La cellula eucariote. Generalità. La membrana 18/01/ membrana 2. citoplasma 3. nucleo

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Donato Amato
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La cellula eucariote Generalità Tutte possiedono un complesso sistema di membrane interne che le suddividono in regioni distinte all interno delle quali avvengono specifiche funzioni.

Le cellule vegetali possiedono quasi tutte le strutture presenti in quelle animali con l eccezione dei lisosomi, dei centrioli e dei flagelli.

citoplasma 3. nucleo La membrana Circonda completamente la cellula senza alcuna interruzione.

1 La cellula eucariote Generalità Tutte possiedono un complesso sistema di membrane interne che le suddividono in regioni distinte all interno delle quali avvengono specifiche funzioni. Questa caratteristica è chiamata compartimentazione. Ciò permette alla cellula di svolgere nello stesso momento processi metabolici differenti. Le cellule vegetali possiedono quasi tutte le strutture presenti in quelle animali con l eccezione dei lisosomi, dei centrioli e dei flagelli. In più, le cellule vegetali possiedono una parete cellulare, i cloroplasti e un grosso vacuolo centrale. In ogni cellula eucariote si distinguono tre principali componenti: 1. membrana 2. citoplasma 3. nucleo La membrana Circonda completamente la cellula senza alcuna interruzione. Ha uno spessore molto ridotto e fa da linea di confine: tutto ciò che si trova fuori della membrana è anche esterno alla cellula. È composta da proteine, colesterolo, carboidrati e fosfolipidi. I fosfolipidi formano un doppio strato, con le code rivolte verso l interno, che il colesterolo contribuisce a mantenere fluido. Le proteine e i carboidrati sono immersi nel doppio strato e non hanno un posto preciso, risultano come «iceberg galleggianti in un mare di fosfolipidi». La struttura così descritta viene definita a mosaico fluido. 1

La membrana Le funzioni della membrana sono molte, le più importanti sono: 1. fa da involucro alla cellula impedendo il disperdersi del citoplasma; 2.

recepisce stimoli provenienti dall ambiente esterno, dall intero organismo e dalle cellule vicine; 4.

2 La membrana Le funzioni della membrana sono molte, le più importanti sono: 1. fa da involucro alla cellula impedendo il disperdersi del citoplasma; 2. regola il passaggio di sostanze in entrata e in uscita: è semipermeabile (lascia passare solo alcune sostanze); 3. recepisce stimoli provenienti dall ambiente esterno, dall intero organismo e dalle cellule vicine; 4. provvede alla compartimentazione cellulare, suddividendo l interno della cellula in microambienti rappresentati dai diversi organuli; 5. identifica la cellula come appartenente ad un dato organismo grazie ad una serie di molecole di riconoscimento presenti sulla sua superficie. La membrana Negli animali le cellule aderiscono le une alle altre attraverso speciali strutture situate sulla membrana: le giunzioni cellulari. Ne esistono di tre tipi. Giunzioni occludenti: membrane aderiscono in continuità grazie a proteine specializzate. Desmosomi: sono giunzioni «a bottone» che ancorano le cellule l una all altra. Giunzioni comunicanti (dette anche gap): sono canali che permettono il passaggio di piccole molecole. Ciglia e flagelli Dalla membrana sporgono verso l esterno appendici che permettono il movimento della cellula: sono le ciglia e i flagelli. Entrambi hanno una struttura e un meccanismo di movimento molto simile. Sono costituiti da microtubuli disposti a coppie ed avvolti dalla membrana plasmatica. Nel citoplasma, i microtubuli sono ancorati ad una struttura di chiamata corpo basale. Il movimento dei flagelli è di tipo ondulatorio, simile a quello di una frusta. Il movimento delle ciglia è invece simile a quello di tanti remi azionati contemporaneamente. Oltre alla locomozione, ciglia e flagelli possono svolgere funzioni particolari. 2

La parete Nelle cellule vegetali, subito al di fuori della membrana, vi è una rigida parete cellulare. Oltre a proteggerle, essa fornisce alle cellule il necessario sostegno.

3 La parete Nelle cellule vegetali, subito al di fuori della membrana, vi è una rigida parete cellulare. Oltre a proteggerle, essa fornisce alle cellule il necessario sostegno. È costituita da fibre di cellulosa insieme ad altri polisaccaridi e proteine ed ha uno spessore anche 100 volte superiore a quello della membrana. La parete non isola completamente la cellula dalle altre: esistono infatti specifiche giunzioni che permettono il passaggio di sostanze tra cellule: i plasmodesmi. Si tratta di canali che attraversano la parete e formano un sistema di comunicazione. Il citoplasma All interno della membrana si trova il citosol, costituito da una soluzione acquosa piuttosto densa nella quale sono immersi gli organuli cellulari. L insieme di citosol e organuli cellulari costituisce il citoplasma. Il citoplasma è interessato da continue correnti di rimescolamento, così che gli organuli e tutto il contenuto cellulare è in costante agitazione. Gli organuli cellulari che troviamo all interno di una cellula eucariote sono piuttosto numerosi; essi vengono distinti in due gruppi: quelli delimitati da una o più membrane e quelli privi di membrana. Il citoscheletro All interno del citoplasma esiste una rete di sottilissime fibre proteiche, chiamate citoscheletro, che danno sostegno alla cellula. Il citoscheletro contribuisce anche alla regolazione delle attività cellulari trasportando segnali chimici dalla superficie esterna verso l interno della cellula. È costituito da tre diversi tipi di fibre: Microfilamenti: sono i più sottili ed hanno capacità contrattile. Filamenti intermedi: somigliano a corde che si intrecciano tra loro fornendo un ancoraggio per gli organuli. Microtubuli: sottili tubicini che funzionano da binari lungo i quali possono muoversi diverse strutture. 3

I mitocondri Hanno forma allungata e possiedono una doppia membrana: una esterna ed una interna; la membrana interna, notevolmente più ampia di quella esterna, si ripiega più volte formando le creste.

Nei mitocondri, si trova una modesta quantità di DNA e dei ribosomi. I cloroplasti Nelle cellule vegetali, oltre ai mitocondri, vi sono i cloroplasti.

La membrana interna delimita uno spazio detto stroma nel quale si trova del DNA, dei ribosomi e un sistema di tubuli e cisterne connessi tra loro, dette tilacoidi.

4 I mitocondri Hanno forma allungata e possiedono una doppia membrana: una esterna ed una interna; la membrana interna, notevolmente più ampia di quella esterna, si ripiega più volte formando le creste. Nei mitocondri avviene la respirazione cellulare, ovvero la degradazione delle molecole complesse a molecole semplici. Essi sono quindi connessi con la produzione di energia. Nei mitocondri, si trova una modesta quantità di DNA e dei ribosomi. I cloroplasti Nelle cellule vegetali, oltre ai mitocondri, vi sono i cloroplasti. Anch essi, come i mitocondri, hanno due membrane, una interna e una esterna. La membrana interna delimita uno spazio detto stroma nel quale si trova del DNA, dei ribosomi e un sistema di tubuli e cisterne connessi tra loro, dette tilacoidi. I tilacoidi sono impilati uno sull altro in strutture dette grani. Nei grani si trovano i complessi fotosintetici della clorofilla. Il reticolo endoplasmatico È costituito da una fitta rete di canali e cisterne fatta da membrane che si intersecano. Se ne distinguono due tipi a seconda che abbiano o meno dei ribosomi attaccati sulle loro membrane: il reticolo endoplasmatico liscio il reticolo endoplasmatico ruvido Le funzioni consistono nella produzione di macromolecole: quello liscio provvede alla produzione di lipidi complessi, mentre quello ruvido provvede alla sintesi delle proteine. Il reticolo endoplasmatico liscio inoltre contiene enzimi che inattivano farmaci e droghe. 4

L apparato di Golgi È simile al reticolo endoplasmatico, poiché è anch esso formato da un insieme di membrane che hanno però una distribuzione molto più ordinata.

Queste molecole vengono impacchettate all interno di vescicole che raggiungono la membrana cellulare, si fondono con essa e poi riversano il loro contenuto all esterno.

Tali enzimi sono estremamente pericolosi per la cellula poiché sono in grado di aggredire e digerire gli stessi componenti cellulari provocandone l autodistruzione della cellula, per questo rimangono

I ribosomi Sono gli organuli più numerosi della cellula; non sono rivestiti da membrana e si presentano come granellini piccolissimi, appena visibili al microscopio elettronico.

5 L apparato di Golgi È simile al reticolo endoplasmatico, poiché è anch esso formato da un insieme di membrane che hanno però una distribuzione molto più ordinata. È composto da una pila di sacchi membranosi alle cui estremità si trovano numerose vescicole. Le funzioni sono connesse con l esportazione di molecole provenienti dal reticolo endoplasmatico. Queste molecole vengono impacchettate all interno di vescicole che raggiungono la membrana cellulare, si fondono con essa e poi riversano il loro contenuto all esterno. I lisosomi Sono prodotti dall apparato di Golgi e contengono numerosi enzimi digestivi, capaci di digerire (spezzare) le macromolecole in frammenti che possano essere più facilmente utilizzati. Tali enzimi sono estremamente pericolosi per la cellula poiché sono in grado di aggredire e digerire gli stessi componenti cellulari provocandone l autodistruzione della cellula, per questo rimangono confinati all interno dei lisosomi. Solo in determinati casi i lisosomi si aprono all interno della cellula e questa muore. Il fenomeno è detto apoptosi. I ribosomi Sono gli organuli più numerosi della cellula; non sono rivestiti da membrana e si presentano come granellini piccolissimi, appena visibili al microscopio elettronico. Si trovano attaccati alle membrane del reticolo endoplasmatico ruvido oppure liberi nel citoplasma. Al microscopio elettronico appaiono costituiti da due componenti (dette subunità): una più grande ed un altra più piccola, entrambe fatte da proteine e RNA. La loro funzione è di guidare la sintesi delle proteine, assicurando la corretta successione degli aminoacidi. 5

Il nucleo In ogni cellula vi è generalmente un solo nucleo, solo in casi eccezionali ve ne possono essere due.

cellulare si colora facilmente assumendo una tonalità intensa è circondato da una doppia membrana provvista di

Il nucleo All interno del nucleo troviamo una sostanza omogenea, la cromatina, composta da DNA e proteine.

controlla e dirige le funzioni della cellula in cui si trova I cromosomi In particolari occasioni la cromatina perde

6 Il nucleo In ogni cellula vi è generalmente un solo nucleo, solo in casi eccezionali ve ne possono essere due. Costituisce la parte più appariscente della cellula perché: è molto grande, occupando talvolta l intero volume cellulare si colora facilmente assumendo una tonalità intensa è circondato da una doppia membrana provvista di numerose aperture dette pori. Il nucleo All interno del nucleo troviamo una sostanza omogenea, la cromatina, composta da DNA e proteine. Talvolta all interno della cromatina sono visibili addensamenti più scuri chiamati nucleoli. Le funzioni sono essenzialmente due: 1. conserva le informazioni per la costruzione ed il funzionamento di tutto l organismo cui la cellula appartiene 2. controlla e dirige le funzioni della cellula in cui si trova I cromosomi In particolari occasioni la cromatina perde la sua omogeneità ed allora all interno del nucleo si evidenziano i cromosomi. Si tratta di strutture costituite da due bracci uniti da una specie di strozzatura detta centromero. Però, quando si rendono evidenti, i cromosomi si sono duplicati per cui si vedono 4 bracci due a due uguali. La metà identica di ciascun cromosoma si chiama cromatidio. 6

7 I cromosomi In ogni cellula vi è sempre un numero pari di cromosomi, due a due uguali (cromosomi omologhi): uno proviene dal padre e uno dalla madre. Per questo motivo le cellule normali vengono dette diploidi. Però, le cellule destinate alla riproduzione sessuale, contengono la metà dei cromosomi perché manca uno dei due omologhi. Tali cellule vengono dette aploidi. Il meccanismo che trasforma una cellula diploide in aploide si chiama meiosi. 7

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