Biologia per le Major I

A questo punto, si sa che ogni cellula eucariotica ha una membrana plasmatica, citoplasma, nucleo, ribosomi, mitocondri, perossisomi, e in alcuni, vacuoli, ma ci sono alcune notevoli differenze tra animali e cellule vegetali., Mentre le cellule animali e vegetali hanno centri di organizzazione dei microtubuli (MTOC), le cellule animali hanno anche centrioli associati al MTOC: un complesso chiamato centrosoma. Le cellule animali hanno ciascuna un centrosoma e lisosomi, mentre le cellule vegetali no. Le cellule vegetali hanno una parete cellulare, cloroplasti e altri plastidi specializzati e un grande vacuolo centrale, mentre le cellule animali no.

Proprietà delle cellule animali

Figura 1. Il centrosoma è costituito da due centrioli che si trovano ad angolo retto l’uno rispetto all’altro., Ogni centriolo è un cilindro composto da nove terzine di microtubuli. Le proteine di nontubulina (indicate dalle linee verdi) tengono insieme le triplette di microtubuli.

Centrosoma

Il centrosoma è un centro di organizzazione dei microtubuli che si trova vicino ai nuclei delle cellule animali. Contiene una coppia di centrioli, due strutture perpendicolari l’una all’altra (Figura 1). Ogni centriolo è un cilindro di nove terzine di microtubuli.,

Il centrosoma (l’organello in cui hanno origine tutti i microtubuli) si replica prima che una cellula si divide, e i centrioli sembrano avere un ruolo nel tirare i cromosomi duplicati alle estremità opposte della cellula che divide. Tuttavia, la funzione esatta dei centrioli nella divisione cellulare non è chiara, perché le cellule che hanno avuto il centrosoma rimosso possono ancora dividersi e le cellule vegetali, che mancano di centrosomi, sono in grado di divisione cellulare.

Lisosomi

Figura 2., Un macrofago ha inghiottito (fagocitato) un batterio potenzialmente patogeno e quindi si fonde con un lisosoma all’interno della cellula per distruggere l’agente patogeno. Altri organelli sono presenti nella cellula ma per semplicità non vengono mostrati.

Oltre al loro ruolo di componente digestivo e impianto di riciclo degli organelli delle cellule animali, i lisosomi sono considerati parti del sistema endomembrana.

I lisosomi usano anche i loro enzimi idrolitici per distruggere gli agenti patogeni (organismi che causano malattie) che potrebbero entrare nella cellula., Un buon esempio di ciò si verifica in un gruppo di globuli bianchi chiamati macrofagi, che fanno parte del sistema immunitario del tuo corpo. In un processo noto come fagocitosi o endocitosi, una sezione della membrana plasmatica del macrofago invagina (si piega) e inghiotte un agente patogeno. La sezione invaginata, con l’agente patogeno all’interno, si stacca dalla membrana plasmatica e diventa una vescicola. La vescicola si fonde con un lisosoma. Gli enzimi idrolitici del lisosoma distruggono quindi il patogeno (Figura 2).,

Proprietà delle cellule vegetali

Cloroplasti

Figura 3. Il cloroplasto ha una membrana esterna, una membrana interna e strutture di membrana chiamate thylakoids che sono impilati in grana. Lo spazio all’interno delle membrane thylakoid è chiamato spazio thylakoid. Le reazioni di raccolta della luce avvengono nelle membrane tilacoidi e la sintesi dello zucchero avviene nel fluido all’interno della membrana interna, che è chiamata stroma. I cloroplasti hanno anche il loro genoma, che è contenuto su un singolo cromosoma circolare.,

Come i mitocondri, i cloroplasti hanno il loro DNA e ribosomi (ne parleremo più avanti!), ma i cloroplasti hanno una funzione completamente diversa. I cloroplasti sono organelli delle cellule vegetali che svolgono la fotosintesi. La fotosintesi è la serie di reazioni che utilizzano anidride carbonica, acqua e energia luminosa per produrre glucosio e ossigeno. Questa è una grande differenza tra piante e animali; le piante (autotrofi) sono in grado di produrre il proprio cibo, come gli zuccheri, mentre gli animali (eterotrofi) devono ingerire il loro cibo.,

Come i mitocondri, i cloroplasti hanno membrane esterne e interne, ma all’interno dello spazio racchiuso dalla membrana interna di un cloroplasto c’è un insieme di sacche di membrana interconnesse e impilate piene di fluido chiamate tilacoidi (Figura 3). Ogni pila di thylakoids è chiamata granum (plurale = grana). Il fluido racchiuso dalla membrana interna che circonda il grana è chiamato stroma.

I cloroplasti contengono un pigmento verde chiamato clorofilla, che cattura l’energia luminosa che guida le reazioni della fotosintesi. Come le cellule vegetali, i protisti fotosintetici hanno anche cloroplasti., Alcuni batteri eseguono la fotosintesi, ma la loro clorofilla non è relegata in un organello.

Endosimbiosi

Abbiamo detto che sia i mitocondri che i cloroplasti contengono DNA e ribosomi. Vi siete chiesti perché? Forti prove indicano l’endosimbiosi come spiegazione.

La simbiosi è una relazione in cui gli organismi di due specie separate dipendono l’uno dall’altro per la loro sopravvivenza., L’endosimbiosi (end – = “dentro”) è una relazione reciprocamente vantaggiosa in cui un organismo vive all’interno dell’altro. Le relazioni endosimbiotiche abbondano in natura. Abbiamo già detto che i microbi che producono vitamina K vivono all’interno dell’intestino umano. Questa relazione è utile per noi perché non siamo in grado di sintetizzare la vitamina K. È anche utile per i microbi perché sono protetti da altri organismi e dall’essiccazione e ricevono cibo abbondante dall’ambiente dell’intestino crasso.,

Gli scienziati hanno da tempo notato che batteri, mitocondri e cloroplasti sono di dimensioni simili. Sappiamo anche che i batteri hanno DNA e ribosomi, proprio come i mitocondri e i cloroplasti. Gli scienziati ritengono che le cellule ospiti e i batteri formassero una relazione endosimbiotica quando le cellule ospiti ingerivano sia batteri aerobici che autotrofi (cianobatteri) ma non li distruggevano., Attraverso molti milioni di anni di evoluzione, questi batteri ingeriti divennero più specializzati nelle loro funzioni, con i batteri aerobici diventando mitocondri e i batteri autotrofi diventando cloroplasti.

Figura 4. La teoria endosimbiotica., Il primo eucariote potrebbe aver avuto origine da un ancestrale prokaryota che aveva subito membrana proliferazione, la compartimentazione della funzione cellulare (in un nucleo, lisosomi, e un reticolo endoplasmatico), e l’istituzione di endosymbiotic rapporti con aerobica prokaryota, e, in alcuni casi, un fotosintetici prokaryota, a forma di mitocondri e cloroplasti, rispettivamente.

Vacuoli

I vacuoli sono sacche legate alla membrana che funzionano nello stoccaggio e nel trasporto. La membrana di un vacuolo non si fonde con le membrane di altri componenti cellulari., Inoltre, alcuni agenti come gli enzimi all’interno vacuoli vegetali abbattere macromolecole.

Se si guarda la Figura 5b, si vedrà che le cellule vegetali hanno ciascuna un grande vacuolo centrale che occupa la maggior parte dell’area della cellula. Il vacuolo centrale svolge un ruolo chiave nella regolazione della concentrazione di acqua della cellula nelle mutevoli condizioni ambientali. Hai mai notato che se dimentichi di innaffiare una pianta per alcuni giorni, appassisce?, Questo perché quando la concentrazione di acqua nel terreno diventa inferiore alla concentrazione di acqua nella pianta, l’acqua esce dai vacuoli centrali e dal citoplasma. Quando il vacuolo centrale si restringe, lascia la parete cellulare non supportata. Questa perdita di supporto alle pareti cellulari delle cellule vegetali provoca l’aspetto appassito della pianta.

Il vacuolo centrale supporta anche l’espansione della cella. Quando il vacuolo centrale contiene più acqua, la cellula diventa più grande senza dover investire molta energia nella sintesi di nuovo citoplasma., Puoi salvare il sedano appassito nel tuo frigorifero usando questo processo. Basta tagliare la fine dei gambi e metterli in una tazza d’acqua. Presto il sedano sarà di nuovo rigido e croccante.

Figura 5. Queste cifre mostrano i principali organelli e altri componenti cellulari di (a) una tipica cellula animale e (b) una tipica cellula vegetale eucariotica. La cellula vegetale ha una parete cellulare, cloroplasti, plastidi e un vacuolo centrale-strutture non presenti nelle cellule animali. Le cellule vegetali non hanno lisosomi o centrosomi.,

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