Struttura cellulare di un animale

Contenuto

• Panoramica di base delle celle
• La membrana delle cellule animali
• Il Nucleo
• I ribosomi
• I mitocondri
• Altri organelli di cellule animali

Le cellule sono gli elementi fondamentali e irriducibili della vita sulla Terra. Alcuni esseri viventi, come i batteri, sono costituiti da una sola cellula; animali come te includono trilioni. Le cellule sono esse stesse microscopiche, ma la maggior parte di esse contiene una serie sbalorditiva di componenti ancora più piccoli che contribuiscono tutti alla missione di base di mantenere la cellula - e per estensione, l'organismo genitore - in vita. Le cellule animali fanno generalmente parte di forme di vita più complesse di quelle batteriche o vegetali; di conseguenza, le cellule animali sono più complicate ed elaborate rispetto alle loro controparti nei mondi microbico e botanico.

Forse il modo più semplice di pensare a una cellula animale è come un centro logistico o un grande magazzino occupato. Una considerazione importante da tenere a mente, che spesso descrive il mondo in generale ma che è squisitamente applicabile alla biologia in particolare, è "la forma si adatta alla funzione". Cioè, il motivo per cui le parti di una cellula animale, così come la cellula nel suo insieme, sono strutturate in questo modo è strettamente correlata ai lavori che queste parti - chiamate "organelli" - hanno il compito di svolgere.

Panoramica di base delle celle

Le cellule furono descritte nei primissimi giorni dei microscopi grezzi, nel 1600 e nel 1700. Robert Hooke è accreditato da alcune fonti per aver creato il nome, anche se all'epoca stava guardando il tappo al microscopio.

Una cellula può essere considerata la più piccola unità di un organismo vivente che conserva tutte le proprietà della vita, come l'attività metabolica e l'omeostasi. Tutte le cellule, indipendentemente dalla loro funzione specializzata o dall'organismo che servono, hanno tre parti fondamentali: una membrana cellulare, detta anche membrana plasmatica, come confine esterno; un agglomerato di materiale genetico (DNA o acido desossiribonucleico) verso il centro; e citoplasma (a volte chiamato citosol), una sostanza semiliquida in cui si verificano reazioni e altre attività.

Gli esseri viventi possono essere divisi in procariote organismi, che sono monocellulari e comprendono batteri, e eucariotica organismi, che includono piante, animali e funghi. Le cellule degli eucarioti includono una membrana attorno al materiale genetico, creando un nucleo; i procarioti non hanno tale membrana. Inoltre, il citoplasma dei procarioti non contiene organelli, di cui le cellule eucariotiche si vantano in abbondanza.

La membrana delle cellule animali

Il membrana cellulare, chiamata anche membrana plasmatica, costituisce il confine esterno delle cellule animali. (Le cellule vegetali hanno pareti cellulari direttamente all'esterno della membrana cellulare per una maggiore protezione e compattezza.) La membrana è più di una semplice barriera fisica o un magazzino per organelli e DNA; invece, è dinamico, con canali altamente selettivi che regolano attentamente l'ingresso e l'uscita delle molecole da e verso la cellula.

La membrana cellulare è composta da a doppio strato di fosfolipidi, o doppio strato lipidico. Questo doppio strato consiste essenzialmente in due diversi "fogli" di molecole di fosfolipidi, con le parti lipidiche delle molecole in diversi strati che si toccano e le parti di fosfato che puntano in direzioni opposte. Per capire perché ciò accade, considerare separatamente le proprietà elettrochimiche di lipidi e fosfati. I fosfati sono molecole polari, il che significa che le loro cariche elettrochimiche sono distribuite in modo non uniforme in tutta la molecola. Acqua (H₂O) è anche polare e le sostanze polari tendono a mescolarsi, quindi i fosfati sono tra le sostanze etichettate idrofile (cioè attratte dall'acqua).

La porzione lipidica di un fosfolipide contiene due acidi grassi, che sono lunghe catene di idrocarburi con tipi specifici di legami che lasciano l'intera molecola senza un gradiente di carica. In effetti, i lipidi sono per definizione non polari. Poiché reagiscono in modo opposto a quello delle molecole polari in presenza di acqua, sono chiamate idrofobiche. Potresti quindi pensare a un'intera molecola di fosfolipide come "simile a un calamaro", con la parte fosfatica che funge da testa e corpo e il lipide come una coppia di tentacoli. Inoltre, immagina due grandi "fogli" di calamari, raccolti con i loro tentacoli che si mescolano e le loro teste puntate in direzioni opposte.

Le membrane cellulari consentono a determinate sostanze di andare e venire. Ciò si verifica in diversi modi, tra cui diffusione, diffusione facilitata, osmosi e trasporto attivo. Alcuni organelli, come i mitocondri, hanno le loro membrane interne costituite dagli stessi materiali della membrana del plasma stesso.

Il Nucleo

Il nucleo è, in effetti, il centro di controllo e comando della cellula animale. Contiene il DNA, che nella maggior parte degli animali è organizzato in cromosomi separati (ne hai 23 coppie) che sono divisi in piccole porzioni chiamate geni. I geni sono semplicemente lunghezze di DNA che contengono il codice per un particolare prodotto proteico, che il DNA trasporta alle macchine di assemblaggio delle proteine ​​delle cellule attraverso la molecola RNA (acido ribonucleico).

Il nucleo comprende diverse porzioni. All'esame microscopico, un punto oscuro chiamato il nucleolo appare al centro del nucleo; il nucleolo è coinvolto nella produzione di ribosomi. Il nucleo è circondato da una membrana nucleare, una doppia successiva analoga alla membrana cellulare. Questo rivestimento, chiamato anche involucro nucleare, ha proteine ​​filamentose attaccate allo strato interno che si estendono verso l'interno e aiutano a mantenere il DNA organizzato e in posizione.

Durante la riproduzione e la divisione cellulare, la scissione del nucleo stesso in due nuclei figlie è chiamata citochinesi. Avere il nucleo separato dal resto della cellula è utile per mantenere il DNA isolato dalle altre attività cellulari, minimizzando le possibilità che possa essere danneggiato. Ciò consente anche un controllo squisito dell'ambiente cellulare immediato, che può essere distinto dal citoplasma della cellula in generale.

I ribosomi

Questi organelli, che si trovano anche nelle cellule non animali, sono responsabili della sintesi proteica, che si verifica nel citoplasma.La sintesi proteica viene messa in moto quando il DNA nel nucleo subisce un processo chiamato trascrizione, che è la creazione di RNA con un codice chimico corrispondente alla striscia esatta di DNA da cui è prodotto (RNA messaggero o mRNA). Il DNA e l'RNA sono entrambi costituiti da monomeri (singole unità ripetitive) di nucleotidi, che contengono uno zucchero, un gruppo fosfato e una porzione chiamata base azotata. Il DNA include quattro diverse basi di questo tipo (adenina, guanina, citosina e timina), e la sequenza di queste in una lunga striscia di DNA è il codice del prodotto alla fine sintetizzato sui ribosomi.

Quando l'mRNA di recente produzione si sposta dal nucleo ai ribosomi nel citoplasma, può iniziare la sintesi proteica. I ribosomi stessi sono costituiti da una specie di RNA chiamato ribosomale RNA (rRNA). I ribosomi sono costituiti da due subunità proteiche, una delle quali circa il 50 percento più massiccia dell'altra. L'mRNA si lega a un particolare sito sul ribosoma e le lunghezze della molecola tre basi alla volta vengono "lette" e utilizzate per produrre uno di circa 20 diversi tipi di aminoacidi, che sono i mattoni di base delle proteine. Questi aminoacidi vengono trasferiti ai ribosomi da un terzo tipo di RNA, chiamato transfer RNA (tRNA).

I mitocondri

Mitocondri sono organelli affascinanti che svolgono un ruolo particolarmente importante nel metabolismo degli animali e degli eucarioti nel loro insieme. Loro, come il nucleo, sono racchiusi da una doppia membrana. Hanno una funzione di base: fornire quanta più energia possibile usando fonti di carburante a base di carboidrati in condizioni di adeguata disponibilità di ossigeno.

Il primo passo nel metabolismo delle cellule animali è la scomposizione del glucosio che entra nella cellula in una sostanza chiamata piruvato. Questo è chiamato glicolisi e si verifica indipendentemente dalla presenza di ossigeno. Quando non è presente ossigeno sufficiente, il piruvato subisce la fermentazione per diventare lattato, che fornisce uno scoppio a breve termine di energia cellulare. Altrimenti, il piruvato entra nei mitocondri e subisce la respirazione aerobica.

La respirazione aerobica comprende due processi con i propri passi. Il primo si svolge nella matrice mitocondriale (simile al citoplasma proprio delle cellule) e si chiama ciclo di Krebs, ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) o ciclo dell'acido citrico. Questo ciclo genera portatori di elettroni ad alta energia per il processo successivo, la catena di trasporto degli elettroni. Le reazioni a catena del trasporto di elettroni si verificano sulla membrana mitocondriale, piuttosto che sulla matrice in cui opera il ciclo di Krebs. Questa segregazione fisica dei compiti, sebbene non sempre l'aspetto più efficiente dall'esterno, aiuta a garantire un minimo di errori da parte degli enzimi nelle vie respiratorie, così come avere sezioni diverse di un grande magazzino riduce al minimo le possibilità che tu finisca con l'errato acquistare anche se devi vagare nel negozio abbastanza modi per raggiungerlo.

Poiché il metabolismo aerobico fornisce molta più energia dall'ATP (adenosina trifosfato) per molecola di glucosio rispetto alla fermentazione, è sempre la via "preferita" e rappresenta un trionfo dell'evoluzione.

Si ritiene che i mitocondri siano stati organismi procariotici autonomi una volta, milioni e milioni di anni fa, prima di essere incorporati in quelle che ora sono chiamate cellule eucariotiche. Questa è chiamata teoria dell'endosimbionta, che fa molto per spiegare molte caratteristiche dei mitocondri che altrimenti potrebbero essere sfuggenti ai biologi molecolari. Che gli eucarioti in effetti sembrano aver dirottato un intero produttore di energia, piuttosto che uno che deve evolversi da componenti più piccoli, è forse il principale fattore in cui gli animali e altri eucarioti sono in grado di prosperare per tutto il tempo che hanno.

Altri organelli di cellule animali

Apparato del Golgi: Chiamato anche corpi Golgi, il Apparato del Golgi è un centro di elaborazione, confezionamento e selezione per proteine ​​e lipidi prodotto altrove nella cellula. Questi di solito hanno un aspetto "pila di frittelle". Queste sono vescicole, o piccole sacche legate alla membrana, che si staccano dai bordi esterni dei dischi nei corpi del Golgi quando il loro contenuto è pronto per essere consegnato ad altre parti della cellula. È utile immaginare gli organi del Golgi come uffici postali o centri di smistamento e consegna della posta, con ogni vescicola che si stacca dall'edificio principale e forma una capsula chiusa simile a un camion di consegna o un vagone ferroviario.

I corpi del Golgi producono lisosomi, che contengono potenti enzimi che possono degradare componenti cellulari vecchi e logori o molecole vaganti che non dovrebbero essere presenti nella cellula.

Reticolo endoplasmatico: Il reticolo endoplasmatico (ER) è una raccolta di tubi intersecanti e vescicole appiattite. Questa rete inizia dal nucleo e si estende fino attraverso il citoplasma alla membrana cellulare. Questi sono usati, come forse hai già raccolto dalla loro posizione e struttura, per trasportare sostanze da una parte della cellula alla successiva; più precisamente, fungono da condotto in cui può avvenire questo trasporto.

Esistono due tipi di ER, distinti dal fatto che abbiano o meno ribosomi attaccati. L'ER ruvido è costituito da vescicole impilate a cui sono attaccati molti ribosomi. Nel pronto soccorso, i gruppi di oligosaccaridi (zuccheri relativamente corti) sono attaccati a piccole proteine ​​mentre passano attraverso il percorso verso altri organelli o vescicole secretorie. ER liscio, d'altra parte, non ha ribosomi. L'ER liscio dà origine a vescicole che trasportano proteine ​​e lipidi, ed è anche in grado di inghiottire e inattivare sostanze chimiche dannose, svolgendo così una sorta di funzione di sicurezza sterminatore-governante-governante oltre ad essere un condotto di trasporto.