Introduzione alla Biologia della Cellula Lezione 1 L’ unità base degli organismi viventi: la cellula

Teoria cellulare TUTTI gli organismi sono composti da una o più CELLULE (unicellulari/pluricellulari) La cellula è la fondamentale unità organizzativa della vita Tutte le cellule esistenti originano da cellule PREESISTENTI Hooke, 1650. Osservando al microscopio una sezione di sughero notò delle sezioni, delle CELLE.

Definizione La cellula è l’unità MORFOLOGICA e FUNZIONALE di tutti gli organismi viventi

Deve contenere strutture e materiali per una vita indipendente Membrana di separazione dall’ambiente esterno Materiale genetico per la sua riproduzione (DNA/RNA) Dispositivi per la sopravvivenza

Esistono due grandi famiglie di cellule PROCARIOTE (batteri, cianofite) Prive di membrana nucleare Sono sempre cellule singole (organismi unicellulari) EUCARIOTE (animali, vegetali) Hanno una membrana nucleare Hanno altre strutture delimitate da membrana Possono essere singole o multiple (organismi unicellulari/pluricellulari) I virus NON SONO cellule. Sono composti da proteine e un solo acido nucleico. Non sono capaci di vita autonoma.

I virus NON SONO cellule. Sono entità biologiche con caratteristiche di parassita obbligato. La singola unità virale viene denominata virione. Possono essere responsabili di malattie in organismi appartenenti a tutti i regni biologici: esistono infatti virus che attaccano batteri (i batteriofagi), funghi, piante e animali.

Le caratteristiche che definiscono i vari tipi di cellule sono: Il numero La forma Le dimensioni

Numero ORGANISMI UNICELLULARI (procarioti, eucarioti) Sono costituiti da un’unica cellula, che svolge tutte le funzioni ORGANISMI PLURICELLULARI (animali, vegetali) Cellule deputate ad un certo tipo di funzione si aggregano in tessuti Diversi tipi di tessuti formano un aggregato con una certa funzione (organo) Diversi organi formano un apparato Più apparati formano un organismo In generale le cellule sono uguali. Nel tessuto nervoso ci sono due tipi di cellule, morfologicamente e funzionalmente diverse, che svolgono nel complesso un’unica funzione. Pancreas.

Forma E’ variabile, anche negli organismi unicellulari La FORMA è legata alla FUNZIONE (ad esempio gli eritrociti hanno una forma tondeggiante) TIPI DI CAUSALITA’ (TELEONOMICA, TELEOLOGICA…)

Dimensioni Variabili (la cellula più grande è la cellula uovo) Unità di misura: micron o micrometro (μm) 1 μm = 1x10-3mm L’unità di misura degli organuli cellulari è il nanometro 1nm = 1x10 -3μm = 1x10 –6mm Ångstrom = Å = 1x10 –4μm = 1x10 –7mm

Rapporto superficie/volume Più una cellula è piccola, più elevato è il rapporto tra superficie e volume La superficie cellulare è il distretto deputato all’interazione con le cellule adiacenti e/o con l’ambiente Le dimensioni ridotte tendono a massimizzare la superficie rispetto al volume.

Esempio Una sfera con il raggio pari a 0.5mm avrà una superficie pari a 3.14mm2, un volume pari a 0.52mm3. Il rapporto S/V sarà pari a 6/mm r = 1 S = 12.56mm2 V = 4.19mm3 S/V = 3 r = 2 S = 50.24mm2 V = 33.49mm3 S/V = 1.5 S=4πr2 V=4/3πr3 S/V=3/r

Quindi le cellule sono piccole perché: Devono mantenere un rapporto ottimale con l’ambiente, da cui traggono nutrimento Quando una cellula si accresce, il suo volume aumenta più rapidamente della sua superficie (il rapporto S/V diminuisce rapidamente all’aumentare del raggio) Se la superficie non riesce più a garantire scambi con l’ambiente adeguati alla massa cellulare, le sostanze nutritive non diffondono con sufficiente velocità ed efficacia dalla superficie verso l’interno, e lo stesso accade per l’allontanamento delle sostanze di rifiuto

Mantenimento delle dimensioni DIVISIONE CELLULARE: raggiunta la dimensione massima una cellula non si accresce più; muore oppure si divide Cellule labili (si possono riprodurre frequentemente) Cellule stabili (mantengono la capacità di riprodursi in caso di lesione) Cellule perenni (non vengono sostituite)

Tessuti a elementi labili Costituiti da cellule indifferenziate, dalla vita breve (da pochi giorni a qualche settimana), sono caratterizzati dalla capacità di rinnovare continuamente gli elementi cellulari morti Epiteli di rivestimento e sangue

Tessuti perenni Sono costituiti da cellule che si differenziano precocemente, durante lo sviluppo embrionale, crescendo poi soltanto di volume, ma non più di numero, nelle successive fasi dello sviluppo corporeo (incapaci quindi di sostituire gli elementi cellulari distrutti o danneggiati) Tessuto nervoso, tessuto muscolare striato

Tessuti stabili Tessuti connettivi, il tessuto muscolare liscio, taluni epiteli ghiandolari Sono costituiti da cellule che, raggiunta la differenziazione al termine dell'accrescimento, cessano di moltiplicarsi, tendendo a conservarsi stabilmente; in caso di lesioni possono riacquistare però la capacità di riprodursi per riparare o sostituire la parte di tessuto morto