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

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 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

Forma

• E’ variabile, anche negli organismi unicellulari

• La FORMA è legata alla FUNZIONE (ad esempio gli eritrociti hanno una forma tondeggiante)

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

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