Organizzazione strutturale di una cellula

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Categoria:Biologia

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Testo

Organizzazione strutturale della cellula

La cellula è la più piccola unità di sostanza vivente di un organismo pluricellulare. Tutte le cellule hanno una stessa organizzazione di base e, cioè, presentano un nucleo circondato dal citoplasma in cui si trovano i vari organuli e gli inclusi.

Nucleo
Descriveremo il nucleo interfasico, cioè durante la fase di reduplicazione.
In genere è sferico nelle cellule cubiche, mentre è ellittico in quelle prismatiche alte e in quelle fusiformi. Altre cellule hanno il nucleo a forma di fagiolo o reniforme, o multilobato e a forma di ferro di cavallo. La maggior parte delle cellule è mononucleata, tuttavia non è infrequente trovare cellule bi- o anche multinucleate, come ad esempio quelle del fegato e del tessuto osseo. Il nucleo è formato da cromatina immersa nel nucleoplasma ed è delimitato dall’involucro nucleare.
Involucro nucleare
Si distinguono due membrane unitarie concentriche che delimitano lo spazio perinucleare. La membrana nucleare esterna può avere aderenti dei ribosomi e talvolta può continuarsi con le membrane del reticolo endoplasmatico. A tratti le due membrane si ricongiungono l’una all’altra; in tal modo l’involucro nucleare è interrotto e queste interruzioni sono definite PORI.
Il poro appare chiuso da un sottile setto costituito da strutture circolari chiamate annuli il cui diametro esterno supera ampiamente quello del poro, mentre il diametro interno può variare così da rappresentare un vero e proprio diaframma per l’apertura del poro. Si ritiene che i pori abbiano importanza nel regolare gli scambi di materiale fra il nucleo e il citoplasma.
Cromatina
La cromatina è dispersa nel nucleoplasma ed è costituita da acido desossiribosio, si divide in eterocromatina, sotto forma d’ammassi scuri o di particelle disposte sul lato interno dell’involucro nucleare o in vicinanza del nucleolo, e in eucromatina, cioè la cromatina diffusa.
L’eucromatina rappresenta il sito della duplicazione del DNA e della sintesi dell’acido ribonucleico messaggero (RNAm) e di conseguenza è più abbondante nelle cellule con un’elevata attività metabolica o di sintesi.
Nucleolo
Il nucleolo è un corpo basofilo sferoidale, ben evidente, la cui funzione è quella di sintetizzare e accumulare l’RNA ribosomiale. Attorno al nucleolo e nel suo interno si trovano anche filamenti di DNA che costituiscono la cromatina associata al nucleolo e quella intranucleolare. La loro funzione non ancora nota.

Citoplasma
La matrice citoplasmatica, o ialoplasma, rappresenta un componente importante della cellula poiché formata da polipeptidi, proteine, enzimi, ioni e acqua.
Organuli
1.membrana cellulare,2.il reticolo endoplasmatico rugoso,3.il reticolo endoplasmatico liscio,4.l’apparato del Golgi,5.i mitocondri,6.i lisosomi e 7. i cetrioli. Sono invece inclusi cellulari:1.i microfilamenti,2.i microtuboli,3.il glicogeno,4. i lipidi,5. il vitello o deutoplasma,6. i granuli di pigmento e 7. i granuli di secreto.

Membrana cellulare
La cellula è avvolta da una membrana, la membrana plasmatici o plasmalemma. L’ipotesi formulata per la prima volta nel 1930, secondo cui la membrana cellulare era formata da un doppio strato di foglietti bimolecolari lipidici, con le estremità idrofobe (apolari) tra loro contrapposte e le loro estremità idrofile (polari) rivolte verso due strati proteici di rivestimento, è stata confermata a livello ultrastrutturale.
Le proteine possono occupare tutte le posizioni possibili rispetto allo strato fosfolipidico: possono trovarsi completamente all’esterno o all’interno di detto strato o possono penetrarlo sia da un lato sia dall’altro o estendersi attraverso tutto lo spessore della membrana. Ogni membrana ha una sua propria composizione proteica.
In molti siti la membrana è attraversata da pori che possono spiegare il passaggio di piccoli ioni. Inoltre si ritiene generalmente che a livello della membrana esistano particolari siti di trasporto, atti a facilitare la diffusione e il trasporto attivo.
La componente glucidica dei glicolipidi e delle glicoproteine sporge sulla superficie esterna della membrana cellulare. Queste protrusioni, che nell’insieme costituiscono il cosiddetto glicocalice, possono essere ben sviluppate e visibili al microscopio elettronico. Comunque sembra che il glicocalice rivesta tutte le cellule e che la sua presenza possa spiegare lo spazio che si osserva fra le cellule.
La membrana può essere provvista di meccanismi per la permeabilità selettiva e la sua permeabilità può essere variata in risposta a stimoli elettrici o d’altra natura. La sua struttura determina i rapporti con le cellule adiacenti, in particolar modo a livello delle aree di stretta adesione. La membrana ha un ruolo importante nei fenomeni immuno-biologici.
Inoltre l’assunzione di materiali mediante endocitosi è probabilmente un processo superficie-dipendente. Infine è importante far notare che nonostante la membrana persista per tutta la vita della cellula i suoi componenti sono continuamente rinnovati.
Reticolo endoplasmatico rugoso (RER)
E’ una rete tridimensionale di tubuli, delimitati da membrana, ramificati e anastomizzati e di strutture a forma di cisterne fra le cui maglie spesso si trovano vescicole isolate. A intervalli irregolari la superficie esterna della membrana che delimita questa rete presenta aderenti ribosomi o poliribosomi che spiegano i termini granulare, rugoso e a superficie rugosa usati per indicare questo tipo di reticolo endoplasmatico.
I ribosomi possono essere isolati o raggruppati in ammassi chiamati poliribosomi, dove sono disposti a rosetta, a cerchio, a spirale ed ad ansa. I ribosomi e i poliribosomi si trovano sia liberi nel citoplasma sia associati alla membrana del reticolo endoplasmatico, per formare il RER.
Sia i ribosomi sia il RER sono implicati nella sintesi proteica; i ribosomi sono indispensabili per tale sintesi, ma non è stato completamente chiarito il ruolo che essi hanno in questo processo. Nella sintesi proteica gli aminoacidi vengono allineati in una sequenza specifica a livello dei punti in cui i ribosomi sono uniti all’RNAm che controlla tale sequenza. I ribosomi sono formati da due subunità, una minore e una maggiore; quella minore sembra essere il sito dove prende attacco l’RNAm e in questo particolare punto dell’RNAm si inserisce per il riconoscimento un complesso specifico RNA transfer (t) -aminoacido. Se l’anticodone dell’RNAt riconosce il codone dell’RNAm, si formano legami polipeptidici fra gli aminoacidi che vengono inseriti nella catena polipeptidica a livello della subunità maggiore la quale lega i peptici. Una volta che l’aminoacido stabilito nella sequenza è incorporato, il ribosoma si sposta lungo l’RNAm per rendere disponibile un altro sito sequenziale per la successiva lettura.
In un poliribosoma più ribosomi si spostano lungo l’RNAm e ciascun ribosoma costruisce una catena polipeptidica completa. Il numero dei ribosomi che forma un poliribosoma dipende dalla lunghezza dell’RNAm e varia entro ampi limiti.
I ribosomi liberi sintetizzano proteine utilizzate dalla cellula, fra cui molti enzimi, mentre i ribosomi attaccati al RER sintetizzano proteine destinate generalmente ad essere secrete.
Reticolo endoplasmatico liscio
Il reticolo endoplasmatico liscio si trova in molte cellule e partecipa a molteplici funzioni, quali ad esempio: la biosintesi dei fosfolipidi e degli acidi grassi; la risintesi dei lipidi assorbiti e il loro trasporto attraverso le cellule assorbenti dell’intestino;la biosintesi e il metabolismo del colesterolo e degli ormoni steroidi ; LA liberazione e la cattura di ioni Ca nelle cellule muscolo scheletrico; La concentrazione di ioni Cl; la disintossicazione da sostanza tossiche negli epatociti. Si ritiene che alcuni enzimi siano presenti e con ogni probabilità sintetizzati nel reticolo endoplasmatico liscio.
Apparato del Golgi
E’ più sviluppato nelle cellule principalmente impegnate nella secrezione. L’apparato o complesso di Golgi è formato da un numero variabile di sacculi o cisterne, appiattiti, rettilinei o incurvati, impilati uno sull’altro, distribuiti in uno o più punti della cellula. Alle loro estremità le cisterne del Golgi sono spesso dilatate, particolarmente quelle vicine alla superficie concava del complesso. Queste dilatazioni sono numeroso specialmente nelle cellule secernenti; spesso sono ripiene di secreto e perdono la loro connessione con le cisterne. Successivamente queste vescicole di secrezione si allontanano dall’apparato del Golgi e si dirigono verso la superficie cellulare per essere alla fine riversate all’esterno. Sulla superficie convessa dell’apparato del Golgi si trovano piccole vescicole, chiamate trasportatrici, che si formano dal RER e si fondono con la cisterna più esterna del Golgi, riversandovi i loro contenuti mentre la loro membrana si aggiunge a quella della cisterna stessa.. L’apparato di Golgi cambia continuamente il suo aspetto liberando vescicole di secreto da un lato ed assumendo vescicole trasportatrici dall’altro. All’apparato del Golgi si attribuiscono numerose funzioni, conce4ntrare le proteine ricevute tramite vescicole trasportatrici dal RER e di “impacchettarle” in vescicole di secreto avvolte da membrana che rappresentano la forma di accumulo intracellulare del prodotto di secrezione. E’ stato chiaramente evidenziato che alcuni polisaccaridi sono sintetizzati nell’apparato del Golgi e che l’associazione fra polisaccaridi e proteine per formare glicoproteine avviene nell’apparato del Golgi . La maggior parte delle proteine secrete è rappresentata da glicoproteine. E’ probabile anche che il glicocalice della membrana plasmatica si origini dall’apparato. Un’altra funzione ad esso attribuita è quella di formare membrane, con caratteristiche specifiche, che possono essere incorporate nella membrana plasmatici alla superficie della cellula mediante vescicole. Un’altra importante funzione svolta dall’apparato del Golgi è rappresentata dalla concentrazione di numerosi enzimi idrolitici che, come le altre proteine, sono avvolti da membrana e liberati nel citoplasma dando così origine ai lisosomi.
Lisosomi
Sono molteplici strutture che rappresentano differenti momenti funzionali di uno stesso organulo. Essi contengono vari enzimi idrolitici che demoliscono proteine, acidi nucleici, glicogeno e mucosaccaridi. I lisosomi si originano dall’apparato del Golgi come corpi sferici e sono caratterizzati da un contenuto moderatamente elettrodenso e finemente granulare.
Materiali, sotto forma di particelle, vengono assunti dalla cellula per mezzo del processo di fagocitosi o di endocitosi. Durante questo processo la sostanza viene circondata da una invaginazione della membrana plasmatici; quando l’invaginazione si richiude e si stacca, si forma una vescicola delimitata da membrana, chiamata fagosoma. I liquidi sono assunti con lo stesso processo, chiamato pinocitosi, e le piccole vescicole che ne risultano sono vescicole di pinocitosi. Quando un lisosoma viene in intimo contatto con un fagosoma, le loro membrane si fondono e i contenuti dei due organuli si mescolano; il corpo che viene a formarsi è denominato lisosoma secondario.
L’autofagia è un processo che avviene prevalentemente durante l’involuzione cellulare e consiste nella segregazione di RER, di ribosomi e, tal volta, di mitocondri all’interno di una vescicola la cui membrana è derivata dal reticolo endoplasmatico liscio o dall’apparato del Golgi. Il processo di demolizione si inizia con la fusione di questa vescicola con un lisosoma primario o con un corpo multivescicolare. I corpi multivescicoalari, che rappresentano una forma particolare di lisosoma primario, si formano dalla fusione di piccole vescicole del Golgi con ampie cisterne dello stesso apparato.
La crinofagia è un altro aspetto dell’attività lisosomiale e consiste nella fusione di granuli di secreto sia con corpi densi sia con corpi multivescicolari; ha come compito specifico quello di demolire i granuli di secreto in eccesso e avviene quando c’è un mutamento improvviso nella funzione.
La degradazione del materiale nei lisosomi porta alla formazione di quel che è frequentemente chiamato corpo mielinico o corpo lamellare denso, caratterizzato dalla presenza nel suo interno di figure mieliniche. L’ulteriore degradazione conduce alla formazione di corpi densi vacuolati, che alla fine formano gocce lipidiche e di corpi residui densi, tappa finale dell’attività lisosomiale. Il residuo non digeribile o resta incorporato o viene espulso dalla cellula.
I perossisomi o microcorpi sono lisosomi specializzati poiché contengono gli enzimi per la produzione e distribuzione del perossido d’idrogeno. Si trovano prevalentemente nel fegato e nel rene. Dal punto di vista morfologico sono caratterizzati dalla presenza di una struttura simil-cristallina circondata da una matrice densa. Il sequestro e la successiva lisi dei batteri, come pure l’isolamento di sostanze non digeribili che vengono accumulate in un corpo residuo, sono le funzioni più appariscenti svolte dai lisosomi. Le attività crinofagica ed autofagica sono quelle che si svolgono ovunque e sono importanti meccanismi mediante i quali le cellule recuperano sostanze essenziali per le loro attività metaboliche. Si deve inoltre sottolineare che le membrane lisosomiali impediscono agli enzimi di diffondersi nella cellula.
Mitocondri
I mitocondri sono la principale fonte di energia per la cellula, il loro numero varia considerevolmente da un tipo di cellula all’altro ed è particolarmente elevato in quelle con attività metabolica intensa.
Sono organuli dinamici e continuamente cambiano la loro posizione nell’ambito della cellula. Essi si dilatano e si restringono per la presenza di proteine contrattili, la cui localizzazione è ancora sconosciuta, e si dividono e persino si fondono durante le loro attività metaboliche. A livello ultrastrutturale i mitocondri appaiono circondati da due membrane separate da uno spazio. Mentre la membrana esterna è liscia e sacciforme, la membrana interna è sollevata in pieghe o creste, in tubuli cilindrici o prismatici o in vescicole peduncolate, oppure nello stesso mitocondrio possono coesistere creste e tubuli . Sulla superficie interna della membrana interna sono situate le particelle elementari, costituite da una testa sferica connessa mediante un peduncolo a una piccola base. Lo spazio fra le creste è occupato dalla matrice, costituita da un materiale finemente granulare in cui talvolta sono evidenti grossi granuli che rappresentano siti in cui sono legati cationi. E’ stato pure dimostrato che i mitocondri contengono DNA di tipo circolare. Questo DNA può presiedere al controllo di alcuni enzimi mitocondriali. La presenza di DNA e RNA spiega perché i mitocondri possono dividersi come organuli distinti all’interno della cellula. La funzione principale dei mitocondri è quella di fornire energia. L’ossidazione delle sostanze nutritizie all’interno della cellula fornisce energia per la sintesi di adenosintrifosfato (ATP) per mezzo della fosforilazione ossidativa dell’adenosindifosfato (ADP).
La trasformazione di ATP in ADP dà l’energia necessaria per molte importanti funzioni cellulari. Gli enzimi del ciclo dell’acido citrico o ciclo di Krebs, che rappresenta la tappa della sintesi dell’ATP, si trovano nella matrice, mentre gli enzimi della catena respiratoria lungo la quale si forma ATP si trovano sulla membrana interna e più precisamente sulle o nelle particelle elementari.
Centrosoma e centrioli
Il centrosoma, denominato anche centrosfera, centro della cellula o centroplasma, è una zona di citoplasma che contiene una coppia di centrioli, il diplosoma, e che in genere si trova in prossimità del nucleo e dell’apparato del Golgi.
I centrioli appaiono costituiti da nove gruppi di fibrille disposti a formare un cilindro. Ciascun gruppo o tripletta è formato da tre cilindri cavi, o fibrille, o subunità, allineati parallelamente fra loro. Sia dalle fibrille sia dal materiale periferico elettrodenso ad esse associate, si irradiano dei microtuboli.
I centrioli sono capaci di duplicarsi e servono come organizzatori dei microtuboli, i quali svolgono un ruolo importante nelle divisioni mitotiche delle cellule.

Inclusi citoplasmatici
Inclusi metaplasmatici
Con i termini: inclusi metaplasmatici e metaplasma si indicano costituenti abituali della cellula diversi dagli organuli cellulari. Questi inclusi sono rappresentati dai microfilamenti e dai microtuboli .
Microfilamenti
In molte cellule fasci di microfilamenti formano le fibrille. Essi insieme con i filamenti spessi sono responsabili delle proprietà contrattili di questi elementi.
Sebbene la funzione dei microfilamenti nel processo di contrazione delle cellule muscolari sia ben dimostrata, la loro funzione nelle altre cellule non è stata affatto chiarita.
Comunque la loro principale funzione è quella di mantenere la forma della cellula. Tuttavia, resta ancora da chiarire la natura contrattile delle proteine filamentose e la loro partecipazione ai movimenti citoplasmatici e ai cambiamenti di forma della cellula.
Microtuboli
La loro parete è formata da subunità globulari disposte in catena elicoidale. I microtuboli sono presenti nella maggior parte delle cellule e sono particolarmente numerosi nelle cellule in divisione, dove formano il fuso mitotico. La loro funzione nella mitosi è ben stabilita; durante l’anafase, essi trascinano i cromosomi verso i poli del fuso mitotico. E’ pure probabile che i microtuboli siano elementi contrattili nei flagelli e nelle ciglia, inoltre sembrano implicati nel mantenimento e nei cambiamenti della forma della cellula.
Inclusi paraplasmatici
Con i termini: paraplasma, inclusi paraplasmatici, inclusi citoplasmatici o semplicemente inclusi, si indicano materiali che non sono necessariamente costituenti della cellula.
Glicogeno
Inclusi di glicogeno sono presenti in varia quantità in tutte le cellule a seconda della loro funzione specifica.
Lipidi
Gli inclusi lipidici sono il risultato dell’assunzione e della sintesi intracellulare dei precursori dei lipidi.

Esempio



  



Come usare