La cellula è l'unità fondamentale
degli organismi
Attività funzionali delle
cellule
•
Crescita
•
Riproduzione
•
Trasformazione di
materia ed energia
(metabolismo)
•
Risposta agli stimoli
esterni
•
Mantenimento
dell'equilibrio interno
(omeostasi)
Caratteristiche
strutturali comuni
•
La
membrana cellulare
le separa dall'esterno
•
Il
citoplasma
, costituito
prevalentemente da
acqua, forma l'ambiente
interno
•
Il materiale ereditario
(DNA) permette la
Varietà di organizzazione
e dimensione
o
Organismi unicellulari (formati da una sola cellula) e
pluricellulari (costituiti da più cellule, con differenti
funzioni)
o
Organismi
procarioti
(con cellule più semplici,
senza nucleo o
altri organuli interni
) ed
eucarioti
(cellule
dotate di nucleo
,
che racchiude il DNA,
e altri organuli
con funzioni specifiche)
o
Le dimensioni variano da 0,1
m
m (micrometro= 1 milionesimo
di metro) per le cellule batteriche più piccole a decine di cm
(uovo di struzzo, 15 cm di diametro)
Perché le cellule sono
piccole?
•
Le dimensioni minime dipendono dal fatto che le cellule
devono contenere all'interno le molecole biologiche, in
quantità sufficiente alla loro sopravvivenza.
•
Le dimensioni massime dipendono dal rapporto
superficie/volume, che deve essere ottimale
•
La
superficie
regola gli
scambi tra interno ed esterno
: una
superficie estesa permette un maggior numero di scambi
•
Il
volume
determina i
processi che avvengono all'interno
della cellula: un volume troppo grande comporterebbe
troppa spesa energetica e tempi lunghi per spostare le
sostanze da un punto all'altro della cellula
Per osservare le cellule si
usa il microscopio
•
Microscopio ottico: utilizza una fonte di luce
esterna per illuminare il campione;
l'ingrandimento avviene grazie alle lenti
dell'obiettivo e a quelle dell'oculare; il potere
di risoluzione (capacità di distinguere oggetti
vicini) è 0,2 mm; permette di osservare
campioni vivi
•
Microscopio elettronico: utilizza un fascio di
elettroni per colpire e "illuminare" il campione;
il potere di risoluzione è dell'ordine dei
nanometri (millesimi di micron); non permette
l'osservazione di campioni vivi. Può essere
•
A trasmissione: gli elettroni attraversano il campione
e proiettano la sua immagine su un sensore
•
A scansione: un sottile fascio di elettroni scansiona il
La membrana plasmatica
Membrana costituita da un doppio strato di fosfolipidi: la testa
polare idrofila (gruppo fosfato) interagisce con l'acqua mentre
le code idrofobiche rimangono protette all'interno del doppio
strato
Altri componenti della
membrana sono le
proteine, con funzione di
canali trans-membrana, e
i carboidrati, che
permettono il
riconoscimento tra le
cellule
I componenti della
membrana non rimangono
fissi nelle loro posizioni,
ma sono in grado di
muoversi sulla superficie.
Per questo la membrana è
definita un
mosaico
La cellula procariote ha
una struttura semplice
Nella cellula procariote, che caratterizza i batteri, manca la membrana nucleare
che separa il DNA dal resto della cellula, mancano inoltre organuli interni con
funzioni specifiche
Le cellule eucariotiche sono suddivise in
compartimenti con funzioni specifiche
Nella cellula eucariote una
doppia membrana definisce
il nucleo, dove è contenuto
il DNA
Il volume interno è
caratterizzato da un sistema
di membrane con funzioni
specifiche:
• Reticolo endoplasmatico
rugoso (RER), in
continuità con la
membrana nucleare;
• Reticolo endoplasmatico
liscio (REL), collegato al
RER
• Apparato del Golgi,
costituito da vesciche
(cisterne) tra loro
separate
Le cellule eucariotiche sono suddivise in
compartimenti con funzioni specifiche
Alcuni organuli si trovano
esclusivamente nella cellula
animale:
• I lisosomi, che
permettono la
demolizione delle
sostanze nutritive o delle
componenti danneggiate
• I centrioli, che
intervengono durante la
duplicazione della cellula
Nelle cellule eucariotiche vegetali sono presenti
strutture che non compaiono nelle cellule animali
Nella cellula
vegetale una
parete di
cellulosa
(polisaccaride)
riveste la
membrana
cellulare;
il vacuolo
centrale
contribuisce a
mantenere la
forma della
cellula e a
mantenere il
turgore;
i cloroplasti
permettono la
fotosintesi
Mitocondri e cloroplasti
hanno la stessa origine
Mitocondrio
• Organulo a doppia membrana presente in tutte le cellule eucariote • È la centrale energetica della cellula; al suo interno avviene la respirazione cellulare, che fornisce energia (ATP) alle celluleCloroplasto
•Organulo a doppia membrana presente solo nelle cellule eucariote vegetali
•Al suo interno
avvengono i processi che trasformano l'energia luminosa in energia chimica, ossia la fotosintesi
•La membrana interna è ripiegata in strutture dette tilacoidi; i tilacoidi sono impilati in grani
• La membrana interna è ripiegata a formare creste, per aumentare la superficie disponibile
• Il volume interno, detto matrice, contiene gli enzimi necessari per la respirazione, il DNA mitocondriale e alcuni ribosomi
• Il volume interno è detto stroma e, come la matrice dei mitocondri, contiene enzimi, DNA e ribosomi necessari per la fotosintesi
Il citoscheletro fornisce sostegno e
permette il movimento degli organuli
Si tratta di un'impalcatura
proteica formata da tre tipi di
filamenti di diametro diverso
• Microfilamenti, costituiti da una doppia catena di actina, possono contrarsi e
permettono il movimento di alcuni tipi di cellule (p.es. quelle muscolari)
• Filamenti intermedi, di
diametro maggiore, formati da
proteine fibrose, sono
strutture di ancoraggio per gli organuli e di rinforzo per le cellule
• Microtubuli, tubi proteici formati da tubulina, hanno funzione di ancoraggio degli organuli e ne guidano gli spostamenti; formano inoltre gli organi di movimento delle cellule, ossia ciglia e flagelli
