La cellula - introduzione

La cellula

Due fibroblasti ( cellule specializzate del tessuto connettivo) in coltura dissociati dal tessuto; vediamo le varie parti della cellula evidenziate da marcatori-> la molecola falloidina (tossina prodotta da funghi velenosi) ha la caratteristica di andare a complessarsi con i microfilamenti di actina; nella cellula viva questo produce il blocco dell'attività dinamica della cellula mentre qui viene utilizzata per mettere in evidenza i filamenti di actina colorandola con un' etichetta fluorescente. In rosso invece vediamo il nucleo contenente il DNA, colorato con il colorante DRAQ5.

CELLULA

È l' unità fondamentale della vita. Il termine venne introdotto da Hooke nel 1665. Egli osservò sezioni fini di sughero con il microscopio dando il nome 'cellula' a delle strutture regolari ripetute (che assomigliavano alle celle dei monaci). Tuttavia il primo ad osservare cellule vive fu A. van Leeuwenhoek nel 1676 grazie ad un microscopio da lui perfezionato (con potere d'ingrandimento 300x e risoluzione di 1,35mm) che descrisse come animalculi (batteri, spermatozoi, cellule del sangue). Nel 1831 R. Brown osservò per la prima volta il nucleo in cellule vegetali. Nel 1838 Schleiden affermò che le cellule sono i blocchi essenziali della costruzione delle piante e poco più avanti, nel 1839, Schwann portò questa concezione anche sulle cellule animali=> tutti gli organismi sono costituiti da cellule, le cellule sono le unità fondamentali della vita. Nonostante gli organismi abbiano caratteristiche diverse tra loro, c'è un'unità che li accomuna tutti, la cellula.

Inoltre Schwann descrisse per la prima volta un tipo di cellula che per l'appunto prese il suo nome, la cellula di Schwann; una cellula gliale, che troviamo nel tessuto nervoso periferico e che forma la guaina mielinica attorno agli assoni (trasmettono l'impulso dal corpo cellulare alla periferia). Proprio grazie a queste guaine la velocità del segnale elettrico è garantita; sono cellule fondamentali per il funzionamento del nostro sistema nervoso.

LA TEORIA CELLULARE

1. tutti gli organismi sono composti da una o più cellule
2. la cellula è l'unità di base di tutti gli organismi

Ma da dove originano le cellule?

Virchow nel 1855 disse " omnis cellula e cellula"=> tutte le cellule si originano per divisione da cellule preesistenti. Nasce così la biologia moderna.

La cellula

Due fibroblasti ( cellule specializzate del tessuto connettivo) in coltura dissociati dal tessuto; vediamo le varie parti della cellula evidenziate da marcatori-> la molecola falloidina (tossina prodotta da funghi velenosi) ha la caratteristica di andare a complessarsi con i microfilamenti di actina; nella cellula viva questo produce il blocco dell'attività dinamica della cellula mentre qui viene utilizzata per mettere in evidenza i filamenti di actina colorandola con un' etichetta fluorescente. In rosso invece vediamo il nucleo contenente il DNA, colorato con il colorante DRAQ5.

CELLULA

È l'unità fondamentale della vita. Il termine venne introdotto da Hooke nel 1665. Egli osservò sezioni fini di sughero con il microscopio dando il nome 'cellula' a delle strutture regolari ripetute (che assomigliavano alle celle dei monaci). Tuttavia il primo ad osservare cellule vive fu A. van Leeuwenhoek nel 1676 grazie ad un microscopio da lui perfezionato (con potere d'ingrandimento 300x e risoluzione di 1,35mm) che descrisse come animalculi (batteri, spermatozoi, cellule del sangue). Nel 1831 R. Brown osservò per la prima volta il nucleo in cellule vegetali. Nel 1838 Schleiden affermò che le cellule sono i blocchi essenziali della costruzione delle piante e poco più avanti, nel 1839, schwann portò questa concezione anche sulle cellule animali=> tutti gli organismi sono costituiti da cellule, le cellule sono le unità fondamentali della vita. Nonostante gli organismi abbiano caratteristiche diverse tra loro, c’è un’unità che li accomuna tutti, la cellula.

Inoltre Schwann descrisse per la prima volta un tipo di cellula che per l’appunto prese il suo nome, la cellula di Schwann; una cellula gliale, che troveremo poi nel tessuto nervoso periferico nella formazione della guaina mielinica attorno agli assoni (trasmettono l’impulso dal corpo cellulare alla periferia). Proprio grazie a queste guaine la velocità del segnale elettrico è garantito; sono cellule fondamentali per il corretto funzionamento del nostro sistema nervoso.

LA TEORIA CELLULARE

1. tutti gli organismi sono composti da una o più cellule
2. la cellula è l'unità di base di tutti gli organismi

Ma da dove originano le cellule?

Virchow nel 1855 disse "omnis cellula e cellula"=> tutte le cellule si originano per divisione da cellule preesistenti. Nasce così la biologia moderna.

Le cellule possono per esempio riprodursi, respirare, comunicare con altre cellule, svolgere il metabolismo, produrre quindi energia, si nutrono, producono altre sostanze e sono talvolta in grado di migrare= migrazione cellulare.

CLASSIFICAZIONE delle CELLULE

Procariotiche

• non hanno il nucleo
• sono più piccole
• non hanno organelli interni
• sono più semplici
• sono le più antiche
• il DNA è una singola molecola circolare

Eucariotiche

• hanno il nucleo
• hanno un sistema complesso di membrane interne
• sono più complesse
• sono le più recenti
• nel nucleo ci sono 46 cromosomi, ogni cromosoma è una molecola di DNA
• presenza di organelli delimitati da membrane

• compartimentalizzazione=> le varie parti della cellula si possono specializzare per ottimizzare il lavoro della cellula.

TEORIA ENDOSIMBIOTICA

Le cellule procariotiche sono le cellule più antiche (circa 3 miliardi e mezzo di anni fa);

Come si arriva all’evoluzione delle cellule eucariotiche?

Teoria endosimbiotica: l'origine della cellula eucariota deriva da un processo graduale di evoluzione delle cellule procariotiche; un’invaginazione della membrana plasmatica all'interno della cellula avrebbe portato alla nascita dei compartimenti caratteristici delle cellule eucariotiche (anche il nucleo, dove si trova il DNA); oltre a questa infossione prende in considerazione la possibilità che si siano attuate delle simbiosi tra cellule procariotiche diverse: tra questa cellula dove si è verificata un’invaginazione della membrana e cellule procariotiche più piccole specializzate rispetto all’utilizzo dell'ossigeno e allo svolgimento della fotosintesi. Quelle più piccole sarebbero poi state inglobate da quelle più grandi e attraverso un processo graduale di evoluzione si sarebbe modificata dando vita gli attuali mitocondri e cloroplasti. Simbiosi-> processo attraverso cui due organismi entrano in convivenza e ne traggono un beneficio reciproco; in questo caso parla di endosimbiosi perché un organismo viene internalizzato all'interno di un altro. Questa teoria è stata dedotta dalle osservazioni-> trovavano delle analogie tra i batteri e i mitocondri/cloroplasti dal punto di vista morfologico, strutturale, biochimico e delle dimensioni. Queste osservazioni dovevano però essere dimostrate. La scienziata che ebbe un ruolo molto importante nel verificare questa teoria endosimbiontica fu Lynn Margulis, biochemic, dedicò la sua attività di ricerca allo studio dell’origine dei mitocondri e cloroplasti dalle cellule procariotiche. Per esempio:

-Ci sono delle analogie tra le cellule procariotiche e i cloro e mitocondri per il fatto che abbiano una molecola di DNA circolare tipica dei procarioti. Il DNA è in grado di autoreplicarsi; il DNA mitocondriale e i mitocondri stessi sono in grado di dividersi e di fondersi quindi sono organuli estremamente dinamici.

-Mitocondri e cloroplasti sono delimitati da un sistema di due membrane, la seconda membrana può essere quella derivata dal momento dell’inglobamento all’interno della cellula procariotica.

-La membrana delle cellule procariotiche è simile per composizione rispetto a quella dei mitocondri e dei cloroplasti.

CLASSIFICAZIONE ESSERI VIVENTI

Gli organismi viventi vengono classificati in 3 domini: batteri, archea (specializzati per vivere in ambienti estremi) ed eucarioti, i primi due sono rappresentati da organismi unicellulari procarioti, mentre il dominio degli eucarioti è suddiviso in 4 regni: protisti funghi piante e animali. Anche qui possono trovare organismi unicellulari o pluricellulari.

Tutti gli organismi derivano tutti da un progenitore ancestrale comune; la suddivisione nelle diverse categorie riflette la progressiva differenziazione che si è verificata nel corso dell’evoluzione.

Grazie all’evoluzione moderne è possibile studiare la parentela degli organismi attraverso analisi comparate dei genomi di ciascuna specie, e sono importanti le loro in quanto i genomi diversi degli organismi, tenendo in considerazione i 3 domini.

Leuenhoferi hanno permesso a Standard-> fa da modello per lo studio di tutte le cellule; standard per le caratteristiche comuni a tutte le cellule eucariotiche.

HeLa cells-> prima linea di colture cellulari umana, stabilita nel 1951 partendo dal tumore al collo dell’utero di una paziente, Henrietta Lacks. Grazie alla coltura in vitro delle cellule è possibile studiarne le caratteristiche anche stimolande e manipolandone la funzione per vedere come reagiscono. La line HeLa è stata alla base di numerosissimi studi; sono cellule tumorali-> è stato possibile metterle in coltura per tempi così lunghi perché le cellule tumorali perdono l'inibizione a dividersi e si dividono in modo incontrollato. Fotografia scattata in microscopia a fluorescenza; le sezioni colorate in verde sono i microtubuli-> costituiscono l’impalcatura della cellula (dinamica), colorato con l'immunofluorescenza (anticorpi specifici per la beta-tubulina); il nucleo è colorato con il dapi e con una colorazione rossastra ottenuta con l'immunofluorescenza-> anticorpo specifico diretto contro una proteina che sta nel nucleo delle cellule (Ki67). Queste cellule sono state inviate in tutto il mondo, dopo essere state congelate per preservarne la vitalità, sono state utilizzate per condurre delle ricerche. Moltissime analisi amiche -> che prendono in considerazione l’interezza delle che possono essere tratta da una cellula sono state prese da questa linea cellulare.

Cellule specializzate

Per studiare la biologia della cellula sfruttiamo delle linee cellulari che ci permettano di edulcorato la situazione. Tuttavia non esiste nessuna cellula che possa rappresentare tutte nei dettagli; i tipi di cellule specializzate che troviamo negli animali sono estremamente vari, per aspetti di dimensione, morfologia, struttura, ma anche a livello molecolare. (il tessuto nervoso è quello che presenta più eterogeneità).

Come si differenziano le cellule?

Attraverso un’espressione selettiva di geni-> le cellule dello stesso organismo condividono lo stesso genoma, infatti se prendete un DNA lo troviamo in tutte le cellule. Come questo genoma viene letto dipende dal tipo cellulare. Quindi a seconda delle caratteristiche intrinseche interne alla cellula