LA CELLULA È LA PIÙ PICCOLA PORZIONE DI UN ESSERE VIVENTE IN GRADO DI SVOLGERE UNA VITA, ENTRO CERTI LIMITI, AUTONOMA.
Gli organismi sono costituiti da cellule: alcuni sono unicellulari, cioè formati da una sola cellula; gli altri sono detti pluricellulari, cioè da molte cellule.
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| DISEGNO DI UN BATTERIO: ORGANISMO UNICELLULARE |
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| ORGANISMI PLURICELLULARI: LE CELLULE SI SPECIALIZZANO |
La maggior parte delle cellule mostra tutte le caratteristiche tipiche degli organismi. Esse:
– crescono,
– si riproducono,
– sono in grado di trasformare la materia e l’energia,
– rispondono agli stimoli provenienti dall'ambiente esterno,
– mantengono il controllo del proprio ambiente interno.
Dal punto di vista strutturale tra le cellule c’è una grande somiglianza. Esse:
- hanno del materiale ereditario (il DNA) che permette loro la riproduzione.
- sono delimitate da una membrana esterna che le separa dall'ambiente circostante.
- all'interno è presente il citoplasma, una sostanza semiliquida.
Contemporaneamente, vi è un secondo aspetto importante: la loro varietà. La cellula di un batterio ha caratteristiche che permettono di distinguerla da quelle di un essere umano; le cellule delle piante sono molto diverse da quelle degli animali; le cellule che formano i muscoli nel nostro corpo sono completamente differenti da quelle del cervello.
I diversi tipi di cellule presentano inoltre dimensioni che variano da qualche centimetro fino a grandezze molto inferiori al millimetro. Dato che quasi tutte le cellule sono molto piccole, gli organismi di grandi dimensioni sono formati da miliardi di cellule.
Una «tipica» cellula animale o vegetale ha un diametro compreso tra 0,01 mm (che equivale a 10 µm) e 0,1 mm (che equivale a 100 µm).
Le dimensioni e la forma delle cellule dipendono dalla loro funzione. Le uova di uccello sono voluminose perché contengono una grande quantità di sostanze nutritive, necessarie allo sviluppo dell’embrione. I globuli rossi del sangue umano hanno dimensioni molto ridotte per poter scorrere all'interno dei vasi sanguigni più sottili.
Nel caso della dimensione delle cellule, l’unità di misura più usata è il micrometro (µm). 1 µm è la milionesima parte di un metro: 1 µm = 10−6 m. Per esprimere le dimensioni delle molecole che formano le cellule si usa un’unità di misura ancor più piccola, il nanometro (nm), che è un millesimo di micrometro: 1 nm = 10−9 m.
Cellule procariotiche ed eucariotiche
Esistono due tipi di cellule molto differenti dal punto di vista della struttura: le cellule procariotiche e le cellule eucariotiche. La principale differenza tra le cellule di questi due tipi riguarda l’organizzazione del materiale genetico:
– nelle cellule eucariotiche il DNA è circondato da una doppia membrana che lo separa dal citoplasma e dalle altre strutture cellulari.
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| TIPICA CELLULA EUCARIOTICA |
–nelle cellule procariotiche, invece, il DNA è concentrato in una zona (il nucleoide), ma non è separato dal resto della cellula.
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| TIPICA CELLULA PROCARIOTICA |
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| MEMBRANA PLASMATICA |
La membrana è formata principalmente da fosfolipidi, molecole organiche del gruppo dei lipidi che contengono fosforo.
Inserite nel doppio strato di fosfolipidi si trovano molte proteine. Esse svolgono funzioni fondamentali per la vita della cellula, come il trasporto di sostanze attraverso la membrana.
La membrana non è una struttura rigida: la maggior parte delle proteine e delle molecole di fosfolipidi può «scorrere» lateralmente.
Tutti gli esseri viventi – tranne i batteri – sono costituiti da cellule eucariotiche, che sono più grandi e più complesse di quelle procariotiche appena descritte.
Vi sono alcuni elementi comuni tra le cellule eucariotiche e quelle procariotiche: per esempio, entrambe possiedono una membrana plasmatica, dei ribosomi e un citoplasma. La differenza più evidente tra questi due tipi di cellule consiste nel fatto che il ci-
toplasma delle cellule eucariotiche comprende dei compartimenti a loro volta delimitati da membrane, detti organuli. Tra gli organuli più importanti vi sono:
– il reticolo endoplasmatico rugoso ha un aspetto granulare dovuto ai ribosomi attaccati alle membrane che lo costituiscono. È formato da una serie di sacchetti appiattiti, tra loro interconnessi. Ha funzione di sintesi (cioè di «costruzione») delle proteine,
prodotte dai ribosomi.
–il reticolo endoplasmatico liscio comunica direttamente con il reticolo rugoso. L’organulo è formato da una rete di tubuli interconnessi privi di ribosomi. Una delle funzioni principali è la sintesi dei lipidi, che servono a riparare e costruire tutte le membrane della cellula.
–i mitocondri sono circondati da due membrane, separate da uno spazio intermembrana. La membrana interna racchiude un liquido chiamato matrice mitocondriale. In questa matrice avvengono alcune delle reazioni chimiche della respirazione cellulare, il
processo attraverso il quale le cellule ricavano energia.
–i lisosomi sono sacchetti chiusi che contengono proteine con funzioni digestive.
–l’apparato di Golgi è formato da una pila di sacchetti appiattiti (non collegati tra loro). L’apparato di Golgi accoglie e modifica le sostanze prodotte dal reticolo endoplasmatico.
Anche il materiale genetico – che nelle cellule procariotiche è semplicemente concentrato in una zona – in quelle eucariotiche si trova in un organulo specifico: il nucleo.
Il nucleo è l’organulo più voluminoso della cellula eucariotica. Al suo interno, si trova il DNA associato a proteine. Il nucleo è avvolto dalla membrana nucleare, un doppio involucro attraversato da pori tramite i quali le sostanze entrano ed escono dal nucleo.
Organismi autotrofi ed eterotrofi
Tanti organismi autotrofi eucarioti sono fotoautotrofi.
Ciò vuol dire che per sintetizzare le molecole organiche usano come base le sostanze inorganiche e la luce come fonte di energia (ad esempio le piante, le alghe e alcuni batteri), che viene catturata dalle molecole di clorofilla presenti nei cloroplasti.
Questo processo è normalmente chiamato fotosintesi clorofilliana.
Il cloroplasto è un tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche. All'interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi clorofilliana: l'energia luminosa viene catturata dai pigmenti di clorofilla (e non solo) e viene convertita in energia chimica (ATP e NADPH).
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| CLOROPLASTO |
Ciò che distingue gli organismi autotrofi eucarioti da quelli procarioti è l'assenza di cloroplasti in quest’ultimi. Invece dei cloroplasti il processo nei procarioti avviene nel citoplasma e sulla membrana.
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