Struttuta e fisiologia cellulare

5.1 LA CELLULA

Gli organismi posseggono tutti un'organizzazione cellulare. Le cellule sono formate dalla membrana, dal citoplasma (formato da organelli e da materiale ereditario). Le cellule vengono distinte in due grandi gruppi:

procarioti

eucarioti

Nei primi il materiale ereditario è immerso nel citoplasma. Nei secondi, invece, il materiale ereditario è concentrato in una struttura, chiamata nucleo, che è separata dal citoplasma da una membrana nucleare. Le differenze tra Procarioti ed Eucarioti sono le seguenti:

Nei procarioti vi sono i ribosomi, mentre negli eucarioti vi sono gli organelli;

Nei procarioti mancano i complessi sistemi di membrane interne alla cellula.

5.3 LA MEMBRANA CELLULARE

La membrana cellulare o plasmatica è la struttura che funge da filtro tra ambiente esterno e quello interno alla cellula stessa. La membrana è una struttura semipermeabile. Le cellule necessitano di introdurre ed espellere sostanze che non potrebbero passare a causa di una barriera elettrica, per le dimensioni delle molecole rispetto ai pori perciò la cellula è costretta ad utilizzare energia (membrana selettivamente permeabile). La membrana è una lamina lipoproteica (=molecole lipidiche e molecole proteiche, strutture chimiche di tipo glucidico legate ai lipidi o alle proteine formando glicolipidi e glicoproteine). Le parti glucidiche formano sul lato esterno della membrana il glicocalice. I lipidi di membrana sono di tre tipi.

5.7 IL CITOPLASMA

Il citoplasma è un'entità complessa costituita da una parte semiliquida detta citosol o ialoplasma ed è non strutturata (anista) e da numerosi organelli di vario tipo con funzioni precise, è formato da acqua, enzimi, ioni di vario tipo, glucidi, lipidi, protidi tutto si trova in soluzione colloidale. Nel citosol esiste un reticolo di fibre proteiche di vario tipo. Questo insieme di fibre è detto citoscheletro che fornisce consistenza e sostegno alle cellule prive di parete rigida.

5.8 IL MATERIALE EREDITARIO

Il materiale ereditario svolge due funzioni importanti:

È il depositario dell'informazione genetica e la trasmette alle cellule lie durante la divisione cellulare;

Controlla le attività della cellula dirigendo la sintesi proteica.

Nei procarioti il materiale ereditario è una molecola di DNA associata a piccole quantità di proteine (nucleoide). Negli eucarioti invece è formato da molecole di DNA associate a proteine e vengono delimitate da una membrana che separa l'intero complesso dal restante citoplasma (nucleo). Nelle cellule eucariote il nucleo è distinguibile dal citoplasma per la sua colorabilità. Ogni molecola di DNA associata alle sue proteine è detta cromosoma (croma = colore, soma = corpo).

5.11 IL NUCLEO DEGLI EUCARIOTI

Nelle cellule eucariote il nucleo è separato dal citoplasma da una doppia membrana chiamata membrana nucleare. Questa membrana è formata da numerosi pori attraverso i quali l'informazione genetica viene trasportata dal nucleo al citoplasma sotto forma di lunghe molecole di RNA (acido nucleico). Il nucleo è distinguibile solo durante la divisione cellulare. La sola struttura visibile del nucleo è un corpicciolo sferoidale chiamato nucleolo. Il nucleolo è collegato alla sintesi delle proteine ed è sede della sintesi del RNA ribosomiale.

5.14 I RIBOSOMI

I ribosomi sono minuscoli granuli presenti nel citoplasma e hanno la funzione di sintetizzare le proteine (sede della sintesi proteica). Sono formati da RNA associato a proteine.

5.20 IL RETICOLO ENDOPLASMATICO

La cellula procariota è più piccola di quella eucariota. Le proteine che devono essere secrete all'esterno della cellula o quelle che devono inserirsi nella membrana cellulare o nelle membrane dei differenti organuli, sono sintetizzate dai ribosomi che si trovano legati a un complesso sistema di membrane interne, il reticolo endoplasmatico. Le membrane del reticolo endoplasmatico formano una rete intrecciata di sacchetti appiattiti attraverso i quali le sostanze possono passare. Lo spazio delimitato delle membrane è chiamato lume del reticolo. Il reticolo endoplasmatico viene suddiviso in due tipi: quello ruvido e quello liscio. Ruvido perché i ribosomi sono attaccati al lato citoplasmatico della membrana. Liscio perché privo di ribosomi.

5.21 I DITTIOSOMI

I dittiosomi o "apparato di Golgi" si trova in genere vicino al nucleo ed è formato numerosi gruppi di cisterne appiattite delimitate da membrane messe una sopra l'altra e circondate da tubuli e vescicole. Quest'ultime sono raggruppate ai lati dilatati delle varie cisterne e a ridosso del lato dell'apparato rivolto verso il reticolo. L'apparato di Golgi ha due facce distinte: una cis, che è strutturalmente associata con la porzione liscia del reticolo endoplasmatico, e l'altra trans, che è rivolta verso la membrana cellulare dalla quale si dipartono le vescicole di secrezione.

5.22 I LISOSOMI E I PEROSSISOMI

Sono due organelli subcellulari e sono entrambi rivestiti da una membrana e contengono entrambi enzimi con alto potenziale distruttivo, che lasciati liberi nella cellula la distruggono. I lisosomi sono essenzialmente sacchetti membranosi che racchiudono enzimi idrolitici, in grado di dividere in maniera specifica e controllata grosse molecole. I perossisomi contengono enzimi ossidativi.

5.23 I VACUOLI

Sono strutture citoplasmatiche che si trovano nei vegetali. Si trovano all'interno delle cellule e sono delimitate da una membrana detta tonoplasto. I vacuoli contengono acqua , vari sali di acidi organici e inorganici o in soluzione o sotto forma di cristalli , glicidi , sostanze colorate chiamate antociani ed altre sostanze che variano a seconda del tipo di cellula e di pianta. I vacuoli si originano da vescicole che si distaccano dal reticolo endoplasmatico. Ma questi li possiamo trovare anche nelle cellule animali ma che sono diverse da quelli dei vegetali. Questi vacuoli sono i vacuoli alimentari, ossia strutture transitorie in quanto derivano dall'introflessione della membrana cellulare. Inoltre ci sono i vacuoli pulsanti che espellono dalla cellula l'acqua di troppo.

5.26 I MITOCONDRI

I mitocondri sono le "centrali energetiche" della cellula. Questi producono l'energia necessaria per molte funzioni cellulari. Essi contengono gli enzimi necessari per far avvenire le reazioni chimiche che ricavano l'energia contenuta negli alimenti accumulandola in molecole di adenosintrifosfato (ATP). Il mitocondrio è delimitato da due membrane a doppio strato lipidico. La membrana esterna è liscia mentre quella interna forma numerose pieghe dette creste mitocondriali. Le due membrane definiscono due spazi: lo spazio intermembrana e lo spazio della matrice dove è presente del materiale omogeneo contenente enzimi.

I PLASTIDI

Nelle cellule eucariote dei vegetali ci sono dei corpuscoli citoplasmatici chiamati plastidi. Questi si dividono in tre tipi: i cloroplasti, organelli fotosintetici; i cromoplasti, organelli della colorazione; i leucoplasti, organelli che contengono amido. Tutti e tre sono rivestiti da una doppia membrana, contengono un proprio DNA e si riproducono indipendentemente dalla cellula che li contiene. I plastidi derivano da uno stesso organello progenitore, il protoplastidio, che cambia a seconda della cellula in cui si trova.

I cloroplasti hanno due membrane, una esterna e una interna che delimitano uno spazio intermembrana. Lo spazio interno si chiama stroma. Fin qui tra i cloroplasti ed i mitocondri non esistono differenze, ma invece ne esistono e sono anche importanti e sono le seguenti: la membrana interna del cloroplasto è priva di creste e non contiene nessuna catena citocromica (enzimi respiratori), all'interno dello stroma, che assomiglia alla matrice, c'è un sistema di membrane diverse dette tilacoidi il cui lume è detto spazio ticoloidale. Nei cloroplasti delle piante verdi le membrane tilacoidali ricche di clorofilla si addensano in particolari zone assumendo la forma di pile di monete dette grani.