Concetti Chiave
- Le prime forme di vita erano procarioti, unicellulari e privi di strutture specializzate, diffondendosi in vari ambienti terrestri.
- La cellula eucariotica si distingue per un nucleo ben definito e strutture interne specializzate, aumentando la complessità cellulare.
- L'evoluzione della cellula eucariotica coinvolse l'invaginazione della membrana, portando alla formazione di compartimenti funzionali.
- Mitocondri e cloroplasti, derivanti da procarioti inglobati, svolgono funzioni essenziali come la fotosintesi e la respirazione cellulare.
- Altri organuli eucariotici, come l'apparato di Golgi e i lisosomi, contribuiscono alla raffinazione e degradazione di molecole cellulari.
Indice
Origine della vita sulla Terra
Le prime forme di vita apparvero sulla terra circa 3,7 miliardi di anni fa ed erano microrganismi unicellulari caratterizzati da un nucleo non ben delimitato (da qui la definizione di procarioti o organismi dal nucleo primitivo) e da una organizzazione priva di strutture specializzate.
La struttura cellulare era composta da una matrice omogenea contenente corpiccioli sferoidali o ribosomi, costituiti da acido ribonucleico (RNA) associato a proteine, impegnati nella sintesi di molecole proteiche.
Questi primi esseri viventi ebbero grande diffusione, si adattarono a tutti gli ambienti terrestri e si differenziarono in una grande varietà di specie.
Evoluzione della cellula eucariotica
La vita, però, non si sarebbe così straordinariamente diversificata se non avesse avuto origine un tipo di cellula, la cellula eucariotica (eu = bene, karyon = nucleo) caratterizzata da una struttura specializzata, da un nucleo ben distinto e racchiudente filamenti lineari di DNA o cromosomi. Come ebbe origine la cellula eucariotica?
Struttura e funzione della cellula eucariotica
Nella cellula ancestrale la membrana cellulare formò delle introflessioni e ciò comportò un aumento della superficie assorbente e in complesso delle dimensioni cellulari. Oggi infatti il volume della cellula eucariotica è 10.000 volte quello di una comune cellula procariotica.
La membrana periferica, secondo alcuni ricercatori, si sarebbe ripiegata verso l’interno accrescendo la superficie disponibile per il trattamento delle sostanze nutritive e forse qualcuno dei ripiegamenti può aver costituito un sacchetto interno in contatto il DNA, sino a delimitare il nucleo.
La struttura interna si complicò per la formazione di compartimenti delimitati da membrane specializzate per l’assolvimento di particolari funzioni, detti organuli, e per l’organizzazione di un citoscheletro costituito da un fitto intreccio di fibre e microtubuli. Quest’ultimo conferì alla cellula la possibilità di spostarsi nell’ambiente e consentì flussi interni di materiali.
Integrazione di procarioti nella cellula eucariotica
Le prime cellule eucariotiche si nutrivano secondo alcuni studiosi (Ch. De Duve, premio Nobel 1974 “per le scoperte sull’organizzazione delle cellule”) di detriti e di scorie di altri microrganismi, digerendoli all’esterno della cellula.
Nella cellula eucariotica ancestrale vi furono altri significativi cambiamenti circa 3 miliardi di anni fa. Secondo molti ricercatori, essa inglobò procarioti liberi e batteri fotosintetici produttori di ossigeno: i due tipi di microrganismi inglobati divennero suoi organuli: i mitocondri, impegnati nella degradazione di grosse molecole mediante l’impiego di ossigeno molecolare, e i cloroplasti, capaci di utilizzare la luce solare per costruire molecole organiche.
Caratteristiche degli organuli eucariotici
Le prove? Cloroplasti e mitocondri hanno importanti caratteristiche comuni con la cellula procariotica: possiedono un cromosoma ad anello, dei propri RNA e ribosomi.
Altri organuli della cellula eucariotica sono l’apparato di Golgi, sede di rifinitura delle molecole proteiche, e i lisosomi che degradano strutture e molecole non più utili alla cellula.
È così che via via si affermò un tipo di cellula, come l’attuale cellula eucariotica, dotata di strutture specializzate destinate a svolgere funzioni particolari.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra cellule procariotiche ed eucariotiche?
- Come si è evoluta la cellula eucariotica secondo la teoria endosimbiotica?
- Quali sono le prove che supportano l'origine endosimbiotica dei mitocondri e cloroplasti?
- Quali funzioni svolgono gli organuli specializzati nelle cellule eucariotiche?
Le cellule procariotiche hanno un nucleo non ben delimitato e una struttura semplice, mentre le cellule eucariotiche hanno un nucleo ben distinto e strutture specializzate come organuli.
La cellula eucariotica si è evoluta inglobando procarioti liberi e batteri fotosintetici, che sono diventati organuli come mitocondri e cloroplasti.
Mitocondri e cloroplasti condividono caratteristiche con le cellule procariotiche, come un cromosoma ad anello e propri RNA e ribosomi.
Gli organuli come l'apparato di Golgi e i lisosomi svolgono funzioni specifiche, come la rifinitura delle molecole proteiche e la degradazione di strutture non più utili.
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