La cellula vegetale

Tutti i viventi sono costituiti da una o più cellule che

possono però presentare forme e funzioni molto

diverse. Caulerpa

L’alga

taxifolia è costituita da

una unica cellula

plurinucleata.

Le dimensioni delle cellule non hanno alcun

rapporto con le dimensioni dell’organismo.

Gli organismi grandi non hanno cellule più grandi, ciò che cambia

è il loro numero.

Nell’organismo umano ci sono

approssimativamente 10 cellule.

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Caenorhabditis elegans,

Mentre in un

nematode, il numero di cellule è costante

ed è pari a 959.

PERCHE’ LE CELLULE SONO PICCOLE?

Per motivi fsiologici la cellula non può superare una

certa dimensione.

Un aumento di superfcie determina maggiore

possibilità di scambi con l'esterno (cibo, rifuti) mentre

un maggiore volume corrisponde ad un aumento delle

necessità della cellula.

Una cellula troppo grande non riuscirebbe a scambiare

efficientemente con l’ambiente esterno e a regolare la

propria omeostasi.

La cellula, quindi, morirebbe per denutrizione o perché

non riesce a smaltire i suoi rifuti.

Per migliorare le proprie interazioni le membrane di

certe cellule si ripiegano su se stesse.

Le cellule, in base alla loro organizzazione interna,

possono essere distinte in due grandi categorie: cellule

procarioti e cellule eucarioti.

Il termine procariote deriva dal greco e signifca "prima

del nucleo"; il termine eucariote signifca "vero

nucleo".

PROCARIOTI EUCARIOTI

• Mancano di un • Sistema di

sistema di membrane

membrane interne sviluppato

interne • Nucleo ben

definito

• Organelli cellulari

specializzati

Procarioti - Batteri Cromosoma

Citoplasma

Capsula

Parete

cellulare

Membrana Flagello

cellulare

Ribosomi

Pil

i

Le cellule procarioti sono tipiche degli

archeobatteri, degli eubatteri e dei

cianobatteri

Diametro compreso fra 1 e 5 µm; struttura

interna semplice.

Delimitate da una membrana plasmatica con

invaginazioni, prive di organuli, a eccezione

dei ribosomi.

Le funzioni cellulari sono effettuate da

complessi enzimatici analoghi a quelli delle

cellule eucarioti a livello del citoplasma o

della stessa membrana plasmatica.

DNA circolare concentrato in una regione del

citoplasma (nucleoide) non delimitata da

membrana. I cianobatteri sono procarioti autotrof -

azotofssatori. Presentano invaginazioni

della membrana plasmatica (tilacoidi) in

cui è inserita la cloroflla a insieme ad

altri pigmenti

Hanno parete gram negativa

(membrana esterna, strato di

peptidoglicano, membrana interna).

Accumulano glicogeno, invece che

amido, come sostanza di riserva.

Acinete

Eterociste

Le cellule eucarioti costituiscono tutti gli altri

organismi viventi (i protisti, le piante, i funghi e gli

animali) sono molto più grandi (solitamente il loro asse

maggiore è compreso fra i 10 e i 50 µm).

Il DNA è racchiuso da una

membrana, formando così

un particolare organulo

chiamato nucleo.

Queste cellule possiedono

organuli immersi nel

citoplasma, ognuno

deputato a svolgere una

particolare funzione.

Eucarioti - Cellula animale Flagello

Reticolo

Endoplasmico

liscio

Reticolo Nucleo

Endoplasmico

ruvido

Perossiso

mi Centriolo

Lisosomi Ribosomi

Apparato

di Golgi

Membra

na

Mitocondri plasmati

ca

Eucarioti - Cellula vegetale

Alcuni organuli sono Reticolo

endoplasmico

comuni a tutte le Nucleo Reticolo

ruvido

cellule, altri sono endoplasmic

o liscio

invece presenti solo

nelle cellule vegetali. Vacuolo

Apparato

di Golgi Plastidi

Vescicole

di trasporto Parete

Perossisomi e

gliossisomi Mitocondri

Membrana plasmatica

Viste al microscopio ottico, sezioni sottili di tessuti animali e

vegetali rivelano la loro suddivisione in cellule.

Le cellule sono delimitate da una membrana semipermeabile

chiamata membrana plasmatica o plasmalemma che costituisce

una barriera alla libera diffusione della maggior parte delle

molecole solubili in acqua. Al microscopio elettronico le

cellule appaiono suddivise in

organuli che assolvono a funzioni

specializzate.

A = Amiloplasto

ER = Reticolo

Gli organuli sono anch’essi endoplasmico

G = Apparato di Golgi

delimitati da membrane M = Mitocondrio

che nel corso N = Nucleo

V = Vacuolo

dell’evoluzione si sono PM = Plasmalemma

specializzate a svolgere CW = Parete cellulare

funzioni diverse.

All'interno della cellula vegetale ed animale vi è una sostanza che

fa da supporto a tali compartimenti: il citosol.

Crescita embrionale Cellula

adulta

Cellula

meristematic

a Crescita per

distensione

Differenziamento Specifci compiti

funzionali

Accrescimento per Accrescimento per distensione:

divisione: aumenta in aumenta la dimensione della

numero di cellule cellula

Cellule ancora Cellula

indifferenziate adulta

Tempo

Crescita Crescita

per per

divisione distension

e

Il volume cellulare resta costante,

raddoppia il numero di cellule.

Le dimensioni lineari possono aumentare di 10 volte e

quindi l’aumento di volume può essere dell’ordine di 1000

volte.

Il citoplasma aumenta di volume in misura minore rispetto

alla cellula intera. Lo spazio non occupato dal citoplasma

viene occupato da uno o più vacuoli grandi.

Citosol

La cellula vegetale

È una soluzione colloidale

costituita per il 70% da acqua che

riempie l’interno della cellula.

Ha pH prossimo alla neutralità

(~7,3).

Nelle cellule vegetali adulte ha

spesso uno spessore molto ridotto

e si trova disperso in una

superfcie molto ampia, tra

membrana cellulare e tonoplasto

(membrana del vacuolo).

Nel citosol sono presenti ribosomi,

proteine, piccole molecole

(aminoacidi, nucleotidi, zuccheri,

acidi organici), ioni inorganici

Nel citosol avviene la sintesi di un gran numero di proteine

(ribosomi liberi) che garantiscono l’accrescimento, il

differenziamento e la funzionalità della cellula.

Nel citosol si trovano anche tubuli estremamente sottili di

natura proteica che costituiscono una trama di sostegno della

cellula, il cosiddetto citoscheletro.

Correnti citoplasmatiche

In una cellula vegetale vivente, il citosol è in

continuo movimento, con velocità variabile da una

specie all’altra e da una cellula all’altra, ma anche

superiore a 10 μm/s.

La direzione del movimento è variabile.

Le correnti citoplasmatiche facilitano il trasporto

intracellulare di organuli e di molecole che

diffondono lentamente quali mitocondri, RNA

messaggero, enzimi, ecc.

Le correnti sono particolarmente evidenti a livello

delle briglie citoplasmatiche (cordoni di

citoplasma che comunicano fra loro e che

mettono in comunicazione il plasma dei diversi

punti della cellula).

Nelle cellule adulte il citoplasma si può ridurre ad

un sottile strato addossato alla membrana. Le

Le membrane cellulari possiedono proprietà strutturali e

funzionali comuni.

Tutte le membrane cellulari consistono di un doppio strato di

molecole lipidiche polari associate a proteine.

I lipidi di membrana

appartengono a parecchie idroflica Colina

classi che includono i Fosfato

fosfolipidi, i galattosilgliceridi, i Testa Glicerolo

glucocerebrosidi e gli steroli

ma sono accomunati

dall’essere tutti molecole idrofobica

anfpatiche, cioè costituite da Acidi grassi

una testa idrofla e una coda

idrofoba. Coda

Le code idrofobiche sono

costituite da acidi grassi con

I fosfolipidi sono i più comuni lipidi di membrana. Le loro teste

polari possono essere differenti ed essere costituite da colina,

etanolamina o serina.

Colina,

etanolamina Testa

serina idrofilica

Galattosio Glucosio Coda

Glicerolo

Glicerolo idrofobica

Sfingosina

Acidi grassi

Acidi grassi Acido grasso

In un ambiente acquoso i lipidi di membrana si autoassemblano

con le code idrocarburiche raggruppate insieme per proteggersi

dal contatto con l’acqua.

Micella lipidica Doppio strato lipidico

Acqua Testa idroflica Testa idroflica Acqua

Coda idrofobica Coda idrofobica

Oltre a mediare la formazione del doppio strato (bilayer), questa

proprietà spinge le membrane a formare compartimenti chiusi.

La natura anfpatica dei lipidi di membrana permette

l’assemblaggio spontaneo in doppi strati.

Fosfatidilcolina Fosfatidiletanolamina

Colesterolo

Il doppio strato lipidico è un fluido

bidimensionale. Le molecole

lipidiche che costituiscono il doppio

strato si muovono liberamente nel

piano della membrana.

Diffusione Oscillazione

laterale Flessione Flip-flop

Rotazione

Colesterolo CamposteroloSitosterolo Stigmasterolo

Testa idroflica

Regione

idrofobica

Il colesterolo è un componente essenziale della membrana

cellulare di tutte le cellule animali. Nelle piante è presente

solo in tracce ma è sostituito da sostanze lipidiche

strutturalmente simili (ftosteroli).

Gli steroli rendono la membrana più fluida a basse

temperature e meno fluida ad alte temperature.

Le cellule ottimizzano la fluidità delle loro membrane

controllando la composizione lipidica.

Accorciamento delle code degli acidi grassi;

Aumento del numero dei doppi legami;

Aumento delle dimensioni o della carica delle teste;

Cambiamenti nella composizione degli steroli.

Come tutte le molecole cellulari, i lipidi di membrana hanno

un periodo vitale limitato e vengono riciclati regolarmente.

Questo riciclo permette alle cellule vegetali di aggiustare la

composizione lipidica delle loro membrane in risposta ai

cambiamenti stagionali della temperatura ambientale.

Il doppio strato lipidico funziona da barriera di permeabilità

perché la maggior parte delle molecole solubili in acqua

(polari) non possono attraversarlo.

Triptofano

K + H O

Na Cl Glucosio Urea

+ - 2

10 10 10 10 10 10

-12 -10 -8 -6 -4 -2

Coefficiente di permeabilità (cm/sec)

di alcuni ioni e molecole in un bilayer

lipidico.

Le proteine associate ai lipidi

permettono il passaggio selettivo di

sostanze attraverso il doppio strato

lipidico.