ORGANISMI UNICELLULARI: CARATTERISTICHE, RIPRODUZIONE, NUTRIZIONE - BIOLOGIA - 2025

Gli organismi unicellulari sono esseri il cui materiale genetico, macchinario enzimatico, proteine ​​e altre molecole necessarie alla vita sono confinati in una singola cellula. Grazie a questo, sono entità biologiche estremamente complesse, spesso di dimensioni molto piccole.

Dei tre domini della vita, due di loro - archei e batteri - sono costituiti da organismi unicellulari. Oltre ad essere unicellulari, questi organismi procarioti mancano di un nucleo e sono estremamente diversi e abbondanti.

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Nel dominio rimanente, gli eucarioti, troviamo organismi sia unicellulari che multicellulari. All'interno dell'unicellulare abbiamo protozoi, alcuni funghi e alcune alghe.

Caratteristiche principali

Circa 200 anni fa, i biologi dell'epoca consideravano relativamente semplici gli organismi costituiti da una singola cellula. Questa conclusione era dovuta alle poche informazioni che ricevevano dalle lenti che usavano per la visualizzazione.

Oggi, grazie ai progressi tecnologici legati alla microscopia, possiamo visualizzare la complessa rete di strutture che possiedono gli esseri unicellulari e la grande diversità che questi lignaggi esibiscono. Successivamente discuteremo le strutture più rilevanti negli organismi unicellulari, sia negli eucarioti che nei procarioti.

Componenti di una cellula procariotica

Materiale genetico

La caratteristica più evidente di una cellula procariota è la mancanza di una membrana che delimiti il ​​materiale genetico. Cioè l'assenza di un vero nucleo.

Al contrario, il DNA si trova come una struttura prominente: il cromosoma. Nella maggior parte dei batteri e degli archei, il DNA è organizzato in un grande cromosoma circolare associato alle proteine.

In un batterio modello, come l'Escherichia coli (maggiori informazioni sulla sua biologia nelle sezioni seguenti), il cromosoma raggiunge una lunghezza lineare fino a 1 mm, quasi 500 volte la dimensione della cellula.

Per immagazzinare tutto questo materiale, il DNA deve assumere una conformazione superavvolto. Questo esempio può essere estrapolato alla maggior parte dei membri dei batteri. La regione fisica in cui si trova questa struttura compatta di materiale genetico è chiamata nucleoide.

Oltre al cromosoma, gli organismi procarioti possono possedere centinaia di piccole molecole di DNA aggiuntive, chiamate plasmidi.

Questi, come il cromosoma, codificano geni specifici, ma sono fisicamente isolati da esso. Poiché sono utili in circostanze molto specifiche, costituiscono una sorta di elementi genetici ausiliari.

Ribosomi

Per la produzione di proteine, le cellule procariotiche hanno un complesso meccanismo enzimatico chiamato ribosomi, che sono distribuiti all'interno della cellula. Ogni cellula può contenere circa 10.000 ribosomi.

Macchinari fotosintetici

I batteri che effettuano la fotosintesi hanno un macchinario aggiuntivo che consente loro di catturare la luce solare e successivamente convertirla in energia chimica. Le membrane dei batteri fotosintetici hanno invaginazioni dove vengono immagazzinati gli enzimi ei pigmenti necessari per le complesse reazioni che svolgono.

Queste vescicole fotosintetiche possono rimanere attaccate alla membrana plasmatica oppure possono essere staccate e localizzate all'interno della cellula.

citoscheletro

Come suggerisce il nome, il citoscheletro è lo scheletro della cellula. La base di questa struttura è composta da fibre di natura proteica, essenziali per il processo di divisione cellulare e per il mantenimento della forma cellulare.

Recenti ricerche hanno dimostrato che il citoscheletro nei procarioti è costituito da una complessa rete di filamenti e non è così semplice come si pensava in precedenza.

Organelli nei procarioti

Storicamente, una delle caratteristiche più sorprendenti di un organismo procariotico era la sua mancanza di compartimenti interni o organelli.

Oggi è accettato che i batteri posseggano tipi specifici di organelli (compartimenti circondati da membrane) legati alla conservazione di ioni calcio, cristalli minerali che partecipano all'orientamento cellulare e enzimi.

Componenti di una cellula eucariotica unicellulare

All'interno della stirpe degli eucarioti abbiamo anche organismi unicellulari. Questi sono caratterizzati dall'avere il materiale genetico confinato in un organello circondato da una membrana dinamica e complessa.

Anche il macchinario per la produzione delle proteine ​​è costituito da ribosomi in questi organismi. Tuttavia, negli eucarioti questi sono più grandi. In effetti, la differenza di dimensioni nei ribosomi è una delle principali differenze tra i due gruppi.

Le cellule eucariotiche sono più complesse delle cellule procariotiche descritte nella sezione precedente, poiché hanno sottocompartimenti circondati da una o più membrane chiamate organelli. Tra questi abbiamo i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, i vacuoli e i lisosomi, tra gli altri.

Nel caso di organismi capaci di fotosintesi, hanno il macchinario enzimatico ei pigmenti immagazzinati in strutture chiamate plastiche. I più noti sono i cloroplasti, sebbene ci siano anche amiloplasti, cromoplasti, etioplasti, tra gli altri.

Alcuni eucarioti unicellulari hanno pareti cellulari, come alghe e funghi (anche se variano nella loro natura chimica).

Differenze tra batteri e archaea

Come abbiamo accennato, i domini di archaea e batteri sono costituiti da individui unicellulari. Tuttavia, il fatto di condividere questa caratteristica non significa che i lignaggi siano gli stessi.

Se confrontiamo accuratamente entrambi i gruppi ci accorgeremo che differiscono nello stesso modo in cui noi - o qualsiasi altro mammifero - differiamo da un pesce. Le differenze fondamentali sono le seguenti.

Membrana cellulare

A partire dai confini cellulari, le molecole che compongono la parete e la membrana di entrambi i lignaggi differiscono profondamente. Nei batteri, i fosfolipidi sono costituiti da acidi grassi attaccati a un glicerolo. Al contrario, gli archaea presentano fosfolipidi (isoprenoidi) altamente ramificati attaccati al glicerolo.

Inoltre, anche i legami che formano i fosfolipidi differiscono, risultando in una membrana più stabile negli archaea. Per questo motivo, gli archei possono vivere in ambienti in cui la temperatura, il pH e altre condizioni sono estreme.

Parete cellulare

La parete cellulare è una struttura che protegge l'organismo cellulare dallo stress osmotico generato dalla differenza di concentrazione tra l'interno della cellula e l'ambiente, formando una sorta di esoscheletro.

Generalmente, la cellula mostra un'alta concentrazione di soluti. Secondo i principi dell'osmosi e della diffusione, l'acqua entrerebbe nella cellula, espandendone il volume.

Il muro protegge la cellula dalla rottura, grazie alla sua struttura solida e fibrosa. Nei batteri, il principale componente strutturale è il peptidoglicano, sebbene alcune molecole, come i glicolipidi, possano essere presenti.

Nel caso degli archei, la natura della parete cellulare è piuttosto variabile e in alcuni casi sconosciuta. Tuttavia, il peptidoglicano è stato assente negli studi fino ad oggi.

Organizzazione del genoma

In termini di organizzazione strutturale del materiale genetico, gli archei sono più simili agli organismi eucarioti, poiché i geni sono interrotti da regioni che non verranno tradotte, chiamate introni - il termine usato per le regioni che verranno tradotte è "esone ».

Al contrario, l'organizzazione del genoma batterico viene effettuata principalmente negli operoni, dove i geni sono in unità funzionali situate una dopo l'altra, senza interruzioni.

Differenze con organismi multicellulari

La differenza cruciale tra un organismo multicellulare e uno unicellulare è il numero di cellule che compongono l'organismo.

Gli organismi pluricellulari sono costituiti da più di una cellula e generalmente ognuna è specializzata in un compito particolare, la divisione dei compiti è una delle sue caratteristiche più importanti.

In altre parole, poiché la cellula non deve più svolgere tutte le attività necessarie a mantenere in vita un organismo, nasce una divisione dei compiti.

Ad esempio, le cellule neuronali svolgono compiti completamente diversi dalle cellule renali o muscolari.

Questa differenza nei compiti svolti si esprime in differenze morfologiche. Cioè, non tutte le cellule che compongono un organismo multicellulare hanno la stessa forma: i neuroni sono a forma di albero, le cellule muscolari sono allungate e così via.

Le cellule specializzate degli organismi multicellulari sono raggruppate nei tessuti e questi a loro volta negli organi. Gli organi che svolgono funzioni simili o complementari sono raggruppati in sistemi. Quindi, abbiamo un'organizzazione gerarchica strutturale che non appare nelle entità unicellulari.

Riproduzione

Riproduzione asessuata

Gli organismi unicellulari si riproducono asessualmente. Si noti che in questi organismi non ci sono strutture speciali coinvolte nella riproduzione, come accade in diverse specie di esseri multicellulari.

In questo tipo di riproduzione asessuata, un padre dà origine alla prole senza la necessità di un partner sessuale, o per la fusione di gameti.

La riproduzione asessuata viene classificata in diversi modi, generalmente utilizzando come riferimento il piano o la forma di divisione che l'organismo utilizza per dividersi.

Un tipo comune è la fissione binaria, in cui un individuo dà origine a due organismi, identici al genitore. Alcuni hanno la capacità di eseguire la fissione generando più di due discendenti, che è nota come fissione multipla.

Un altro tipo è in erba, in cui un organismo ne dà origine a uno più piccolo. In questi casi, dall'organismo genitore germoglia un prolungamento che continua a crescere fino ad una dimensione adeguata e successivamente si distacca dal genitore. Altri organismi unicellulari possono riprodursi formando spore.

Sebbene la riproduzione asessuata sia tipica degli organismi unicellulari, non è unica per questo lignaggio. Alcuni organismi multicellulari, come alghe, spugne, echinodermi, tra gli altri, possono riprodursi attraverso questa modalità.

Trasferimento genico orizzontale

Sebbene non vi sia riproduzione sessuale negli organismi procarioti, possono scambiare materiale genetico con altri individui attraverso un evento chiamato trasferimento genico orizzontale. Questo scambio non comporta il passaggio del materiale dai genitori ai figli, ma avviene tra individui della stessa generazione.

Ciò avviene tramite tre meccanismi fondamentali: coniugazione, trasformazione e trasduzione. Nel primo tipo, lunghi pezzi di DNA possono essere scambiati attraverso connessioni fisiche tra due individui per mezzo di un pili sessuale.

In entrambi i meccanismi, la dimensione del DNA scambiato è minore. La trasformazione è l'assunzione di DNA nudo da parte di un batterio e la trasduzione è la ricezione di DNA estraneo come conseguenza di un'infezione virale.

Abbondanza

La vita può essere suddivisa in tre domini principali: archaea, batteri ed eucarioti. I primi due sono procarioti, perché il loro nucleo non è circondato da una membrana e sono tutti organismi unicellulari.

Secondo le stime attuali, ci sono più di 3.10 ³⁰ individui di batteri e archaea sulla terra, la maggior parte dei quali senza nome e senza descrizione. In effetti, il nostro corpo è costituito da popolazioni dinamiche di questi organismi, che stabiliscono con noi relazioni simbiotiche.

Nutrizione

La nutrizione negli organismi unicellulari è estremamente varia. Esistono sia organismi eterotrofi che autotrofi.

I primi devono consumare il loro cibo dall'ambiente, generalmente inghiottendo particelle nutritive. Le varianti autotrofe hanno tutti i macchinari necessari per la conversione dell'energia luminosa in chimica, immagazzinata negli zuccheri.

Come ogni organismo vivente, le piante unicellulari richiedono alcuni nutrienti come l'acqua, una fonte di carbonio, ioni minerali, tra gli altri, per la loro crescita e riproduzione ottimali. Tuttavia, alcuni richiedono anche nutrienti specifici.

Esempi di organismi unicellulari

A causa della grande diversità di organismi unicellulari, è difficile elencare esempi. Tuttavia, menzioneremo organismi modello in biologia e organismi con rilevanza medica e industriale:

Escherichia coli

L'organismo meglio studiato è, senza dubbio, il batterio Escherichia coli. Sebbene alcuni ceppi possano avere conseguenze negative sulla salute, l'E. Coli è un componente normale e abbondante del microbiota umano.

È vantaggioso da diverse prospettive. Nel nostro tratto digerente, i batteri aiutano la produzione di alcune vitamine ed escludono in modo competitivo i microrganismi patogeni che potrebbero entrare nel nostro corpo.

Inoltre, nei laboratori di biologia è uno degli organismi modello più utilizzati, essendo molto utile per le scoperte scientifiche.

Trypanosoma cruzi

È un protozoo parassita che vive all'interno delle cellule e causa la malattia di Chagas. Questo è considerato un importante problema di salute pubblica in più di 17 paesi situati ai tropici.

Una delle caratteristiche più notevoli di questo parassita è la presenza di un flagello per la locomozione e di un singolo mitocondrio. Sono trasmessi al loro ospite mammifero da insetti appartenenti alla famiglia degli Hemiptera, chiamati triatomine.

Altri esempi di microrganismi sono Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, tra gli altri.

Riferimenti

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