituita principalmente da cellulosa, che ha la funzione di sostenere la cellula econservarne la forma. Nella cellula vegetale sono inoltre presenti compartimenti internispecializzati nella fotosintesi, i cloroplasti, e un grande vacuolo centrale, pieno di acqua ediversi soluti

Struttura e funzione della membranaplasmatica

La membrana plasmatica viene spesso descritta conil modello del “mosaico fluido”: un doppio stratofosfolipidico in cui sono immerse molecole di colesterolo eproteine che possono muoversi lateralmente. Inoltre, èsemipermeabile, cioè permette il passaggio di alcunemolecole, e non di altreTale caratteristica è detta permeabilità selettiva

La struttura della membrana plasmatica La membrana plasmatica può essere descrittacome un “mosaico fluido” di fosfolipidi in cui sono immersi proteine, carboidrati ecolesterolo

Struttura e funzione del nucleo

Le cellule eucariote sono caratterizzate dalla presenzadel nucleo, il compartimento cellulare dove è custodito ilDNA, separato dal resto della cellula da un involucronucleare, formato da due membrane e costellato daaperture chiamate pori nucleari

Il nucleo è il “centro di controllo” della cellula e ha lafunzione di proteggere il DNA e le sue prezioseinformazioni; queste però devono poter essere copiate etrasportatenel citoplasma e ciò è possibile grazie alla presenzadei pori nucleari

I PORI NUCLEARI, in rosa, permettono lo scambio di materiali tra il nucleo e il citoplasma

Il nucleo ha generalmente l’aspetto di una massauniforme, formata da DNA e da proteine a esso associate,chiamata cromatina, ma nelle cellule in procinto didividersila cromatina si compatta in strutture a bastoncello chesi chiamano cromosomi

Spesso il nucleo contiene una o più masserelle più scure,i nucleoli, che servono alla costruzione dei ribosomi

Le altre strutture cellulariL’interno della cellula è chiamato citoplasma ed ècomposto da una parte fluida chiamata citosol, costituitada acqua, enzimi e altre proteine, e da organuli cellulari,struttureche svolgono compiti specifici:

• ribosomi• mitocondri• reticolo endoplasmatico (RE)• apparato di Golgi• lisosomi

I ribosomi sono piccoli organuli tondeggianti chepermettono la sintesi delle proteine funzionando come“banchi da lavoro” per il loro assemblaggio. Sono formatidall’acido nucleico rRNA (RNA ribosomiale) e da proteine.Alcuni ribosomi sono associati alle membrane cellulariinterne, altri sono liberi nel citosol. I ribosomi delle celluleeucariote sono diversi da quelli dei procarioti

I mitocondri sono le “centrali energetiche” dellacellula in quanto in essi si svolgono alcune delle reazionidella respirazione cellulare, il processo attraverso cuiavviene la produzione della principale molecolatrasportatrice di energia, l’ATP. Hanno una formatondeggiante o similea un fagiolo e sono formati da due membrane, una esternaliscia e una interna pieghettata a formare numerose cresteI mitocondri sono formati da due membrane. Quella interna è ripiegata a formare dellecreste.

Il reticolo endoplasmatico (RE) è formato da una retedi canali, tubuli e sacchiNe esistono due tipi: il RE ruvido perché punteggiato diribosomi, la cui funzione è assemblare le proteine, e il REliscio che ne è privo, coinvolto principalmente nella sintesidei lipidi

L’apparato di Golgi è formato da una pila di membraneche danno origine a una serie di cisterne appiattite. Qui leproteine vengono impacchettate, per raggiungere la giustadestinazione all’interno o all’esterno della cellula.

I lisosomi sono piccole vescicole delimitate da unamembrana, contenenti enzimi che digeriscono le sostanzedi rifiuto

Molti dei globuli bianchi presenti nel sangue, per esempio,che difendono il nostro organismo inglobando e digerendobatteri e virus, sono pieni di lisosomi

Le peculiarità delle cellulevegetali

Le cellule vegetali, a differenza di quelle animali, sonoin grado di produrre sostanze alimentari traendo energiadalla luce solare grazie a organuli chiamati cloroplasti

Grazie ai cloroplasti che , funzionano come centralienergetiche ,i vegetali sono organismi autotrofi in quantotrasformano l’energia solare in energia chimica mediante ilprocesso della fotosintesi

Le cellule vegetali sono circondate da una parete cellulare,struttura rigida composta da cellulosa, carboidratocomplesso, fondamentale per garantire protezione esolidità alle piante.La parete è coadiuvata dal vacuolo, struttura particolaredel mondo vegetale. E’ un deposito di acqua e soluti.

BibliografiaGiusti- Gatti- Anelli “I colori della Biologia”PearsonLezioni in ppt