Helena Curtis
N. Sue Barnes
Copyright © 2009 Zanichelli editore
LA CELLULA
INDICE
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Dimensioni cellulari e microscopio ottico
Organismi procarioti ed eucarioti
Cellule a confronto: procariote, eucariote
Cellule animali e vegetali
Membrana cellulare, nucleo
Strutture di sostegno: il citoscheletro
Organuli coinvolti nella sintesi di molecole complesse
Organuli coinvolti negli scambi energetici
Tabelle riassuntive
Link a: fosfolipidi, struttura del DNA, RNA, cromosoma procariote ed
eucariote
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Dimensioni cellulari
Scala degli intervalli di grandezza osservabili
al microscopio elettronico, al microscopio ottico e a occhio nudo
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Microscopio ottico
 Il microscopio ottico permette di
osservare cellule di dimensioni che
vanno dal micron al millimetro
 Grazie al suo potere di risoluzione è
possibile perciò distinguere sia i
batteri sia le cellule umane
 Per vedere i virus o le
macromolecole occorre utilizzare il
microscopio elettronico
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Procarioti ed Eucarioti a confronto
Procarioti:
 sono organismi unicellulari
 sono le forme di vita più
antiche
Eucarioti:
 possono essere
unicellulari o pluricellulari
 si sono evoluti dopo i
procarioti
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Organismi procarioti
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Sono costituiti prevalentemente da batteri
Possono essere sia autotrofi sia eterotrofi
Possono presentare flagelli con funzione locomotoria
Possono avere pili per aderire ad altre cellule
Si riproducono per via asessuata
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Organismi procarioti
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Caratteristiche delle cellule procariote
 Hanno piccole dimensioni
(da 1 a 10 µm)
 Non presentano organuli
circondati da membrana
 Possiedono una parete
cellulare
 Dispongono di materiale
genetico posto nel nucleoide e
costituito da un cromosoma
che contiene DNA
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Organismi eucarioti
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Sono, nella maggior parte dei casi, organismi pluricellulari
Possono essere sia autotrofi sia eterotrofi
Le loro cellule sono organizzate in strutture pluricellulari dette “tessuti”
Privilegiano la riproduzione sessuata
Le loro cellule presentano organuli specializzati
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Caratteristiche delle cellule eucariote
 Hanno dimensioni che vanno
da 10 a 100 µm
 Presentano organuli circondati da
membrana
 Se sono vegetali, presentano una
parete esterna
 Hanno un nucleo contenente
materiale genetico costituito da più
cromosomi lineari
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Cellule a confronto
Cellula procariote
Cellula eucariote
cromosomi
presente (solo uno)
presenti (più di uno)
membrana cellulare
presente
presente
membrana nucleare
assente
presente
organuli circondati da
membrana
assenti
presenti
parete cellulare
presente
presente (solo nelle
piante e nei funghi)
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Struttura di una tipica cellula
eucariote animale
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Struttura di una tipica cellula
eucariote vegetale
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Struttura della membrana cellulare
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Caratteristiche della membrana cellulare
 È costituita da un doppio strato di fosfolipidi che hanno le teste polari
rivolte verso l’esterno e le code apolari verso l’interno
 Possiede proteine di membrana che possono essere integrali o
periferiche
 Presenta carboidrati legati a proteine di membrana (glicoproteine) o a
lipidi (glicolipidi)
 Contiene colesterolo
 Le molecole al suo interno si possono muovere lentamente nel
doppio strato (modello a mosaico fluido)
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Funzioni della membrana cellulare
 Separa il compartimento interno da quello esterno
 Regola gli scambi tra i due ambienti
 Costituisce una barriera selettiva
 Presenta una componente proteica che svolge un importante
ruolo nella regolazione dei trasporti cellulari
 Recepisce segnali dall’esterno (ormoni, anticorpi, virus)
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Il nucleo
 È l’organulo di
maggiori dimensioni
 Racchiude il DNA,
che contiene le
informazioni
ereditarie, e il
nucleolo, che
sintetizza i ribosomi
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Il citoscheletro
Fibre del citoscheletro
 Microtubuli: filamenti di
dimensioni maggiori costituiti da
tubulina
 Filamenti intermedi: filamenti di
dimensioni intermedie composti
da proteine fibrose
 Microfilamenti: filamenti sottili di
actina
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Funzioni del citoscheletro
 Svolge una funzione strutturale
 Partecipa al movimento della
cellula come nel caso dei
macrofagi, globuli bianchi che si
spostano (mediante pseudopodi)
grazie all’interazione tra actina e
miosina
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Organuli coinvolti nella sintesi
di molecole complesse
 La sintesi e la maturazione di molecole complesse prevede
l’intervento di vari organuli cellulari che agiscono in sequenza
 L’informazione per sintetizzare tali molecole parte dal nucleo,
viene portata tramite l’RNA sul reticolo endoplasmatico rugoso
(RER), che assembla le proteine sui ribosomi
 Nel reticolo endoplasmatico liscio (REL) avviene la sintesi dei
lipidi
 Queste molecole sono portate tramite vescicole nell’apparato
di Golgi dove vengono maturate, imballate e distribuite ai vari
compartimenti cellulari
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Organuli coinvolti nella sintesi
di molecole complesse
Sui ribosomi del RER
sono assemblate le
proteine.
Il REL sintetizza i lipidi
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Le proteine sono
inglobate insieme ai
lipidi in vescicole e
portate all’apparato
di Golgi
Le proteine vengono
assemblate e
maturate
nell’apparato di Golgi
Le macromolecole
sono trasportate
verso specifiche aree
della cellula
all’interno di
vescicole
Organuli coinvolti negli scambi
energetici: i mitocondri
 Sono la sede del processo di respirazione cellulare
 Sono circondati da una doppia membrana
 Sono abbondanti in tutte le cellule eucariote
metabolicamente attive
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Organuli coinvolti negli scambi
energetici: i mitocondri
 Sono la sede del processo di
fotosintesi
 Sono circondati da una
doppia membrana
 Sono presenti nelle cellule
vegetali
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Strutture per il movimento: ciglia e flagelli
 Ciglia e flagelli permettono la motilità delle cellule sia procariote
(batteri) sia eucariote (come gli spermatozoi)
 Le ciglia con il loro movimento possono creare un flusso di sostanze
(per esempio nel sistema respiratorio)
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Tabella riassuntiva
STRUTTURA
COMPOSIZIONE
FUNZIONE
LOCALIZZAZIONE
Membrana
cellulare
presenta un doppio strato di
fosfolipidi e proteine di membrana
separa l'ambiente interno da quello
esterno regolando gli scambi
cellulari
circonda tutte le cellule sia procariote
che eucariote
Nucleo
presenta generalmente forma
sferica, è avvolto da membrana,
contiene il materiale genetico
(DNA o RNA)
trasmette le informazioni ereditarie
e svolge un ruolo di controllo su
tutte le attività cellulari
generalmente occupa una posizione
centrale, si trova in tutte le cellule
eucariote
Reticolo
endoplasmatico
è un insieme di membrane
connesse tra loro
quello liscio è attivo nella sintesi
dei lipidi, quello rugoso presenta i
ribosomi ed è attivo nella sintesi
delle proteine
è presente in tutte le cellule, specie in
quelle metabolicamente attive
Ribosomi
sono costituiti da RNA e proteine,
ricoprono il reticolo
endoplasmatico rugoso
assemblano gli amminoacidi per la
sintesi delle proteine
sono presenti in tutte le cellule, sia
procariote che eucariote, variano per
dimensioni
Apparato di
Golgi
è costituito da sacchi appiattiti
formati da membrane
riceve le vescicole dal reticolo
endoplasmatico e rielabora i loro
contenuti maturandoli
si trova esternamente al reticolo
endoplasmatico in tutte le cellule, specie
in quelle metabolicamente attive
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Tabella riassuntiva
STRUTTURA
COMPOSIZIONE
FUNZIONE
LOCALIZZAZIONE
Lisosomi
organuli sferici che contengono
enzimi coinvolti in reazioni di
idrolisi
svolgono un'azione di difesa e
un'azione digestiva perché
demoliscono molecole complesse
in molecole più semplici
si trova esternamente alla membrana
cellulare nei procarioti e nelle cellule
eucariote vegetali
Cloroplasti
presentano una membrana
esterna e una interna sollevata in
sacchetti appiattiti (tilacoidi)
immersi in una sostanza
gelatinosa (stroma)
svolgono la fotosintesi clorofilliana
che produce sostanze organiche
(glucosio)
occupano gran parte della cellula
vegetale
Mitocondri
presentano una membrana
esterna e una interna sollevata in
pieghe, dette creste
svolgono la respirazione aerobia
che produce energia chimica
(ATP)
si trovano in tutte le cellule eucariote
metabolicamente attive
Citoplasma
è una soluzione concentrata di
ioni e piccole molecole nella
quale sono immersi gli organuli
cellulari
contiene gli organuli cellulari
si trova in molti organismi eucarioti e in
alcuni procarioti dove hanno una
struttura differente
Citoscheletro
è costituito da filamenti proteici di
varia dimensione distinti in:
microtubuli, filamenti intermedi e
filamenti di actina
svolge una funzione strutturale e
partecipa al movimento della
cellula
si trova negli eucarioti animali
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Tabella riassuntiva
STRUTTURA
COMPOSIZIONE
FUNZIONE
LOCALIZZAZIONE
Parete cellulare
costituita da cellulosa
(nelle piante)
isola e protegge la cellula
è presente nei procariori e nei vegetali
Vacuolo
cavità delimitata da membrana
contenente acqua e soluti
conferisce sostegno alla cellula
è presente nelle cellule vegetali
Vescicole
cavità delimitate da membrana
contenenti acqua e soluti, più
piccole del vacuolo
contengono sostanze prodotte
dalla cellula che devono essere
trasportate da una regione all'altra
sono abbondanti nelle cellule
metabolicamente attive
Ciglia e flagelli
sono strutture proteiche lunghe e
sottili presenti sulla superficie
delle cellule
permettono il movimento cellulare
(p.e.: nello spermatozoo) o
svolgono una funzione di filtro
(p.e.: nell'apparato respiratorio)
sono presenti sia nei procarioti che in
alcuni eucarioti
Centrioli
sono strutture proteiche formate
da nove coppie di microtubuli
guidano la divisione cellulare
grazie alla formazione del fuso
mitotico
sono presenti nelle cellule eucariote
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LA CELLULA
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Struttura di ciglia e flagelli
Ciglia e flagelli hanno una
struttura analoga, costituita da
nove coppie di microtubuli
disposti in maniera da formare
un cilindro intorno a una coppia
di microtubuli centrale
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Fosfolipide
In una molecola di fosfolipide la “testa” (polare) corrisponde al gruppo
fosfato e al glicerolo, mentre la “coda” è rappresentata dalle due catene
di acidi grassi (apolari)
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DNA
Il DNA, o acido desossiribonucleico, è costituito da una sequenza di
nucleotidi; ognuno di essi è formato da uno zucchero (deossiribosio), un
gruppo fosfato e una base azotata (adenina, guanina, citosina e timina)
Struttura del nucleotide
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DNA
Il DNA ha una struttura a doppia elica
in cui i due filamenti sono tenuti
insieme dai legami che si formano tra
le basi azotate complementari
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La struttura del cromosoma eucariote
 I cromosomi sono visibili al
microscopio ottico solo
quando sono più compatti
(per esempio all’inizio della
divisione cellulare)
 Una volta duplicato, ogni
cromosoma risulta costituito
da due filamenti identici di
DNA, detti cromatidi, uniti dal
centromero
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RNA
L’RNA, o acido ribonucleico, è costituito da nucleotidi, ognuno dei
quali possiede uno zucchero (ribosio), un gruppo fosfato e una base
azotata (adenina, guanina, citosina o uracile)
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RNA messaggero
 L’RNA che trasporta una
informazione dal nucleo al
citoplasma è detto messaggero
 L’RNA messaggero è costituito da
un singolo filamento e viene
assemblato copiando uno
specifico segmento di DNA
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La struttura del cromosoma procariote
 Nei procarioti il materiale genetico
è organizzato sottoforma di un
unico cromosoma circolare
 I batteri presentano anche altre
piccole molecole di DNA circolare,
chiamate “plasmidi”, che gli
conferiscono caratteristiche
peculiari
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