CELLULA

Unità strutturale funzionale di ciascun organismo vivente.
Per svolgere la loro funzione, le cellule risultano essere raggruppate in tessuti, per poi andare a formare strutture sempre più complesse come;
ORGANI, APPARATI, SISTEMI
Il corpo umano contiene centinaia di tipi cellulari diversi di primaria importanza per la nostra salute quotidiana. Cellule responsabili di mantenere i nostri corpi funzionanti, e quindi; Fare in modo che il nostro cuore batta, che il cervello pensi, che i reni depurino il sangue, che la nostra pelle si rigeneri, e così via...
Tutte queste cellule derivano da altre cellule preesistenti che si duplicano in un processo di divisione cellulare, chiamato MITOSI, grazie al quale a partire da una cellula se ne formano due altrettanto identiche.

LA CELLULA COME BASE DELLA VITA

Gli organismi viventi sono tutti costituiti da unità fondamentali chiamate cellule , organizzate sostanzialmente nello stesso modo. L’insieme di studi al microscopio e le osservazioni di numerosi ricercatori permisero di arrivare alla teoria cellulare , secondo la quale:
1) tutti i viventi sono formati da una o più cellule;
2)le cellule costituiscono le unità fondamentali di ciascun organismo;
3) tutte le cellule derivano da altre cellule.

Tutti i viventi sono costituiti da una o più cellule: in base a questa caratteristica possono essere suddivisi, rispettivamente, in organismi unicellulari e pluricellulari : al primo gruppo appartengono archeobatteri, eubatteri, alghe azzurre e i protisti ; il secondo gruppo comprende le piante, gli animali, e i funghi pluricellulari .
In natura esistono due tipi di cellule: la cellula eucariote e la cellula procariote .

Per poter svolgere le loro molte attività tutte le cellule devono disporre di:
1) Un corpo cellulare riempito dal citoplasma , un liquido in cui avvengono tutte le reazioni chimiche necessarie al mantenimento in vita delle cellule e alla loro riproduzione ;
2) Una membrana: il confine che separa le cellule dall’ambiente circostante , e ne garantisce la comunicazione con l’ambiente extracellulare ;
3) Un insieme di istruzioni genetiche (dna) in cui è contenuto il “ programma” per il loro sviluppo, la loro specializzazione e riproduzione .

Queste tre componenti fondamentali si trovano sia nelle cellule procariote sia nelle cellule eucariote: le prime caratterizzano i batteri ; le seconde sono tipiche di piante e animali (uomini compresi) . Procarioti ed eucarioti differiscono di molto nella organizzazione del dna e nell’organizzazione del corpo cellulare . Presentano invece una membrana plasmatica dotata di una medesima struttura .

Le cellule eucariotiche sono le più evolute , in quanto le diverse funzioni metaboliche sono svolte da strutture specializzate, vere e proprie compartimentazioni nella cellula, che prendono nome di organuli cellulari . Inoltre, queste cellule possiedono un nucleo ben definito e delimitato da una doppia membrana , che ha come compito principale il controllo e la raccolta del DNA . Tutti gli organismi evoluti (animali e piante) sono costituiti da miliardi di cellule eucariotiche. Sono cellule di diametro compreso tra i 20 i 50 micron (micron è un milionesimo di metro). L’altro tipo di cellule, chiamate procariotiche, sono più piccole delle altre (grandezza dell’ordine di 1- 5 micron) e fondamentalmente più semplici . La differenza principale sta nell’ assenza di un vero e proprio nucleo , per cui il materiale contenente l’informazione genetica risulta sparso nella cellula stessa . Sono inoltre prive di organuli, ad eccezione dei ribosomi, preposti alla sintesi delle proteine . Le funzioni cellulari sono comunque effettuate da complessi enzimatici analoghi a quelli delle cellule eucariotiche. Tutti i batteri sono costituiti da una sola cellula procariotica (unicellulari).

Ogni cellula è a contatto con l’ambiente circostante, il quale è costituito principalmente da acqua. L’interno della cellula è il CITOPLASMA , formato da una componente semifluida, IL CITOSOL , contenente acqua, sali minerali e molecole organiche , in cui si trovano immerse tutte le strutture dette organuli o organelli .
Per evitare la perdita e la dispersione dei minerali contenuti nella cellula esiste uno strato che separa ed agisce come barriera tra l’esterno e l’interno ed ha struttura stabile non mescolabile con l’acqua. Tale barriera, che viene chiamata MEMBRANA CELLULARE O PLASMATICA , è costituita da un doppio strato continuo di molecole di fosfolipidi , attraversata parzialmente o completamente da numerose proteine .
I fosfolipidi sono particolari grassi, formati da una “ testa” di glicerolo legato ad un gruppo fosfato e da due “code” di acidi grassi . Nelle membrane sia i lipidi che le proteine possono muoversi (possono “scivolare”) , perciò la membrana ha una struttura dinamica denominata anche “ modello a mosaico fluido ” ( → 5 ).

La membrana plasmatica è selettivamente permeabile , vale a dire che permette il passaggio di alcune sostanze e lo impedisce ad altre per mantenere regolato l’interno e la presenza delle sostanze necessarie per la vita delle cellule . La maggior parte degli ioni e delle molecole idrosolubili non è in grado di attraversare spontaneamente la barriera, che è di natura lipidica; per farlo necessita di una specifica proteina trasportatrice (detta carrier) o di una struttura formata da una grossa proteina inserita all’interno dello spessore della membrana e dotata di una cavità centrale, che fa da canale di passaggio .
La membrana rappresenta anche il mezzo con cui la cellula si “ fa riconoscere” dalle altre cellule . Essa contiene molecole particolari , di solito formate da zuccheri legati a proteine (glicoproteine) che corrispondono a una sorta di “ carta di identità ” in base alla quale la cellula viene riconosciuta come facente parte dell’organismo stesso e non viene attaccata dal sistema immunitario . Al contrario, se estranea, viene distrutta.

Al di sotto della membrana nel citoplasma delle cellule eucarioti si trova una rete di tuboli proteici che formano il CITOSCHELETRO , che sostiene e dà forma alla cellula . La cellula è in realtà una macchina che lavora molto e che ha necessità di scambiare con l’esterno una quantità elevata di materie prime e prodotti di rifiuto . Tale funzione viene svolta solo in parte dalla membrana, la quale è aiutata da diversi organuli cellulari presenti al proprio interno .

Questi organuli sono:

• Reticolo endoplasmatico , il quale somiglia ad un piccolo labirinto formato da membrane ripiegate e impilate tra loro e si divide in due forme distinte e con diverse funzioni . Il Reticolo Endoplasmatico Liscio ( R.E.L. ) possiede una membrana liscia e svolge il compito di produzione dei lipidi (sostanze grasse) cellulari . È responsabile della sintesi di alcuni steroidi, come gli ormoni sessuali , e della regolazione della concentrazione dello ione calcio . Nel fegato il reticolo interviene nei processi di detossificazione della sintesi di lipidi e colesterolo . Il Reticolo Endoplasmatico Rugoso ( R.E.G. ) viene così chiamato per la presenza sulla membrana di piccole strutture chiamate ribosomi, essenziali nel processo di produzione delle proteine .
• Ribosomi , come già detto, rappresentano la sede della sintesi delle proteine . Sono formati da due subunità di un particolare tipo di RNA (RNA ribosomiale) e possono essere associati al R.E.R. oppure liberi nel citoplasma .
• Apparato del Golgi , normalmente collocato vicino al nucleo, è costituito da pile di cisterne appiattite (piccole vescicole piatte). Rappresenta una zona di raccolta, elaborazione e smaltimento delle molecole prodotte dalla cellula nel loro passaggio verso l’esterno . In particolar modo rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti del reticolo endoplasmatico .
• Mitocondri , sono delle centrali di produzione dell’energia ; costituiscono infatti la sede del processo di respirazione cellulare , mediante il quale la cellula ricava energia (sotto forma di molecole di ATP) bruciando molecole di glucosio , derivanti dalla demolizione delle sostanze nutritive, in presenza di ossigeno. Sono sparsi nel citoplasma, hanno forma allungata e sono costituiti da due membrane .

• Lisosomi sono vescicole delimitate da una membrana e contengono enzimi capaci di digerire numerose molecole inutili o nocive per la cellula, organelli e organismi estranei.
• Nucleo cellulare rappresenta il principale organello cellulare delimitato da una doppia membrana non continua ma interrotta da piccoli canali di comunicazione con l’esterno chiamati pori , che permettono lo scambio tra il nucleoplasma e il citoplasma . Il nucleo contiene al suo interno acidi nucleici (DNA e RNA) e proteine . Tra queste ultime vi sono le proteine istoniche , le quali associate ai lunghi filamenti di DNA li organizzano compattandoli in modo tale da adattarli al ridotto volume del nucleo . Questa struttura così organizzata viene chiamata cromatina .

DNA: molecola dell’ereditarietà
Il DNA è una macromolecola (formata cioè da unità fondamentale che si ripete chiamata NUCLEOTIDE ) cui struttura ricorda molto quella di una scaletta a chiocciola , è costituita infatti da due catene parallele avvolte a spirale .

I nucleotidi che compongono i filamenti o catene sono formati da:

• Una porzione esterna:
• Gruppo fosfato
• Zucchero (desossiribosio)
• Una porzione interna:
• Base azotata: adenina guanina citosina timina

I nucleotidi si susseguono gli uni agli altri legando il gruppo fosfato di uno allo zucchero di quello immediatamente successivo . I legami tra le basi tengono unite le due catene e rappresentano i gradini della scaletta; l’adenina-timina e guanina-citosina . Le basi e la loro sequenza sono la parte più importante del DNA perché portano l’informazione genetica ; zuccheri e gruppi fosforici servono da sostegno .
Il DNA presenta perciò scritti nella sua molecola, in un codice speciale che è detto CODICE GENETICO , i nostri “ dati al completo” e perciò tutte le specifiche caratteristiche morfologiche e biochimiche del nostro organismo .

Nucleotide
Zucchero
Gruppo fosfato
Base azotata

Il DNA ordina ai diversi componenti cellulari cosa devono o non devono fare . I “ pezzi di DNA” in cui sono scritti i messaggi sono detti GENI ; un gene è un pezzettino di DNA in cui è scritto un messaggio che si traduce nella produzione di una proteina . Le proteine così prodotte sono NECESSARIE per la SOPRAVVIVENZA, MOLTIPLICAZIONE, SPECIALIZZAZIONE della cellula stessa.
Ogni specie animale o vegetale ed in particolare ogni individuo ha delle proteine proprie responsabili dell’individualità e che condizionano il manifestarsi dei diversi caratteri .

Più precisamente il complesso meccanismo che porta alla sintesi delle proteine può essere così semplificato:

AVVIENE NEL NUCLEO AVVIENE NEL CITOPLASMA
Trascrizione Traduzione
DNA → RNA → PROTEINE

Il DNA permette la trascrizione di RNA che esce dal nucleo va nel citoplasma dove ha luogo la traduzione del messaggio e la fabbricazione di quella proteina necessaria all’organismo in quel dato momento e ordinata dal DNA .

CROMOSOMI
Sono strutture a bastoncino presenti nel nucleo , particolarmente visibili durante la divisione cellulare , in questa fase appaiono divisi in due CROMATIDI uniti in una zona centrale detta CENTROMERO .
I CROMOSOMI sono costituiti soprattutto da DNA e PROTEINE e sono perciò portatori dei caratteri ereditari .

All’interno delle cellule umane sono contenuti circa due metri di DNA che vanno a formare il corredo cromosomico costituito da 46 cromosomi organizzati in 23 coppie . Ogni coppia di cromosomi è formata da 2 cromosomi che sono detti omologhi : uno è di origine paterna l’altro materna .
Le prime 22 coppie sono cromosomi somatici chiamate AUTOSOMI , la 23esima coppia è quella implicata nella determinazione del sesso , cromosoma SESSUALE , ed è diversa nel maschio e nella femmina :

• Maschio: XY
• Femmina: XX

Un fattore importantissimo da sottolineare è che le cellule germinali o gameti hanno un numero di cromosomi pari a 23 , la metà rispetto a quello contenuto in tutte le cellule restanti del nostro organismo chiamate cellule somatiche che ne hanno 46 (23 coppie) . Per questo motivo le cellule gametiche vengono chiamate aploidi e le cellule somatiche diploidi .

Divisione cellulare

Le cellule sono capaci di riprodursi: ciascuna di esse si divide in due cellule figlie mediante un processo di divisione equazionale che prende il nome di MITOSI .
Da una cellula madre si formano due cellule figlie, uguali per forma e funzioni. Le cellule figlie devono contenere l’intero corredo di molecole, di microstrutture e di organelli che possiede la cellula madre. In particolare, devono avere la loro membrana cellulare perfettamente efficiente e un nucleo che contenga il patrimonio genetico (anche quest’ultimo quindi deve duplicarsi).
La capacità di dividersi delle cellule è differente in base al tipo cui esse appartengono. La mitosi avviene in tutte le cellule somatiche . Alcune cellule nell’organismo hanno la capacità di riprodursi per tutta la vita e rimangono indifferenziate , potendo quindi dare luogo a diversi tipi cellulari: tali cellule sono dette staminali .

Esiste un altro processo di divisione cellulare e riguarda solo un tipo cellulare, le cellule sessuali o gametiche (spermatozoo e cellula uovo): MEIOSI .
La meiosi è un processo di divisione riduzionale mediante il quale una cellula eucariota con corredo cromosomico diploide dà origine a 2 cellule che a loro volta si riprodurranno con corredo cromosomico aploide .
Da una cellula madre si formano quattro cellule figlie , tutte diverse fra loro . Tale processo potrebbe sembrare molto simile alla mitosi ma, al contrario di questa, si ha la riduzione del corredo cromosomico in doppia copia a corredo a singola copia. Tramite poi il cosiddetto crossing-over (incrocio esterno) , si ha lo scambio e la ricombinazione genetica dei cromosomi, uno dei principali eventi alla base dell' evoluzione degli organismi eucarioti .
La meiosi è fondamentale nella riproduzione sessuale , la ricombinazione dell'informazione genetica proveniente dalle cellule di due individui differenti (maschio e femmina) della stessa specie, produce risultati ogni volta diversi, e naturalmente diversi anche dai due genitori.
Ogni genitore fornisce un corredo cromosomico "semplice" aploide (detto anche "dimezzato"), cellula ovulo nella femmina e spermatozoo nel maschio; la fusione (fecondazione) dei due corredi dimezzati (materno e paterno) e "rimescolati" ricostituisce il corredo intero e dà origine ad una singola nuova cellula, detta zigote , che diverrà il nuovo individuo.

Nucleo Cellulare:
Compartimento cellulare, delimitato da doppia membrana con piccoli canali (pori) per comunicare con l’esterno tramite il Nucleoplasma/Citoplasma, e contenente DNA/RNA

Mitocondrio:
Centrale elettrica;
Produzione energia tramite respirazione cellulare aerobica ATP (adenosina trifosfato), energia chimica.

Apparato del Golgi:
Glicosilazione (glicolipidi/glicoproteine) rielaborare, selezionare, esportare aminoacidi/proteine provenienti dal Reticolo endoplasmatico e da inviare ai Lisosomi.

Reticolo endoplasmatico:
Situato nel Citoplasma , a forma di labirinto , si divide in due forme;
LISCIO (R.E.L.) e RUGOSO (R.E.R.)
Il LISCIO con membrana liscia per la produzione lipidi, sintesi di alcuni steroidi (es. ormoni sessuali), regolazione/concentrazione dello ione Calcio .
Nel fegato come detossificatore sintesi lipidi/colesterolo.
Il RUGOSO così chiamato per via della presenza sulla membrana di Ribosomi , essenziali nel processo sintesi proteica.

Perossisoma (microcorpo)
Separato dal Citoplasma da una membrana doppio strato lipidico .
Produzione di acidi biliari, importanti per l'assorbimento di grassi e vitamine liposolubili, come le vitamine A e K. Produzione di perossido di idrogeno (acqua ossigenata), catabolismo acidi grassi a catena lunga/ramificata, sintesi lipidica per il metabolismo energetico. Biosintesi di plasmalogeni (fosfolipidi) per il funzionamento di cervello e polmoni.

Lisosoma (Idrolasi acide)
Responsabile della degradazione/digestione (distruzione) molecole estranee, e macromolecole ingerite dalla cellula.
Distruzione/riciclaggio cellule senescenti; Tramite questa funzione i globuli bianchi possono disfarsi di patogeni (cellule morte) precedentemente distrutti.
Autofagia/Eterofagia; Rimozione selettiva cellule danneggiate.
Autofagosoma; Distruzione patogeni utilizzandoli come fonte di energia.

DNA: Molecola delle informazioni genetiche (acido desossiribonucleico)
Il DNA, ovvero, la sequenza di determinati acidi nucleici (nucleotidi) nella cellula, ciò determina il codice genetico di ciascun individuo (caratteristiche morfologiche/biochimiche). I nucleotidi (unità ripetitive) sono costituiti da tre componenti fondamentali (gruppo fosfato e zucchero esternamente e base azotata internamente).
Il DNA genera l’imprinting ai vari componenti cellulari che verranno a crearsi successivamente, il quale avendo ricevuto l’orientamento si comporteranno in funzione del loro scopo (Geni).

Geni (unità ereditaria) ovvero, una codifica da parte del DNA, che può essere o un RNA strutturale, oppure una proteina .
La produzione di queste proteine saranno responsabili e necessarie per la sopravvivenza, moltiplicazione, specializzazione della cellula stessa.

CROMOSOMI :(portatori dei caratteri ereditari) I cromosomi sono strutture a bastoncino costituiti principalmente da DNA e PROTEINE presenti nel nucleo cellulare, per poi migrare nella cellula nelle varie fasi della Mitosi.

I TESSUTI

Un tessuto è un raggruppamento di cellule aventi forma struttura e funzioni simili, tenute insieme da una sostanza intercellulare più o meno abbondante e di composizione e consistenza variabile da tessuto a tessuto.
I principali tessuti sono:

• tessuto epiteliale;
• tessuto connettivale;
• tessuto muscolare;
• tessuto nervoso.

Funzioni degli epiteli di rivestimento

Gli epiteli di rivestimento rivestono la superficie esterna del corpo (l’ epidermide , strato più superficiale della pelle), la superficie interna degli organi cavi, comunicanti con l’esterno (di cui costituiscono la tonaca mucosa ), la superficie interna dei vasi sanguigni, dei quali costituiscono l’ endotelio , la superficie interna delle grandi cavità corporee e la superficie esterna degli organi in esse contenuti (costituendo il mesotelio , rivestimento epiteliale delle membrane sierose: pleura, pericardio e peritoneo).
Le caratteristiche strutturali e funzionali delle singole cellule che compongono un epitelio di rivestimento, la loro disposizione (in uno o più strati) e la sede in cui l’epitelio è localizzato sono gli elementi che condizionano le funzioni che ogni tipo di epitelio di rivestimento può svolgere.

Epiteli ghiandolari
Gli epiteli ghiandolari sono costituiti da cellule che producono e secernono (cioè rilasciano all’esterno della cellula) determinate sostanze, dette genericamente secreti . Queste cellule possono essere sparse tra altri tipi di cellule o raggruppate a formare dei veri e propri organi, detti ghiandole .
Se definiamo “ghiandola” qualunque struttura che produce e secerne una sostanza specifica, le ghiandole possono essere suddivise in due gruppi:
In base al destino del secreto, le ghiandole possono essere suddivise in:

• ghiandole esocrine (o “a secrezione esterna”), che riversano il loro secreto all’esterno del corpo umano o nel lume di organi cavi, direttamente o per mezzo di dotti escretori, costituiti da cellule epiteliali di rivestimento;
• ghiandole endocrine (o a “secrezione interna”), che riversano il loro secreto, detto ormone, nei vasi sanguigni.

Tessuto connettivo
Il tessuto connettivo è caratterizzato dalla presenza di una notevole quantità di sostanza extracellulare , la sostanza fondamentale , nella quale sono immerse le cellule e le fibre caratteristiche del connettivo. La sostanza extracellulare del connettivo è costituita da una matrice o sostanza fondamentale amorfa e da tre varietà di fibre in essa immerse: fibre collagene, reticolari, elastiche .
La composizione chimica della sostanza fondamentale, la composizione in fibre, la loro organizzazione spaziale e, infine, i tipi cellulari presenti, consentono di suddividere il tessuto connettivo in alcune varietà:
tessuto connettivo propriamente detto;

1. tessuto cartilagineo;
2. tessuto adiposo;
3. tessuto osseo.

Funzioni del tessuto connettivo
Il tessuto connettivo svolge importanti funzioni:

1. “connette”, ossia collega tra loro tessuti, organi, parti diverse del corpo;
2. sostiene l’intero organismo (per mezzo dello scheletro osseo), contiene e protegge i vari organi, dei quali costituisce la fine “impalcatura” di sostegno;
3. permette lo scambio e il trasporto di sostanze, offrendo nutrimento alle cellule dei vari organi e tessuti;
4. partecipa ai processi difensivi, in particolare contro le infezioni.

In sintesi, il tessuto connettivo svolge funzioni nutritive, di sostegno, protezione meccanica e di difesa.

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