Gli organismi sono fatti di cellule
Diversi tipi di cellule a. batteri, b. un’alga verde, c. cellule di una pianta, d. cellule di un
embrione 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” fu
usato per la prima volta
nel XVII secolo quando
Robert Hooke osservò
in una fettina di sughero
piccoli scomparti
rettangolari e li chiamò
cellulae, perché
gli ricordavano le celle
nei monasteri
La teoria cellulare
Nel 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 oggi
è universalmente accettata ed è alla base di tutte
le conoscenze biologiche
La teoria cellulare vale sia per gli organismi formati
da una sola cellula (unicellulari) sia per quelli formati
da tante cellule (pluricellulari)
I punti fondamentali della teoria cellulare sono
i 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 sono
generalmente piccolissime
e invisibili a occhio nudo,
per osservarle è necessario
disporre di strumenti
che forniscano
una loro immagine
ingrandita:
i microscopi
Figura 3 Cellula uovo e spermatozoi Con il microscopio elettronico è possibile ottenere
immagini come questa, con un forte ingrandimento e un eccezionale livello di dettaglio
CELLULE A CONFRONTO Un globulo bianco (in rosa), cellula eucariote presente nel
sangue e fondamentale per la difesa dai patogeni, ingloba alcuni batteri (in verde), cellule
procariote, 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; il
citoplasma, massa gelatinosa all’interno della membrana; il
DNA, molecola che custodisce il materiale ereditario.
Queste strutture adempiono a funzioni diverse
• La membrana plasmatica separa la cellula
dall’ambiente esterno, la protegge e controlla il flusso
dei materiali
in entrata e in uscita
• Il citoplasma è l’ambiente in cui avvengono la maggior
parte delle funzioni biologiche della cellula; è
composto principalmente da una sostanza gelatinosa
chiamata citosol, formata in gran parte da acqua e
proteine
• Il DNA contiene le istruzioni per la produzione delle
proteine, da cui dipendono tutte le caratteristiche e le
funzioni dell’organismo, e che vengono trasmesse alle
generazioni successive
Le cellule che possiedono un nucleo sono dette
cellule eucariote, mentre quelle che ne sono prive sono
dette cellule procariote
I procarioti, per esempio i batteri, sono organismi
esclusivamente unicellulari (cioè formati da una sola
cellula)
All’interno di una cellula procariote, il DNA occupa
una regione che prende il nome di nucleoide. Nella
maggior parte dei batteri è presente un involucro
relativamente rigido, esterno alla membrana plasmatica,
chiamato parete cellulare, che serve a dare forma e a
proteggere la cellula
Come sono fatte le cellule procariote
Una tipica cellula procariote. b. Fotografia al microscopio elettronico di un Proteus, un
comune procariote dei terreni.
Alcuni batteri possiedono un ulteriore strato protettivo,
chiamato capsula
Nel citoplasma delle cellule procariote sono contenuti
anche
i ribosomi, piccoli organuli che svolgono un ruolo
importante nell’assemblaggio delle proteine
La capsula di un batterio Lo streptococco è un batterio che causa infezioni alle vie
respiratorie e usa la capsula per ancorarsi alle cellule da infettare. Nella foto, uno
stafilococco all’interno di una cellula
Gli eucarioti comprendono organismi pluricellulari, come
gli animali, le piante e alcuni funghi, ma anche organismi
unicellulari, per esempio i lieviti, alcune alghe, le amebe
Le cellule eucariote sono più complesse di quelle
procariote: esse possiedono organuli cellulari, delimitati
da membrane, specializzati nello svolgimento di particolari
funzioni come l’assemblaggio delle molecole, la digestione
dei rifiuti, la respirazione cellulare. Il nucleo è uno di questi
organuli
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 della
cellula è sempre la membrana plasmatica, ma nella seconda è presente anche una parete
cellulare, costituita principalmente da cellulosa, che ha la funzione di sostenere la cellula e
conservarne la forma. Nella cellula vegetale sono inoltre presenti compartimenti interni
specializzati nella fotosintesi, i cloroplasti, e un grande vacuolo centrale, pieno di acqua e
diversi soluti
Struttura e funzione della membrana
plasmatica
La membrana plasmatica viene spesso descritta con
il modello del “mosaico fluido”: un doppio strato
fosfolipidico in cui sono immerse molecole di colesterolo e
proteine che possono muoversi lateralmente. Inoltre, è
semipermeabile, cioè permette il passaggio di alcune
molecole, e non di altre
Tale caratteristica è detta permeabilità selettiva
La struttura della membrana plasmatica La membrana plasmatica può essere descritta
come un “mosaico fluido” di fosfolipidi in cui sono immersi proteine, carboidrati e
colesterolo
Struttura e funzione del nucleo
Le cellule eucariote sono caratterizzate dalla presenza
del nucleo, il compartimento cellulare dove è custodito il
DNA, separato dal resto della cellula da un involucro
nucleare, formato da due membrane e costellato da
aperture chiamate pori nucleari
Il nucleo è il “centro di controllo” della cellula e ha la
funzione di proteggere il DNA e le sue preziose
informazioni; queste però devono poter essere copiate e
trasportate
nel citoplasma e ciò è possibile grazie alla presenza
dei 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 massa
uniforme, formata da DNA e da proteine a esso associate,
chiamata cromatina, ma nelle cellule in procinto di
dividersi
la cromatina si compatta in strutture a bastoncello che
si chiamano cromosomi
Spesso il nucleo contiene una o più masserelle più scure,
i nucleoli, che servono alla costruzione dei ribosomi
Le altre strutture cellulari
L’interno della cellula è chiamato citoplasma ed è
composto da una parte fluida chiamata citosol, costituita
da acqua, enzimi e altre proteine, e da organuli cellulari,
strutture
che svolgono compiti specifici:
• ribosomi
• mitocondri
• reticolo endoplasmatico (RE)
• apparato di Golgi
• lisosomi
I ribosomi sono piccoli organuli tondeggianti che
permettono la sintesi delle proteine funzionando come
“banchi da lavoro” per il loro assemblaggio. Sono formati
dall’acido nucleico rRNA (RNA ribosomiale) e da proteine.
Alcuni ribosomi sono associati alle membrane cellulari
interne, altri sono liberi nel citosol. I ribosomi delle cellule
eucariote sono diversi da quelli dei procarioti
I mitocondri sono le “centrali energetiche” della
cellula in quanto in essi si svolgono alcune delle reazioni
della respirazione cellulare, il processo attraverso cui
avviene la produzione della principale molecola
trasportatrice di energia, l’ATP. Hanno una forma
tondeggiante o simile
a un fagiolo e sono formati da due membrane, una esterna
liscia e una interna pieghettata a formare numerose creste
I mitocondri sono formati da due membrane. Quella interna è ripiegata a formare delle
creste.
Il reticolo endoplasmatico (RE) è formato da una rete
di canali, tubuli e sacchi
Ne esistono due tipi: il RE ruvido perché punteggiato di
ribosomi, la cui funzione è assemblare le proteine, e il RE
liscio che ne è privo, coinvolto principalmente nella sintesi
dei lipidi
L’apparato di Golgi è formato da una pila di membrane
che danno origine a una serie di cisterne appiattite. Qui le
proteine vengono impacchettate, per raggiungere la giusta
destinazione all’interno o all’esterno della cellula.
I lisosomi sono piccole vescicole delimitate da una
membrana, contenenti enzimi che digeriscono le sostanze
di rifiuto
Molti dei globuli bianchi presenti nel sangue, per esempio,
che difendono il nostro organismo inglobando e digerendo
batteri e virus, sono pieni di lisosomi
Le peculiarità delle cellule
vegetali
Le cellule vegetali, a differenza di quelle animali, sono
in grado di produrre sostanze alimentari traendo energia
dalla luce solare grazie a organuli chiamati cloroplasti
Grazie ai cloroplasti che , funzionano come centrali
energetiche ,i vegetali sono organismi autotrofi in quanto
trasformano l’energia solare in energia chimica mediante il
processo della fotosintesi
Le cellule vegetali sono circondate da una parete cellulare,
struttura rigida composta da cellulosa, carboidrato
complesso, fondamentale per garantire protezione e
solidità alle piante.
La parete è coadiuvata dal vacuolo, struttura particolare
del mondo vegetale. E’ un deposito di acqua e soluti.
Bibliografia
Giusti- Gatti- Anelli “I colori della Biologia”
Pearson
Lezioni in ppt
