La Cellula

La
CELLULA
Prof. Enrico Castello
La cellula :
unità fondamentale della vita
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule: è la cellula la più
piccola porzione organizzata di materia che possiede le caratteristiche della
vita.
si autoregola
scambia materia
ed energia
CELLULA
con l’ambiente
si può evolvere
si riproduce
Le cellule…
…
sono le unità costitutive delle piante
e degli animali
…
sono prodotte dalla suddivisione di preesistenti
cellule
…
sono le più piccole unità che svolgono tutte le
funzioni fisiologiche vitali
…
mantengono la propria omeostasi
La tendenza dei sistemi
fisiologici a stabilizzare
le condizioni interne
La cellula procariota
La cellula procariota è organizzata
per garantire la sopravvivenza di
organismi molto semplici, con
minime richieste energetiche, e non
risulta specializzata nel compiere
funzioni particolari.
membrana cellulare
regione nucleare
Tutto il volume cellulare è occupato
da un liquido di consistenza
gelatinosa (il citoplasma), in cui
sono immersi tuti i costituenti
chimici della cellula, e dei piccoli
organuli (ribosomi), deputati alla
sintesi delle proteine.
Il materiale genetico (DNA) si trova
fluttuante nel citoplama, in una
regione priva di una membrana che
la delimiti (non esiste un nucleo vero
e proprio).
Esiste invece una struttura rigida di
protezione e di contenimento, la
parete cellulare, che la separa
dall’ambiente esterno.
parete cellulare
citoplasma
ribosomi
La cellula eucariota
La cellula eucariota è un tipo di
cellula molto più voluminosa e
complessa della cellula procariota.
Al suo interno lo spazio è
organizzato in settori cui compete
una certa funzione in modo da
assicurarne la sopravvivenza e la
riproduzione.
membrana nucleare
citoplasma
membrana
cellulare
Le diverse regioni all’interno della
cellula
sono
delimitate
da
membrane interne. In particolare ,
una
membrana
(membrana
nucleare) delimita il nucleo, in cui
si trova il materiale genetico (DNA)
che presiede al controllo di tutte le
attività della cellula stessa.
La cellula eucariota possiede inoltre
numerosi organuli, in alcuni dei
quali hanno luogo i processi
metabolici
fondamentali
:
nei
ribosomi, ad es.,avviene la sintesi
delle proteine; i mitocondri sono
la sede della respirazione cellulare
nucleo
mitocondri
Reticolo endoplasmatico
con ribosomi
ESISTONO DUE TIPI FONDAMENTALI DI
ORGANIZZAZIONE CELLULARE
CELLULA PROCARIOTE
CELLULA EUCARIOTE
0.2 – 2 m
Dimensioni
--
Involucro nucleare

Parete cellulare
/-
--
Organelli cellulari delimitati da membrana

--
Vacuoli


Ribosomi

--
Citoscheletro

--
Mitosi con cromosomi e fuso

--
Riproduzione sessuata

5 – 50 m

LE CELLULE PROCARIOTI SONO MOLTO PIU’ PICCOLE DELLE
CELLULE EUCARIOTI
X 50
Zoom sulla punta di
uno spillo
X 1250
X 6000
X 30 000
SOLO CON L’AVVENTO DELLA MICROSCOPIA ELETTRONICA,
NEGLI ANNI ’50 DEL SECOLO SCORSO, E’ STATO POSSIBILE
INDAGARE LA STRUTTURA DELLA CELLULA PROCARIOTE
STRUTTURA DELLA CELLULA PROCARIOTE
NEI PROCARIOTI IL DNA E’ A DIRETTO CONTATTO CON IL
CITOPLASMA ED IL CITOPLASMA E’ PRIVO DI ORGANELLI
DELIMITATI DA MEMBRANA
Alcuni batteri si possono incapsulare formando spore
Questi batteri risultano i più virulenti, in quanto si difendono con
maggior efficacia.
Questa capsula può servire anche per difendersi da improvvisi
cambiamenti di temperatura (a troppo freddo o a troppo caldo)
permettendo così al batterio di entrare in una fase di stasi finché le
condizioni climatiche non tornano ottimali per lo svolgimento
delle funzioni vitali e la riproduzione.
Batteri con capsula
I PROCARIOTI POSSONO ESSERE CLASSIFICATI SULLA
BASE DELLA MORFOLOGIA
COCCHI
BACILLI
SPIRILLI
LE CELLULE BATTERICHE POSSONO ASSOCIARSI A
FORMARE CATENELLE O AGGLOMERATI DI ALTRO TIPO
I BATTERI SONO CLASSIFICATI SULLA BASE DELLA
RISPOSTA ALLA COLORAZIONE DI GRAM
Gram +
Gram -
DIVERSI BATTERI UTILIZZANO FLAGELLI PER MUOVERSI
ALCUNI BATTERI HANNO CAPACITA’ FOTOSINTETICHE
L’apparato fotosintetico è situato in membrane interne che derivano da
invaginazioni multiple del plasmalemma.
Batteri fotosintetici
I batteri fotosintetici utilizzano l’energia
luminosa per produrre energia chimica utile per i processi vitali.
Batteri Fotosintetici
I BATTERI POSSONO ESSERE CLASSIFICATI SULLA BASE DEL
LORO METABOLISMO
Batteri chemiosintetici
I batteri chemiosintetici utilizzano i composti inorganici per
soddisfare il loro fabbisogno eneregetrico e sintetizzare i
propri costituenti, cellulari la differenza dalla fotosintesi è
che la chemiosintesi può avvenire anche in assenza di luce.
batteri spirilliformi,
attivi nella biochimica dello zolfo.
Batteri eterotrofi
• I batteri eterotrofi, come gli animali, sono organismi che
possono solamente metabolizzare composti già sintetizzati da
altri organismi.
• La maggior parte dei batteri appartiene a questo gruppo.
• Si può compiere un successivo raggruppamento dividendo in
questo gruppo i batteri saprofiti da quelli parassiti.
• I batteri saprofiti ottengono il cibo dalla materia vegetale
e animale in via di decomposizione.
• I batteri parassiti invece utilizzano il metabolismo di altri
animali per poi procurarsi il cibo (batteri interni) senza però
arrecare sempre dei danni evidenti.
QUALE
TIPO
PROCARIOTI?
DI
METABOLISMO
POSSEDEVANO
I
PRIMI
SECONDO
I
SOSTENITORI
DELLA
TEORIA
DEL
“BRODO
PRIMORDIALE” LE PRIME CELLULE DOVEVANO ESSERE ETEROTROFE
E CAPACI DI NUTRIRSI A SPESE DELL’ABBONDANTE MATERIA
ORGANICA IN SOLUZIONE.
MOLTI DEI PROCESSI METABOLICI DEI BATTERI
SONO FONDAMENTALI PER LA VITA SULLA TERRA
Es.: ciclo dell’azoto
BATTERI AZOTO-FISSATORI VIVONO IN SIMBIOSI ALL’INTERNO
DEI NODULI RADICALI DELLE LEGUMINOSE
ALTRI PROCESSI METABOLICI BATTERICI IMPORTANTI
PER L’UOMO
 Trasformazione dello zucchero ad alcool (fermentazione
alcoolica: vino, birra, liquori)
 Trasformazione dell’alcool ad acido (fermentazione acida:
aceto, yoghurt)
 Decomposizione di molecole organiche (E. coli nell’intestino
e utilizzata nel trattamento delle acque di scarico)
 Produzione di sostanze utili all’organismo (vitamine: batteri
endosimbionti intestinali)
 Digestione della cellulosa (batteri endosimbionti intestinali)
 Fotosintesi (cianobatteri)
GLI ARCHAEA SONO ANAEROBI OBBLIGATI E VIVONO IN
HABITAT ESTREMI
Le archaea sono, come i bacteria, unicellulari mancanti di
nucleo e assieme ai bacteria sono state in passato classificate
come prokaryota o monere. Originariamente sono state
classificate esaminando gli ambienti più estremi di vita, ma
succesivamente sono state trovate in tutti gli habitat.
 Termofili estremi: sono obbligati a
temperature superiori a 55°C, a pH molto
bassi (0.9, 2.0).
 Metanogeni: producono metano per
riduzione di CO2.
 Alofili: vivono in ambienti estremamente
salati.
Caratteristiche delle Archaea
Pur mantenendo le caratteristiche dei
procarioti (assenza di un nucleo
distinto e di organuli citoplasmatici
rivestiti da membrane, presenza di un
unico filamento di DNA, strutture di
rivestimento più complesse rispetto
alla cellula eucariote), date le
condizioni estreme in cui possono
svilupparsi,

gli Archeobatteri presentano una
composizione biochimica unica delle
loro strutture di rivestimento, che
conferisce loro una notevole
impermeabilità e che li differenzia sia
dai batteri che dagli eucarioti.
Methanopyrus
Analisi filogenetica
Nel 1977, Carl Woese e
George Fox dell'università
dell'Illinois ha condotto
un'analisi filogenetica
comparativa, basata sulle
sequenze del DNA e
dell'RNA della piccola
subunità ribosomiale
(subunità 16S), che ha
permesso la distinzione dei
procarioti in due diversi
regni: Eubacteria e
Archeabacteria, modificati
poi nel 1990 in Bacteria e
Archea.