Concetti Chiave
- Le cellule effettuano scambi con l'esterno attraverso la membrana, regolati da proteine e influenzati da concentrazioni di sostanze, come avviene nell'osmosi.
- Il trasporto passivo e attivo delle sostanze attraverso la membrana cellulare è gestito da proteine, con il trasporto attivo che richiede energia.
- Le cellule comunicano tra loro mediante messaggeri chimici come ormoni e neurotrasmettitori, che attivano risposte intracellulari attraverso recettori di membrana.
- La biosintesi di lipidi e proteine avviene nel reticolo endoplasmatico e nei ribosomi, con la struttura delle proteine codificata dal DNA.
- La mitosi produce cellule figlie identiche, mentre la meiosi genera gameti con la metà dei cromosomi, essenziali per la riproduzione sessuale.
Scambi cellulari e osmosi
Oltre alle reazioni energetiche fornite dai mitocondri (respirazione cellulare) e dai cloroplasti vegetali (fotosintesi), la cellula attua uno scambio con l'esterno; Questi scambi, in parte determinati dalle concentrazioni di sostanze su entrambi i lati della membrana (osmosi), sono controllati da proteine incorporate in essa. Inoltre, la cellula è in grado di costruire i propri costituenti (fenomeno di biosintesi) e riprodursi (fenomeno di mitosi e meiosi).
L'acqua e alcune piccole molecole attraversano la membrana per semplice diffusione, la cui direzione è determinata dalle loro concentrazioni su entrambi i lati della membrana. Nel caso dell'acqua, questo è il fenomeno dell'osmosi.
Trasporto e endocitosi
Tuttavia, le proteine della membrana forniscono un trasporto specifico, che aumenta significativamente la velocità di transito della maggior parte delle sostanze. Il trasporto passivo, o diffusione facilitata, tende sempre a bilanciare le concentrazioni, mentre il trasporto attivo, che consuma energia (sotto forma di ATP, adenosina trifosfato), è nella direzione opposta a quella determinata dalle differenze di concentrazione.
Per quanto riguarda le grandi molecole e le grandi particelle (vari detriti, batteri o anche altre cellule eucariotiche), possono essere "ingerite" dalla cellula, secondo diversi tipi di endocitosi. Questi comportano l'intussuscezione della membrana plasmatica e la formazione di piccole vescicole, chiamate vescicole di endocitosi.
Al contrario, la cellula rilascia grandi molecole nell'ambiente esterno mediante esocitosi: le vescicole di esocitosi migrano verso la membrana plasmatica e si fondono con essa per rilasciare il loro contenuto al di fuori della cellula.
Comunicazione cellulare
Negli organismi pluricellulari, le cellule, raccolte in tessuti specializzati, devono comunicare tra loro; questa comunicazione avviene attraverso molecole messaggere come ormoni e neurotrasmettitori, che si legano ai recettori di membrana e inducono una risposta intracellulare (il più delle volte si ha una cascata di reazioni biochimiche).
Negli animali, i messaggeri sono trasportati dal sangue o semplicemente si diffondono nel mezzo extracellulare. Nelle piante, le cellule sono collegate da ponti citoplasmatici, chiamati plasmodesma, che attraversano la parete cellulosica e consentono il passaggio di varie molecole, compresi gli ormoni vegetali.
Biosintesi e moltiplicazione
La cellula sviluppa molecole complesse, lipidi e proteine, da molecole semplici. I lipidi sono quasi tutti sintetizzati a livello del reticolo endoplasmatico liscio, mentre la sintesi proteica avviene a livello dei ribosomi liberi nel citoplasma o attaccati al reticolo endoplasmatico ruvido. La struttura di ogni proteina è codificata dal DNA del nucleo. Questa biosintesi, che coinvolge molti composti (RNA, varie proteine), termina nell'apparato di Golgi.
La principale modalità di moltiplicazione cellulare è la mitosi. Questo genera cellule figlie identiche alla cellula madre.
Negli organismi unicellulari, è il meccanismo della riproduzione asessuata; porta a un insieme di cellule che hanno tutte la stessa origine e le stesse caratteristiche genetiche, e formano così un clone.
Tuttavia, la riproduzione sessuale degli esseri viventi coinvolge un'altra modalità di riproduzione cellulare, che riguarda solo la linea delle cellule sessuali (o gameti): la meiosi. I gameti derivati dalla meiosi comprendono la metà del numero iniziale di cromosomi. Lo stock di cromosomi specifici per la specie interessata viene reintegrato durante la fusione di due gameti del sesso opposto, cioè durante la fecondazione.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dell'osmosi negli scambi cellulari?
- Come avviene il trasporto di sostanze attraverso la membrana cellulare?
- In che modo le cellule comunicano tra loro negli organismi pluricellulari?
- Dove avviene la biosintesi di lipidi e proteine nella cellula?
- Qual è la differenza tra mitosi e meiosi nella riproduzione cellulare?
L'osmosi è un fenomeno che determina la direzione del passaggio dell'acqua e di alcune piccole molecole attraverso la membrana cellulare, influenzato dalle concentrazioni su entrambi i lati della membrana.
Il trasporto può essere passivo, come la diffusione facilitata che bilancia le concentrazioni, o attivo, che consuma energia (ATP) e va contro il gradiente di concentrazione.
Le cellule comunicano tramite molecole messaggere come ormoni e neurotrasmettitori, che si legano ai recettori di membrana e attivano risposte intracellulari, spesso attraverso cascata di reazioni biochimiche.
La biosintesi dei lipidi avviene nel reticolo endoplasmatico liscio, mentre la sintesi proteica si svolge nei ribosomi, sia liberi nel citoplasma che attaccati al reticolo endoplasmatico ruvido.
La mitosi genera cellule figlie identiche alla cellula madre, mentre la meiosi produce gameti con la metà del numero di cromosomi, necessari per la riproduzione sessuale.
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