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La membrana plasmatica e la parete cellulare

La membrana plasmatica, con le proteine intrinseche, i glicolipidi e le glicoproteine, assolve due importanti funzioni:

  • funzioni di trasporto
  • funzioni captative

Per quanto riguarda il trasporto esso può essere effettuato secondo tre diverse modalità. Se avviene senza consumo di energia, attraverso il doppio strato fosfolipidico, si parla di trasporto passivo: esso funziona solo secondo gradiente di concentrazione, cioè gli ioni e le molecole si spostano dalle zone dove sono più concentrate verso quelle dove la loro concentrazione è minore. Un caso particolare di trasporto è quello che convolge l’acqua che, essendo polare, passa attraverso la membrana tramite dei pori molecolari (proteine trans membrana) mediante il meccanismo osmotico. Se il trasporto avviene sempre senza consumo di energia ma è mediato da particolari proteine di membrana (carrier) si parla di trasporto facilitato o diffusione facilitata.

È questo il caso del lattosio e del glucosio che hanno una particolare affinità per alcuni carrier e vengono introdotti nella cellula mediante diffusione secondo gradiente di concentrazione.

Il terzo tipo di trasporto viene effettuato con consumo di ATP e in genere riguarda alcuni ioni che attraversano la membrana contro gradiente: questo tipo di trasporto viene chiamato attivo. Un esempio classico è la Na+/K+-ATPasi, detta anche pompa sodio-potassio.

Le funzioni captative sono svolte dalle glicoproteine: esse sono fondamentali per la trasmissione di segnali chimici tra cellule diverse e per il riconoscimento (ad esempio nell’inibizione da contatto durante la crescita dei tessuti).

Una struttura presente, oltre alla membrana plasmatica, è la parete cellulare, presente però solo nelle cellule vegetali. Essa avvolge la membrana plasmatica ed è costituita da pectina e cellulosa. Discorso a parte vale per la parete cellulare dei batteri, che è costituita da peptidoglicani. La parete cellulare conferisce maggiore rigidità alla cellula.

Nucleo

Contiene DNA, RNA e proteine: queste molecole, il cui insieme viene detto cromatina, sono separate dal citoplasma tramite una membrana nucleare, costituita da due membrane a doppio strato di fosfolipidi. La continuità della membrana nucleare è interrotta da pori nucleari, particolari strutture proteiche. Quando la cellula è in divisione mitotica o meiotica, la cromatina si addensa fino a formare i cromosomi: ognuno di essi è costituito da due bracci detti cromatidi, uniti tramite una struttura detta centromero. Le funzioni del nucleo sono fondamentalmente due: duplicazione del DNA e sintesi dell’RNA (trascrizione). Un particolare tipo di RNA, detto RNA ribosomiale, viene trascritto nel nucleolo, una particolare zona del nucleo, abbastanza evidente: l’RNA andrà poi a costituire le subunità dei ribosomi.

Citoplasma

La parte liquida del citoplasma è detta citosol ed è una soluzione colloidale in cui sono dispersi ioni, proteine, amminoacidi, ATP ed altri soluti. Il citosol delle cellule contiene i ribosomi , strutture deputate alla sintesi delle proteine. Sono costituiti da due subunità, una detta maggiore e l’altra detta minore, formate da RNA ribosomiale e proteine: i ribosomi degli organismi procarioti ed eucarioti sono diversi per dimensione e costituzione. Nelle cellule eucariote i ribosomi sono spesso uniti al reticolo endoplasmatico, che è un sistema di tubuli e di vescicole membranarie: in questo caso viene chiamato reticolo endoplasmatico ruvido. Il reticolo endoplasmatico ha due funzioni: sintesi di sostanze organiche complesse (lipidi e proteine) e accumulo di molecole e ioni in modo tale da separarli dal resto del citosol. È presente anche un altro sistema di cisterne detto apparato di Golgi che, prendendo in carico le sostanze sintetizzate dal reticolo endoplasmatico le modifica e le incapsula con dei fosfolipidi formando delle vescicole.

Mitocondri

Sono organuli presenti in tutte le cellule (tranne i batteri e le cianoficee). Sono costituiti da due membrane: una esterna, continua, ed una interna, formante delle pieghe dette creste. Svolgono quello che viene detto metabolismo ossidativo, cioè degradano sostanza organica sintetizzando ATP: all’interno dei mitocondri ha luogo il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa.

Cloroplasti

Sono organuli presenti prevalentemente nelle cellule vegetali: infatti sono deputati alla fotosintesi clorofilliana e sono tipici degli organismi autotrofi. Hanno forma lenticolare e sono formati da due membrane, una esterna ed una interna. Quest’ultima delimita uno spazio detto stroma, dove avviene la fase oscura della fotosintesi e vengono sintetizzati alcuni carboidrati (ciclo di Calvin). Nello stroma sono presenti numerosi sacculi appiattiti ed impilati, detti tilacoidi. Un gruppo di tilacoidi forma i grana. La membrana di questi sacculi è ricca di pigmenti tra cui la clorofilla, fondamentale nella fase luminosa della fotosintesi poiché costituisce la molecola principale dei due foto sistemi.

Citoscheletro

È costituito da proteine ed è l’elemento strutturale della cellula. Il citoscheletro presenta tre strutture diverse: filamenti di actina, filamenti intermedi e microtubuli. Questi ultimi vanno a costituire, nelle cellule animali e in alcuni protisti, i centrioli ed i corpi basali. I primi sono importanti durante la fase di divisione cellulare, poiché permettono la distribuzione dei cromosomi alle cellule figlie; i secondi perché sono alla base dellla formazione di ciglia e flagelli, apparati motori tipici di alcuni tipi di cellule, soprattutto organismi unicellulari.

Ricordiamo brevemente alcuni corpuscoli tra cui:

i vacuoli, che sono cavità presenti soprattutto nelle cellule vegetali e costituiscono una sorta di serbatoio contenente soluzioni saline o di sostanze organiche semplici,

i lisosomi e i perossisomi, vescicole contenenti enzimi idrolitici deputati alla detossicazione cellulare,

i leucoplasti, organelli vegetali con funzioni di riserva, soprattutto di amido.

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