Cellula - Definizione e Caratteristiche

I DUE PRINCIPALI TIPI DI CELLULE

In natura esistono tantissime cellule che formano gli esseri viventi. Tra queste le due

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categorie fondamentali sono: cellule procariote​ e cellule eucariote​ .

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Possiamo trovare le cellule procariote​ negli organismi appartenenti ai domini Bacteria​ e

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Archea​ , chiamati anche procarioti​ . D'altra parte, gli organismi del dominio Eukarya​ (ovvero

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protisti, piante, funghi e animali) sono formati da cellule eucariote​ e vengono quindi chiamati

eucarioti​ .

Tra i due tipi di cellule possiamo notare delle caratteristiche comuni, fondamentali per

entrambe. ​

Per esempio sono entrambe circondate da una membrana esterna, la membrana plastica​ ,

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che regola gli scambi con l'ambiente esterno. Inoltre, entrambe le cellule, contengono DNA​ e

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ribosomi​ , ovvero particelle che partecipano alla sintesi delle proteine​ seguendo le

informazioni che stanno all'interno del DNA.

Pur avendo degli aspetti simili, le cellule procariote ed eucariote si differenziano per molti

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altri aspetti. I procarioti​ sono gli organismi più antichi​ , infatti risalgono a 3,5 miliardi​ di anni fa,

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mentre gli eucarioti​ ebbero origine 2,1 miliardi​ di anni fa.

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Le cellule procariote​ sono inoltre circa dieci volte più piccole delle eucariote​ e hanno una

struttura più semplice​ . ​

Tuttavia la differenza più rilevante è che le cellule eucariote​ , a differenza della maggior parte

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di quelle procariote, contengono gli organuli​

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Gli organuli, chiamati anche organelli, sono strutture provviste di membrana​ che svolgono

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varie funzioni necessarie alla sopravvivenza della cellula. Alcuni organuli, come i mitocondri

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e i cloroplasti​ , durante la mitosi​ vengono divisi tra le cellule figlie poiché poi sono in grado di

autoduplicarsi​ . ​ ​

L'organulo principale è il nucleo​ che, circondato da una doppia membrana​ , ospita gran parte

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del DNA​ delle cellule eucariote​ .

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Le cellule procariote non hanno il nucleo​ , e il loro DNA è sparso all'interno del nucleoide​ ,

una regione che non è delimitata dalla membrana.

La cellula eucariote comprende tanti ambienti separati, ovvero gli organuli, che svolgono

delle funzioni specifiche. Il lavoro è suddiviso quindi nei vari compartimenti interni. Tutti gli

ambienti hanno caratteristiche chimiche particolari, regolamentate dalle membrane che

avvolgono ogni organulo.

Una cellula procariote è invece come un magazzino senza pareti: gli spazi destinati ai diversi

compiti sono distinti ma non nettamente separati.

CELLULE PROCARIOTE ​

Per quanto concerne le cellule procariote, intorno alla loro membrana plastica che racchiude

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il citoplasma abbiamo una parete cellulare​ che conferisce rigidità​ , protegge la cellula​ e ne

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mantiene la forma​ . Molti procarioti, oltre alla parte cellulare presentano un altro rivestimento

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adesivo​ chiamato capsula​ , che ha funzioni protettive​ . Possiamo trovare anche delle strutture

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che permettono di ancorarsi alla superficie​ , chiamate pili​ . Inoltre ci sono anche i flagelli​ che

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sono lunghe protuberanze che permettono il movimento​ .

CELLULE EUCARIOTE ​ ​

Il termine eucariote viene dal greco eu​ , “vero”, e karyon​ , “nucleo” e sta a indicare appunto

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una cellula dotata di nucleo​ . Le cellule eucariote tra di loro son sostanzialmente simili. La

regione della cellula che è compresa tra il nucleo e la membrana plasmatica è detta

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citoplasma​ . Questo è costituito da organuli​ posti all'interno di un fluido. La maggior parte

degli organuli è presente sia nelle cellule animali che in quelle vegetali ma alcuni si trovano

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solo nelle piante e altri solo nelle piante. Per esempio, i cloroplasti​ , adibiti, grazie alla

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fotosintesi​ , di trasformare l'energia luminosa in energia chimica, si trovano solo nelle cellule

vegetali​ . Le cellule delle piante sono anche dotate di una parete cellulare protettiva formata

da cellulosa, esterna alla membrana plastica (quasi come negli eucarioti), che è invece

assente negli animali.

LA MEMBRANA PLASMATICA ​

Tutte le cellule sono provviste di una sottilissima membrana plasmatica​ . Questa è talmente

sottile che bisognerebbe impilarne 8000 per raggiungere lo spessore di una pagina di un

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libro. La membrana è fondamentale, in quanto regola il traffico di sostanze chimiche​ in

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entrata e in uscita dalla cellula, inoltre è responsabile di due altri fenomeni: il riconoscimento

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tra le cellule​ e la loro aggregazione​ . ​

Sia la membrana plasmatica che le altre membrane sono costituite principalmente da lipidi​ e

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proteine​ . I lipidi che compongono le membrane sono chiamati fosfolipidi​ e possiedono

soltanto due code di acidi grassi​ legate a una molecola di glicerolo. Normalmente ci

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dovrebbero essere tre acidi grassi e al posto del terzo troviamo un gruppo di fosfato​ . Questo

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ha una carica negativa​ che lo rende idrofilo​ . Le altre due code​ di acidi grassi sono invece

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idrofobe​ . Grazie a questa struttura, i fosfolipidi agiscono in modo ambivalente in acqua​ dal

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punto di vista chimico e in ambiente acquoso si viene così a creare un doppio strato

fosfolipidico​ , con le code idrofobe verso l'interno, e le teste idrofile verso l'esterno. Nel

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doppio strato ci sono varie proteine​ . Queste creano dei canali molecolari​ che lasciano

passare quelle sostanze che normalmente non passerebbero attraverso la membrana.

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Inoltre il doppio strato è impermeabile​ e attraverso di esso passano i gas quali ossigeno,

azoto, anidride carbonica e anche ormoni come il testosterone. Le altre sostanze non

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passano eccetto in piccole quantità. Un componente della membrana è anche il colesterolo​ ,

in grado di cambiarne la fluidità.

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La fluidità​ è una delle caratteristiche più importanti delle membrane. Esse infatti non si

presentano come pellicole costituite da molecole statiche. La struttura non è rigida ma

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organizzata secondo un modello a mosaico fluido​ : le tessere sono le molecole che

compongono le membrane, quindi le proteine e i fosfolipidi, e sono completamente libere di

muoversi.

MICRORGANISMI MULTIRESISTENTI ​

Tra le funzioni della membrana plasmatica di norma c'è anche quella di tenere fuori i corpi

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dannosi​ . Tuttavia alcuni batteri sono in grado di perforarla​ , aprendosi un varco nel doppio

strato fosfolipidico​ , attaccando le cellule del sistema immunitario. Uno di questi batteri è il

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Stafilicocco aureus​ , comunemente presente sulla pelle​ e sul naso​ . Questo è innocuo in

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condizioni normali ma occasionalmente, condizioni permettendo, può moltiplicarsi e

diffondersi​ , causando infezioni e patologie gravi, talvolta anche mortali, come infezioni

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post-operatorie​ o polmoniti​ .

La maggior parte delle infezioni da stafilococco può essere curata con antibiotici comuni,

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come la meticillina​ . Gli antibiotici sono una grande conquista della medicina moderna, il loro

scopo è attaccare i batteri patogeni arrecando il minor danno possibile alle cellule umane. La

meticillina è stata scoperta nel 1956 e si utilizza in ambito chimico dal 1960. viene ​

somministrata attraverso le vene. Nonostante l'intervento di questo antibiotico, alcuni ceppi

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particolarmente pericolosi​ di stafilococco, solitamente indicati con la sigla MRSA​ , non

vengono eliminati. Recentemente le infezioni di MRSA son divenute più comuni e nel 2007,

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un gruppo di scienziati del National Institute of Health​ ha cercato di capire quale fosse il

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meccanismo d'azione di questi ceppi. Essi son partiti dall'osservazione​ che altri batteri usano

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una proteina​ , chiamata PSM​ , per attaccare le cellule del sistema immunitario umano​ . Si son

così chiesti se anche i ceppi MRSA utilizzassero questa proteina. Nel loro esperimento

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hanno infettato 7 topi con un ceppo MRSA​ e 8 con un ceppo geneticamente modificato

incapace di produrre la PSM​ . Dopo aver notato al microscopio che in tutti i topi morti la

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membrana plasmatica presentava perforazioni​ , hanno concluso che i ceppi MRSA normali

sembrano usare la PSM per perforare la membrana​ . Gli studi su questi ceppi e sulle loro

interazione con le strutture cellulari umane quindi non son stati risolti e continuano tuttora.

LA SUPERFICIE CELLULARE ​ ​

Rispostandoci a parlare della struttura cellulare sappiamo che le cellule vegetali sono dotate

di un'​ ulteriore parete che circonda quella plasmatica​ . A differenza dei procarioti, nei vegetali

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la parete​ rigida​ è costituita da fibre di cellulosa​ . Le pareti fungono da protezione ma non

impediscono del tutto la comunicazione tra cellule adiacenti. Le cellule vegetali son collegate

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tramite canali detti plasmodemi​ , che mettono in comunicazione i citoplasmi​ delle varie cellule

tra di loro. Inoltre permettono all'acqua e ad altre piccole molecole di muoversi tra le cellule

come una rete di condutture. Attraverso di essi infatti passano anche ioni e zuccheri. Unite

dai plasmodemi, le cellule vegetali si presentano come un'unica unità funzionale definita

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continuum simplastico​ o semplicemente simplasto​ .

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Le cellule animali invece hanno una sostanza collosa​ di rivestimento detta matrice

extracellulare​ . Essa mantiene in posizione le cellule nei tessuti. Inoltre hanno delle strutture

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di collegamento tra cellule adiacenti dette giunzioni cellulari​ , che permettono alle cellule di

un tessuto di agire in modo coordinato.

GIUNZIONI

Abbiamo 4 tipi di giunzioni.

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Le giunzioni occludenti​ svolgono una funzione sigillante​ . Sono dette anche giunzioni strette

e impediscono il passaggio dei fluidi tra cellule andando a formare attorno al perimetro

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cellulare una cintura continua detta zonula. Sono presenti per esempio nella pelle​ e negli

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epiteli intestinali per far sì che non filtrino sostanze dannose tra vari ambienti.

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Le giunzioni comunicanti​ , chiamate anche serrate​ o sinapsi​ elettriche se intendiamo quelle

che si trovano nel sistema nervoso, possiedono delle connessioni che si aprono in risposta a

determinati segnali chimici quali alterazioni del pH o della concentrazione degli ioni calcio,

consentendo il passaggio di ioni o molecole. In una giunzione comunicante il numero di

connessioni varia da poche decine a qualche centinaio.

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Le giunzioni aderenti​ , dette anche di ancoraggio​

, agendo sia in punti di ancoraggio che tra

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cellula e matrice extracellulare, forniscono un supporto strutturale ai tessuti​ , come ad

esempio i muscoli e le cellule dell'epidermide.

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Abbiamo poi i desmosomi​ . Sono le giunzioni cellulari più comuni in quanto al microscopio

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hanno una configurazione caratteristica​ . Sotto la membrana plasmatica presentano una

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zona densa​ costituita da materiale citoplasmatico​ che viene definito placca di adesione​ .

IL CITOSCHELETRO

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Il citoscheletro rappresenta l'impalcatura delle cellule. È una rete di fibre​ che attraversa

tutto il citoplasma. Garantisce il sostegno alle cellule e ne consente il movimento, inoltre ne

mantiene la forma.

È una struttura molto importante soprattutto per le cellule animali che non dispongono di

pareti cellulari rigide. ​ ​

Contiene 3 tipi principali di fibre: i microtuboli​ , i più spessi, i filamenti intermedi​ , simili a funi

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intrecciate e i microfilamenti​ , che sono bastoncini solidi sottilissimi.

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Il nucleo​ è tenuto in posizione proprio grazie a una gabbia di filamenti del citoscheletro. Altri

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organuli come i lisosomi​ possono invece muoversi lungo percorsi tracciati dai microtuboli.

Il citoscheletro è una struttura dinamica, può smantellarsi in una zona se necessario e

riformarsi in un'altra. Tali assestamenti interni conferiscono una certa rigidità alla cellula ne