LA CELLULA

si riproduce

si nutre respira elimina i

propri rifiuti

E’ l’unità strutturale e funzionale di

tutti gli organismi viventi

è un corpuscolo delimitato da un involucro

e dotato di tutte le caratteristiche della vita

LA CELLULA

La scoperta delle cellule risale al XVII secolo,

all’epoca dei primi rudimentali microscopi.

Robert Hooke (1635-1703)

Individuò in una sezione sottile di sughero

numerose “cellette” vuote, ma non le collegò

subito all’organizzazione dei viventi; si limitò a

darne loro un nome: CELLULA

UN PO’ DI STORIA ...

… solo nella prima metà del XIX secolo si scoprì che si

compongono di cellule tutte le piante (Matthias Schleiden,nel

1838) e tutti gli animali, grazie a

Theodor Schwann nel 1839 (scopritore anche delle c. di Schwann i cui prolungamenti

formano la guaina mielinica delle fibre nervose periferiche)

Vent’anni più tardi lo scienziato tedesco

Rudolf Virchow (1821–1902) affermò

che:

“la cellula è l’unità vitale di tutti gli

organismi viventi e che ogni cellula

deriva da un’altra cellula precedente”.

L’insieme di queste conclusioni condusse alla…

Teoria cellulare Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule

La cellula è l’unità strutturale e funzionale dei

viventi

Ogni cellula deriva da altre cellule

Tutti gli organismi sono costituiti da

una o più cellule

in base a questo si distinguono

Organismi unicellulari

(batteri, alghe azzurre

e protisti)

Organismi pluricellulari

(protisti, animali, piante e funghi)

Negli organismi unicellulari la singola cellula adempie a

tutti i compiti fondamentali per la vita

per mantenere un rapporto ottimale con l’ambiente, dal

quale traggono le sostanze nutritive e nel quale scaricano

le sostanze di rifiuto, debbono avere dimensioni ridotte

Batteri 1μm (10 -6 m)

Organismi unicellulari

scanning trasmission electron microscope (microscopio elettronico a scansione e trasmissione)

Esistono 2 tipi fondamentali di microscopio:

- ottico: sfrutta lenti di vetro e la luce visibile (fascio di fotoni)

per formare un’immagine ingrandita. Ha una risoluzione di circa 0.2 µm che è 1000 volte

quella dell’occhio umano e permette di visualizzare la forma e le dimensioni della cellula

e di alcune sue strutture interne.

- elettronico: usa degli elettromagneti per focalizzare un fascio di elettroni, ma dato che

non possiamo vedere gli elettroni li dirige verso uno schermo fluorescente per creare

un’immagine visibile. Ha una risoluzione di circa 0.2 nm cioè 1 milione di volte maggiore

di quella dell’occhio umano e permette di distinguere i dettagli di numerose strutture

subcellulari.

Nell’ambito della microscopia elettronica sono state messe appunto diverse altre

tecniche come ad esempio la STEM che combinando le caratteristiche di un

microscopio a scansione (SEM) e uno a trasmissione (TEM) ha potere risolutivo

estremamente elevato tale da arrivare a distinguere perfino gli atomi del campione.

Negli organismi pluricellulari l’insieme delle

cellule

si differenzia specializzandosi nello

svolgimento di particolari funzioni

sono tutte coordinate tra loro

formano livelli di organizzazione superiore

Organismi pluricellulari

cellula→tessuto→organo→apparato→organismo

in rapporto alla loro funzione le cellule hanno forma molto varia. . .

cubica arrotondata

stellata (astrociti)

concava

(eritrociti)

. . . ed anche dimensioni diverse tra 10 μm a 100 μm

Forma e Dimensioni

prismatica cilindrica

Cellule soggette a rinnovamento

per tutta la vita dell’individuo vengono

continuamente sostituite da cellule nuove (es.

pelle)

Cellule in espansione

smettono di dividersi quando l’individuo ha

completato la crescita, ma possono riprendere

a dividersi in seguito a ferite o traumi (es.

tessuto muscolare liscio e fegato)

Cellule statiche

perdono la capacità di dividersi (es. cellule

nervose)

Cellule staminali

cellule indifferenziate che mantengono la

capacità di riprodursi per tutta la vita dando luogo

ai diversi tipi di cellule specializzate

In base alla capacità di riprodursi si distinguono:

Nonostante siano molto diverse tra loro per forma, funzione e

dimensione, le cellule presentano un’organizzazione di base

comune

CITOPLASMA

matrice fluida

DNA

materiale genetico

MEMBRANA PLASMATICA

involucro che le delimita

separando l’ambiente

interno dall’esterno

Struttura

In relazione al fatto che il materiale genetico sia racchiuso o

meno da un nucleo ben distinto delimitato da una

membrana, le cellule vengono distinte in:

Il DNA è concentrato

in una regione del

citoplasma chiamata

nucleoide

Il DNA è racchiuso in

un nucleo vero

delimitato da una

membrana nucleare

PROCARIOTE EUCARIOTE

I procarioti

BATTERI ALGHE AZZURRE

livello di organizzazione cellulare più semplice

dimensioni fino a 2 μm di diametro e 100 μm di lunghezza

organismi unicellulari

granuli di riserva

plasmide

ribosomi citoplasma

ripiegamento membrana

Cromosoma circolare

pili

membrana

parete

capsula

diversi tipi di forme caratteristiche

alcuni formano spore, forme protettive o di resistenza in

grado di sopravvivere per lunghi periodi a condizioni

ambientali avverse

si riproducono velocemente (15-45 min.) per scissione

binaria

sono i più antichi organismi conosciuti (3,5 miliardi di anni

fa)

hanno avuto enorme diffusione grazie alla loro capacità

di adattamento in tutti gli ambienti naturali compresi

quelli caratterizzati da condizioni estreme (assenza di

ossigeno, elevate temperature, elevata salinità)

impossibili ad altre forme di vita

sono estremamente specializzati, perché una volta

adattati al loro ambiente non riescono a vivere in altre

condizioni

alcuni sono patogeni sia per piante che per animali

(uomo compreso)

dal punto di vista metabolico sono estremamente variabili

Fonte di energia

Autotrofi

capaci di sintetizzare le sostanze

organiche da soli mediante

fotosintesi

chemiosintesi (fonte di energia:

ossidazione di molecole inorganiche)

Eterotrofi

utilizzano sostanze

organiche già elaborate

Ossigeno

Aerobi

Anaerobi obbligati

Anaerobi facoltativi

Temperatura psicrofili (temperature < 20°C)

mesofili (tra 25°C e 45°C)

termofili (temperatura > 45°C)

Classificazione

batteri primitivi che vivono in

condizioni estreme (ma che

un tempo dovevano essere

quelle più comuni sulla terra):

vivono nelle sorgenti

termali solfuree acide e calde

vivono in acque salate

molto concentrate (Mar Morto)

riuniscono la maggior parte delle

classi di batteri conosciute di cui

fanno parte specie di grande

utilità per l’uomo (fermentanti; es.

nella produzione di vino e pane),

ma anche specie patogene

ARCHEOBATTERI EUBATTERI

ALGHE AZZURRE

Sono dette anche cianobatteri o cianoficee,

perché contengono oltre alla clorofilla anche la

ficocianina (pigmento che conferisce il

caretteristico colrore blu-verde)

La parete cellulare è rinforzata da uno strato di

mucillagine che tiene uniti gli individui in colonie

Vivono soprattutto in acque salate o dolci,

spesso ricche di sostanze organiche ed nei

periodi di “fioritura” si accumulano in superficie

creando un problema per l’ecosistema acquatico

Alcune vivono in simbiosi con i funghi formando i

licheni

VIRUS

Non sono organismi viventi

Sono parassiti endocellulari obbligati capaci

di vivere e riprodursi soltanto all’interno della

cellula ospite

“veleno” termine usato per

la prima volta alla fine del XIX

sec. per indicare particelle

patogene più piccole dei

batteri

• dimensioni tra 10 – 300 nm (1 nm = 1 milionesimo di millimetro)

• visibili solo al microscopio elettronico

• sono privi di una struttura cellulare vera e propria

ENVELOPE rivestimento lipidico (Herpes

virus e Retrovirus)

DNA o RNA

CAPSIDE involucro proteico

costituito da varie subunità

dette capsomeri

STRUTTURA

CLASSIFICAZIONE

I virus sono classificati a seconda del tipo di acido nucleico

che contengono

DNA virus RNA virus

CICLI INFETTIVI

1. Adesione

l’involucro proteico (capside) è specializzato per legarsi a

specifiche glicoproteine di membrana della cellula ospite

2. Penetrazione (esistono 3 modalità)

- endocitosi (il virus penetra completamente nella cellula e

successivamente l’involucro viene digerito dagli enzimi dell’ospite)

- fusione dell’envelope con la membrana della cellula ospite

- iniezione dell’acido nucleico virale (batteriofagi)

3. Svestimento liberazione del DNA / RNA

4. Replicazione

il materiale genetico del virus si integra con quello della cellula.

Negli RNA virus il materiale genetico, prima di essere introdotto

nella cellula ospite, deve essere trascritto (copiato) in DNA

medianate un enzima contenuto anch’esso nel virus detto trascrittasi

inversa

CICLO LITICO Sintesi dei diversi

componenti virali

Assemblaggio dei

capsomeri (subunità del

capside) e

impacchettamento del

DNA / RNA

Liberazione dei virioni

per lisi della cellula

CICLO LISOGENO

Il DNA virale integrato in

quello dell’ospite rimane

quiescente e solo in

particolari situazioni può dare

origine ad un ciclo litico

Adesione

Iniezione

alcune malattie virali

raffreddore

influenza

morbillo

paraotite

herpes (simplex e zoster)

varicella

encefalite

poliomielite

febbre gialla

epatite (A, B, C)

rabbia

febbre emorragica

AIDS

citomegalovirus

rosolia

Malattie acute

Malattie mortali

Malattie al feto