Classificazione Morfologia Funzioni La cellula Classificazione Morfologia Funzioni

La cellula Abbiamo discusso brevemente le tecniche principali usate per studiare gli organismi viventi. Ora utilizzeremo le immagini al microscopio per studiare la forma delle cellule, ed in particolare di ciò che possiamo trovare al loro interno.

Quanti tipi di cellule? Incominciamo a classificare le cellule. La prima grande suddivisione è fra - cellule procariote, le più semplici e primitive, sono i batteri, - cellule eucariote, sono più evolute, hanno una struttura complessa, formano tutti gli altri organismi.

I batteri sono cellule singole I batteri sono cellule delimitate da una membrana esterna, non possiedono altri compartimenti racchiusi da membrane. In particolare sono cellule prive di un vero e proprio nucleo delimitato da una membrana (pro-karion = nucleo antico). I batteri sono organismi unicellulari, ossia formati da una cellula singola.

Autotrofi o eterotrofi? I batteri possono essere eterotrofi oppure autotrofi. I batteri autotrofi fotosintetici sono chiamati anche cianobatteri o alghe azzurre (attenzione: non sono vere e proprie alghe!). Ovviamente dobbiamo fare l’ipotesi che la prima cellula comparsa al mondo fosse proprio un batterio autotrofo (oggi si parla di archi-batteri, un tipo di batteri ancora più primitivi).

Il nucleoide contiene il cromosoma batterico Il nucleo, che negli eucarioti contiene un certo numero di molecole di DNA (il numero di tali molecole è caratteristico per ogni specie), nei batteri è sostituito da una “zona centrale” della cellula, il nucleoide: questa è la parte della cellula batterica dove si trova il materiale genetico (un unico cromosoma batterico, visibile come un filamento blu nella figura successiva).

Un batterio “tipo” Il citoplasma è la sostanza nella quale sono immerse le altre strutture. I batteri possono avere tre involucri sovrapposti: la membrana, la parete, la capsula esterna.

Le cellule eucariote Tutte le cellule non batteriche si chiamano eucariote. A questo punto dello studio ci dobbiamo dedicare ad una descrizione generale, anche se le forme e le funzioni delle cellule eucariote possono essere molto diverse fra loro. Come si sono originate le cellule eucariote?

La teoria endosimbiotica È un’ipotesi relativamente recente, ma sempre più condivisa. Gli eucarioti si sono formati quando batteri più piccoli hanno imparato a vivere all’interno di batteri più grandi, in un rapporto di simbiosi. I batteri interni sono diventati organuli delimitati dalla loro membrana.

Tipi di cellule eucariote Nella descrizione delle cellule eucariote distingueremo la cellula animale e quella vegetale, anche se la maggior parte delle strutture sub-cellulari sono presenti in entrambi i tipi di cellule. La prossima figura illustra lo schema generale di una cellula animale, con i nomi delle sue varie parti.

La cellula animale (schema) 1) complesso di Golgi 2) granuli di secrezione 3) coppia di centrioli 4) reticolo endoplasmico liscio 5) mitocondrio 6) plasmalemma 7) microtubuli e microfilamenti 8) lisosoma 9) particelle di glicogeno 10) nucleo 11) nucleolo 12) reticolo endoplasmico rugoso

La membrana plasmatica (plasmalemma) Il plasmalemma è la membrana esterna, che rappresenta il limite fra la cellula ed il suo ambiente. Attraverso il plasmalemma devono passare tutte le molecole in entrata o in uscita. Parlando dei microscopi abbiamo già visto una micrografia del plasmalemma al TEM, e abbiamo notato i suoi strati.

Il plasmalemma può specializzarsi Questa membrana può anche avere delle funzioni particolari, specializzate. Nella prossima figura vedremo un esempio di specializzazione: i microvilli delle cellule epiteliali dell’intestino tenue. Si tratta di strutture adatte all’assorbimento delle molecole alimentari.

Due sezioni diverse dei microvilli intestinali: in a) la sezione è longitudinale, in b) è trasversale.

La funzione di assorbimento I microvilli sono estroflessioni della membrana cellulare, la loro funzione è quella di aumentare la superficie di assorbimento delle molecole nutrienti. Si vede dalla foto che una singola cellula epiteliale forma molti microvilli. Perché l’assorbimento intestinale richiede una superficie estesa?

Il nucleo (schema) Il nucleo è la parte della cellula che contiene il DNA sotto forma di cromatina, ossia una sostanza che al microscopio appare diffusa. Il nucleolo è la zona del nucleo dove si forma un tipo di RNA. La membrana del nucleo presenta dei pori che consentono l’uscita di particelle anche di una certa dimensione.

Il nucleo è la centrale operativa della cellula 1, 4) cromatina 2) nucleolo 3) carioplasma (matrice del nucleo) Le frecce indicano la posizione dei pori della membrana nucleare. All’esterno del nucleo si osserva il reticolo endoplasmico.

Il reticolo endoplasmico granulare (REG) Si tratta di un sistema di vescicole delimitate da membrane. L’aspetto granulare deriva dall’associazione con un grande numero di ribosomi, le particelle dove avviene la sintesi proteica. Il REG si chiama anche ergastoplasma, e si trova spesso associato al nucleo.

Il reticolo endoplasmico liscio (REL) Quando non sono presenti i ribosomi il reticolo endoplasmico si dice liscio. La funzione di questo sistema di membrane è di ospitare molti enzimi metabolici, e dunque svolgere le corrispondenti attività. I corpi scuri (1) sono dei mitocondri.

I mitocondri: la struttura I mitocondri sono corpuscoli delimitati da due membrane sovrapposte. La membrana interna forma introflessioni che vanno a costituire un vero e proprio sistema interno di creste mitocondriali. Lo spazio fra le creste si chiama matrice mitocondriale, lo spazio interno alle creste si chiama spazio inter-membrana.

Le membrane dei mitocondri

A cosa servono i mitocondri? Se avete letto le didascalie precedenti forse avete intuito che i mitocondri sono le “centrali energetiche” della cellula. La maggior parte dell’ATP viene prodotto proprio in corrispondenza di questo sistema di membrane. La produzione di ATP nel mitocondrio si chiama fosforilazione ossidativa, la quale utilizza l’ossigeno.

L’apparato di Golgi Si tratta di un sistema di “cisterne” discoidali parallele e vicine fra loro. Il bordo di questi dischi si stacca formando piccole vescicole che trasportano le sostanze elaborate verso altri distretti cellulari o verso l’esterno della cellula (secrezione).

Le cellule vegetali Sono rivestite da una parete cellulosica, esterna al plasmalemma. Spesso il volume cellulare è quasi completamente occupato da un grande vacuolo. Contengono i cloroplasti, gli organuli della fotosintesi. Contengono altri tipi di plastidi, ad esempio i cromoplasti.

Struttura delle cellule vegetali

I cloroplasti

La funzione dei cloroplasti Sono gli organuli della fotosintesi. la clorofilla è inserita nella membrana dei tilacoidi, essa è il pigmento che cattura l’energia solare necessaria per la sintesi del glucosio. I cloroplasti sono molto abbondanti nelle cellule delle foglie, gli organi deputati alla fotosintesi.

La funzione del vacuolo Esso funziona come una camera d’aria che rende una ruota rigida ed in grado di sostenere un peso notevole. La soluzione acquosa all’interno del vacuolo si trova sotto pressione a causa dell’effetto osmotico.

La funzione della parete Se il vacuolo è la camera d’aria, la parete rappresenta il pneumatico: essa “contiene” la pressione osmotica del vacuolo. La combinazione di queste due forze, una verso l’esterno ed una verso l’interno determina una equilibrata rigidità (turgore), sufficiente a sostenere le strutture non legnose delle piante.

Conclusione Durante questa presentazione non abbiamo visto tutte le varie strutture che si possono osservare all’interno delle cellule, in seguito ne incontreremo altre delle quali comprenderemo la struttura e la funzione.