La Teoria cellulare: tutti gli organismi
viventi sono formati da una o più cellule.
La Teoria cellulare è uno dei principi fondamentali della biologia, perché
mette in evidenza l’unitarietà di base di tutti i sistemi viventi.
1665- Robert Hooke (astronomo, matematico, naturalista inglese)
descrive minuscole cavità in una sezione di sughero osservata
con uno dei primi semplici microscopi e le chiama celle (stanzette).
1838- Matthias J. Schleiden (botanico tedesco) giunge alla conclusione
che tutti i tessuti vegetali sono costituiti da insiemi organizzati di
cellule.
1839- Theodor Schwann (zoologo tedesco, scopritore dello strato isolante
delle cellule nervose) estende le osservazioni di Schleiden ai tessuti
animali (tutti gli organismi sono formati da una o più cellule).
1858- Rudolf Virchow (anatomopatologo) affermò che tutte le cellule
possono essere originate solo da altre cellule preesistenti.
Disegno della struttura del sughero così come apparve a Robert Hooke, che la
osservò in un rudimentale microscopio. Tale immagine, contenuta nella sua opera
Micrographia, è all'origine dell'utilizzo del termine cellula per indicare l'unità
fondamentale degli organismi viventi
Teoria cellulare (formulazione attuale)
1. Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule
dotate di caratteristiche comuni.
2. La cellula è l’unità strutturale e funzionale degli esseri viventi,
in essa avvengono le reazioni chimiche dei processi vitali.
3. Le cellule si originano da altre cellule.
4. Le cellule contengono le informazioni ereditarie degli organismi
di cui fanno parte e queste informazioni passano dalla cellula
madre alla cellula figlia.
Cellula: generalità
La cellula è individuata da una membrana cellulare (plasmalemma)
che racchiude un compartimento interno (citoplasma) separandolo
dall’ambiente circostante.
Citoplasma: soluzione costituita principalmente da acqua e proteine.
E’ un deposito di materie prime e sede di molte reazioni cellulari.
Cellula Eucariote e Procariote
Le cellule vengono distinte in procariote ed eucariote
in base alla presenza o meno nel citoplasma di:
•organelli, strutture specializzate nell’esecuzione
di alcune funzioni cellulari
•nucleo definito, contenete il DNA
Cellula Procariote
La parola procariote significa prima del nucleo, queste cellule
infatti non ne sono dotate.
Sono le più piccole e semplici cellule esistenti
Il loro DNA è libero e situato in una regione più o meno centrale
della cellula (nucleoide)
La struttura del materiale genetico è quella di una molecola di
DNA circolare
Le cellule procarioti non hanno organelli citoplasmatici ad eccezione
dei ribosomi, diversi però da quelli delle cellule eucariote.
Cellula Procariote
Hanno una struttura esterna alla membrana plasmatica
detta parete cellulare.
Possono presentare strutture che si proiettano all’esterno
della cellula i flagelli o i pili.
Dimensioni: 0.5 - 5 m (micron*)
* 1m=un millesimo di millimetro, 10-6m
Sono procarioti gli organismi del regno monera (archibatteri,
eubatteri).
Cellula Eucariote
La parola eucariote significa dal nucleo ben formato
Hanno un nucleo ben distinto che contiene il DNA
Il DNA degli eucarioti è una lunga molecola lineare
Hanno numerosi e funzionalmente specifici organelli
immersi nel citoplasma
Dimensioni: circa 10 volte maggiori di quelle di
una cellula procariote
Le cellule eucarioti costituiscono gli organismi dei regni:
Protisti, Funghi, Piante, Animali
Ipotesi endosimbiontica (Lynn Margulis)
Il passaggio dalla cellula procariote a quella eucariote sarebbe avvenuto quando:
1. antichi procarioti eterotrofi (simili a mitocondri) si sarebbero inseriti in una
cellula di dimensioni superiori stabilendo un rapporto simbiotico (scambio
reciproco di favori) in cui il mitocondrio forniva energia (ATP) e la cellula
ancestrale forniva molecole inorganiche e sali minerali.
2. Successivamene antichi procarioti fotosintetici (simili a cloroplasti) si
sarebbero inseriti in una cellula ancestrale fornendo molecole organiche e
ricavandone molecole inorganiche e sali minerali.
La prima cellula procariote sarebbe comparsa 3,5 maf (miliardi di anni fa),
mentre la prima cellula eucariote sarebbe comparsa dopo circa 2 miliardi
di anni (1,5 maf).
Prove a sostegno:
1. Mitocondri e cloroplasti possiedono DNA e RNA, sintetizzano
autonomamente semplici proteine
2. Si duplicano con meccanismi simili alla riproduzione batterica
3. Scoperto un batterio parassita (responsabile del tifo) che presenta un
patrimonio genetico molto somigliante a quello dei mitocondri
Componenti strutturali delle cellule eucarioti
Mitocondri
Membrana plasmatica
Centriolo
Reticolo endoplasmatico
Ribosomi
Apparato di Golgi
Citoscheletro
Microsomi
Nucleo
Lisosomi
Membrana plasmatica
Membrana: doppio strato di fosfolipidi in cui sono immerse proteine,
contiene anche colesterolo e glicolipidi. Sottile 7-9nm.
Avvolge la cellula separandola dall’ambiente circostante e regola
selettivamente lo scambio di sostanze con l’esterno (selettivamente
permeabile).
La membrana plasmatica è una struttura
fluida e dinamica
I fosfolipidi che la costituiscono si muovono sul piano
da essi individuato, spostandosi lateralmente sulla
superficie cellulare, la stessa cosa accade alle proteine
di membrana (modello a mosaico fluido).
Funzioni della membrana plasmatica
Funzione strutturale e morfologica: delimita e dà forma alla cellula,
divide l’ambiente interno da quello esterno. Delimita i diversi
comparti cellulari (nucleo e organelli).
Funzione di membrana selettiva: regola gli scambi di sostanze
(ioni, sostanze nutritive e di scambio) tra interno ed esterno della
cellula.
Funzione di comunicazione: grazie a proteine aventi funzioni di
recettori, a cui si legano ormoni e messaggeri chimici prodotti
da altre cellule, può modificare il metabolismo cellulare.
Localizzazione delle proteine di membrana
Le proteine di membrana possono
1. attraversare il doppio strato e sporgere nel citoplasma e nello spazio
extracellulare (proteine integrali di membrana)
2. essere legate a una delle due facce della membrana
(proteine estrinseche)
Funzioni delle proteine della membrana plasmatica
Le proteine di membrana hanno numerose funzioni, potendo essere:
1. proteine strutturali
2. recettori di segnali provenienti dall’esterno della cellula
3. proteine con funzione di canali selettivi
4. enzimi
Il Nucleo
Controlla la maggior parte delle attività della
cellula e gioca un ruolo di primaria importanze
nella replicazione, nell’accrescimento e nel
differenziamento cellulare.
È l’organulo più grosso ed evidente quando si osserva la cellula al
microscopio ottico.
È di forma sferica e contiene il DNA, la molecola in cui è immagazzinata
l’informazione genetica.
È circondato da una doppia membrana (membrana nucleare).
Il nucleo è delimitato da un
involucro nucleare
All’interno del nucleo sono
spesso evidenti i nucleoli:
strutture in cui vengono
sintetizzati gli rRNA e
assemblati i ribosomi
La superficie dell’ involucro
nucleare presenta numerosi
pori nucleari
Involucro Nucleare
E’ costituito da 2 membrane, ciascuna delle quali è un doppio strato
fosfolipidico.
Pori
L’involucro nucleare è provvisto di numerosi pori, o canali formati
dall’associazione di proteine di membrana.
I pori permettono il traffico selettivo di materiali in entrata ed uscita
dal nucleo.
Contenuto Nucleare
Nel nucleo sono contenuti 2 tipi di RNA
RNA messaggero= ogni mRNA è un filamento che deriva dalla
trascrizione di una specifica sequenza di DNA. L’mRNA è uno
stampo da cui verrà sintetizzata la proteina specifica codificata
dalla sequenza trascritta.
RNA ribosomale= ogni rRNA è un filamento che verrà assemblato
nella struttura di un organello citoplasmatico, il ribosoma