Organizzazione della cellula

Struttura e funzione

Gli organismi sono organizzati in cellule

• La cellula è la più semplice organizzazione della materia che possiede tutte le proprietà della vita.

• Cellule-tessuti-organi-apparati

Insieme di apparati forma l’organismo

Un insieme di organismi formano una popolazione quindi una specie

Cellularità: Organizzazione (cellula, tessuti, organi, apparato, organismo, specie)

Tutti questi livelli hanno tre punti critici che ne determinano la vita Metabolismo (catabolismo e anabolismo)

Riproduzione (agamica e sessuata)Evoluzione

Livello più semplice di organizzazione

bufalo

Accrescimento Loxodonta africana

0.1nm

1 a 10nm

popolazione

comunità

ecosistemi

La materia è organizzata in :

Un insieme organizzato di molecole caratterizza

Cellula eucariota base costitutiva dei tessuti

procarioti

eucarioti

ribosomi

Parete cellulare talvolta glicocalice

CiliatiLe cellule possono vivere come entità isolate come nel caso dei protozoi animali unicellulari

Protozoo ciliato al SEM.ciglia

• Le prime forme di vita risalgono a 3,5 miliardi di anni fa,queste erano organismi procarioti simili a batteri.Dopo un’ampio intervallo di tempo durante il quale avviene la diversificazione evolutiva dei procarioti,appaiono i primi organismi unicellulari eucarioti.

•Sembrerebbe che l’origine degli eucarioti si possa essere realizzata attraverso un processo di SIMBIOSI ossia alcuni batteri(cellule procariotiche) incapaci di far fronte a livelli crescenti di ossigeno atmosferico,potrebbero aver inglobato batteri aerobi (che possedevano gli enzimi necessari per poter ricavare energia in presenza di ossigeno)

•Sembrerebbe che proprio questi antichi batteri aerobi simbionti siano i progenitori degli attuali mitocondri.

•Gli attuali eucarioti posseggono mitocondri e questo insieme ad altri processi evolutivi come simbiosi secondaria ed inglobamento di altre cellule eucariotiche,abbia dato origine alla cellula eucariotica così come la ritroviamo a partire dai Protozoi.

Un’altra cellula specializzata è il Paramecium Le ciglia sulla sua superficie per movimento ,respirazione( infatti il loro movimento facilita la resp. che avviene a livello della superfice cellulare),alimentazione spingendo le particelle alimentari nel citofarige.

Flagellati fotosintetici

Ulteriore elemento evolutivoRicombinazione genetica tramite la coniugazione

• Abbiamo visto organismi unicellulari alla base dei quali troviamo la cellula con la sua consueta struttura. La stessa struttura ed organizzazione la ritroviamo in cellule altamente specializzate come possono essere la cellula uovo e lo spermatozoo

Cellula uovo

• L'uovo è la cellula germinale femminile (gamete femminile) degli animali che si riproducono per via sessuata. Contiene nel suo citoplasma le sostanze nutritizie, RNA messaggeri e RNA transfer necessari per il primo sostentamento e la prima sintesi proteica dell'embrione. Per essere fecondato, un uovo deve quasi sempre incontrarsi con il gamete maschile (spermatozoo).

• Le dimensioni sono variabili, tuttavia è generalmente la più grande cellula presente nell'organismo femminile. La cellula uovo è circondata dalla membrana plasmatica come ogni altra cellula, ma presenta un'ulteriore barriera protettiva: l'involucro vitellino, struttura fondamentale nel processo di fecondazione. Il citoplasma può essere più o meno ricco di tuorlo (o vitellium), una sostanza ricca di vitellogenina (prodotta dal fegato della madre) che costituisce un'importante fonte di nutrimento per l'embrione.

• Oltre all'involucro vitellino la cellula uovo può essere circondata da ulteriori involucri e strutture con funzioni differenti. Tali strutture hanno origine nelle vie genitali e non nell'ovario. Vengono pertanto definite "involucri secondari"; solo l'involucro vitellino viene depositato a livello dell'ovario e prende il nome di "involucro primario".

Struttura dei gametiuova

Struttura dei gameti spermatozoi

• La maggior parte delle cellule ha dimensioni microscopiche

• Le unità di misura adoperate sono:• il micrometro(µm) =1millesimo di

millimetro• Il nanometro(nm)= 1millesimo di

micrometro

-hydrogen atom is 0.0001 microns 0.1 nm (1 nm 0.001 µm)-globular protein is 0.004 microns -large virus us 0.1 micron -E. coli bacteria is 2 microns -sea urchin and human egg is 100 microns -human sperm la testa, di circa 5-10 μm di lunghezza, e la coda, lunga circa 60 μm. -Human red blood cell is 9 microns -somatic cells are 10-30 microns -amoeba is 90 microns

Unità di misura

La cellula ha dimensioni microscopiche

La cellula per poter crescere sopravvivere riprodursi ossia svolgere tutte le attività vitali necessita di materiali il cui ingresso e uscita viene regolato dalla sua membrana plasmatica che costituisce la superficie cellulare. Il motivo della sua dimensione microscopica risiede proprio in ciò ossia la sua superficie deve essere abbastanza grande rispetto al volume cellulare per potere adempire sufficientemente al suo ruolo

In generale dimensioni e forma cellulare sono legate alla funzione dei vari tipi cellulari

M.O. e M.E.

• M.O.:ingrandisce un oggetto 1000 volte. Cellula, nucleo,mitocondri

• M.E.:ingrandisce un oggetto 250.000 volte. ultrastruttura cellulare

Metabolismo

• La cellula ha un suo metabolismo• Il metabolismo è l’insieme di tutte le reazioni

biochimiche che permettono alla cellula di svolgere le sue funzioni

• Una via metabolica(catabolismo)riguarda tutti i processi di scissione delle molecole(dalla glicolisi che provvede alla degradazione del glucosio alla respirazione cellulare che completa il processo)e quindi produzione di energia

• Una via metabolica anabolica che provvede alla sintesi di importanti molecole complesse(proteine,acidi nucleici,polisaccaridi)

METABOLISMO CELLULARE

Le molecole organiche, fabbricate dai vegetali con la fotosintesi o catturate dall’ambiente, offrono agli animali che se ne cibano sia il materiale da costruzione che il carburante.

Infatti il cibo viene ridotto in molecole dall’apparato digerente(proteine in aminoacidi,carboidrati in zuccheri semplici ecc.). Queste molecole vengono assorbite dal sangue e portate a tutte le cellule.

Infine la cellula converte l’energia dei legami chimici delle sost.nutritive (es.glucosio) in ATP.L'energia viene liberata dai legami delle molecole biologiche.

In particolare, le molecole biologiche vengono ossidate.

Il metabolismo più semplice è la Respirazione animale

La superficie deputata agli scambi gassosi può essere:

- tutta la superficie esterna del corpo

- superfici specializzate: branchie se l'animale è acquatico

: polmoni o trachee se è terrestre

 La superficie del corpo può funzionare come membrana respiratoria purchè sia sottile, sia mantenuta umida, sia rispettato un elevato rapporto tra superficie e volume. 

Il modello oiù semplice è rappresentato dall’ameba in cui gli scambi gassosi avvengono

mitocondrio→

Alla base di tutto:LA CELLULA

CELLULA PROCARIOTICA

CELLULA EUCARIOTICA

colesterolo

• Si tratta di una molecola lipidica sterolica, tipica degli organismi animali, soprattutto dei Vertebrati. È presente sia in forma libera (35-40% del totale) sia esterificato con acidi grassi a catena lunga. La sintesi del colesterolo si svolge soprattutto a livello epatico, anche se vi partecipano numerosi altri organi (surrene, testicolo, aorta ecc.). Il colesterolo viene invece eliminato con la bile, trasformato in acidi biliari e poi in sali biliari

colesterolo

• Il colesterolo è utile• Il colesterolo è fondamentale per il nostro organismo.

• Interviene nella formazione e nella riparazione delle membrane cellulari.

• È il precursore della vitamina D, degli ormoni steroidei e degli ormoni sessuali (come androgeni, testosterone, estrogeni e progesterone).

• È contenuto nell'emoglobina. • È il precursore dei sali biliari.

• Il colesterolo non è libero nel sangue, ma è legato a particolari proteine formando strutture complesse dette lipoproteine; il colesterolo totale si divide perciò in colesterolo VLDL (a bassissima densità), LDL (a bassa densità) e HDL (ad alta densità).

1) Le LDL distribuiscono il colesterolo alle cellule. E questa funzione è positiva. 2) Purtroppo durante questa funzione, parte del colesterolo LDL si deposita sulle pareti

interne delle arterie formando le placche. 3) Le lipoproteine HDL rimuovono l'eccesso di colesterolo dalla parete delle arterie e

lo riportano al fegato.l'HDL non "distrugge" l'LDL, ma le lipoproteine HDL riportano il colesterolo al

fegato. Avere il colesterolo HDL alto consente di diminuire l'effetto negativo dell'LDL nella formazione delle placche.

Per capire meglio, due analogie:L'analogia del cibo - Il cibo è fondamentale per la sopravvivenza, ma se ne mangiamo troppo ingrassiamo. Il colesterolo è fondamentale per

alcune funzioni dell'organismo, ma se è in quantità non corretta diventa un fattore negativo.

L'analogia delle foglie - Consideriamo un viale alberato d'autunno su una strada asfaltata. Cadono tante foglie (LDL) e la strada ne è

coperta. Se abbiamo tanti spazzini (HDL) la strada resta pulita. Gli spazzini non agiscono sulla caduta delle foglie, ma le rimuovono.

Ecco perché conta il rapporto (Colesterolo totale/HDL).