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) 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: 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: Mitocondri e cloroplasti possiedono DNA e RNA, sintetizzano autonomamente semplici proteine 2. Si duplicano con meccanismi simili alla riproduzione batterica 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 attraversare il doppio strato e sporgere nel citoplasma e nello spazio extracellulare (proteine integrali di membrana) 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 Pori 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