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La scoperta delle cellule
Nella seconda metà del 1600 Anton Van Leeuwenhoek con
un rudimentale microscopio osserva in alcune gocce
d’acqua gli «animalculi». Descrive anche gli spermatozoi e i
globuli rossi del sangue.
Robert Hooke nel 1665 conia il termine cellula per
descrivere i piccoli scomparti osservati al microscopio in una
fettina di sughero.
Theodor Schwann scopre le cellule nei tessuti animali.
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La teoria cellulare
Nel 1839 Matthias Schleiden e Theodor Schwann ipotizzano
che tutti gli organismi fossero formati da cellule e che tutte
le cellule fossero vive.
Nel 1858 Rudolf Virchow afferma che «tutte le cellule
derivano da cellule».
Da queste intuizioni deriva la Teoria cellulare della vita:
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Osservare le cellule
oppure ancora più in
dettaglio con un
microscopio elettronico.
Le cellule si possono
osservare bene con un
microscopio ottico
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Caratteristiche di tutte le cellule
• Membrana plasmatica
• Citoplasma
• Materiale genetico
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Procarioti ed eucarioti
Le cellule procariotiche caratterizzano batteri
e archei.
Le cellule eucariotiche si trovano in protisti, funghi,
piante e animali.
Nelle cellule eucariotiche sono presenti
compartimenti interni delimitati da membrane
chiamati organuli, ognuno dei quali svolge
una funzione specifica.
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Come sono fatte le cellule procariote
Le cellule procariotiche hanno sempre quattro strutture:
membrana plasmatica, citoplasma, nucleoide con una
molecola di DNA circolare, ribosomi.
Spesso sono presenti anche parete, capsula, pili e flagelli.
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Le cellule eucariotiche sono
suddivise in compartimenti
Le cellule eucariotiche contengono nucleo
(circondato dalla membrana nucleare), mitocondri,
reticolo endoplasmatico liscio e ruvido e l’apparato
di Golgi.
Le cellule animali hanno lisosomi, centrioli e
flagelli; quelle vegetali invece hanno anche parete
cellulare, cloroplasti e vacuolo centrale.
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Le cellule eucariotiche sono
suddivise in compartimenti
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Le cellule eucariotiche sono
suddivise in compartimenti
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Le cellule ricavano energia
e nutrienti dall’ambiente Gli eterotrofi si nutrono delle sostanze prodotte da
altri organismi. Gli autotrofi fotosintetici sfruttano
l’energia solare, l’acqua e il diossido di carbonio per
produrre zuccheri e altri nutrienti; quelli
chemiosintetici la ricavano da particolari reazioni
inorganiche.
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12
La diffusione semplice...
Le membrane cellulari si lasciano attraversare dalle
sostanze: il trasporto attraverso la membrana può
essere passivo, se non richiede l’impiego di
energia, oppure attivo, con consumo di energia
cellulare.
Le molecole più piccole, come l’acqua, e quelle
solubili nei lipidi attraversano facilmente la
membrana (selettivamente permeabile) per
diffusione semplice, ossia il processo per cui le
particelle tendono a distribuirsi secondo il proprio
gradiente di concentrazione.
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13
...e facilitata
Altre molecole (zuccheri, amminoacidi, sali minerali)
possono entrare nella cellula grazie alle proteine di
membrana. Questo processo è chiamato diffusione
facilitata.
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Il trasporto attivo
Quando una sostanza si sposta contro il suo
gradiente di concentrazione, il trasporto richiede
un consumo di energia.
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Endocitosi ed esocitosi
Le molecole di grandi
dimensioni (come
proteine e
polisaccaridi)
possono attraversare
la membrana
plasmatica in entrata
e in uscita grazie
all’endocitosi
(fagocitosi,
pinocitosi) oppure
grazie all’esocitosi.
Endocitosi
Esocitosi
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Nucleo, nucleolo e ribosomi
Il nucleo contiene il DNA, sotto
forma di cromatina o
cromosomi.
Il DNA dirige e controlla la
sintesi delle proteine e si duplica
quando avviene la divisione
cellulare.
Nel nucleolo vengono costruite
le subunità dei ribosomi che
sono i siti della sintesi proteica
nel citoplasma.
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Il reticolo endoplasmatico può essere
ruvido o liscio
La funzione principale del reticolo endoplasmatico ruvido
(RER) è di sintetizzare, immagazzinare e modificare le
proteine distribuite poi ad altre parti del corpo.
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Il reticolo endoplasmatico può essere
ruvido o liscio
Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) sintetizza lipidi,
immagazzina ioni calcio e degrada sostanze tossiche come
l’alcol, i farmaci e le droghe.
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L’apparato di Golgi modifica e
organizza molecole complesse
L’apparato di Golgi
riceve, per mezzo di
vescicole, le molecole
sintetizzate nel reticolo
endoplasmatico, le
modifica e racchiude in
vescicole quelle destinate
all’utilizzo in altre parti
della cellula.
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I vacuoli hanno varie funzioni
I vacuoli svolgono
diverse funzioni:
immagazzinamento di
nutrienti, eliminazione
delle scorie, deterrente
per erbivori e insetti,
riproduzione sessuale e
sostegno meccanico.
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I lisosomi e i perossisomi
I lisosomi sono vescicole
che si formano
dall’apparato di Golgi;
contengono enzimi
digestivi che consentono
alla cellula di idrolizzare
macromolecole da
eliminare o batteri da
distruggere.
I perossisomi
demoliscono sostanze
nocive per la cellula,
come il perossido di
idrogeno.
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I mitocondri sono i convertitori di
energia della cellula
I mitocondri contengono un
proprio DNA e ribosomi. Sono
gli organuli in cui avviene la
respirazione cellulare, un
processo durante il quale viene
prodotto quasi tutto l’ATP
necessario alla cellula come
fonte di energia.
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Glicolisi e respirazione cellulare
La molecola utilizzata come nutrimento dalle cellule è il glucosio,
che viene demolito inizialmente nel citoplasma con le reazioni
della glicolisi.
Poi, attraverso la respirazione cellulare, il glucosio viene
trasformato in diossido di carbonio e acqua con liberazione di
energia immagazzinata nelle molecole di ATP
(adenosintrifosfato). Queste molecole vengono utilizzate dalla
cellula per le reazioni che necessitano di energia.
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I cloroplasti sono gli impianti solari
delle cellule vegetali Il cloroplasto, presente nelle piante e nelle alghe, è
l’organulo in cui ha sede la fotosintesi, ovvero la
trasformazione di energia luminosa in energia chimica, con
produzione di ossigeno come sottoprodotto.
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La fotosintesi
Nella fotosintesi gli atomi di idrogeno delle molecole d’acqua
si staccano da quelli di ossigeno e si legano con il diossido di
carbonio per formare glucosio.
Viene liberato ossigeno gassoso nell’aria.
L’energia per il processo è fornita dalla luce del Sole.
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Il citoscheletro, le ciglia e i flagelli
Il citoscheletro (formato da microtubuli, microfilamenti e
filamenti intermedi) dà forma e sostegno alle cellule e svolge
funzione di ancoraggio e guida per lo spostamento di
organuli e molecole nella cellula. Molte cellule presentano
anche strutture esterne mobili e filamentose chiamate ciglia
e flagelli.
Filamenti del
citoscheletro Ciglia Flagelli