Osserviamo la cellula

Le cellule sono le unità di base della vita

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La teoria cellulare si basa su tre affermazioni:

1. La cellula è l’unità di base dei viventi;

2. Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule (essi possono essere unicellulari o pluricellulari);

3. Nuove cellule possono derivare soltanto da cellule preesistenti.

Le cellule hanno piccole dimensioni

Le cellule sono piccole per ottimizzare il rapporto superficie/volume; ciò consente alla cellula di ottenere una superficie di scambio con l’esterno adeguata per il passaggio di nutrienti e scarti.

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Volumi ridotti Superfici più ampie

Dimensioni

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Lo strumento che ci consente di osservare le cellule più piccole di 0,1 mm è il microscopio.

Esistono tre tipi di microscopi:

ottico(LM)

elettronico a trasmissione

(SEM)

elettronico a scansione

(SEM)

OTTICO

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Il microscopio ottico composto (LM) si avvale della luce e di un sistema di lenti per ingrandire le immagini. Il limite di risoluzione è di 0,2 μm.

TEM

Nel microscopio elettronico a trasmissione (TEM), il campione è investito da un fascio di elettroni(lunghezza d’onda minore della luce). Le immagini sono quindi a risoluzione più fine: il TEM più potente arriva a 0,1 nm.

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Il microscopio elettronico a scansione (SEM) raccoglie e mette a fuoco gli elettroniche sono dispersi dalla superficie del campione, generando un’immaginetridimensionale.

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SEM

1. la membrana plasmatica;

2. il citoplasma,

3. il materiale genetico (DNA)

Tutte le cellule possiedono strutture comuni:

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LA MEMBRANA PLASMATICA

E’ il rivestimento che delimita le celluleE’ formata da un doppio strato di fosfolipidi disposti con la parte idrofoba rivolta all’esterno.Ci sono inoltre proteine, glucidi e colesterolo

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Esistono due tipi di cellule : procariotiche e eucariotiche

• Le cellule procariotiche sono molto più piccole di quelle eucariotiche (2-8 μm) e hanno una struttura di base più semplice.

• Le cellule eucariotiche sono più grandi (più di 10 μm) e più evolute

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Le cellule procariotiche

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Le cellule procariotiche (da pro, prima e karyon, nucleo) hanno una molecola di DNA chiusa ad anello e sono prive di un nucleo racchiuso da una membrana.

Gli organismi unicellulari costituiti da cellule procariotiche, i procarioti, comprendono gli organismi più primitivi, che fanno parte del regno delle Monere:

•Archaea (archei);•Bacteria (batteri).

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Le cellule eucariotiche

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Le cellule eucariotiche (da eu, buono, e karyon, nucleo) hanno un nucleo delimitato da una membrana ben distinta, che racchiude il DNA.

Gli organismi eucariotici, ossia protisti, funghi, piante e animali, fanno tutti parte del dominio degli Eukarya(eucarioti).

La struttura di una cellula animale

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La struttura di una cellula vegetale

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Funzioni del nucleo

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Nel nucleo è contenuta l’informazione genetica necessaria per sintetizzare le proteine. Tale informazione viene trasmessa da una generazione alla successiva dai geni, che sono costituiti da DNA e si trovano nei cromosomi.

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I ribosomi sono la sede della sintesi proteica

Il reticolo endoplasmatico sintetizza e trasporta proteine e lipidi

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Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) è contraddistinto dalla presenza di ribosomi sulla membrana e sintetizza le proteine.

Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) non presenta ribosomi alla superficie e sintetizza lipidi di vario tipo.

L’apparato di Golgi modifica e confeziona le proteine

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Transitando nell’apparato di Golgi, proteine e lipidi subiscono degli interventi e trasformazioni sostanziali.

Le sostanze vengono quindi impacchettate in vescicole di trasporto e dirette verso la membrana plasmatica, dove avrà luogo la secrezione (o esocitosi).

Cellula animale Cellula vegetale

Le vescicole e i vacuoli svolgono diverse funzioni

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I lisosomi contengono enzimi che digeriscono le macromolecole e i rifiuti cellulari.

Nei vacuoli delle piante vengono accumulate sostanze di riserva (acqua, zuccheri, sali); essi hanno inoltre funzione di sostegno mantenendo il turgore.

Gli organuli del sistema delle membrane interne lavorano in sinergia

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La cellula gestisce la produzione e il consumo di energia

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I cloroplasti e i mitocondri sono le «centrali energetiche» cellulari. Tali organuli gestiscono la produzione di energia tramite i processi di fotosintesi e respirazione.

I cloroplasti catturano l’energia solare e producono carboidrati

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I cloroplasti svolgono funzione fotosintetica.

La doppia membrana dei cloroplasti racchiude un ampio spazio detto stroma, dove avviene la sintesi dei carboidrati.

La clorofilla che cattura la luce solare è invece localizzata nella membrana dei tilacoidi.

I mitocondri demoliscono i carboidrati e forniscono energia alla cellula

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La respirazione cellulare ha sede nei mitocondri.

Essi sono suddivisi in comparti: la membrana esterna, lo spazio intramembrana, la membrana interna, le creste e la matrice.

Nei mitocondri viene demolito il glucosio e liberata energia (nell’ATP).

ORIGINE DEI MITOCONDRI E DEI CLOROPLASTI

Mitocondri e cloroplasti probabilmente erano cellule procariotiche che miliardi di anni fa sono state inglobate da cellule eucariotiche più grandi con cui hanno cominciato a vivere in simbiosi (teoria endosimbiontica)Infatti questi organelli possiedono un proprio DNA

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Difetti dei mitocondri possono essere causa di malattie

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I mitocondri contengono DNA mitocondriale (mtDNA). Patologie come la malattia di Parkinson e la malattia di Alzheimer possono essere correlate a mutazioni del questo DNA

Mitocondri in una cellula muscolare

Il citoscheletro dà forma alla cellula e ne guida i movimenti

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Il citoscheletro, che significa «scheletro della cellula», ne mantiene la forma, contribuisce alla formazione delle giunzioni tra cellule e permette il movimento sia della cellula stessa sia dei suoi organuli.

Il citoscheletro degli eucarioti è costituito da tre tipi di elementi:

microfilamenti filamenti intermedi microtuboli

Microfilamenti

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Sono formati da una proteina chiamata actinaQuesti filamenti svolgono un ruolo strutturale di fondamentale importanza.Sono filamenti flessibili e relativamente resistenti, tanto da consentire alle cellule di spostarsi con movimento ameboide o strisciando.

I filamenti intermedi

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Simili a una corda, i filamenti intermedi sono costituiti da diversi polipeptidi fibrosi e svolgono una funzione strutturale, sostenendo l’involucro nucleare e la membrana plasmatica. I filamenti intermedi hanno un diametro medio di 10 nm.

I microtubuli

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Sono costituiti da una proteina chiamata tubulina. I microtubuli agiscono come rotaie lungo le quali si spostano i vari organuli cellulari.Lo scorrimento è reso possibile dalla presenza di molecole motrici associate ai microtubuli.

Le ciglia e i flagelli contengono microtubuli

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Ciglia e flagelli sono estroflessioni a forma di frusta che si trovano in alcune cellule procariotiche ed eucariotiche.

Le ciglia (al singolare, ciglio) sono strutture brevi (2-10 μm).I flagelli sono appendici più lunghe (200 μm).

Ogni cellula comunica con le cellule adiacenti tramite giunzioni cellulari

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Le cellule vegetali sono connesse tra loro tramite sottili canali, i plasmodesmi.

Essi consentono lo scambio di materiali tra cellule adiacenti e, di conseguenza, tra tutte le cellule della pianta.

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Le cellule animali sono connesse tra loro tramite tre tipi di giunzioni:

1. giunzioni occludenti, che tengono strettamente unite le cellule

2. giunzioni di ancoraggio, o desmosomi, presenti soprattutto ra le cellule epireliali

3. giunzioni comunicanti, che permettono il passaggio di alcune sostanze

Biodiversità delle cellule

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Esistono tantissimi tipi di cellule diverse, per cui si può

parlare di biodiversità cellulare

Cellule nervose Cellule epiteliali

Cellule muscolari

Cellula uovo e spermatozoi

Globuli rossi