La scoperta della cellula e le sue dimensioni

La cellula fu scoperta nel 1665 da Robert Hooke, segnando l'inizio della biologia cellulare. Le dimensioni delle cellule sono limitate dal rapporto superficie/volume, un fattore critico per la loro funzionalità.

Il volume determina il livello di attività metabolica, mentre la superficie influenza la capacità di scambio con l'ambiente esterno. Questo rapporto cambia con le dimensioni della cellula, favorendo cellule più piccole per una distribuzione efficiente delle sostanze.

Highlight: Le cellule devono mantenere un rapporto ottimale tra superficie e volume per funzionare efficacemente.

Example: Le uova degli uccelli sono esempi di cellule singole enormi, ma rappresentano un'eccezione piuttosto che la norma.

Le membrane biologiche che delimitano le cellule sono composte principalmente da un doppio strato fosfolipidico, con proteine e carboidrati integrati, secondo il modello a mosaico fluido.

Vocabulary: Il modello a mosaico fluido descrive la struttura della membrana cellulare come un mosaico di lipidi e proteine in continuo movimento.

I carboidrati sono posizionati all'esterno della membrana, formando glicolipidi e glicoproteine che svolgono ruoli importanti nella comunicazione cellulare. In alcune membrane è presente anche il colesterolo, che conferisce resistenza alla struttura.

Definition: I glicolipidi e le glicoproteine sono molecole composte rispettivamente da lipidi o proteine legati a carboidrati, importanti per il riconoscimento cellulare.

Struttura della cellula procariote

La cellula procariote è delimitata da una membrana plasmatica composta da un doppio strato di fosfolipidi. Questa membrana agisce come una barriera semipermeabile, proteggendo l'ambiente interno della cellula.

All'interno della cellula procariote si trova il citoplasma, che comprende il citosol (la parte liquida) e le parti insolubili. Il citoplasma contiene vari componenti essenziali:

Vocabulary: Il citosol è la parte liquida del citoplasma, dove avvengono molte reazioni metaboliche.

1. Nucleoide: contiene la molecola di DNA
2. Ribosomi: gruppi di RNA coinvolti nella sintesi proteica
3. Flagelli: strutture proteiche che permettono il movimento

Definition: Il nucleoide è la regione della cellula procariote che contiene il materiale genetico, non racchiuso da una membrana nucleare.

La cellula procariote presenta alcune strutture specializzate:

• Parete cellulare: esterna alla membrana plasmatica, composta da peptidoglicano
• Capsula: un ulteriore rivestimento esterno (non sempre presente)
• Pili: piccole sporgenze che permettono lo scambio di informazioni genetiche

Highlight: I procarioti non possiedono organelli membranosi interni, a differenza delle cellule eucariote.

Il citoscheletro, composto da proteine, divide l'interno della cellula e mantiene la sua tridimensionalità.

Organelli della cellula eucariote

Le cellule eucariote contengono diversi organelli specializzati, ciascuno con funzioni specifiche:

1. Mitocondri: sono le "centrali energetiche" della cellula, responsabili della produzione di ATP.

2. Lisosomi: presenti solo nelle cellule animali, sono coinvolti nella degradazione delle sostanze nutritive o di scarto.

3. Nucleo: contiene la maggior parte del DNA cellulare, organizzato in cromatina insieme a proteine associate.

4. Centrioli: presenti solo nelle cellule animali, sono coinvolti nella divisione cellulare.

Vocabulary: La cromatina è il complesso di DNA e proteine che forma i cromosomi nelle cellule eucariote.

5. Citoscheletro: composto da microtubuli, filamenti intermedi e microfilamenti, sostiene la cellula ed è coinvolto nel movimento cellulare e degli organelli.

6. Reticolo endoplasmatico:

   • Ruvido (RER): sito principale della sintesi proteica
   • Liscio (REL): modifica chimicamente proteine e altre molecole

7. Apparato di Golgi: elabora e impacchetta le proteine.

Highlight: La presenza di organelli specializzati nelle cellule eucariote permette una maggiore efficienza e complessità delle funzioni cellulari rispetto alle cellule procariote.

Alcune strutture sono specifiche delle cellule vegetali:

• Parete cellulare: composta principalmente da cellulosa, fornisce supporto strutturale
• Cloroplasti: responsabili della fotosintesi
• Vacuolo centrale: svolge principalmente funzioni di riserva d'acqua

Example: I plasmodesmi sono canali che attraversano le pareti cellulari delle cellule vegetali, permettendo la comunicazione tra cellule adiacenti.

La struttura cellulare eucariote mostra una notevole complessità e specializzazione, consentendo a queste cellule di svolgere una vasta gamma di funzioni in organismi multicellulari complessi.