scienze classe 1 e 2 media

PROCARIOTI ED EUCARIOTI

 

Prima di analizzare l’organizzazione delle cellule bisogna distinguere le cellule procariote da quelle eucariote. La cellula procariota è molto semplice, di pochi micron, probabilmente la prima che ha fatto la sua comparsa sul pianeta. Manca di una vera e propria organizzazione interna se non per la presenza di alcuni organelli e si distingue dalla cellula eucariota in quanto non c’è una separazione netta fra citoplasma e nucleo, cioè mancano le membrane nucleari, che formano l’involucro che avvolge il nucleo. Gli organismi procarioti sono numerosissimi e tutti molto piccoli: le alghe azzurre e i batteri sono gli esseri procarioti più diffusi. La cellula eucariota forma tutti gli organismi unicellulari e pluricellulari; il suo nome significa "nucleo ben sviluppato" e sta ad indicare che il nucleo è nettamente separato dal materiale citoplasmatico circostante per mezzo di un involucro nucleare. Osservandola al microscopio, si vede una membrana esterna leggermente più scura che racchiude un materiale traslucido chiamato citoplasma. In una zona qualsiasi del citoplasma, differente da cellula a cellula, è evidente una grossa macchia scura a contorni sfrangiati: si tratta del nucleo. Nelle cellule eucariote il materiale genetico è contenuto nel nucleo, mentre nelle cellule procariote in una particolare zona del citoplasma detta nucleoide. La membrana cellulare delle cellule procariote è circondata da una parete cellulare, fabbricata dalla cellula stessa.

 

 

 

LA CELLULA

 

La cellula è l’unità fondamentale e funzionale dell’essere vivente. Secondo la teoria cellulare, enunciata nell’Ottocento, tutti gli esseri viventi sono formati da cellule, definite come le più piccole unità viventi capaci di vita autonoma.

 

LA STRUTTURA DELLA CELLULA

 

MEMBRANA CELLULARE: Doppio strato lipidico che delimita la cellula. Isola la cellula ma permette gli scambi con altre cellule o con l’ambiente esterno. Permette il passaggio di strutture relativamente piccole: H2O, CO2, O, ioni, e nelle cellule eterotrofe sostanze proteiche (sottoforma di amminoacidi), glucidi (sottoforma di monosi), lipidi (sottoforma di acidi grassi e alcol). Le molecole lipidiche (fosfolipidiche o glicolipidiche) che la compongono sono disposte con le loro code idrofobe all’interno e quelle idrofile all’esterno (a contatto con il citoplasma o con l’esterno). E’ capace di controllare la quantità d’acqua in entrata in base a quella necessaria e a liberare quella in eccesso, anche se già presente nell’ambiente circostante: questo è il PASSAGGIO ATTIVO, non è semplicemente un fenomeno fisico, ma è un fenomeno endoenergetico (=che richiede energia). All’interno della membrana sono presenti sostanze proteiche e colesterolo. La cellula sopravvive fino a quando la membrana cellulare riesce a scambiare sostanze con l’ambiente esterno. Le cellule vegetali hanno anche una parete cellulare esterna alla membrana fabbricata dalla cellula stessa. Quando una cellula si divide tra le due si forma un sottile strato colloso, la lamella mediana, che le tiene unite. Ogni cellula in seguito fabbricherà la propria parete primaria, formata essenzialmente da cellulosa               

CITOPLASMA: Sostanza acquosa delimitata dalla membrana cellulare che circonda il nucleo che contiene tutti gli organuli presenti nella cellula.

                CITOSCHELETRO: Struttura proteica che ha funzione di sostegno. Mantiene la forma della cellula, le consente di muoversi e mantiene fermi gli organuli. E’ costituito da 3 filamenti: i microtubuli, i filamenti di actina e filamenti intermedi.

                RETICOLO ENDOPLASMATICO: Serie di tubuli di natura proteica, formanti intrecciandosi una rete, con funzione di trasporto. Ce ne sono 2 tipi: quello granulare (con attaccati i ribosomi) e quello liscio (senza ribosomi).

                MITOCONDRI: Organuli presenti nelle cellule che respirano e non in quelle che fermentano. All’interno di essi le molecole organiche contenenti energia vengono demolite e l’energia liberata viene immagazzinata in unità più piccole.

                RIBOSOMI: Sito di assemblaggio delle proteine (gli amminoacidi vengono sintetizzati nel giusto ordine per formare una determinata proteina). I ribosomi sono attaccati al reticolo endoplasmatico quando producono proteine da riversare all’esterno.

                APPARATO DI GOLGI: Struttura collegata alle membrane del reticolo endoplasmatico che ha il compito di recuperare, immagazzinare e scartare le sostanze di rifiuto. Costituito da vescicole a doppia membrana ha inoltre la funzione di produrre enzimi che rimangono all’interno del reticolo endoplasmatico.

                LISOSOMI: Sacchi membranosi, prodotti dall’apparato di Golgi, che contengono enzimi idrolitici, in modo da separarli dal resto della cellula. Se un lisosoma si rompe e si apre, la cellula viene distrutta, poiché gli enzimi contenuti sono in grado di idrolizzare proteine, lipidi e polisaccaridi. Gli enzimi vengono immagazzinati fino al momento dell’utilizzo da parte di altre strutture.

VACUOLI: Cavità citoplasmatiche contenenti acqua e soluti. Nelle cellule vegetali, la membrana che racchiude i vacuoli è detta tonoplasto. Le vescicole sono più piccole e svolgono soprattutto funzioni di trasporto.

 PLASTIDI: Sono presenti solo nelle cellule fotosintetiche:

– LEUCOPLASTI: Corpuscoli contenenti amidi (colore bianco);

– CROMOPLASTI: Corpuscoli contenenti pigmenti (colore arancione-giallo);

– CLOROPLASTI: Corpuscoli che contengono clorofilla nei quali ha luogo la clorofilla (colore verde).

NUCLEO: I procarioti ne sono privi. Grosso corpo circondato da 2 membrane ognuna delle quali è un doppio strato fosfolipidico; a intervalli intervalli frequenti esse sono fuse insieme creando piccoli pori nucleari, attraverso i quali possono passare sostanze tra il nucleo e il citoplasma. All’interno sono presenti i cromosomi e i nucleoli (in genere due); è il vettore delle informazioni ereditarie ed esercita una continua influenza sulle attività cellulari.

 

OSSERVANDO IL MONDO CELLULARE: IL MICROSCOPIO

 

Unità di misura usate in microscopia:

– micrometro(µm) = 1/1 000 000 di metro;






– nanometro          (nm)        = 1/1 000 000 000 di metro;

– angstrom (Å)     = 1/10 000 000 000 di metro.

 

               

Senza l’aiuto del microscopio, l’occhio umano ha un potere di risoluzione di circa 100 micrometri (1/10 di mm). Il potere di risoluzione è la capacità di distinguere tra loro due oggetti e indica la distanza minima che deve sussistere tra due oggetti perché questi possano essere percepiti come effettivamente separat La maggior parte delle nostre conoscenza attuali sulla struttura della cellula è basata su tre differenti tipi di strumenti: il microscopio ottico, il microscopio elettronico a trasmissione e il microscopio elettronico a scansione.

 Il miglior microscopio ottico ha un potere di risoluzione di 0,2 micrometri, o 200 nanometri, migliorando così la visione a occhio nudo di circa 500 volte. E` teoricamente impossibile costruire un microscopio ottico migliore di così: il fattore limitante è la lunghezza d’onda della luce che è di circa 0,4 micrometri per la luce viola e di circa 0,7 micrometri per quella rossa. Nel microscopio ottico la luce passa attraverso il preparato, attraversa un gruppo di lenti (obiettivo e oculare), e giunge all’occhio umano.

Il microscopio elettronico a trasmissione è estremamente somigliante a quello ottico: un fascio di elettroni, anziché un fascio di luce, colpisce il preparato, attraversa una serie di spirali magnetiche, anziché lenti al quarzo, e giunge su uno schermo fluorescente. Il potere di risoluzione di questo microscopio è di circa 0,2 nanometri, circa 500 000 volte maggiore di quello dell’occhio umano. Ciò è reso possibile dall’utilizzo di un fascio di elettroni, che hanno una lunghezza d’onda di gran lunga inferiore a quella della luce.

Nel microscopio elettronico a scansione il fascio di elettroni converge su una sottile sonda che passa rapidamente avanti e indietro su tutto il campione; gli elettroni che colpiscono il campione vengono amplificati e trasmessi tramite un tubo catodico ad uno schermo televisivo. Una scansione richiede in genere pochi secondi. Il potere di risoluzione è di circa 10 nanometri, ma permette di ottenere immagini tridimensionali.

 

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