Cellule (generalità) Flashcards
Caratteristiche
Le caratteristiche della materia vivente sono:
• Individualità. I singoli organismi sono entità.
• Specificità. Ogni organismo ha caratteristiche peculiari.
• Eccitabilità. Capacità dell’organismo di rispondere agli stimoli.
• Metabolismo. L’insieme delle reazioni biochimiche che avvengono nell’organismo.
• Riproduzione ed ereditabilità. Possibilità dell’organismo di procreare e trasferire i caratteri genetici da una generazione all’altra.
• Evoluzione. Capacità dell’organismo di adattarsi e cambiare.
• Morte. L’organismo segue un ciclo vitale.
Virus
I virus sono entità acellulari; essi cioè non sono cellule e non sono costituiti da cellule. Un virus è un complesso macromolecolare formato da un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA, mai entrambi) a doppio o singolo filamento, che costituisce il genoma virale, racchiuso in un involucro proteico, capside, costituito da subunità proteiche appartenenti a una o più proteine, organizzate in strutture regolari ripetute dette capsomeri.
L’acido nucleico contiene l’informazione genetica necessaria per codificare tutte le funzioni replicative del virus. Tuttavia, i virus non possiedono un proprio sistema metabolico e sono privi di capacità biosintetiche. Di conseguenza, pur contenendo l’acido nucleico necessario a produrre copie di se stessi, per riprodursi e moltiplicarsi i virus parassitano le cellule utilizzandone l’apparato metabolico e le attività sintetiche, sono cioè parassiti intracellulari obbligati, il che significa che possono “sopravvivere” soltanto usando le risorse della cellula ospite.
I virus sono caratterizzati da dimensioni submicroscopiche (dai 20 ai 300 nanometri) e forme variabili. La forma di un virus è dovuta all’organizzazione delle subunità proteiche, i capsomeri, che costituiscono il capside, il quale svolge una funzione di protezione dell’acido nucleico virale (il genoma del virus).
Esistono altri due tipi di viventi di tipo molecolare: i viroidi e i prioni. I viroidi sono piccole molecole circolari di RNA in grado di autoreplicarsi; sono gli agenti di numerose malattie delle cellule vegetali. I prioni sono piccole molecole proteiche dalla conformazione alterata; sono gli agenti di molte patologie nervose umane.
C. eucariote
Il dominio degli eucarioti comprende cinque regni: animali, funghi, piante, protisti e cromisti.
Le cellule eucariotiche sono provviste di nucleo e costituiscono organismi che possono essere monocellulari (ad esempio, i protozoi e i lieviti) o pluricellulari (animali, piante, funghi). Sono di dimensioni e complessità notevolmente maggiori rispetto ai procarioti e la loro grande compartimentazione cellulare permette l’organizzazione di una varietà di organelli citoplasmatici specializzati in funzioni specifiche. La maggior parte del DNA della cellula è confinata in uno spazio delimitato da un involucro nucleare, mentre nei mitocondri si verificano i processi metabolici per la produzione di energia.
Gli eucarioti si distinguono dai procarioti per la presenza di un nucleo ben definito e isolato dal resto della cellula tramite l’involucro nucleare; si distinguono dai procarioti anche per numerose altre caratteristiche (ad esempio, la presenza di organelli).
C. procariote
A differenza dei virus, che sono costituiti solo da acidi nucleici e proteine, i procarioti sono organismi cellulari.
I procarioti si distinguono in due regni principali: gli Archea (archeobatteri – con caratteristiche a metà tra i batteri e gli eucarioti) e i Bacteria (eubatteri o batteri).
I procarioti sono i primi organismi cellulari comparsi sulla Terra. Sono organismi unicellulari poco specializzati con una struttura di base molto primitiva e di dimensioni ridotte (1-10µm). Non possiedono membrane cellulari interne capaci di organizzare strutture complesse come il nucleo o altri organuli, come i mitocondri e cloroplasti, ma possiedono dei ribosomi, sparsi nel citoplasma, indispensabili per la sintesi proteica. Il loro genoma è costituito da una doppia elica di DNA che forma un unico cromosoma generalmente di forma circolare (nucleoide) posizionato centralmente nella cellula. Quasi tutti i procarioti possiedono una parete esterna di natura prevalentemente polisaccaridica (peptoglicano), che conferisce loro rigidità e protezione.
Archei
Fanno parte del dominio dei Procarioti e hanno caratteristiche a metà tra procarioti ed eucarioti.
Teoria cellulare
La teoria di Schleiden e Schwann si basa su due principi fondamentali:
1. Tutte le forme di vita sono costituite da una o più cellule;
2. La cellula è l’unità strutturale e funzionale degli organismi viventi.
La cellula è quindi la più piccola unità vivente in grado di funzionare in modo autonomo, ovvero l’unità morfologica autosufficiente di base di tutti gli organismi viventi, sia unicellulari che pluricellulari.
Dimensioni della cellula
Una cellula non può crescere a dismisura, questo ha portato l’evoluzione verso gli organismi pluricellulari. Alla pluricellularità è seguita la specializzazione. Le dimensioni di una cellula sono legate ad un rapporto superficie-volume: non possono essere molto grandi perché la velocità del loro metabolismo verrebbe limitata dalla velocità di diffusione delle molecole di nutrienti (il volume aumenta col cubo, la superficie - disponibile per l’assunzione e lo scambio di sostanze – col quadrato del raggio effetto scala).
Classificazione c. procariote
I procarioti sono le creature che hanno avuto maggiore successo sulla Terra – se il successo si misura dal numero di individui; infatti, i membri dei due domini di procarioti si sono diffusi in tutti gli habitat del pianeta, dai più freddi ai più caldi, dai più acidi ai più alcalini, dai più dolci ai più salati.
I procarioti possono essere suddivisi in base a numerosi criteri.
1. Classificazione in base alla forma. La parete conferisce ai batteri una serie di forme caratteristiche: sferica (cocchi), bastoncellare (bacilli) e spirale (spirilli).
2. Classificazione in base alle modalità di ottenimento del carbonio e dell’energia. Sulla base delle due principali modalità di ottenimento del carbonio, i procarioti si classificano come autotrofi – se producono le loro molecole organiche utilizzando come fonte di carbonio la CO2 – ed eterotrofi – se ricavano atomi di carbonio dai composti organici di altri organismi. Sulla base delle due principali modalità di cattura dell’energia, sono classificati in chiemiotrofi – ottengono energia dai composti chimici mediante reazioni redox – o fototrofi – catturano energia luminosa per sintetizzare ATP e NADPH.
3. Classificazione in base alle condizioni di crescita ottimali, cioè in base alle esigenze metaboliche. La maggior parte dei batteri, siano essi eterotrofi o autotrofi, è costituita da aerobi obbligati, in quanto hanno un metabolismo aerobico che richiede O2 per la respirazione cellulare, dunque crescono solo in presenza di O2. Molti batteri sono anaerobi facoltativi, cioè possono usare O2 per la respirazione cellulare se è disponibile ma svolgono un metabolismo anaerobico se l’O2 non è disponibile; quindi, vivono e crescono in assenza di O2, anche se la loro crescita è più veloce in presenza di O2. Altri batteri sono anaerobi obbligati e possono sostenere un metabolismo energetico solo in assenza di O2.
I procarioti possono inoltre essere classificati in: alofili che vivono in soluzioni sature di sali; psicrofili che vivono tra 0-20°C; mesofili tra 25-40°C; termofili tra 50-110°C; acidofili che vivono in ambienti acidi il cui pH < 5,4; neutrofili pH 5,4-8; alcalofili pH > 8.
4. Classificazione in base alla relazione con un organismo. Alcune specie di procarioti si sono evolute insieme agli eucarioti e sono interdipendenti con essi. Una relazione intima tra membri di due o più specie è detta simbiosi. Esistono diverse forme di simbiosi: s. mutualistica in cui i benefici sono reciproci; s. commensale in cui un organismo trae beneficio mentre non vi è alcun effetto sull’altro; s. parassitica in cui il microrganismo dipende dall’ospite per la sopravvivenza e può danneggiarlo; s. patogena in cui il microrganismo danneggia l’ospite.
5. Classificazione in base a caratteristiche di colorazione che riflettono il tipo di parete cellulare. La particolare struttura biochimica della parete permette di dividere i batteri in Gram+ (che assumono colorazione blu-viola) e Gram- (che assumono una colorazione rosa-rossa).
Differenza cellula eucariote e procariote
La principale differenza tra cellula eucariotica e procariotica è la compartimentalizzazione interna in un sistema di endomembrane che delimita gli organelli, non presenti nei procarioti.
Poiché in ogni cellula hanno luogo migliaia di reazioni chimiche contemporaneamente, l’esistenza di compartimenti intracellulari specializzati garantisce che esse avvengano in maniera efficiente, e assicura alle cellule maggiore specializzazione. I vantaggi della compartimentalizzazione sono diversi:
1. creazione di un microambiente in cui sono concentrati enzimi, substrati e cofattori che aumenta il numero di interazioni;
2. controllo degli ambienti chimici: zone con diverso pH o concentrazione di ioni;
3. sequestro di sostanze pericolose in organuli adeguati.
