Cap. 12 La cellula
12.1 Le cellule
Con l’invenzione del microscopio l’uomo ha potuto esplorare il ondo
degli organismi molto piccoli il cui studio ha permesso di sviluppare la
Teoria Cellulare. Questa teoria sostiene che tutti gli esseri viventi
sono formati da cellule.
La cellula è l’unità fondamentale degli esseri viventi; in generale essa
è formata da: una membrana esterna, un citoplasma e un nucleo
(fig. 1)
I più piccoli esseri viventi sono gli organismi unicellulari cioè
organismi formati cioè da un unica cellula (2)
Molti organismi sono composti da più cellule, sono gli organismi
Fig. 1
pluricellulari (poche migliaia a migliaia di miliardi))gif.3(
12.2 Le sostanze organiche e inorganiche dei viventi
Gli esseri viventi utilizzano moltissime sostanze per mantenersi in vita
Troviamo sostanze inorganiche [acqua, anidride carbonica e Sali
minerali]
Sostanze organiche che sono essenzialmente costituite da composti
del carbonio
Un esempio di composto di sostanza organica è dato dalle proteine
(fig. 4 e 5)
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
12.3 La struttura della cellula
Le cellule si dividono in procariote ed eucariote; procariote significa
cellula priva di un nucleo ben organizzato, eucariote significa cellula
con nucleo ben organizzato.
La cellula procariote risulta costituita da una membrana cellulare,
citoplasma, ribosomi e un anello di DNA (fig. 6)
12.3.1 La cellula eucariote
La cellula eucariote risulta suddivisa in membrana cellulare;
citoplasma ricco di organuli e nucleo.
Fig. 6
La membrana cellulare è il rivestimento che avvolge la cellula.
Il citoplasma si trova fra membrana e nucleo e ha consistenza
gelatinosa.
Il nucleo contiene il DNA che possiede tutte le informazioni necessarie
a far funzionare la cellula. (fig. 7)
12.4 La membrana cellulare
La membrana cellulare circonda la cellula e la isola dell'ambiente
esterno; regola gli scambi fra la cellula e l'ambiente esterno che
possono avvenire per: diffusione, attraverso le proteine di trasporto e Fig. 7
per fagocitosi
E formata da un doppio strato fosfolipidico e da proteine di
membrana (fig. 8)
12.5 Gli organuli
Ribosomi: costruiscono proteine a partire dalle informazioni che
arrivano dal nucleo sotto forma di lunghe molecole di RNA (fig. 9).
Reticolo endoplasmatico: serie di canali e vescicole attraverso i quali
le sostanza vengono spostate all'interno cella cellula (fig. 10).
Vacuoli: vescichette in cui troviamo acqua, sostanze di rifiuto
destinate ad essere espulse dalla cellula (fig. 11).
Centrioli: organuli a forma cilindrica che intervengono nella
riproduzione della cellula (fig. 12).
Fig. 8
Mitocondri: organuli a forma di fagiolo al cui interno avvengono le
reazioni di respirazione cellulare (fig. 13).
Lisosomi: vescicole destinate alla distruzione di corpi estranei entrati
nella cellula e alla distruzione di organuli deteriorati e di cellule morte
(fig. 14).
Apparato del Golgi: pile di sacculi destinati ad immagazzinare
sostanze che la cellula riversa all'esterno (fig. 15).
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 12
Fig. 13
12.6 La respirazione cellulare
Ogni cellula ha il proprio metabolismo che necessita di energia.
Questa energia viene fornita dalla respirazione cellulare che consiste
nel “bruciare” gli zuccheri utilizzando ossigeno per ricavarne energia
[ATP].
Questa molecola viene utilizzata per ricavare energia in tutti gli altri
processi cellulari.
Fig. 11
La CO2 [anidride carbonica] forma lo scarto della reazione e lascia la
cellula come sostanza di rifiuto insieme a H2O (Fig. 16)
12.7 Il nucleo
Nel nucleo troviamo:
Membrana nucleare con pori
nucleari necessari a far
passare molecole grandi;
nucleoli di forma sferoidale
Fig. 14
(fig. 17) e cromatina
materiale filamentoso scuro Fig. 16
impacchettato intorno a proteine come un filo di perle che contiene
DNA.
Al momento della riproduzione cellulare il DNA si addensa a formare
cromosomi (fig. 18)
Essi sono costituiti da una lunga sequenza di nucleotidi [L'Adenina, la
Timina, la Guanina e la Citosina ] che formano il codice che contiene
Fig. 15
l’informazione genetica. C’è una perfetta corrispondenza i nucleotidi
[A-T; C-G] e questo sta alla base del codice genetico e della sua
duplicazione (fig. 19)
12.8 La Mitosi
La mitosi è un processo di divisione in cui il numero dei cromosomi
della cellula madre si mantiene uguale nelle cellule figlie.
La mitosi si articola in quattro fasi:
Profase
Metafase
Anafase
Fig. 17
Telofase, a cui segue un periodo di riposo detto interfase.
12.8.1 Interfase G1 e S
Interfase è un periodo durante il quale la cellula cresce e il DNA si
duplica; comprende tre periodi: G1, S e G2
G1 è un periodo di crescita attiva del citoplasma, compresa la
produzione di organuli
Durante il periodo S (sintesi) si duplica il DNA
12.8.2 Interfase G2 e mitosi
In G2 si sintetizza il materiale citoplasmatico necessario per la Fig. 18
divisione cellulare, come ad esempio le molecole di tubulina, la
proteina che forma i microtubuli necessari per la formazione del fuso
mitoico
La mitosi fu scoperta da Hoffmeister nel 1848 nelle cellule di
embrione vegetale; à un meccanismo di separazione dei cromosomi
che si sono duplicati durante la fase S (fig. 20)
12.8.3 Profase
Nella profase cromosomi si rendono visibili come filamenti larghi e
spessi. Ciascuno è formato da una coppia di cromatidi che rimaneFig. 19
unita solo al livello del centrometro
In questa tappa i cromosomi passano dalla forma allungata di
normale lavoro ad una forma compatta di trasporto; il nucleolo
scompare e si disperde nel citoplasma sotto forma di ribosomi (fig.
21)
12.8.4 Metafase
Nella metafase appare il fuso mitoico formato da fasci di microtubuli
I cromosomi si uniscono ad alcuni microtubuli e vengono spostati dai
microtubuli fino a che tutti non sono allineati al piano equatoriale.
Fig. 20
Alla fine della metafase si produce la separazione del DNA dal
centromero e di conseguenza la separazione dei cromosomi (Fig. 2223)
Fig. 22
12.8.5 Anafase
Fig. 23
Nell’anafase i cromosomi sono ormai separati e ciascuno di essi migra
verso i poli opposti della cellula. Questo movimento si realizza grazie
a un processo di che accorcia i microtubuli del fuso mitoico (fig. 24)
Fig. 21
12.8.6 Telofase
La telofase inizia quando i cromosomi arrivano ai poli della cellula
I cromosomi despiralizzano, perdono di consistenza e si riforma la
membrana nucleare a partire dal reticolo rugoso e si riforma il
nucleolo (fig. 25)
12.8.7 Citocinesi
La citocinesi è la divisione del citoplasma che avviene dopo che i due nuclei
si sono separati durante la mitosi.
Nelle piante superiori, nella telofase avanzata, appare all’equatore della
cellula una struttura chiamata fragmoplaso
12.9 La Meiosi
La meiosi è un processo di divisione cellulare, nel quale una cellula
Fig. 24
diploide (2n), subirà due divisioni successive dando origine a 4 cellule
dette gameti
Questo processo si realizza in due divisioni nucleari chiamate prima e
seconda divisione mitoica o semplicemente meiosi I e Meiosi II.
Le cellule che si originano parteciperanno alla riproduzione sessuata e
unendosi daranno nuovamente origine ad una cellula diploide
12.10 Animali a piante
Molti organuli cellulari sono comuni a cellule vegetali e animali ma vi
sono differenze:
Fig. 25
1 La cellula vegetale ha una parete cellulare
2 Il vacuolo vegetale è enorme
3 Nella cellula vegetale sono presenti i cloroplasti
Questa differenza riflette una differenza di metabolismo fra animali e
vegetali (fig, 26 e 27)
12.11 La fotosintesi
La fotosintesi è uno dei processi metabolici di cui si avvale la cellula
per ottenere energia. È un processo mediante il quale gli esseri viventi
possessori di clorofilla o di altri pigmenti, catturano l’energia luminosa
del sole e la trasformano in energia chimica trasformando acqua e Fig, 26 Cellula animale
CO2 in composti organici [glucosio] liberando ossigeno
CO2 + H2O + Luce Glucosio + O2 (fig. 28)
12.12 Autotrofi
Grazie alla clorofilla i vegetali si possono fabbricare il cibo.
Essi assorbono dall’ambiente acqua e anidride carbonica e grazie
all’energia luminosa possono produrre materia organica con un
processo chiamato fotosintesi clorofilliana
Queste sostanze vengono demolite nella respirazione (fig. 29)
Fig. 27 cellula vegetale
Fig. 29
12.13 Eterotrofi
Gli animali si nutrono mangiando altri organismi, prendendo energia
prodotta, in ultima analisi, durante la fotosintesi.
Fig. 28
Le piante sono autotrofe, producono da se il propri alimenti [trophé =
nutrimento]
Gli animali sono eterotrofi, si nutrono di altri organismi
