TIPI DI CELLULE: CELLULE PROCARIOTICHE, CELLULE EUCARIOTICHE - BIOLOGIA - 2025

Due tipi di cellule costituiscono tutti gli organismi viventi che possiamo identificare in natura; questi sono conosciuti come procarioti ed eucarioti. I primi sono tipici di alcuni microrganismi, mentre i secondi formano organismi multicellulari complessi come piante e animali.

Le cellule rappresentano l'unità di base di base della vita, che è nota più o meno dal 1840. Si dice che siano "unità di base" poiché all'interno di ciascuna ci sono gli stessi processi che riconosciamo negli organismi "superiori" o superiori. complesso.

Schema dei due tipi di cellule in natura: eucarioti e procarioti. Sono mostrate le parti principali, che mostrano le differenze tra loro (Fonte: Nessun autore leggibile dalla macchina fornito. Mortadelo2005 ipotizzato (in base alle rivendicazioni di copyright). Via Wikimedia Commons)

Quindi, una cellula è il più piccolo essere vivente in grado di nutrirsi, metabolizzare, crescere e riprodursi, lasciando la prole (una cellula può provenire solo da un'altra cellula preesistente).

La dimensione delle celle può variare notevolmente. Se consideriamo la dimensione di un piccolo batterio, che può misurare poco più di 100 micron, e la confrontiamo con quella del neurone di un essere umano adulto, che può misurare fino a 1 metro, troveremo una differenza di circa 6 ordini di grandezza.

Tuttavia, poiché i processi che avvengono al loro interno sono simili, i diversi tipi di cellule condividono molte caratteristiche. Ad esempio, sono tutti circondati da una membrana che li separa dall'ambiente circostante e che consente il passaggio selettivo delle sostanze da un lato all'altro.

Lo spazio circondato da questa membrana contiene una sorta di liquido o fluido chiamato citosol, in cui si trovano i componenti intracellulari che rendono possibile il metabolismo e la riproduzione, per citare alcuni processi.

Il citosol di tutte le cellule contiene (separato o meno da membrane interne) il materiale ereditario composto da acidi nucleici; grande quantità di proteine ​​strutturali e con attività enzimatica; ioni, carboidrati e altre molecole di diversa natura chimica.

Alcune cellule hanno una parete cellulare che copre la loro membrana plasmatica e che fornisce loro una certa rigidità, supporto e resistenza meccanica e chimica. Inoltre, sia gli organismi procarioti che eucarioti possono avere strutture come ciglia e flagelli, che servono a molteplici scopi.

Cellule procariotiche

Le cellule procariotiche sono cellule relativamente semplici. Il suo nome deriva dal greco "pro", che significa prima, e "karyon" che significa nucleo, e questo è usato per indicare organismi con un nucleo primordiale o "primitivo", che mancano di un nucleo membranoso.

Gli organismi procarioti sono batteri e archaea. I batteri rappresentano uno dei gruppi di esseri viventi più importanti dal punto di vista ecologico e pratico (antropocentricamente parlando), nonché rispetto alla loro abbondanza (numero di individui).

Diagramma di una cellula procariota «media» (Fonte: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Etichette spagnole di Alejandro Porto. Via Wikimedia Commons)

Gli archaea, abbondanti come batteri, abitano luoghi inospitali e ostili come salamoie, sorgenti vulcaniche o siti altamente acidi e caldi.

Esistono molte differenze tra archaea e batteri, ma di seguito verranno menzionate solo le caratteristiche più distintive dei batteri, poiché sono il gruppo più noto.

- Caratteristiche

I procarioti hanno dimensioni e forme molto variabili, che dipendono fondamentalmente dalla specie e dallo stile di vita considerato. I batteri, ad esempio, si distinguono morfologicamente in cocchi e bacilli.

I cocchi sono di forma quasi sferica e possono associarsi tra loro per formare aggregati cellulari (simili a un grappolo d'uva) che sono caratteristici di alcune specie.

I bacilli sono a forma di bastoncello, ma la loro larghezza e lunghezza sono molto variabili; Questi possono anche essere associati tra loro, formando catene simili a una "stringa" di chorizo.

Salmonella typhimurium (rosso) che invade le cellule umane. Autore: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Dal governo degli Stati Uniti (File: SalmonellaNIAID.jpg), tramite Wikimedia Commons

Le cellule procariotiche hanno un gran numero di strutture, che sono responsabili dell'esecuzione di tutti i loro processi vitali. Una delle caratteristiche che differenzia un batterio da qualsiasi cellula eucariotica è l'assenza di strutture membranose interne.

In altre parole, i batteri sono privi di organelli citosolici come quelli che si trovano negli eucarioti (mitocondri, nucleo, reticolo endoplasmatico, ecc.).

- Parti di una cellula procariotica

Un batterio; cellula procariotica, organismi unicellulari

Le parti che possono essere distinte nella maggior parte dei procarioti sono la membrana plasmatica, i ribosomi, i corpi di inclusione, la regione nucleoide, lo spazio periplasmico, la parete cellulare, la capsula, le fimbrie, i pili e i flagelli.

Plasma o membrana cellulare

La membrana che copre le cellule batteriche svolge varie funzioni come interfaccia tra loro e il loro ambiente. È composto da lipidi disposti sotto forma di un doppio strato e alcune proteine ​​associate che, insieme, formano una struttura non più spessa di 10 nm.

Le facce del doppio strato che "affrontano" "dentro" e "fuori" le cellule contengono la porzione idrofila dei lipidi, mentre il loro interno è altamente idrofobo. Le proteine ​​associate possono essere integrali o periferiche, a seconda della natura chimica della loro associazione.

I procarioti non hanno strutture membranose interne, tuttavia, le loro membrane plasmatiche possono formare invaginazioni o pieghe prominenti al loro interno e queste svolgono diverse funzioni.

Citoplasma

Il citoplasma è lo spazio tra la membrana cellulare e il nucleo; contiene il citosol. È abbastanza simile al citoplasma delle cellule eucariotiche.

Cytosol

La membrana plasmatica racchiude una sostanza liquida nota come citosol. Non ci sono proteine ​​citoscheletriche o organelli membranosi all'interno di questo fluido, ma si possono distinguere “regioni” con funzioni definite e componenti specifiche.

Un buon esempio di alcune "strutture" associate al citosol di batteri è quello dei corpi di inclusione, che sono granuli composti da materiale organico o inorganico incorporato nella matrice citosolica.

Ribosomi e chaperoni molecolari

Nel citosol di una cellula procariota è possibile osservare un gran numero di particelle (talvolta associate alla membrana plasmatica) responsabili della sintesi delle proteine ​​cellulari; Questi sono noti come ribosomi e si trovano anche nelle cellule eucariotiche, sebbene siano più grandi in queste ultime.

In stretta associazione con i ribosomi ci sono anche proteine ​​chiamate chaperoni molecolari, responsabili della collaborazione con il ripiegamento delle proteine ​​sintetizzate dai ribosomi.

Il nucleoide

Le cellule procariotiche normalmente possiedono una molecola di DNA che costituisce un cromosoma circolare a doppia elica. Questo cromosoma non è racchiuso all'interno di un nucleo delimitato da una membrana, ma piuttosto è confezionato in una regione definita del citosol.

Questa regione è nota come nucleoide o regione nucleare. Questo è quello che contiene tutte le informazioni genetiche che definiscono le caratteristiche di un batterio e quello che si replica al momento della divisione cellulare.

La parete cellulare dei batteri

Tutti i batteri hanno una parete cellulare che circonda la membrana plasmatica. Questa struttura è molto importante per la sopravvivenza dei procarioti, poiché conferisce loro una certa resistenza alla lisi osmotica.

A seconda delle caratteristiche della parete cellulare, sono stati distinti due grandi gruppi di batteri: Gram positivi e Gram negativi.

La parete cellulare dei batteri Gram-positivi è composta da uno strato omogeneo di peptidoglicano (N-acetil glucosamina e acido N-acetilmuramico) che circonda la membrana plasmatica.

I batteri Gram-negativi hanno anche una parete cellulare del peptidoglicano sulla membrana plasmatica, ma hanno anche una membrana esterna aggiuntiva che li circonda.

Lo spazio tra la parete cellulare e la membrana plasmatica di entrambi i tipi di batteri è chiamato spazio periplasmatico, dove sono alloggiati un gran numero di enzimi e altre proteine ​​con funzioni importanti.

Alcuni batteri, oltre alla parete cellulare, contengono uno strato di polisaccaridi e glicoproteine ​​che agiscono per proteggere dall'essiccamento o dall'attacco di agenti patogeni come i batteriofagi; funziona anche nei processi di adesione cellulare.

Plasmidi

I plasmidi sono strutture circolari del DNA. Sono portatori di geni che non sono coinvolti nella riproduzione.

Capsula

Si trova in alcune cellule batteriche e aiuta a trattenere l'umidità, aiuta la cellula ad aderire alle superfici e ai nutrienti. È un rivestimento esterno aggiuntivo che protegge la cellula quando viene assorbita da altri organismi.

Pili

Le cellule procariotiche hanno anche strutture esterne note come "pili" che sono una sorta di "peli" sulla superficie di queste cellule e che spesso giocano un ruolo importante nello scambio di informazioni genetiche tra i batteri.

Materiale genetico (DNA e RNA)

Le cellule procariotiche hanno grandi quantità di materiale genetico sotto forma di DNA e RNA. Poiché le cellule procariotiche mancano di un nucleo, il singolo grande filamento circolare di DNA si trova nel citoplasma che contiene la maggior parte dei geni necessari per la crescita, la riproduzione e la sopravvivenza delle cellule.

Cellule eucariotiche

Esempio di cellula eucariotica (cellula animale) e sue parti (Fonte: Alejandro Porto tramite Wikimedia Commons)

Le cellule eucariotiche costituiscono la maggior parte degli organismi che vediamo in natura. Gli eucarioti sono lieviti e altri funghi unicellulari, alberi giganti come le sequoie e mammiferi maestosi come le balene blu.

Rispetto alle cellule procariotiche, le cellule eucariotiche sono notevolmente più grandi e più complesse, poiché hanno un gran numero di organelli interni e sistemi membranosi complessi incorporati nel loro citosol.

La parola "eucariota" deriva dal greco "eu", che significa vero e "karyon", che significa nucleo ed è usato per nominare cellule che hanno un "vero nucleo", delimitato da una membrana.

- Caratteristiche

Animali, piante, funghi e alcuni organismi unicellulari come le amebe e il lievito sono costituiti da cellule eucariotiche.

Con le loro differenze, le cellule che compongono questi organismi hanno un'organizzazione interna complessa: hanno un nucleo membranoso e una grande diversità di organelli interni, membrane separate.

- Parti di una cellula eucariotica

Citoplasma

Si trova tra la membrana plasmatica e il nucleo, al suo interno si trovano gli organelli e il citoscheletro. Gli spazi che sono contenuti dalle membrane degli organelli costituiscono i microcompartimenti intracellulari.

Membrana plasmatica

Nucleo delle cellule eucariotiche

Il nucleo è l'organello intracellulare più prominente e caratteristico di una cellula eucariotica. È il "contenitore" dove il materiale genetico (acidi nucleici) è racchiuso in stretta associazione con proteine ​​chiamate "istoni", che formano cromosomi eucariotici.

Questo organello è delimitato dall'involucro nucleare, che corrisponde a una coppia di membrane concentriche che separano i componenti nucleari dal resto del citosol e che ha importanti funzioni dal punto di vista dell'espressione genica.

Mitocondri

Mitocondri

Il citosol di una cellula eucariotica possiede anche altri importantissimi organelli membranosi, responsabili della generazione dell'energia che può essere utilizzata dalla cellula: i mitocondri.

Grazie a questi organelli, gli organismi viventi hanno la capacità di vivere in presenza di ossigeno.

I mitocondri sono strutture "a forma di bastoncello", simili a un batterio (consultare la teoria endosimbiotica), hanno un proprio genoma, quindi si replicano quasi indipendentemente dalla cellula che li ospita, e hanno due membrane, una interna altamente ripiegata e una esterna. , che affronta il citosol.

Uno scambio costante di metaboliti e informazioni avviene tra i mitocondri, il citosol e alcuni degli organelli membranosi delle cellule eucariotiche, che sono essenziali per il funzionamento della cellula.

Ribosomi

Sono strutture essenziali per la sintesi proteica. Sono costituiti da RNA ribosomiale e proteine. I ribosomi servono per produrre proteine.

Cloroplasti

Cloroplasto

Piante, alghe e cianobatteri, oltre ai mitocondri, possiedono organelli (plastidi) specializzati nella fotosintesi. Questi contengono numerose invaginazioni e processi membranosi interni, che sono ricchi di pigmenti ed enzimi specifici.

Ruvido reticolo endoplasmatico (RER)

È un'area del reticolo che ha ribosomi associati alla membrana dell'organello. In esso, le proteine ​​vengono modificate e sintetizzate. La sua funzione principale è quella di produrre proteine ​​che agiscono all'esterno della cellula o all'interno di una vescicola.

Reticolo endoplasmatico liscio (REL)

Questa regione del reticolo non ha ribosomi, quindi il suo aspetto liscio è responsabile della sintesi di lipidi e steroidi.

Complesso o apparato di Golgi

Il complesso del Golgi è definito come una "pila di sacche appiattite" coperte da una membrana. È uno dei siti di modifica delle proteine ​​sintetizzate nel reticolo endoplasmatico ed è responsabile della loro distribuzione ad altre regioni della cellula e all'esterno.

Endosomi

Gli endosomi possono essere descritti come compartimenti limitati da una membrana che fa parte dei meccanismi di endocitosi. La funzione principale è la classificazione delle proteine ​​che vengono inviate attraverso le vescicole e inoltrate alle loro destinazioni finali, che sarebbero vari compartimenti cellulari.

Lisosomi

I lisosomi sono piccoli organelli e sono responsabili della digestione intracellulare di proteine ​​"obsolete", rilasciando composti nutrienti al citosol.

Perosixomi

I perossisomi, d'altra parte, sono i principali responsabili della degradazione delle specie reattive dell'ossigeno e sono anche coinvolti nell'ossidazione degli acidi grassi.

In alcuni microrganismi parassiti ci sono perossisomi modificati e specializzati per il catabolismo del glucosio, motivo per cui sono noti come glicosomi.

Vacuoles

Le cellule vegetali hanno comunemente un vacuolo, che sono grandi organelli di grande importanza per la crescita e lo sviluppo delle piante, poiché occupano più dell'80% del volume totale delle cellule, contengono acqua e hanno un sistema endomembrana noto come il toneplast.

citoscheletro

Un altro aspetto che differenzia le cellule eucariotiche dai procarioti è la presenza di una rete di proteine ​​filamentose interne che formano una sorta di impalcatura nel citosol.

Questo "scaffold" contribuisce non solo alla stabilità meccanica delle cellule, ma ha anche importanti funzioni per la comunicazione intracellulare, il trasporto interno e i movimenti cellulari.

Microtubuli

Fa parte degli elementi del citoscheletro insieme ai filamenti. Possono allungarsi e accorciarsi, operazione nota come instabilità dinamica.

- Ciglia e flagelli

Come per i batteri, molte cellule eucariotiche, animali e vegetali, hanno strutture esterne composte da microtubuli che funzionano soprattutto nella locomozione e nel movimento.

I flagelli sono strutture lunghe fino a 1 mm, mentre le ciglia possono essere lunghe da 2 a 10 micron. Queste strutture sono abbondanti nei microrganismi e nei piccoli organismi multicellulari.

Negli animali e nelle piante sono presenti anche cellule con ciglia e flagelli. È il caso dei flagelli degli spermatozoi e delle ciglia che rivestono le superfici cellulari che compongono gli epiteli interni di alcuni organi.

centrioli

I centrioli sono strutture cave a forma di cilindro costituite da microtubuli. I suoi derivati ​​generano i corpi basali delle ciglia e compaiono solo nelle cellule di tipo animale.

Filamenti

Possono essere classificati in filamenti di actina e filamenti intermedi. Le cellule di actina sono filamenti flessibili di molecole di actina e gli intermedi sono fibre simili a corde che si formano da diverse proteine.

Proteasomi

Sono i complessi proteici che degradano enzimaticamente le proteine ​​danneggiate.

Riferimenti

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