Un viaggio dentro la cellula
Le cellule: unità strutturali e
funzionali
 Una cellula è l’unità fondamentale della vita.
 È la struttura più semplice in grado di compiere tutte
le attività richieste per la vita.
tipi di cellule
 le cellule eucarioti:
 organuli racchiusi in membrane
 nucleo che contiene il DNA cellulare.
 le cellule procarioti
 prive di organuli e nucleo.
Nucleo
(al cui interno
si trova il DNA)
Cellula procariote
Cellula eucariote
DNA
Organuli
Figura 1.2
dimensioni delle cellule
Le cellule variano per dimensione e
e forma
Figura 4.2
dimensioni cellulari
 sono limitate da:

area superficiale abbastanza estesa da permettere scambi
efficaci con l’ambiente esterno
 per assunzione delle sostanze nutritive
 per eliminazione delle sostanze di rifiuto.
 Una cellula piccola ha un rapporto superficie/volume
maggiore di una cellula grande della stessa forma.
10 m
30 m
30 m
grosso cubo
Volume= 27000m3
Area sup 5400 m2
Figura 4.2
10 m
27 piccoli cubi
Volume= 27000m3
Area sup complessiva
 16200 m2
 Le cellule procarioti hanno una struttura più
semplice delle cellule eucarioti
Colorizzata TEM 15 000 
Cellula procariote
Nucleoide
Nucleo
Figura 4.3A
Cellula eucariote
Organuli
cellule procarioti
 negli eubatteri e negli archebatteri
 cellule piccole
 assenza di organuli eccetto i ribosomi
 non hanno un nucleo circondato da una membrana: il DNA è situato nel
nucleoide.
 membrana cellulare ricoperta da una parete (talvolta presenza di pili
e/oflagelli)
Flagelli
batterici
Ribosomi
Capsula
Parete cellulare
Membrana
cellulare
Nucleoide (DNA)
Figura 4.3B
Pili
cellule eucarioti
 presenza di un vero e proprio nucleo.
 sistema di membrane interne che suddivide il citoplasma


zone diverse con funzioni e attività differenti,
attività chimiche complessive della cellula (metabolismo
cellulare: anabolismo e catabolismo).
citoplasma: soluzione acquosa gelatinosa contenente sali e
biomolecole. Nel citoplasma fluttuano gli organuli cellulari.
cellula eucariota animale
 Una cellula animale contiene
una varietà di organuli
circondati da membrane.
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Reticolo
endoplasmatico liscio
Nucleo
Flagello
Assenti nella
maggior parte
delle cellule
vegetali
Lisosoma
Ribosomi
Centriolo
Perossisoma
Figura 4.4A
Citoscheletro
Microtubulo
Filamento
intermedio
Microfilamento
Apparato
di Golgi
Membrana plasmatica
Mitocondrio
cellula vegetale
Nucleo
 strutture che sono assenti in a
una cellula animale, come i
cloroplasti, vacuolo centrale,
parete cellulare rigida.Apparato
di Golgi
Assenti
nelle cellule
animali
Vacuolo
centrale
Cloroplasto
Parete
cellulare
Mitocondrio
Perossisoma
Figura 4.4B
Membrana plasmatica
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Ribosomi
Reticolo
endoplasmatico
liscio
Microtubulo
Filamento
intermedio
Microfilamento
Citoscheletro
La membrana plasmatica
I fosfolipidi: principali
componenti strutturali
 formano una struttura a due strati
chiamata doppio strato
fosfolipidico

Gruppo
fosfato
 le teste (idrofile) a contatto con
l’acqua, le code verso l’interno
(idrofobe)
Teste
Acqua
O
CH CH2
O
O
C O
C
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
Figura 4.5B
O
CH2
CH2
Code
2
O
O P O–
CH2
CH2
Acqua
+ CH3
CH2 N CH3
CH3
CH
Testa idrofila
Schema di un
fosfolipide
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
Code idrofobe
Fibre della matrice extracellulare
Carboidrato
(della glicoproteina)
Glicoproteina
mosaico fluido
Glicolipide
Membrana plasmatica
 colesterolo

controllo della fluidità
Fosfolipide
Proteine
Filamenti
Colesterolo
del citoscheletro
Citoplasma
 proteine di membrana



intrinseche
non intrinseche
glicoproteine
 i diversi componenti possono muoversi lateralmente nella membrana
 Le cellule animali secernono uno strato appiccicoso di glicoproteine, la matrice
extracellulare.

La matrice tiene unite le cellule nei tessuti..
sistema di membrane interne
• insieme di organuli circondati da membrane
• in comunicazione tramite membrane interne
• lavorano insieme nel sintetizzare, immagazzinare
e distribuire i prodotti cellulari (lipidi e proteine)
 connessione strutturale e funzionale.
Reticolo endoplasmatico
ruvido
Vescicola di trasporto
proveniente
dal reticolo endoplasmatico
Vescicola di trasporto proveniente
dall’apparato di Golgi
Membrana plasmatica
Nucleo
Vacuolo
Lisososma
Figura 4.6
Reticolo endoplasmatico liscio
Membrana nucleare
Apparato di Golgi
nucleo
 è il centro di controllo della
cellula
 contiene il DNA
 l’organulo più grande
 contiene il nucleolo
Cromatina
Nucleolo
Nucleo
Membrana nucleare
a doppio strato
 sede di sintesi dei ribosomi
 è separato dal citoplasma
Poro
tramite la membrana
nucleare
 presenza di pori per l’uscita
di grosse molecole.
Figura 4.7
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
Ribosomi
reticoli endoplasmatici:
RER
 Il reticolo
endoplasmatico ruvido
(RER)
 sacche (cisterne) appiattite
ricoperte da ribosomi
 due funzioni principali:
 produrre componenti del
sistema di membrane;
 assemblare e modificare le
proteine (glicoproteine)
destinate a essere secrete
dalla cellula.
 I ribosomi
 producono proteine



secrete dalla cellula
inserite nelle membrane
trasportate in vescicole ad altri organuli.
Vescicola di trasporto
4
che si stacca
Ribosoma
Vescicola di trasporto
con all’interno una
glicoproteina
3
Catena
glucidica
1
2
Glicoproteina
Polipeptide
Reticolo
endoplasmatico
reticolo endoplasmatico liscio
• costituito prevalentemente
da tubuli
• sintetizza i lipidi (acidi
grassi, fosfolipidi, steroidi)
Reticolo
endoplasmatico
liscio
Reticolo
endoplasmatico
ruvido
• demolisce le tossine e i
Involucro
nucleare
farmaci nelle cellule del
fegato
calcio nelle cellule
muscolari.
Figura 4.9
TEM 45 000
• immagazzina e rilascia ioni
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico liscio Reticolo endoplasmatico ruvido
L’apparato
di
Golgi
 sacchetti appiattiti impilati uno sull’altro
 ricevono e modificano i prodotti del RER e REL
 li trasportano ad altri organuli o sulla superficie della
cellula (per essere secreti).
Vescicola di trasporto
proveniente dal
reticolo
Apparato di Golgi
Apparato
di Golgi
Nuova vescicola
in formazione
Figura 4.10
Lato «di uscita»
dell’apparato
di Golgi
Vescicola
di trasporto
prodotta
dall’apparato di Golgi
TEM 130 000
Lato «d’ingresso»
dell’apparato di Golgi
lisosoma
 vescicola circondata
Reticolo ruvido
da membrane.
 contiene enzimi
idrolitici con funzioni
digestive
1 Vescicola di trasporto
(contenente enzimi
idrolitici inattivi)
Apparato di Golgi
Membrana
plasmatica
 centro di riciclaggio
degli organuli
danneggiati.
 demolisce le
sostanze alimentari
e di rifiuto delle
cellule
Sostanze
nutritive
Introduzione
delle particelle
2
Lisosomi
3
Vacuolo
alimentare
Figura 4.11B
Il lisosoma
ingloba l’organulo
danneggiato
5
4
Digestione
 Nei globuli bianchi i lisosomi distruggono i
batteri nocivi che sono stati ingeriti.
Lisosoma
Figura 4.11A
TEM 8500
Nucleo
lisosomi particolari: perossisomi
 organuli circondati da membrana che contengono la
perossidasi
 enzima in grado di trasformare il perossido di
idrogeno in ossigeno e acqua
Frammento di mitocondrio
Frammento di perossisoma
TEM 42 500
Due organuli danneggiati
all’interno del lisosoma
vacuoli
vescicole circondate da membrana

 cellule vegetali: grande vacuolo centrale che ha funzioni litiche e di
riserva.
 cellule animali: vacuoli alimentari
Nucleo
Figura 4.12A
Colorata TEM 8 700
Cloroplasto
Vacuolo
centrale
 vacuoli contrattili: in alcuni protisti
 pompano all’esterno l’acqua in eccesso.
Vacuoli
contrattili
Figura 4.12B
LM 650
Nucleo
organuli convertitori di energia:
cloroplasti
 nelle piante e in alcuni protisti
 convertono l’energia solare in energia chimica
 la immagazzinano negli zuccheri.
 contengono DNA
Cloroplasto
Membrana interna
ed esterna
Grano
Spazio tra le membrane
Figura 4.13
TEM 9750
Stroma
mitocondri
origine materna
Mitocondrio
Membrana
esterna
Spazio
intermembrana
Membrana
interna
Creste
Matrice
Figura 4.14
TEM 44 880
 svolgono la
respirazione
cellulare
 convertono l’energia
chimica presente
negli alimenti in
energia utilizzabile
dalla cellula
 contengono DNA di
origine di cloroplasti e mitocondri
Procariote
ipotesi endosimbionte
•


mitocondri e cloroplasti
derivano da procarioti
simbionti di eucarioti
un miliardo di anni fa




acquisizione della capacità
di utilizzare l’ossigeno
Procariote
Cellula ospite
Endosimbiosi
Mitocondrio
Cloroplasto
La membrana interna:
batterica
la membrana esterna: prodotta
dalla cellula ospite
Dati a favore dell’ipotesi:
1. la dimensione di entrambi è simile a quella di un batterio
2. contengono un loro DNA (anche se non sono autosufficienti)
3. possono dividersi formando copie simili a se stessi
Mitocondrio
Cellula eucariotica
fotosintetica
Il citoscheletro 1
 scheletro delle cellule
 fibre proteiche di sostegno
 3 tipi di fibre a seconda delle dimensioni
Figura 4.15
Il citoscheletro 2
 I microfilamenti: permettono alle cellule di cambiare
forma e di muoversi.
 I filamenti intermedi e i microtubuli: funzione di
ancoraggio per gli organuli (es. vescicole di trasporto) e
di guida per i loro movimenti.
Subunità di tubulina
Subunità di actina
Subunità fibrosa
7 nm
Microfilamento
25 nm
10 nm
Filamento intermedio
Microtubulo
ciglia e flagelli
 appendici locomotorie di alcune cellule eucariote
 ciglia: numerose
 flagello: unico o doppio
 costituiti da microtubuli
consentono il movimento
Figura 4.16A
LM 600
Colorizzata SEM 4100

Figura 4.16B
cellule vegetali vs animali
 Vacuolo centrale
 Plastidi: cloroplasti, leucoplasti (riserva),
cromoplasti (pigmenti)
 Parete(cellulosa o lignina): forma precisa della
cellula
 sostegno
 protezione
 No lisosomi né centrioli né citoscheletro né
organi di locomozione
 no colesterolo nella membrana
 Gli organuli e le loro funzioni:
Tabella 4.18
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La cellula