Le cellule

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Categoria:	Biologia
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UNITÀ 2: Le cellule

Nella seconda metà Anton van Leeuwenhoek (1639-1723) commerciante di tessuti scoprì, con un rudimentale microscopio ottico che esistevano minuscoli esseri viventi che chiamò animaliculi.
Nel 1665 il fisico Robert Hooke (1635-1703) pubblicò un libro con osservazioni al microscopio di fiori, insetti, ragnatele e sottili fettine di sughero. Hooke aveva notato che le piante (solo quelle) erano costituite da piccole celle rettangolari che chiamo cellule.
Nel 1839 Teodor Schwann (1810-1881) notò che pure i tessuti animali erano costituiti da cellule.
Lo scienziato Robert Brown (1773-1858) scoprì che in molte cellule esisteva un nucleo.
Il fisiologo Rudolf Virchow (1821-1902) nel 1855 ipotizzò che le cellule animali e vegetali si riproducevano solo attraverso la divisione di cellule già esistenti.
Quindi la teoria cellulare afferma che:
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule; le cellule sono le più piccole unità funzionali degli esseri viventi; tutte le cellule si originano dalla divisione di cellule preesistenti.
Ogni cellula è delimitata da una membrana plasmatica (o membrana cellulare) che serve a separare e proteggere la cellula da tutto quello che gli sta attorno.
La membrana plasmatica è semipermeabile quindi solo alcune sostanze possono attraversare questa membrana.

Fosfolipide

Tutte le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato di molecole lipidiche chiamate fosfolipidi.
I fosfolipidi sono formati da un testa polare e da due code apolari. Per questo se messi in acqua (molecola polare), i fosfolipidi si dispongono assumendo una struttura chiamata doppio strato fosfolipidico. In questa struttura la testa polare si dispone verso l’esterno della cellula (nella parte superiore della membrana) e verso l’interno (nella parte inferiore della membrana), le due code quindi sono rivolte verso l’interno.
Le membrane cellulari sono costituite anche da: proteine, carboidrati e altre molecole. Alcune proteine servono per facilitare il passaggio di sostanze, altre servono a proteggere la membrana.
Siccome la membrana plasmatica è semipermeabile alcune sostanze possono attraversarla tramite:

La principale differenza tra il trasporto passivo e quello attivo è che nel primo non c’è dispendio di energia.
Trasporto passivo
* La diffusione è provocata dal movimento casuale delle molecole; quindi è il processo attraverso il quale una sostanza si muove in un liquido o in un gas; per cui le sostanze si spostano dalle zone ad alta concentrazione a quelle con meno.
* Nella diffusione facilitata le sostanze si diffondono attraverso la membrana plasmatica sevendosi di proteine canali su di essa.
* La diffusione dell’acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva viene detta osmosi. Perciò il flusso dell’acqua continua finche la soluzione ipertonica (soluzione più concentrata) è pari a quella ipotonica (soluzione più diluita) facendole diventare isotomiche (nell’ultimo caso l’acqua entra ed esce dalla cellula in egual quantità).
Trasporto attivo
Alcune macromolecole possono entrare nelle cellule senza coinvolgere le proteine di trasporto, in quanto vengono inglobate grazie ad estroflessioni della membrana plasmatica.
Il trasporto di molecole nella cellula per mezzo di vescicole è chiamato endocitosi e richiede energia cellulare. Più propriamente, quando le sostanze introdotte sono solide, si parla di fagocitosi, mentre quando sono in soluzione si usa il termine pinocitosi.
Molecole di grandi dimensioni possono anche essere rilasciate dalle cellule mediante vescicole per mezzo di un processo chiamato esocitosi. Tanto l’endocitosi quanto l’esocitosi richiedono energia cellulare.

Gli organismi viventi si possono dividere in due grossi gruppi:
Organismi eucarioti (organismi con cellule contenenti il nucleo) e procarioti (cellule senza nucleo; di questa famiglia fanno parte solo le alghe azzurre e i batteri)
A loro volta gli organismi eucarioti si differenziano in animali e vegetali.
Cellule animali
Cellule vegetali
Nucleo
Nucleo
Membrana cellulare
Membrana cellulare
Citoscheletro
Parete cellulare
Tanti piccoli vacuoli
Un grosso vacuolo
Ribosomi
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico
Reticolo endoplasmatico
Apparato di Golgi
Apparato di Golgi
Lisosomi
Lisosomi
Mitocondri
Mitocondri
Plastidi
NUCLEO
L'organulo di maggiori dimensioni all'interno della maggior parte delle cellule vegetali e animali è il nucleo: è delimitato da una membrana e ha forma e dimensioni variabili a seconda del tipo cellulare. All'interno del nucleo si trovano il DNA (acido desossiribonucleico), che costituisce il materiale genetico della cellula, e proteine. I filamenti di DNA costituiscono i cromosomi. Il nucleo è delimitato da una doppia membrana, dotata di pori che consentono le comunicazioni tra il nucleo e il resto della cellula (ossia il citoplasma). All'interno del nucleo si trova una regione specializzata, detta nucleolo, che è deputata all'assemblaggio di particolari organuli, i ribosomi.
CITOPLASMA
Il citoplasma è la regione della cellula che si trova al di fuori del nucleo. Questo è un sistema molto complesso che contiene diverse strutture con caratteristiche diverse (ma specifiche a seconda della loro funzione) chiamate organuli.
RIBOSOMI
I ribosomi sono organuli cellulari costituiti da rRNA (RNA ribosomiale) e proteine nei quali avviene la sintesi (cioè prodotte e assemblate) delle proteine.
PARETE CELLULARE
La parete cellulare, esistente solo nelle cellule vegetali, è costituita da cellulosa e serve a sostegno per la cellula come ulteriore barriera di protezione, è rigida ed è posta all’esterno della membrana.
CITOSCHELETRO
Il citoscheleto serve alla cellula come struttura di sostegno infatti il suo nome: citoscheletro significa “scheletro della cellula”. È costituito da microtuboli (tubi cavi di materiale proteico con un diametro di circa 25µm) e da microfilamenti (formati anche loro da proteine hanno un diametro di circa 7µm) che servono alla cellula da intelaiatura perché sono robusti e flessibili.
Il citoscheletro serve anche per il trasporto di materiali; a questo sono addetti dei microtuboli chiamati ciglia e flagelli (questi hanno una struttura a 9+2, perché hanno nove coppie di microtuboli ai lati e una al centro).
APPARATO DI GOLGI
Questo apparato scoperto dallo scienziato Camillo Golgi (1843-1926) premio Nobel per la medicina nel 1906 serve a raccogliere i lipidi e le proteine sintetizzate, prima che esse vengano espulse o utilizzate dalla cellula.
RETICOLO ENDOPLASMATICO (ER)
consiste in una struttura cava delimitata da una membrana formata da fosfolipidi in esso avviene la sintesi dei lipidi e delle proteine. Se ne distinguono due tipi:
Reticolo endoplasmatico ruvido che possiede delle sacche sulla superficie che sono i ribosomi;
Reticolo endoplasmatico liscio che non contiene i ribosomi.
VACUOLI
Nelle cellule animali esistono molti piccoli vacuoli che servono ad immagazzinare proteine, grassi o carboidrati. In quelle vegetali invece esiste un unico grande vacuolo che serve ad immagazzinare l’acqua ed i sali minerali. Nelle piante serve anche come sostegno; infatti per la pressione che esercita favorisce la pianta a svilupparsi velocemente ed a sostenere strutture pesanti come foglie e fiori
LISOSOMI
I lisosomi sono gli organuli che servono per la digestione cellulare della cellula; infatti essi contengono enzimi che servono a digerire le sostanze in eccesso.
MITOCONDRI
I mitocondri assumono una forma a fagiolo e sono rivestiti da una doppia membrana e servono a trasformare l’energia chimica della combustione del glucosio in un altro tipo di energia chimica (ATP) che può essere utilizzata direttamente dalla cellula. Nei mitocondri avviene la seguente reazione:
C6H126O2 = 6CO2 + 6H2 + 38 ATP
PLASTIDI
Corpuscoli rivestiti da membrana che servono a immagazzinare certe sostanze, a seconda del contenuto cambiano il nome:
* Amiloplasti: contengono amido
* Cromoplasti: contengono pigmenti (fra questi ci sono anche i cloroplasti)
* Leucoplasti: contengono lipidi
I plastidi sono solo presenti nelle cellule vegetali; in particolare i cloroplasti servono ad eseguire la fotosintesi clorofilliana che serve a creare energia chimica che serve alla cellula per sopravvivere. Durante la fotosintesi avviene questa reazione:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 602 (in presenza di luce e clorofilla)
Nella fotosintesi clorofilliana L’ossigeno è un sottoprodotto.