La cellula
Classificazione
Morfologia
Funzioni
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La cellula
• Abbiamo discusso brevemente le tecniche
principali usate per studiare gli organismi
viventi.
• Ora utilizzeremo le immagini al
microscopio per studiare la forma delle
cellule, ed in particolare di ciò che
possiamo trovare al loro interno.
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Quanti tipi di cellule?
• Incominciamo a classificare le cellule.
• La prima grande suddivisione è fra
• - cellule procariote, le più semplici e
primitive, sono i batteri,
• - cellule eucariote, sono più evolute,
hanno una struttura complessa, formano
tutti gli altri organismi.
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I batteri sono cellule singole
• I batteri sono cellule delimitate da una
membrana esterna, non possiedono altri
compartimenti racchiusi da membrane.
• In particolare sono cellule prive di un vero
e proprio nucleo delimitato da una
membrana (pro-karion = nucleo antico).
• I batteri sono organismi unicellulari, ossia
formati da una cellula singola.
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Autotrofi o eterotrofi?
• I batteri possono essere eterotrofi oppure
autotrofi.
• I batteri autotrofi fotosintetici sono chiamati
anche cianobatteri o alghe azzurre (attenzione:
non sono vere e proprie alghe!).
• Ovviamente dobbiamo fare l’ipotesi che la prima
cellula comparsa al mondo fosse proprio un
batterio autotrofo (oggi si parla di archi-batteri,
un tipo di batteri ancora più primitivi).
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Il nucleoide contiene il cromosoma
batterico
• Il nucleo, che negli eucarioti contiene un
certo numero di molecole di DNA (il
numero di tali molecole è caratteristico per
ogni specie), nei batteri è sostituito da una
“zona centrale” della cellula, il nucleoide:
questa è la parte della cellula batterica
dove si trova il materiale genetico (un
unico cromosoma batterico, visibile come
un filamento blu nella figura successiva).
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Un batterio “tipo”
• Il citoplasma è la
sostanza nella quale
sono immerse le altre
strutture.
• I batteri possono
avere tre involucri
sovrapposti: la
membrana, la parete,
la capsula esterna.
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Le cellule eucariote
• Tutte le cellule non batteriche si chiamano
eucariote.
• A questo punto dello studio ci dobbiamo
dedicare ad una descrizione generale,
anche se le forme e le funzioni delle
cellule eucariote possono essere molto
diverse fra loro.
• Come si sono originate le cellule
eucariote?
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La teoria endosimbiotica
• È un’ipotesi relativamente recente, ma
sempre più condivisa.
• Gli eucarioti si sono formati quando batteri
più piccoli hanno imparato a vivere
all’interno di batteri più grandi, in un
rapporto di simbiosi.
• I batteri interni sono diventati organuli
delimitati dalla loro membrana.
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Tipi di cellule eucariote
• Nella descrizione delle cellule eucariote
distingueremo la cellula animale e quella
vegetale, anche se la maggior parte delle
strutture sub-cellulari sono presenti in
entrambi i tipi di cellule.
• La prossima figura illustra lo schema
generale di una cellula animale, con i nomi
delle sue varie parti.
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La cellula animale (schema)
1) complesso di Golgi
2) granuli di secrezione
3) coppia di centrioli
4) reticolo endoplasmico liscio
5) mitocondrio
6) plasmalemma
7) microtubuli e microfilamenti
8) lisosoma
9) particelle di glicogeno
10) nucleo
11) nucleolo
12) reticolo endoplasmico rugoso
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La membrana plasmatica
(plasmalemma)
• Il plasmalemma è la membrana esterna,
che rappresenta il limite fra la cellula ed il
suo ambiente. Attraverso il plasmalemma
devono passare tutte le molecole in
entrata o in uscita.
• Parlando dei microscopi abbiamo già visto
una micrografia del plasmalemma al TEM,
e abbiamo notato i suoi strati.
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Il plasmalemma può specializzarsi
• Questa membrana può anche avere delle
funzioni particolari, specializzate.
• Nella prossima figura vedremo un
esempio di specializzazione: i microvilli
delle cellule epiteliali dell’intestino tenue.
Si tratta di strutture adatte
all’assorbimento delle molecole alimentari.
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Due sezioni diverse dei microvilli intestinali:
in a) la sezione è longitudinale,
in b) è trasversale.
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La funzione di assorbimento
• I microvilli sono estroflessioni della
membrana cellulare, la loro funzione è
quella di aumentare la superficie di
assorbimento delle molecole nutrienti.
• Si vede dalla foto che una singola cellula
epiteliale forma molti microvilli.
• Perché l’assorbimento intestinale richiede
una superficie estesa?
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Il nucleo (schema)
• Il nucleo è la parte della cellula
che contiene il DNA sotto
forma di cromatina, ossia una
sostanza che al microscopio
appare diffusa.
• Il nucleolo è la zona del nucleo
dove si forma un tipo di RNA.
• La membrana del nucleo
presenta dei pori che
consentono l’uscita di
particelle anche di una certa
dimensione.
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Il nucleo è la centrale operativa
della cellula
1, 4) cromatina
2) nucleolo
3) carioplasma (matrice del
nucleo)
Le frecce indicano la
posizione dei pori della
membrana nucleare.
All’esterno del nucleo si
osserva il reticolo
endoplasmico.
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Il reticolo endoplasmico granulare
(REG)
• Si tratta di un sistema di
vescicole delimitate da
membrane. L’aspetto
granulare deriva
dall’associazione con un
grande numero di
ribosomi, le particelle
dove avviene la sintesi
proteica. Il REG si
chiama anche
ergastoplasma, e si trova
spesso associato al
nucleo.
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Il reticolo endoplasmico liscio
(REL)
• Quando non sono
presenti i ribosomi il
reticolo endoplasmico si
dice liscio.
• La funzione di questo
sistema di membrane è di
ospitare molti enzimi
metabolici, e dunque
svolgere le corrispondenti
attività.
• I corpi scuri (1) sono dei
mitocondri.
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I mitocondri: la struttura
• I mitocondri sono corpuscoli delimitati da
due membrane sovrapposte.
• La membrana interna forma introflessioni
che vanno a costituire un vero e proprio
sistema interno di creste mitocondriali.
• Lo spazio fra le creste si chiama matrice
mitocondriale, lo spazio interno alle creste
si chiama spazio inter-membrana.
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Le membrane dei mitocondri
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A cosa servono i mitocondri?
• Se avete letto le didascalie precedenti
forse avete intuito che i mitocondri sono le
“centrali energetiche” della cellula.
• La maggior parte dell’ATP viene prodotto
proprio in corrispondenza di questo
sistema di membrane.
• La produzione di ATP nel mitocondrio si
chiama fosforilazione ossidativa, la quale
utilizza l’ossigeno.
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L’apparato di Golgi
• Si tratta di un sistema di “cisterne”
discoidali parallele e vicine fra loro.
• Il bordo di questi dischi si stacca formando
piccole vescicole che trasportano le
sostanze elaborate verso altri distretti
cellulari o verso l’esterno della cellula
(secrezione).
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Le cellule vegetali
• Sono rivestite da una parete cellulosica,
esterna al plasmalemma.
• Spesso il volume cellulare è quasi
completamente occupato da un grande
vacuolo.
• Contengono i cloroplasti, gli organuli della
fotosintesi.
• Contengono altri tipi di plastidi, ad
esempio i cromoplasti.
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Struttura delle cellule vegetali
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I cloroplasti
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La funzione dei cloroplasti
• Sono gli organuli della fotosintesi.
• la clorofilla è inserita nella membrana dei
tilacoidi, essa è il pigmento che cattura
l’energia solare necessaria per la sintesi
del glucosio.
• I cloroplasti sono molto abbondanti nelle
cellule delle foglie, gli organi deputati alla
fotosintesi.
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La funzione del vacuolo
• Esso funziona come una camera d’aria
che rende una ruota rigida ed in grado di
sostenere un peso notevole.
• La soluzione acquosa all’interno del
vacuolo si trova sotto pressione a causa
dell’effetto osmotico.
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La funzione della parete
• Se il vacuolo è la camera d’aria, la parete
rappresenta il pneumatico: essa “contiene”
la pressione osmotica del vacuolo.
• La combinazione di queste due forze, una
verso l’esterno ed una verso l’interno
determina una equilibrata rigidità (turgore),
sufficiente a sostenere le strutture non
legnose delle piante.
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Conclusione
• Durante questa presentazione non
abbiamo visto tutte le varie strutture che si
possono osservare all’interno delle cellule,
in seguito ne incontreremo altre delle quali
comprenderemo la struttura e la funzione.
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