i viventi · gli esseri • viventi e l’ambiente sono in interazione reciproca. ... ma anche a...

ASM PRE - I viventi – Procarioti – Eucarioti - Membrane

I ViventiOrganizzazione dei viventi

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Definizioni

Atomo: è la più piccola parte di un elemento che ne conserva le proprietà chimiche. Si trattadella più piccola particella della materia dotata d'identità precisa.

• Molecole: è una struttura composta da più atomi uguali o diversi.

• Organello: struttura composta da più molecole che svolge un’attività specifica nellacellula.

• Cellula: è la più piccola unità vivente. Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule.

• Tessuto: unione di cellule simili per origine e funzione.

• Organo: struttura formata da più tessuti diversi adibiti alla medesima funzione.

• Apparato: insieme di organi adibiti a funzioni specifiche.

• Organismo: individuo appartenente a una determinata specie.

• Popolazione: insieme di individui della stessa specie.

• Comunità: insieme di più popolazioni diverse che interagiscono fra loro.

• Ecosistema: insieme di esseri viventi e dell’ambiente circostante. Gli esseri

• Viventi e l’ambiente sono in interazione reciproca.

• Biosfera: insieme di tutti gli ecosistemi, comprende

• Litosfera, idrosfera e atmosfera.

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La cellula procariotaLa cellula procariote, dal greco (pro) = prima e (karyon) = nucleo, è una cellula che nonpossiede un nucleo delimitato da membrane. Il suo DNA si trova disperso nel citoplasma inuna zona definita nucleoìde. Il DNA della cellula procariote è generalmente avvolto adanello, ma può, in alcuni casi, anche essere lineare. All’interno del citoplasma si trovano iribosomi che servono alla sintesi delle proteine. Le cellule procariote sintetizzano RNA eproteine nel citoplasma. Le cellule procariote sono avvolte da una membrana plasmatica, dauna parete cellulare e, a volte, da una capsula. Molto spesso sono presenti pili e flagelli chepermettono gli spostamenti. Alcune cellule procariote contengono dei plasmidi per lafotosintesi.

Gli organismi costituiti di cellule procariote sono i batteri che si suddividono in duecategorie, gli archeabatteri e gli eubatteri o batteri veri e propri. I batteri si trovano ovunquee costituiscono il regno delle monere uno dei cinque regni dei viventi. I batteri sonoorganismi unicellulari, spesso coloniali con quattro forme essenziali:

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Illustrazione 1: Batterio (http://www.medicinapertutti.it)


• cellula rotonda (cocchi);• cellula allungata (bacilli);• cellula a virgola (vibrioni);• cellula a spirale (spirilli e

spirochete).

I batteri sono parassiti, saprofiti (sinutrono per assorbimento) e quindieterotrofi (devono trovare il cibo).Alcuni sono però foto sintetici ochemio sintetici (si producono il ciboda soli utilizzando l’energia solare ol’energia di demolizione di compostichimici).

I batteri si riproducono per scissione binaria.

La cellula batterica cresce fino a raggiungere la massima dimensione possibile e poi comincia a dividersi. Il nucleoide si lega alla membrana cellulare in un punto prestabilito, quindi il DNA viene duplicato a partire dal punto di attacco. Ottenuta una copia del DNA, avviene la separazione dei due acidi nucleici e la divisione della cellula.

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Illustrazione 2: Forme dei batteri (http://www.eniscuola.it)

Illustrazione 3: Scissione binaria (http://www.slideplayer.it)


Alcuni batteri si rivelano utili per l’essere umano sia come fabbriche di medicinali(l’insulina umana viene prodotta con tecnologie di ricombinazione genica) sia nell’industriaalimentare (lattobacilli per la produzione di yogurt, aceto batteri perla produzione di aceto).

Altri batteri sono utili all’uomo come quelli del cavo orale che degradano i resti di cibo(l’unico difetto è che acidificano il cavo orale, per questo motivo il dentifricio è basico) oquelli della flora intestinale che si occupano di modificare la consistenza e la composizionedelle feci ed evitano l’ingresso di specie patogene.

Le specie patogene sono invece pericolose e possono causare gravi malattie. I batteripatogeni che penetrano nel nostro organismo si riproducono rapidamente se trovano lecondizioni adatte e mettono in atto delle strategie di sopravvivenza che consistono anchenella produzione di sostanze che alterano il metabolismo dell’ospite. Queste sostanzecausano febbre e altri sintomi.

Le malattie causate da batteri vanno curate con antibiotici che devono essere sempresomministrati dal medico e che vanno assunti per tutto il tempo indicato dal medico. Ilrischio nell’utilizzo improprio degli antibiotici e legato allo sviluppo di batteri resistenti omulti resistenti (i così detti batteri super resistenti). A medio termine, anche a causa deglielevati costi di sviluppo e della scarsa redditività nella vendita che spingono le casefarmaceutiche a non più sviluppare nuovi antibiotici, l’umanità potrebbe ritrovarsi a fare iconti con epidemie di batteri super resistenti e molto letali.

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Classificazione dei viventiTutti gli organismi appartenenti agli altri quattro regni dei viventi (protisti, funghi, piante e animali) sono costituiti da cellule eucariote.

Le cellule eucariote sono dotate di un nucleo delimitato da due membrane nel quale è contenuto il DNA e nel quale avviene la sintesi del RNA. Nel citoplasma oltre ai ribosomi (più grandi di quelli dei batteri) che effettuano la sintesi delle proteine, troviamo diversi organuli con varie funzioni.

Le cellule eucariote si distinguono in cellule animali (prive di vacuolo centrale, di parete cellulare e di plasmidi, ma dotate di centrioli e lisosomi) e cellule vegetali (dotate di vacuolocentrale, di parete cellulare e di plasmidi, ma prive di centrioli e lisosomi).

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Illustrazione 4: I cinque regni dei viventi (http://www.istitutotrento5.it)

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Illustrazione 5: Cellula animale (http;//89-97-218-226. ip19.fastwebnet. it)

Illustrazione 6: Cellula vegetale (http://vivascuolastudenti.it)


La cellula eucariotaComplemento al cap 3 (La cellula: unità elementare della vita)

La cellula eucariote (dal greco “eu” = vero e “karyon” = nucleo) sono cellule dotate di unnucleo delimitato da due membrane nel quale si trovano il DNA, generalmente suddiviso incromosomi (corpi colorati in greco) che sono costituiti da filamenti di DNA compattatograzie a proteine particolari chiamate istoni, e l’RNA che viene sintetizzato nel nucleo eviene trasportato all’esterno per la sintesi proteica. La membrana nucleare dà origine alReticolo Endoplasmatico Rugoso (RER) che sulla superficie porta attaccati i ribosomi.

La sintesi proteica avviene nei ribosomi. Le proteine vengono poi assemblate e organizzatenel RER prima di essere utilizzate dalla cellula.

La cellula sintetizza anche i lipidi. Questa sintesi avviene nel Reticolo EndoplasmaticoLiscio (REL) che, a differenza di quello rugoso, non porta ribosomi attaccati alla superficie.La cellula contiene il citoplasma nel quale si trovano numerose vescicole che servono altrasporto delle sostanze e che vengono prodotte dall’apparato di Golgi. Alcune di questevescicole, chiamate lisosomi, contengono enzimi digestivi che servono a digerire inutrimenti, ma anche a eliminare gli organelli non più funzionanti () a uccidere la stessacellula (apoptosi, morte cellulare programmata).

Per tutte queste funzioni la cellula necessita di energia. In generale le cellule eucarioteutilizzano glucosio e ossigeno per ottenere l’energia necessaria. Gli organelli adibiti allaproduzione di energia si chiamano mitocondri e derivano da antichi batteri entrati insimbiosi con cellule preeucariotiche (teoria dell’endosimbiosi). A riprova di questa ipotesivi è la presenza nei mitocondri di DNA diverso da quello cellulare e che viene trasmesso damadre a figlio.

L’analisi del DNA mitocondriale ha permesso di stabilire che l’attuale popolazionemondiale deriva da un’unica donna vissuta fra 99000 e 200000 anni fa in Africa (Evamitocondriale). Le cellule eucariote animali possiedono anche i centrioli, due strutture amaccherone, che rivestono importanza durante la riproduzione cellulare.

Le cellule eucariote vegetali possiedono i plastidi che sono di tre tipi:

1. Cromoplasti: contengono i pigmenti colorati dei petali o delle foglie in autunno.

2. Leucoplasti: Sono bianchi e contengono le riserve di amido. Molto presenti nei cereali enei tuberi.

3. Cloroplasti: contengono la clorofilla e sono verdi. Responsabili della fotosintesi, sonocontenuti nella foglia e negli steli.

Le cellule eucariote vegetali sostituiscono i lisosomi e le vescicole (salvo alcune) con unvacuolo centrale molto grosso e contrattile. Questo vacuolo, oltre alle funzioni digestive e ditrasporto, regola anche la quantità di acqua nella cellula. Da ultimo, le cellule eucariotevegetali possiedono, all’esterno, una parete cellulare di cellulosa che consente alle strutturevegetali di avere rigidezza.

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Cellula animale vs cellula vegetale

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Illustrazione 7: Cellula animale (www.di.unisa.it)

Illustrazione 8: Cellula vegetale (www.unitus.it)


Tabella riassuntiva delle funzioni degli organelli

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Illustrazione 9: Nucleo

Illustrazione 10: Mitocondrio

Illustrazione 11: Cloroplasto


Illustrazione 12: Lisosoma

Illustrazione 13: Reticolo endoplasmatico


Illustrazione 14: Cellula vegetale con varie strutture in evidenza


Illustrazione 15: Microfilamenti e centrioli durante la mitosi

Illustrazione 16: Struttura dei flagelli degli eucarioti


Membrana e trasporti di membranaLa cellula deve essere in grado di eliminare le sostanze non necessarie o problematiche e diassorbire le sostanze utili. Queste sostanze devono superare la membrana cellulare che è ilconfine fra la cellula e l’ambiente esterno. Per capire come funziona questa importanteattività della cellula dobbiamo studiare più da vicino la costituzione della membranacellulare.

Come si può osservare nello schema, la membrana è costituita da un doppio strato di lipidiparticolari detti fosfolipidi le cui code sono idrofobe (che hanno paura dell’acqua, cherifuggono l’acqua) e le cui teste sono idrofile (che amano l'acqua, che ne stanno volentieri acontatto). La membrana è attraversata da proteine integrali che hanno la funzione direcettori e da proteine canale che hanno la funzione di trasporto. Alcune proteine(soprattutto interne) sono incuneate nella membrana senza attraversarla totalmente.

Attraverso il doppio strato di fosfolipidi possono passare unicamente sostanze piccole chesono solubili nei grassi (sostanze liposolubili). Le sostanze piccole solubili nell’acqua(sostanze idrosolubili) e le sostanze grosse non riescono a passare attraverso questo strato.Alcune sostanze piccole idrosolubili riescono a passare attraverso le proteine canale mentrealtre non riescono a passare in alcun modo.

In generale possiamo dire che la membrana è permeabile a tutte quelle sostanze cheriescono a superarla sia attraverso il doppio strato fosfolipidico, sia attraverso le proteinecanale. La membrana è invece impermeabile a tutte quelle sostanze che non possonoattraversarla in nessuno dei due modi.

In generale, il passaggio di sostanze attraverso il doppio strato fosfolipidico non comportal’impiego di energia da parte della cellula. Il passaggio attraverso le proteine canale può siacomportare l’impiego di energia sia non comportarlo.

Sulla base di questa prima considerazione (l’impiego o meno di energia) possiamoriconoscere due tipi di trasporto attraverso la membrana:

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Illustrazione 17: Membrana cellulare (http://superagatoide.altervista.org/images/cellmembrane.jpg)


Trasporto passivoIl trasporto passivo avviene senza impiego di energia da parte della cellula.

Trasporto attivoIl trasporto attivo avviene con impiego di energia da parte della

cellula. I trasporti possono riguardare sia soluti (Sali, zuccheri, gas, proteine, ecc.) sia ilsolvente (acqua).

Considerando quanto visto finora possiamo definire quattro modalità di trasporto attraversola membrana, due passive e due attive.

Modalità 1: DiffusioneLa diffusione è il passaggio di soluti attraverso la membrana dalla zona con concentrazionemaggiore alla zona con concentrazione minore allo scopo di equilibrare le concentrazioni.Se la diffusione avviene attraverso il doppio strato fosfolipidico viene detta semplice, seavviene attraverso le proteine canale viene detta facilitata. La diffusione è un trasportopassivo.

Modalità 2: OsmosiL’osmosi è il passaggio dell’acqua attraverso proteine canale dalla zona con più solvente(minore concentrazione di soluti) alla zona con meno solvente (maggiore concentrazione disoluti). Nell’osmosi l’ambiente in cui sono immerse le cellule può essere ipotonico (minoreconcentrazione di soluti rispetto al citoplasma). In questo caso l’acqua tende a entrare nellacellula che si gonfia e può scoppiare (cellula animale) o diventare turgida (cellula vegetale).La differenza è dovuta alla presenza del vacuolo centrale e della parete cellulare nellacellula vegetale.

L’ambiente può essere isotonico (stessa concentrazione di soluti rispetto al citoplasma). Inquesto caso l’acqua che entra è pari all’acqua che esce e la cellula si trova nella situazioneideale. L’ambiente può essere ipertonico (maggiore concentrazione di soluti rispetto al

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Illustrazione 18: Vari tipi di trasporto cellulare


citoplasma). In questo caso l’acqua tende a uscire dalla cellula che si sgonfia. Avviene laplasmo lisi. La cellula animale raggrinzisce, quella vegetale riduce il vacuolo.

Modalità 3: Trasporto attraverso proteine vettriciSi tratta di una modalità di trasporto attivo (con impiego di energia) nel quale le sostanzevengono trasportate dalla zona dove sono meno presenti a quella dove sono più presenti.Utilizza alcune proteine canale che vengono attivate dall’ATP (Molecole energetica dellecellule). La cellula usa questa modalità per accumulare sostanze importanti.

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Illustrazione 19: Soluzione ipotonica (http://anaravazzi.altervista.org/ipertestiaa/Cellula-v1.1/immagini/osmosi-soluz-ipotonica.jpg)

Illustrazione 20: Soluzione ipertonica (http://anaravazzi.altervista.org/ipertestiaa/Cellula-v1.1/immagini/osmosi-soluz-ipertonica.jpg)


Modalità 4: Esocitosi ed endocitosiQuando le sostanze sono troppo grandi per penetrare nella cellula attraverso la membrana, lacellula può trasportarle all’interno (endocitosi) avvolgendo le sostanze con la membrana ecostituendo delle vescicole che verranno poi fuse con i lisosomi all’interno del citoplasma. Irifiuti troppo grossi vengono evacuati allo stesso modo partendo dall’apparato di Golgi cheavvolge le sostanze di scarto in vescicole che vanno a fondersi con la membrana espellendoi rifiuti all’esterno (esocitosi).

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Illustrazione 21: Trasporto attivo

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