Cellula eucariote

Membrana plasmatica È un sottile rivestimento, con spessore di 5-100 nm, che delimita la cellula in tutti gli organismi viventi, la separa dall'ambiente esterno e ne regola gli scambi di elementi e sostanze chimiche. Nelle cellule eucariote delimita anche gli organelli interni alla cellula. Formata da un doppio strato di fosfolipidi. Nella componente lipidica si vanno a collocare, con importanti funzioni fisiologiche, proteine e una piccola percentuale di glucidi, in forma di glicoproteine e glicolipidi, e di molecole di colesterolo che la stabilizzano. Questa conformazione rende ragione delle principali funzioni delle membrane, in particolare del trasporto di sostanze dall'esterno della cellula all'interno e viceversa. La membrana plasmatica permette alla cellula di mantenere costanti le caratteristiche chimico-fisiche del suo ambiente interno e agisce da barriera semipermeabile impedendo ad alcune sostanze di attraversarla e permettendo ad altre di entrare e uscire dalla cellula.

Apparato di Golgi L'apparato di Golgi è un organulo di composizione lipo-proteica scoperto nel 1898 dal medico e microscopista italiano Camillo Golgi, che lo identificò come una delicata struttura localizzata nella cellula in posizione paranucleare. Golgi diede all'organulo il nome di apparato reticolare interno. Esso appare come un insieme di sacchetti impilati gli uni sugli altri e di piccole vescicole circondate da una membrana; tali sacchetti, a differenza di quelli nel reticolo endoplasmatico ruvido, non sono in comunicazione tra loro. Svolge 3 funzioni:

1. riceve le proteine e le elabora ulteriormente per produrre la struttura terziaria e quaternaria delle proteine;
2. concentra, confeziona e smista le proteine prima che siano inviate alle loro destinazioni finali dentro o fuori la cellula;
3. sintetizza i polisaccaridi per la parete delle cellule vegetali.

Possiede 3 zone, distinte per funzione:

1. zona d'ingresso 🠒 la più vicina al nucleo dove giungono le vescicole di trasporto provenienti dal reticolo endoplasmatico ruvido;
2. zona intermedia
3. zona d'uscita 🠒 serve da deposito; da qui i prodotti finiti e destinati alla secrezione, impacchettati nelle vescicole, si spostano verso la membrana plasmatica per essere espulsi

Nucleo Il nucleo è una struttura che si trova all'interno della cellula ed è sede di importanti reazioni. Il suo scopo è quello di contenere gli acidi nucleici, provvedere alla duplicazione del DNA, alla trascrizione e alla maturazione dell'RNA. Il nucleo è presente solo nelle cellule eucariote ed è delimitato da una doppia membrana fosfolipoproteica. Nel nucleo possono essere distinti:

• una doppia membrana, che lo separa dal citoplasma della cellula e che è attraversata da pori, (ossia delle aree in cui le due membrane vengono a contatto e si crea un complesso macromolecolare di proteine che funge da sistema di controllo per l'entrata e l'uscita di materiale dal nucleo)
• un materiale filamentoso, la cromatina, costituita da proteine e acidi nucleici
• il nucleolo: una zona dove ha inizio il montaggio dei ribosomi a partire dall’RNA e da specifiche proteine immerso nella sostanza nucleare.

Cloroplasto Il cloroplasto è un tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche. All'interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi clorofilliana: l'energia luminosa viene catturata dai pigmenti di clorofilla e viene convertita in energia chimica. I cloroplasti si presentano generalmente come dischi piatti del diametro di 2-10 micrometri e spessi circa 1 micrometro e si sviluppano a partire da proplastidi. Il cloroplasto è delimitato da due membrane; la membrana esterna è permeabile per la maggior parte delle molecole, mentre quella interna è decisamente più selettiva ed è attraversata da proteine di trasporto specifiche. I due doppi strati fosfolipidici sono separati da uno spazio inter membrana. Il fluido interno al cloroplasto è chiamato stroma: esso contiene molti enzimi coinvolti nel metabolismo dell'organulo, granuli di amido, il DNA circolare e i ribosomi. I ribosomi del cloroplasto sono del tutto simili a quelli presenti nei batteri, infatti è molto probabile che originariamente il cloroplasto fosse un batterio. Oltre alla doppia membrana esterna, i cloroplasti possiedono una serie di membrane interne che hanno l’aspetto di una pila di sacchetti discoidali; queste pile si chiamano grani, formate da una serie di sacchetti appiattiti addossati uno sull’altro, detti tilacoidi. Il liquido in cui si trovano sospesi i grani si chiama stroma e contiene DNA e ribosomi.

Citoplasma Il citoplasma è la sostanza racchiusa dalla membrana, ha consistenza gelatinosa ed è composta di acqua, sali minerali e sostanze organiche. Nel citoplasma si trovano gli organuli, che permettono alla cellula di svolgere le funzioni vitali: ribosomi, organuli che costruiscono le sostanze necessarie alla cellula per crescere; mitocondri, organuli con cui la cellula respira. È composto da una parte liquida, detta citosol, e una parte solida composta da ribosomi.In esso sono disciolte molecole di metaboliti più piccoli: le macromolecole. Queste possono rimanervi allo stato di soluzione o di gel, determinando così modificazioni nella fluidità citoplasmatica.Il citoplasma comprende tutte le sostanze funzionanti della cellula ad eccezione del nucleo; consiste di una soluzione acquosa di enzimi e di altre macromolecole, ATP, trasportatori di elettroni, amminoacidi, nucleotidi e sostanze inorganiche. Il citoplasma è suddiviso da una rete di membrane, detta reticolo endoplasmatico, continua con la membrana esterna dell'involucro nucleare, che ha la stessa struttura fondamentale della membrana cellulare e delle membrane nucleari. Il reticolo endoplasmatico divide la cellula in compartimenti separati, rendendo possibile alla cellula stessa di differenziare prodotti chimici ed attività diverse. Il citoplasma di molte cellule vegetali contiene delle vescicole piene di liquido e delimitate da una membrana, i vacuoli. Essi contengono per lo più acqua. I vacuoli possono contenere anche sostanze nutritive, sali e pigmenti.

Ribosomi I ribosomi sono piccole particelle, composte da RNA e proteine. Presenti in tutte le cellule in cui abbia luogo la sintesi proteica, si compongono di due subunità, una delle quali leggermente più grande dell'altra, per la cui adesione è necessaria la presenza di magnesio. Hanno struttura analoga nei procarioti ed eucarioti, differendo però la massa, che è minore nei primi.La funzione dei ribosomi è di fondamentale importanza per la sintesi proteica. Il reticolo endoplasmatico rivestito da ribosomi è detto reticolo endoplasmatico rugoso. Nelle cellule con reticolo endoplasmatico rugoso, la rete di membrane rappresenta una via attraverso la quale vengono incanalate le sostanze che entrano o escono dalla cellula. Servono per velocizzare la formazione delle proteine.

Ribosomi I ribosomi sono piccole particelle, composte da RNA e proteine. Presenti in tutte le cellule in cui abbia luogo la sintesi proteica, si compongono di due subunità, una delle quali leggermente più grande dell'altra, per la cui adesione è necessaria la presenza di magnesio. Hanno struttura analoga nei procarioti ed eucarioti, differendo però la massa, che è minore nei primi.La funzione dei ribosomi è di fondamentale importanza per la sintesi proteica. Il reticolo endoplasmatico rivestito da ribosomi è detto reticolo endoplasmatico rugoso. Nelle cellule con reticolo endoplasmatico rugoso, la rete di membrane rappresenta una via attraverso la quale vengono incanalate le sostanze che entrano o escono dalla cellula. Servono per velocizzare la formazione delle proteine.

Reticolo endoplasmatico ruvido Il reticolo endoplasmatico è una rete di membrane interconnesse che occupa gran parte del citoplasma e forma tubuli e sacchetti appiattiti. Lo spazio interno del reticolo endoplasmatico si chiama "lume". Le regioni del reticolo endoplasmatico costellate di ribosomi che vi aderiscono vengono chiamate reticolo endoplasmatico ruvido. Esso svolge diversi compiti:

1. sintetizza membrane e proteine;
2. tiene separate dal citoplasma le proteine appena sintetizzate e le modifica dal punto di vista chimico;
3. i ribosomi sopra di esso sono la sede della sintesi delle proteine di secrezione che svolgono la loro funzione fuori dal citosol;
4. al suo interno si possono verificare cambiamenti chimici delle proteine, che vanno a cambiare la loro funzione e destinazione.

Le cellule che sintetizzano proteine da esportare in grandi quantità hanno un reticolo endoplasmatico ruvido molto sviluppato.

Reticolo endoplasmatico liscio E' privo di ribosomi e ha una struttura più tubolare del reticolo endoplasmatico ruvido, con il quale comunica. Molte delle sue attività sono dovute agli enzimi inseriti nella sua membrana. Svolge quattro funzioni:

1. è la sede della sintesi dei lipidi (acidi grassi, fosfolipidi e steroidi);
2. è responsabile della trasformazione chimica di sostanze tossiche, farmaci e pesticidi;
3. nelle cellule animali, è la sede in cui avviene l'idrolisi del glicogeno per produrre glucosio;
4. immagazzina ioni calcio.

Cloroplasto

Vacuolo È circondato da una membrana ed è pieno di soluzioni acquose contenenti molte sostanze disciolte. I vacuoli presenti nei vegetali possono svolgere diverse funzioni:

• Accumulo di sottoprodotti tossici e sostanze di scarto, che la cellula vegetale non è in grado di eliminare;
• Sostegno della pianta mediante l’opposizione della parete cellulare al rigonfiamento del vacuolo, che cresce di pari passo con la cellula stessa a causa delle sostanze in ingresso, questa opposizione va a creare una dilatazione utile al sostentamento della cellula;
• Riproduzione: contengono alcuni pigmenti che servono ad attirare gli animali che favoriscono l’ impollinazione o la dispersione del seme;
• Digestione: contengono enzimi che idrolizzano le proteine del seme scindendole in monomeri utilizzabili come alimento dall’embrione in via di sviluppo.

Mitocondrio E' un organulo cellulare dotato di DNA presente nella maggior parte degli organismi eucarioti, sia animali sia vegetali. I mitocondri sono sede della respirazione cellulare da cui si genera ATP (adenosina trifosfato) che viene utilizzata in tutta la cellula come fonte di energia chimica ed eseguono la sintesi di acidi grassi. Hanno un diametro inferiore 1,5 µm e una lunghezza compresa tra 2 e 8 µm, il numero di mitocondri varia da cellula a cellula. Sono rivestite da 2 membrane:

• membrana esterna: è liscia e svolge una funzione protettiva, ma oppone scarsa resistenza al passaggio delle sostanze in entrata e uscita dal mitocondrio;
• membrana interna: si ripiega più volte su se stessa in modo regolare dando origine a strutture a mensola dette creste, esercita un maggiore controllo di ciò che entra ed esce dalla cellula. All’ interno della membrana interna si trovano molti complessi proteici che partecipano alla respirazione cellulare. Lo spazio delimitato dalla membrana interna si chiama matrice mitocondriale, in cui sono situati :
• il DNA mitocondriale (contenente informazioni per produrre alcune proteine necessarie alla respirazione cellulare e diversi tipi di RNA). È di forma circolare, simile a quello batterico e per questo si pensa che il mitocondrio in origine fosse un procariote;
• Numerosi enzimi;
• Ribosomi.

I mitocondri non si possono formare da zero nella cellula, bensì derivano dai mitocondri presenti nell’embrione che a loro volta provengono dalla cellula uovo.

Mitocondrio

Perossisoma

Perossisoma I perossisomi sono piccoli organuli con un interno granulare contenente speciali enzimi capaci di demolire i perossidi tossici (come l’acqua ossigenata) che si formano come sottoprodotto di reazioni cellulari; tali sottoprodotti si accumulano e vengono inattivati all’interno di questi organuli. Sono estremamente diffusi nelle alghe, nelle cellule fotosintetiche, nelle cellule renali e negli epatociti di mammifero. Possono essere molto numerosi oppure presenti in pochissime unità e generalmente hanno un diametro di 0,6-0,7 µm (nelle piante 2 µm).

Parete cellulare È una struttura semirigida situata all’esterno della membrana plasmatica, è composta di fibre di cellulosa immerse in proteine e polisaccaridi complessi. Essa svolge 3 funzioni importanti:

1. fornisce sostegno alla cellula;
2. costituisce una barriera contro le infezioni fungine;
3. contribuisce a dare forma alla pianta.

È attraversata da canali, detti plasmodesmi, di diametro di 20-40nm che permettono la diffusione di acqua, ioni, macromolecole, RNA e proteine. Questi canali si formano durante la divisione cellulare.

Citoscheletro È formato da 3 tipi di fibre:

1. Microfilamenti: hanno il diametro minore. Sono polimeri costituiti da molecole di una proteina globulare chiamata actina; hanno un diametro di circa 7nm e possono essere lunghi molti micrometri.Tali microfilamenti composti da actina svolgono 2 funzioni principali: contribuiscono al movimento di tutta la cellula o di alcune sue parti; determinano e mantengono la forma della cellula formando un reticolo al di sotto della membrana plasmatica ampliando così l’assunzione di nutrienti.
2. Filamenti intermedi: ne esistono almeno 50 varianti diverse che però condividono la stessa struttura, ovvero sono composti da proteine fibrose che si riuniscono in strutture robuste a forma di corda del diametro di 8-12 nm, sono più stabili delle altre due fibre poiché non vengono disgregati e riformati di continuo. Svolgono 2 funzioni: ancorano al loro posto le strutture cellulari; aiutano la cellula a resistere alla tensione e contribuiscono all’adesione tra cellule vicine.
3. Microtubuli: hanno diametro maggiore delle altre due fibre. Sono cilindri non ramificati, cavi, del diametro di 25nm e lunghi fino a svariati micron. Essi svolgono 3 funzioni: formano uno scheletro interno rigido; servono da binari per le proteine motrici che trasportano organuli e altri materiali da una parte all’altra della cellula; sono fondamentali per assicurare la distribuzione dei cromosomi durante la divisione cellulare. Sono il risultato del montaggio di molecole di una proteina chiamata tubulina.

DNA Le molecole di DNA hanno forma lineare e sono associate a proteine con cui formano un complesso fibroso, detto cromatina, composto da fili estremamente lunghi e sottili; poco prima della divisione cellulare la cromatina si addensa in strutture compatte dette cromosomi. Negli eucarioti le molecole di DNA sono molto più lunghe che nei procarioti; contenuto in uno spazio molto piccolo grazie ad un processo di spiralizzazione: consiste in una serie di ripiegamenti della molecola che si avvolge ordinatamente su sé stessa grazie alla presenza di particolari proteine chiamate istoni. Il grado di spiralizzazione delle molecole di DNA si modifica durante il ciclo cellulare. La spiralizzazione del DNA può avere una doppia conseguenza:

1. non funziona in tutte le cellule allo stesso modo, pur essendo lo stesso (permette a un individuo di avere cellule diverse, come un globulo rosso e un neurone);
2. il suo funzionamento può variare, difatti le proprietà degli istoni non sono immutabili ma risentono dello stile di vita.