STRUTTURA DELLA
CELLULA
IL NUCLEO
Il nucleo, presente unicamente nelle
cellule
eucariote
è
circondato
dall’involucro nucleare costituito, da
due membrane separate e provvisto
di pori. Esso contiene i cromosomi,
filamenti di DNA che si evidenziano
durante la divisione cellulare. Nel
DNA dei cromosomi è racchiusa
l’informazione
genetica
per
la
trasmissione dei caratteri ereditari. Il
DNA può copiare se stesso, cioè può
auto-duplicarsi. Da una molecola di
DNA
se
ne
ottengono
due
perfettamente uguali alla prima. La
duplicazione del DNA è il fenomeno
che
precede
e
consente
duplicazione o divisione cellulare.
la
2
Nucleo (in alto
nella
figura)
contenente
i
cromosomi.
Il
DNA
(biomolecola con
struttura a doppia
elica) è contenuto
nei cromosomi.
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La sintesi proteica è una delle
funzioni primarie della cellula
L’informazione genetica necessaria per sintetizzare le
proteine è contenuta nel nucleo.
Tale informazione viene trasmessa da una generazione
alla successiva dai geni, che si possono considerare le
«unità ereditarie» della cellula. Essi sono costituiti da
DNA e si trovano nei cromosomi.
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MEMBRANA CELLULARE
Anche detta membrana plasmatica, è un sottile rivestimento che delimita la
cellula in tutti gli organismi viventi, la separa dall'ambiente esterno e ne regola
gli scambi con questo.
Formata in prevalenza da lipidi, e più precisamente fosfolipidi. I fosfolipidi,
costituiti da due code di acidi grassi (apolari o idrofobici) e da una testa polare
(idrofila), si dispongono secondo uno schema coda-coda, minimizzando il
contatto con le molecole polari come l’ACQUA. Le teste polari sono rivolte
verso l’ambiente acquoso extracellulare ed intracellulare (la membrana
cellulare è formata da un doppio strato di molecole di fosfolipidi).
Nella componente lipidica si vanno a collocare, con importanti funzioni
fisiologiche, proteine e una piccola percentuale di glucidi, in forma di
glicoproteine e glicolipidi, e di molecole di colesterolo (steroide animale) che
la stabilizzano.
La membrana plasmatica presiede all‘OMEOSTASI cellulare, grazie alla sua5
permeabilità selettiva.
.
MEMBRANA CELLULARE
I MITOCONDRI
I Mitocondri servono alla cellula per produrre energia dalla demolizione
(ossidazione) delle sostanze nutritive (zuccheri e grassi). L’energia prodotta è
conservata nei legami chimici di una molecola particolare: l’ATP. In questi
processi i mitocondri consumano ossigeno e producono anidride carbonica
che sono i gas della respirazione: si parla perciò della respirazione cellulare.
La membrana interna è ripiegata
a
formare
le
creste
mitocondriali.
Nella matrice è presente il DNA
mitocondriale (indipendente dal
DNA del nucleo).
L’apparato di Golgi modifica e
confeziona le proteine
Transitando nell’apparato di
Golgi, proteine e lipidi
subiscono degli interventi e
trasformazioni sostanziali.
Le sostanze vengono quindi
impacchettate in vescicole di
trasporto e dirette verso la
membrana plasmatica, dove
avrà luogo la secrezione (o
esocitosi).
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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
L’APPARATO DI GOLGI
È costituito da una serie di cisterne appiattite
formate da membrana, sacchi discoidali impilati
un sistema di queste cisterne è chiamata pila
del Golgi e nei vegetali è denominata Dittiosoma.
è diviso in cis-Golgi e trans-Golgi
il cis-Golgi riceve le vescicole che arrivano dal
RE
il trans-Golgi forma le vescicole secretorie o di
trasporto
Il reticolo endoplasmatico sintetizza
e trasporta proteine e lipidi
Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) è contraddistinto
dalla presenza di ribosomi sulla membrana e sintetizza le
proteine.
Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) non presenta
ribosomi alla superficie e sintetizza lipidi di vario tipo.
Proteine e lipidi vengono inglobati all’interno di vescicole di
trasporto e diretti all’apparato di Golgi.
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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
Le vescicole e i vacuoli svolgono
diverse funzioni
I lisosomi contengono enzimi che digeriscono le macromolecole e i rifiuti
cellulari.
I perossisomi sacchetti rivestiti da membrana contengono enzimi coinvolti nella
detossificazione da molecole tossiche come l’acqua ossigenata (H2O2) o l’alcool
(metanolo o etanolo). Un esempio di enzima perossisomiale è la catalasi
che scinde l’acqua ossigenata in acqua e ossigeno.
Nei vacuoli delle piante vengono accumulate sostanze di riserva (acqua,
zuccheri, sali); essi hanno inoltre funzione di sostegno mantenendo il turgore.
Cellula vegetale
Cellula animale
lisosomi
sacchetti circondati da una singola membrana, coinvolti
nella digestione intracellulare di corpi estranei ingeriti
tramite fagocitosi oppure di parti invecchiate della cellula
o di macromolecole, mediante enzimi idrolitici (cioè
digestivi) in essi contenuti. Il pH dei lisosomi è acido
(circa pH 5). Si distinguono i lisosomi primari (che si
formano dall’apparato di Golgi), che contengono i soli
enzimi idrolitici, e i lisosomi secondari, che contengono il
materiale da digerire. Se i lisosomi vengono danneggiati,
gli enzimi fuoriescono e digeriscono la cellula, che quindi12
muore.
Gli organuli del sistema delle
membrane interne lavorano in sinergia
Il sistema delle membrane interne corrisponde quindi a una
serie di organuli rivestiti da membrana, che comprendono
il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i lisosomi e le
vescicole di trasporto.
I vari componenti lavorano in sinergia fino al rilascio delle
sostanze all’esterno (secrezione per esocitosi).
13
Gli organuli del sistema delle
membrane interne lavorano in sinergia
I RIBOSOMI
Le «fabbriche» cellulari di proteine sono i ribosomi, piccoli organuli costituiti da
due subunità
I ribosomi, sono costituiti da rRNA e proteine
15
I ribosomi sono la sede della
sintesi proteica
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La cellula gestisce la produzione e il
consumo di energia
I cloroplasti e i mitocondri sono le «centrali energetiche»
cellulari.
Tali organuli gestiscono la produzione di energia tramite i
processi di fotosintesi e respirazione.
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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
I cloroplasti catturano l’energia solare
e producono carboidrati
Le piante e le alghe usano l’energia del Sole per
produrre carboidrati (glucosio) e ossigeno a partire
dall’anidride carbonica e dall’acqua, attraverso il
processo della fotosintesi.
La formula chimica della fotosintesi è:
6CO2 + 6H2O
anidride carbonica
acqua
C6H12O6 + 6O2
glucosio
ossigeno
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I cloroplasti catturano l’energia solare
e producono carboidrati
I cloroplasti svolgono
funzione fotosintetica.
La doppia membrana dei
cloroplasti racchiude un
ampio spazio detto
stroma, dove avviene la
sintesi dei carboidrati.
La clorofilla che cattura la
luce solare è invece
localizzata nella
membrana dei tilacoidi.
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I mitocondri demoliscono i carboidrati
e producono ATP
Gli organismi eucariotici producono energia (ATP)
attraverso il processo della respirazione cellulare,
che consente di liberare l’energia immagazzinata nel
glucosio usando ossigeno.
La formula chimica della respirazione è:
C6H12O6 + 6O2
glucosio
ossigeno
6CO2 + 6H2O
anidride carbonica
acqua
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I mitocondri demoliscono i carboidrati
e producono ATP
La respirazione cellulare ha
sede nei mitocondri.
Essi sono suddivisi in
comparti: la membrana
esterna, lo spazio
intramembrana, la
membrana interna, le
creste e la matrice.
Il glucosio viene demolito
nella matrice, mentre nelle
creste si produce l’ATP.
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Difetti dei mitocondri possono essere
causa di malattie
Patologie come la malattia di Parkinson e la malattia di
Alzheimer possono essere correlate a mutazioni del
DNA mitocondriale (mtDNA).
Mitocondri in una cellula muscolare
Il citoscheletro dà forma alla cellula
e ne guida i movimenti
Il citoscheletro, che significa «scheletro della
cellula», ne mantiene la forma, contribuisce alla
formazione delle giunzioni tra cellule e permette il
movimento sia della cellula stessa sia dei suoi
organuli.
Il citoscheletro degli eucarioti è costituito da tre tipi di
elementi: i filamenti di actina, i filamenti intermedi
e i microtubuli.
I microtubuli
Sono costituiti da una proteina globulare chiamata
tubulina. I microtubuli agiscono come rotaie lungo le
quali si spostano i vari organuli cellulari.
Lo scorrimento è reso possibile dalla presenza di
molecole motrici associate ai microtubuli.
I filamenti di actina
Questi filamenti sono disposti in fasci o a reticella e
svolgono un ruolo strutturale di fondamentale importanza.
Si tratta di filamenti flessibili e relativamente resistenti,
tanto da consentire alle cellule di spostarsi con movimento
ameboide o strisciando.
Le ciglia e i flagelli contengono
microtubuli
Ciglia e flagelli sono
estroflessioni a forma di frusta
che si trovano in alcune cellule
procariotiche ed eucariotiche.
Negli animali svolgono ruoli
cruciali lungo il tratto
respiratorio e riproduttivo.
Le ciglia (al singolare, ciglio)
sono strutture brevi (2-10 μm).
I flagelli sono appendici più
lunghe (200 μm).
Ogni cellula comunica con le
cellule adiacenti
Le cellule vegetali sono
connesse tra loro tramite
sottili canali, i
plasmodesmi.
Essi consentono lo
scambio di materiali tra
cellule adiacenti e, di
conseguenza, tra tutte le
cellule della pianta.
Ogni cellula comunica con le
cellule adiacenti
Le cellule animali sono
connesse tra loro tramite
tre tipi di giunzioni:
•giunzioni di
ancoraggio, o
desmosomi;
•giunzioni occludenti, o
serrate;
•giunzioni comunicanti,
o giunzioni gap.
La cellula come industria
