Gli organismi sono fatti di cellule

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1 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

2 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

3 Altri organismi sono formati da più cellule, come gli animali e le piante Diversi tipi di cellule c. cellule di una pianta.

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 Come sono fatte le cellule procariote Una tipica cellula procariote. b. Fotografia al microscopio elettronico di un Proteus, un comune procariote dei terreni.

12 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

13 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

14 La struttura generale delle cellule eucariote La cellula animale

15 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

16 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

17 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

18 I PORI NUCLEARI, in rosa, permettono lo scambio di materiali tra il nucleo e il citoplasma

19 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

20 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

21 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.

22 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

23 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

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