La cellula (superiori)

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lezione
La cellula (superiori)
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Scienze naturali per le superiori 2
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.

Ciò che rende la cellula interessante è che ancora oggi molti suoi meccanismi non sono stati pienamente compresi. Una cellula è un sistema complesso con migliaia di componenti molecolari che lavorano insieme in modo coordinato per produrre il fenomeno che chiamiamo vita. Durante tutto il XX secolo queste componenti molecolari vennero identificati (per esempio, vedi Progetto Genoma) ma la ricerca continua sui dettagli dei processi cellulari come il controllo della divisione della cellula e della differenziazione cellulare. La rottura dei normali meccanismi di divisione cellulare può causare un anormale comportamento della cellula come i fenomeni tumorali.

Le cellule hanno interazioni complesse con l'ambiente che le circondano. Che esternamente vi sia un ambiente o altre cellule, i meccanismi di interazione sono presenti e complessi. Lo studio dei meccanismi con i quali le cellule rispondono in modo appropriato all'ambiente costituisce un vasto settore della ricerca moderna. Per fare un esempio, un ormone come l'insulina interagente con la superficie di una cellula può risultare nel comportamento alterato di centinaia di componenti molecolari all'interno della cellula.

Il materiale genetico di tutte le cellule è identico: eppure esistono migliaia di cellule differenti all'interno del corpo umano e tutte contribuiscono a conferire al corpo di ogni individuo forma e dimensioni differenti. Tutte queste cellule hanno un antenato comune, lo zigote. Lo studio di come le cellule di differenziano durante lo sviluppo dell'embrione (biologia dello sviluppo) costituisce un ramo della Biologia. Molto del controllo sulla differenziazione della cellula è a livello genetico (vedi trascrizione), tramite l'mRNA. Genetisti, biologi molecolari e cellulari stanno lavorando per scoprire i dettagli di come le cellule si specializzano per raggiungere funzioni complesse e differenti come a contrazione dei muscoli all'immagazzinamento di informazioni nella memoria.

Le dimensioni delle cellule[modifica]

Le cellule sono così piccole che questo ammasso di cellule di topo misura soltanto 50 microns

Benché in genere le cellule biologiche sono troppo piccole per essere viste senza microscopio ci sono eccezioni interessanti nelle dimensioni delle cellule. Le cellule degli Eucarioti sono tipicamente 10 volte più grandi di quelle dei Procarioti. In media le cellule delle piante sono fra le più grandi , probabilmente perché contengono molta acqua e molti vacuoli.

Ecco una lista di esempi utili a farsi un'idea delle dimensioni delle cellule.Fate molta attenzione a notare la grande varietà di tipi e di grandezze che le cellule possono raggiungere.

Schema di una tipica cellula animale con i suoi componenti cellulari detti organuli:
(1) nucleolo
(2) nucleo
(3) ribosoma (little dots)
(4) vescicoli
(5) reticolo endoplasmatico rugoso (ER)
(6) Apparato del Golgi
(7) w:Citoscheletro
(8) Reticolo endoplasmatico liscio
(9) Mitocondri
(10) Vacuoli
(11) Citoplasma
(12) Lisosomi
(13) Centrioli con Centrosomi

A questo punto entriamo nell' area dei colossi della biologia :

  • 1 - 10 µm dimensioni normali per i Procarioti
  • 1 µm Diameter of human nerve cell process
  • 2 µm E.coli - un batterio che vive nell' intestino
  • 3 µm Mitocondri
  • 5 µm lunghezza di un cloroplasto
  • 6 µm il nucleo
  • 9 µm Globulo rosso

A 10 µm siamo nella vita vera e propria :

  • 10 - 30 µm La maggior parte delle cellule animali degli Eucarioti
  • (10 - 100 µm) Cellule delle piante degli Eucarioti
  • 90 µm Piccola Ameba
  • 100 µm Ovocita umano
  • 160 µm Megacariocita
  • 500 µm Batterio gigante Thiomargarita
  • 800 µm grande Ameba
  • 1 mm Diametro di cellula nervosa di polpo gigante
  • 40mm Diametro di una ameba gigante Gromia Sphaerica
  • 120 mm Diametro di un uovo di struzzo
  • 3 metri Lunghezza della cellula nervosa del collo di una giraffa

Decimodimillimetro

Di cosa è fatta una cellula[modifica]

I più importanti elementi chimici che compongono la cellula sono:

  • 59% Idrogeno (H)
  • 24% Ossigeno (O)
  • 11% Carbonio (C)
  • 4% Azoto (N)
  • 2% Altri - Fosforo(P), Zolfo (S), etc.

La differenza tra questi elementi son i rispettivi pesi atomici, gli elettroni ed in generale le loro proprietà chimiche .Un atomo può legarsi solo a determinati altri atomi in numero limitato.Per esempio il Carbonio (C) può legarsi soltanto a 4 atomi , avento quattro elettroni di valenza esterni;l'Idrogeno ne ha solo uno e di conseguenza può legarsi soltanto ad un altro atomo. Un esempio può essere il metano CH4. L'ossigeno ha solo due elettroni liberi e può anche formare soltanto un doppio legame con un singolo atomo che in chimica organica si chiama 'estere'.


Metano Acqua Metanolo (Alcool Metilico)
  H
  |
H-C-H
  |
  H
H   H
 \ /
  O
  H
  |
H-C-O-H
  |
  H

Le più importanti molecole organiche che formano una cellula sono :

  • 50% proteine
  • 15% acidi nucleici
  • 15% carboidrati
  • 10% lipidi
  • 10% Altro

Ecco una lista di elementi chimici con simbolo, peso atomico e rispettivo ruolo biologico.

Elemento Simbolo Peso Atomico Ruolo Biologico
Calcio Ca 40.1 ossa; messaggero della contrazione muscolare
Carbonio C 12.0 Costituente strutturale delle molecole organiche
Cloro Cl 35.5 Digestione e fotosintesi
Rame Cu 63.5 necessario per alcuni molluschi
Fluoro F 19.0 Necessario nello sviluppo dei denti
Idrogeno H 1.0 nell' acqua e in molte altre molecole
Iodio I 126.9 Tiroxina (un ormone)
Ferro Fe 55.8 Emoglobina
Magnesio Mg 24.3 Parte della clorofilla, il pigmento fotosintetico; essenziale per alcuni enzimi.
Manganese Mn 54.9 Essenziale per alcuni enzimi.
Azoto N 14.0 Costituente di tutte le proteine ed acidi nucleici.
Ossigeno O 16.0 Respirazione; parte dell' acqua; coinvolto nella maggior parte delle molecole organiche.
Fosforo P 31.0 Legame ad alta energia in ATP.
Potassio K 39.1 Generazione di impulsi nervosi.
Selenio Se 79.0 Per il lavoro di molti enzimi.
Silicio Si 28.1 Gusci di diatomee.
Sodio Na 23.0 Parte del Sale; conduzione nervosa
Zolfo S 32.1 Costituente di molte proteine. Importante nella struttura delle proteine: i legami zolfo sono solidi.
Zinco Zn 65.4 Essenziale per l'enzima ossidativo dell' alcool.