Struttura Cellulare: Procarioti ed Eucarioti | Appunti di Biologia

ANALOGIE E DIFFERENZE TRA CELLULE

LOREDANA VASILACHE

2^AES

LA CELLULA COME ELEMENTO ALLA BASE DEI VIVENTI

- ORGANIZZAZIONE DELLE CELLULE

Le cellule sono le unità strutturali e funzionali degli organismi viventi, in altre parole, sono il più

piccolo insieme di sostanze con "vita".

Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule; tutte le cellule hanno tre strutture di

base in comune: il materiale genetico (acido desossiribonucleico o DNA), ovvero il materiale

che immagazzina tutte le informazioni che regolano l'attività cellulare, il quale è circondato da

una soluzione gelatinosa chiamata citoplasma in cui sono all'opera la maggior parte delle

funzioni cellulari e infine il tutto è circondato da una membrana plasmatica, un sottile

involucro che separa la cellula dalle altre cellule e dall'ambiente circostante.

-DIMENSIONE DELLE CELLULE

La dimensione delle cellule varia notevolmente,

nonostante queste siano sempre piccole, con poche

eccezioni, possono essere osservate solo al

microscopio i quali vengono utilizzati per osservare le

cellule e possono essere ottici, elettronici a

scansione o elettronici a trasmissione; le funzioni

principali di questo strumento sono l'ingrandimento e la risoluzione; per svolgere le sue

funzioni nel migliore dei modi, la cellula deve mantenere un buon rapporto superficie-volume in

tal modo che si possano scambiare sostanze con l’ambiente esterno e per aver maggiore

apporto di energia.

LA CELLULA PRIMORDIALE

- CELLULE PROCARIOTICHE INTRODUZIONE E STRUTTURA

Le cellule procariotiche sono le più antiche e semplici; le cellule procariotiche mancano di un

nucleo avvolto in una membrana.

Gli organismi unicellulari composti da cellule procariotiche (procarioti) sono divisi in due

domini: Archei e Batteri.

Esistono molte differenze tra le cellule procariotiche e gli altri organismi, la più importante delle

quali è quella che tratta del materiale genetico, che è organizzato in geni disposti su un

filamento ad anello e non è invece avvolto dalla membrana nucleare; oltre a ciò mancano

anche molte strutture come cloroplasti, mitocondri, flagelli evoluti, che si trovano nelle cellule

più evolute.

Nonostante l'origine sia incerta, riguardo alla struttura cellullare oggi si sa molto; la dimensione

delle cellule procariotiche è solitamente di 1-2 μm, seppur i nanobatteri possano essere anche

più piccoli (0,1-0,2 μm); dall'esterno all'interno in una cellula procariote troviamo: capsule,

che hanno il ruolo di magazzini extracellulari di sostanze utili nelle

cellule, e svolgono la funzione di identificare stereotatticamente i

polimeri presenti su altre cellule; un complesso di strutture

ausiliarie (flagelli, fimbrie, fimbrie) che possono essere utilizzate per

la mobilità, l'adesione alle membrane di altre cellule e per i legame

batterico; la parete cellulare la quale conferisce alla cellula elasticità

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ANALOGIE E DIFFERENZE TRA CELLULE

LOREDANA VASILACHE

2^AES

 LA CELLULA COME ELEMENTO ALLA BASE DEI VIVENTI

ORGANIZZAZIONE DELLE CELLULE Le cellule sono le unità strutturali e funzionali degli organismi viventi, in altre parole, sono il più piccolo insieme di sostanze con "vita". Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule; tutte le cellule hanno tre strutture di base in comune: il materiale genetico (acido desossiribonucleico o DNA), ovvero il materiale che immagazzina tutte le informazioni che regolano l'attività cellulare, il quale è circondato da una soluzione gelatinosa chiamata citoplasma in cui sono all'opera la maggior parte delle funzioni cellulari e infine il tutto è circondato da una membrana plasmatica , un sottile involucro che separa la cellula dalle altre cellule e dall'ambiente circostante.
DIMENSIONE DELLE CELLULE La dimensione delle cellule varia notevolmente, nonostante queste siano sempre piccole, con poche eccezioni, possono essere osservate solo al microscopio i quali vengono utilizzati per osservare le cellule e possono essere ottici , elettronici a scansione o elettronici a trasmissione ; le funzioni principali di questo strumento sono l'ingrandimento e la risoluzione; per svolgere le sue funzioni nel migliore dei modi, la cellula deve mantenere un buon rapporto superficie-volume in tal modo che si possano scambiare sostanze con l’ambiente esterno e per aver maggiore apporto di energia.

 LA CELLULA PRIMORDIALE

CELLULE PROCARIOTICHE INTRODUZIONE E STRUTTURA Le cellule procariotiche sono le più antiche e semplici; le cellule procariotiche mancano di un nucleo avvolto in una membrana. Gli organismi unicellulari composti da cellule procariotiche (procarioti) sono divisi in due domini: Archei e Batteri. Esistono molte differenze tra le cellule procariotiche e gli altri organismi, la più importante delle quali è quella che tratta del materiale genetico, che è organizzato in geni disposti su un filamento ad anello e non è invece avvolto dalla membrana nucleare; oltre a ciò mancano anche molte strutture come cloroplasti, mitocondri, flagelli evoluti, che si trovano nelle cellule più evolute. Nonostante l'origine sia incerta, riguardo alla struttura cellullare oggi si sa molto; la dimensione delle cellule procariotiche è solitamente di 1-2 μm, seppur i nanobatteri possano essere anche più piccoli (0,1-0,2 μm); dall'esterno all'interno in una cellula procariote troviamo : capsule , che hanno il ruolo di magazzini extracellulari di sostanze utili nelle cellule, e svolgono la funzione di identificare stereotatticamente i polimeri presenti su altre cellule; un complesso di strutture ausiliarie (flagelli, fimbrie, fimbrie) che possono essere utilizzate per la mobilità, l'adesione alle membrane di altre cellule e per i legame batterico; la parete cellulare la quale conferisce alla cellula elasticità

e resistenza e protezione; la membrana plasmatica la quale possiede molteplici funzioni, tra cui la sintesi di ATP, respirazione cellulare, fotosintesi e biosintesi dei lipidi; un citoplasma il quale è composto da acqua, minerali e composti organici e dove sono presenti i ribosomi; il DNA che viene compresso in una struttura chiamata nucleoside, sotto forma di un cromosoma circolare o portatore di informazioni genetiche cellulari, e infine un plasmide (DNA extracromosomico), che conferisce alla cellula la capacità di resistere ad esempio agli antibiotici.

CELLULE BATTERICHE o DIMENSIONI: diametro: 0,1 - 2 𝛍m, lunghezza: 0,1 - 10 𝛍m; i batteri hanno un elevato rapporto superficie/volume e ciò comporta: metabolismo veloce ed elevata velocità di crescita. o FORME: cocchi che sono suddivis a loro volta in: diplococchi (a coppie), streptococchi (in catene), stafilococchi (a grappolo), tetradi (a gruppi di quattro) e sarcine (a cubi); bacilli che sono divisi in: diplobacilli (a coppie) e streptobacillii (in catene); coccobacilli; vibrioni; spirilli e spirochete. o STRUTTURA: le strutture fondamentali delle cellule batteriche sono: parete, membrana cellulare, citoplasma, materiale genetico, mesosomi; ad eccezione del Mycoplasma, ovvero la parete posseduta da tutti i batteri definisce le cellule procariotiche e ne mantiene la loro integrità; la membrana citoplasmatica è formata da un doppio strato fosfolipidico di 5-10 nm, dove sono immerse alcune strutture proteiche; il citoplasma delle cellule procariotiche è molto semplice ed è privo di molte strutture tipiche, il componente principale delle cellule eucariotiche è H2O oppure, elementi minerali (come il sodio), composti organici di varia complessità e struttura, In alcuni casi però possono anche esserci accumoli di alcune sostanze di riserva, in particolare riserve di glicogeno, polisaccaridi o polifosfati. L'unica struttura esistente è il ribosoma , di dimensioni inferiori rispetto alle cellule eucariotiche; il materiale genetico , di forma circolare, non è protetto dalla membrana ma si trova in un’area ben definita della cellula, il nucleoside. Vi è presente anche DNA extracromosomico e plastidi a cui è legata una specie di ‘differenzazione di genere’ e la capacità di essere molto forti rispetto agli antibiotici, quindi riuscire a resistere ad essi.

 VEDIAMO ALCUNI ESEMPI DI BATTERI

-Neisseria gonorrhoeae -Helicobacter pylori -Neisseria meningitidis -Escherichia coli e Salmonella

EVOLUZIONE DELLA CELLULA Secondo i resti fossili trovati, le prime cellule viventi sono apparse circa 3,9 miliardi di anni fa. Sono cellule procariotiche anaerobiche ed eterotrofe attribuibili ai batteri; si nutrivano di composti organici presenti nell'ambiente e ottengono l'energia necessaria per mantenerli grazie al processo di fermentazione; il consumo graduale di nutrienti nel ‘brodo primordiale’ avvantaggia quelle cellule che hanno la capacità di eseguire la fotosintesi al fine di sintetizzare composti organici, cioè il processo di utilizzo dell'anidride carbonica come fonte alternativa di carbonio e radiazione solare per ottenere l'energia necessaria, per questo insieme alla fotosintesi, sono comparse le prime cellule autotrofe, ovvero i cianobatteri. Secondo delle supposizioni, circa 1,6 miliardi di anni fa, alcuni batteri anaerobici sarebbero stati mangiati incorporando batteri interi dando origine alle cellule eucariotiche, ciò accadde dopo che si sono verificati due tipi di simbiosi metaboliche: quella tra batteri anaerobi ed eterotrofi e batteri aerobi (che evolvono nei mitocondri) formando quindi direttamente le cellule animali e la simbiosi metabolica tra batteri contenenti mitocondri e cianobatteri (che evolvono in cloroplasti) che formeranno cellule vegetali; è però anche possibile che flagelli e altri organelli possano essere ottenuti attraverso questa simbiosi al contrario della membrana nucleare che si formò in seguito ad un piegamento all'interno della membrana cellulare in tal modo da formare una cavità. Attualmente, ci sono diverse teorie su come potrebbe avvenire questo cambiamento, uno dei metodi più riconosciuti è la teoria dell'endosimbiosi sviluppata da Lynn Margulis alla fine degli anni '80, secondo il cui modello, mitocondri e cloroplasti derivano da antichi procarioti che entrano nelle cellule più grandi; qui i procarioti avranno una ‘relazione simbiotica’, ovvero uno scambio reciproco di benefici: le cellule più grandi forniranno biomolecole e sali minerali, mentre i procarioti forniranno energia. Il motivo per cui questa teoria è chiamata teoria della simbiosi è proprio perché fornisce una relazione di simbiosi tra due organismi che convivono tra loro, cioè una relazione favorevole.

 GLI ORANULI DI BASE DELLA CELLULA EUCARIOTICA

Gli organuli di base della cellula eucariotica sono: mitocondri, ribosomi, lisosomi, apparato di Golgi e il reticolo endoplasmatico.

MITOCONDRI : i mitocondri sono organelli definiti da una doppia membrana: lo strato esterno il quale è liscio e lo strato interno che è più esteso, questo è caratterizzato da molte pieghe chiamate creste mitocondriali; i mitocondri sono inoltre paragonati a piccole centrali elettriche., all’interno dei quali vi sono degli enzimi necessari per la respirazione cellulare.
RIBOSOMI : il ribosoma si trova sul reticolo endoplasmatico ruvido ed è costituito da due subunità di diverse dimensioni, separate da uno spazio; le funzioni del reticolo endoplasmatico e dei ribosomi sono legate alla sintesi proteica.
LISOSOMI : i lisosomi non sono solo gli organelli delle cellule sia animali che vegetali, oltre a ciò hanno però anche il compito di sintetizzare o distruggere le proteine. - APPARATO DI GOLGI : L'apparato di Golgi è un insieme di membrane, vescica e vacuoli, che possono trasportare le sostanze necessarie ad altri organismi all'esterno della cellula.
RETICOLO ENDOPLASMATICO : il reticolo endoplasmatico è un organulo cellulare, precisamente, fa parte del sistema membranoso interno alla cellula; ne esistono di due tipi: uno rugoso, chiamato così per i ribosomi che sono attaccati sulla sua superficie, e che sintetizza per lo più proteine e quello liscio, che produce prevalentemente lipidi e immagazzina ioni calcio.
STRUTTURE INTERNE IN COMUNE FRA LA CELLULA PROCARIOTE E QUELLA EUCARIOTE Nonostante queste due tipologie di cellule siano differenti tra loro queste hanno comunque in comune molti aspetti, come: la membrana cellulare, il citoplasma, i ribosomi e la parte cellulare. La MEMBRANA CELLULARE (chiamata anche membrana plasmatica) è formata principalmente da un doppio strato di fosfolipidi, ovvero un tipo di grasso composto da un gruppo fosfato, glicerolo e acidi grassi; la funzione della membrana cellulare è quella di proteggere la cellula ed è inoltre proprio da questa che avviene lo scambio delle sostanze tra l'ambiente cellulare e quello esterno; il CITOPLASMA è un fluido che si trova tra la membrana cellulare e la membrana nucleare la quale contiene al suo interno moltissimi organelli che svolgono funzioni diverse. Per quanto riguarda i RIBOSOMI (si rimanda alla definizione precedete, presente nella descrizione degli organuli di base), la cellula eucariote e procariote hanno infine in comune anche la PARETE CELLULARE ovvero un involucro rigido in cui sono racchiuse alcune cellule; la parete si trova esternamente rispetto alla membrana plasmatica.

Se nelle cellule animali nel citoplasma vi sono presenti centrioli ovvero piccoli organelli cilindrici che svolgono un ruolo importante nella riproduzione cellulare, in quelle vegetali questi non ci sono.

 LE CELLULE DI FUNGHI E PROTISTI

PROTISTI sono eucarioti unicellulari che vivono nel terreno, nelle acque e anche parassitamente, questi sono classificati in base ai loro schemi di movimento; i protisti (o protoctisti) sono un gruppo eterogeneo di organismi, che comprendono quelli eucarioti che non sono considerati né animali né piante o funghi. Poiché i protisti sono molto simili i batteri sorge quindi comune la domanda ‘quali sono gli elementi che differnziano i protisti dai batteri?’ questa distinzione si basa sul livello di complessità dell'organizzazione della cellula, in particolare, l'organizzazione cellulare dei batteri è molto semplice e sono per questo detti anche procarioti, mentre l'organizzazione cellulare dei protisti è più complessa e sono quindi chiamati eucarioti. Un’altra differenza molto importante è il fatto che i procarioti hanno il materiale nucleare (il DNA) libero nel citoplasma, mentre negli eucarioti il nucleo è avvolto da una membrana che lo separa dal citoplasma.; gli eucarioti possiedono inoltre membrane interne che separano i vari organuli dal citoplasma e dato che gli animali, le piante e i funghi derivano dai protisti anche questi sono formati da cellule eucariotiche.
FUNGHI sono organismi, che vanno da cellule singole molto semplici a multicellule più complesse, con strutture vegetative organizzate in cellule filamentose chiamate ife o protofe; a differenza delle cellule vegetali la cui parete è composta principalmente da cellulosa, la parete cellulare dei funghi è composta da un altro polisaccaride, la chitina, la quale rispetto alla cellulosa, ha proprietà molto più resistente alla degradazione da parte dei microbi, al caldo, al freddo e alla siccità.

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ANALOGIE E DIFFERENZE TRA CELLULE

LOREDANA VASILACHE

2^AES

 LA CELLULA COME ELEMENTO ALLA BASE DEI VIVENTI

 LA CELLULA PRIMORDIALE

 VEDIAMO ALCUNI ESEMPI DI BATTERI

 GLI ORANULI DI BASE DELLA CELLULA EUCARIOTICA

 LE CELLULE DI FUNGHI E PROTISTI