Cellula eucariotica: definizione, struttura e funzione (con analogia e diagramma)

Come hai già imparato, cellule sono l'unità fondamentale della vita.

E se stai sperando di superare i test di biologia delle scuole medie o superiori o stai cercando un aggiornamento prima della biologia del college, la conoscenza della struttura delle cellule eucariotiche è un must.

Continua a leggere per una panoramica generale che coprirà tutto ciò che devi sapere per (la maggior parte) dei corsi di biologia delle scuole medie e superiori. Segui i collegamenti per le guide dettagliate a ciascun organello cellulare per migliorare i tuoi corsi.

Cosa sono esattamente le cellule eucariotiche? Sono una delle due principali classificazioni delle cellule: eucariotiche e procariote. Sono anche i più complessi dei due. Le cellule eucariotiche includono cellule animali – comprese le cellule umane – cellule vegetali, cellule fungine e alghe.

Le cellule eucariotiche sono caratterizzate da un nucleo legato alla membrana. È diverso dalle cellule procariotiche, che hanno un nucleoide, una regione densa di DNA cellulare, ma in realtà non hanno un compartimento separato legato alla membrana come il nucleo.

Le cellule eucariotiche hanno anche organelli, che sono strutture legate alla membrana che si trovano all'interno della cellula. Se guardassi le cellule eucariotiche al microscopio, vedresti strutture distinte di tutte le forme e dimensioni. Le cellule procariotiche, d'altra parte, sembrerebbero più uniformi perché non hanno quelle strutture legate alla membrana per rompere la cellula.

Allora perché gli organelli rendono speciali le cellule eucariotiche?

Pensa a organelli come le stanze della tua casa: il tuo soggiorno, le camere da letto, i bagni e così via. Sono tutti separati da pareti – nella cella, queste sarebbero le membrane cellulari – e ogni tipo di stanza ha il suo uso distinto che, nel complesso, rende la tua casa un luogo confortevole in cui vivere. Gli organelli funzionano in modo simile; hanno tutti ruoli distinti che aiutano le tue cellule a funzionare.

Tutti quegli organelli aiutano le cellule eucariotiche a svolgere funzioni più complesse. Quindi, gli organismi con cellule eucariotiche, come gli umani, sono più complessi degli organismi procarioti, come i batteri.

Parliamo del "cervello" della cellula: il nucleo, che contiene la maggior parte del materiale genetico della cellula. La maggior parte del DNA della tua cellula si trova nel nucleo, organizzato in cromosomi. Negli esseri umani, ciò significa 23 paia di due cromosomi, o 26 cromosomi complessivamente.

Il nucleo è dove la tua cellula prende decisioni su quali geni saranno più attivi (o "espressi") e quali geni saranno meno attivi (o "soppressi"). È il sito della trascrizione, che è il primo passo verso la sintesi proteica e l'espressione di a gene in una proteina.

Il nucleo è circondato da una membrana nucleare a doppio strato chiamata involucro nucleare. L'involucro contiene diversi pori nucleari, che consentono sostanze, incluso materiale genetico e RNA messaggero o mRNA, per entrare e uscire dal nucleo.

E, infine, il nucleo ospita il nucleolo, che è la struttura più grande del nucleo. Il nucleolo aiuta le cellule a produrre ribosomi – più su quelli in un secondo – e svolge anche un ruolo nella risposta allo stress della cellula.

Nella biologia cellulare, ogni cellula eucariotica è separata in due categorie: il nucleo, che abbiamo appena descritto sopra, e il citoplasma, che è, beh, tutto il resto.

Il citoplasma nelle cellule eucariotiche contiene gli altri organelli legati alla membrana di cui parleremo in seguito. Contiene anche una sostanza gelatinosa chiamata citosol – una miscela di acqua, sostanze disciolte e proteine ​​strutturali – che costituisce circa il 70 percento del volume della cellula.

Ogni cellula eucariotica – cellule animali, cellule vegetali, chi più ne ha più ne metta – è avvolta da una membrana plasmatica. Il struttura della membrana plasmatica è composto da diversi componenti, a seconda del tipo di cella che stai guardando, ma tutti condividono un componente principale: un doppio strato fosfolipidico.

Ogni molecola fosfolipidica è costituita da a idrofilo (o amante dell'acqua) testa di fosfato, più due idrofobico (o che odiano l'acqua) acidi grassi. La doppia membrana si forma quando due strati di fosfolipidi si allineano coda a coda, con gli acidi grassi che formano lo strato interno della membrana e i gruppi fosfato all'esterno.

Questa disposizione crea confini distinti per la cellula, rendendo ogni cellula eucariotica una propria unità distinta.

Ci sono anche altri componenti della membrana plasmatica. Le proteine ​​all'interno della membrana plasmatica aiutano a trasportare i materiali dentro e fuori la cellula e ricevono anche segnali chimici dall'ambiente a cui le cellule possono reagire.

Alcune delle proteine ​​della membrana plasmatica (un gruppo chiamato glicoproteine) hanno anche carboidrati attaccati. Le glicoproteine ​​agiscono come "identificazione" per le tue cellule e svolgono un ruolo importante nell'immunità.

Se una membrana cellulare non suona tutti così forte e sicuro, hai ragione – non lo è! Quindi le tue cellule hanno bisogno di un citoscheletro sottostante per aiutare a mantenere la forma della cellula. Il citoscheletro è costituito da proteine ​​strutturali che sono abbastanza forti da supportare la cellula e che possono persino aiutare la cellula a crescere e muoversi.

Ci sono tre tipi principali di filamenti che compongono il citoscheletro delle cellule eucariotiche:

• microtubuli: Questi sono i filamenti più grandi nel citoscheletro e sono fatti di una proteina chiamata tubulina. Sono estremamente forti e resistenti alla compressione, quindi sono fondamentali per mantenere le cellule nella forma corretta. Hanno anche un ruolo in motilità cellulare o mobilitàe aiutano anche a trasportare il materiale all'interno della cellula.

• Filamenti intermedi: Questi filamenti di medie dimensioni sono fatti di cheratina (che, per tua informazione, è anche la principale proteina presente nella pelle, nelle unghie e nei capelli). Lavorano insieme ai microtubuli per aiutare a mantenere la forma della cellula.

• Microfilamenti: La più piccola classe di filamenti nel citoscheletro, i microfilamenti sono costituiti da una proteina chiamata actina. L'actina è altamente dinamica: le fibre di actina possono facilmente accorciarsi o allungarsi, a seconda di ciò di cui la cellula ha bisogno. I filamenti di actina sono particolarmente importanti per la citochinesi (quando una cellula si divide in due alla fine della mitosi) e svolgono anche un ruolo chiave nel trasporto e nella mobilità cellulare.

Il citoscheletro è la ragione per cui le cellule eucariotiche possono assumere forme molto complesse (dai un'occhiata a questa pazza forma del nervo!) senza, beh, crollare su se stessi.

Guarda una cellula animale al microscopio e troverai un altro organello, il centrosoma, che è strettamente correlato al citoscheletro.

Il centrosoma funziona come il principale centro organizzatore dei microtubuli (o MTOC) della cellula. Il centrosoma svolge un ruolo cruciale nella mitosi, tanto che i difetti del centrosoma sono legati a malattie della crescita cellulare, come il cancro.

Troverai il centrosoma solo nelle cellule animali. Le cellule vegetali e fungine utilizzano meccanismi diversi per organizzare i loro microtubuli.

Mentre tutte le cellule eucariotiche contengono un citoscheletro, alcuni tipi di cellule, come le cellule vegetali, hanno una parete cellulare per una protezione ancora maggiore. A differenza della membrana cellulare, che è relativamente fluida, il parete cellulare è una struttura rigida che aiuta a mantenere la forma della cellula.

L'esatta composizione della parete cellulare dipende dal tipo di organismo che stai osservando (alghe, funghi e cellule vegetali hanno tutte pareti cellulari distinte). Ma generalmente sono fatti di polisaccaridi, che sono carboidrati complessi, nonché proteine ​​strutturali per il supporto.

La parete cellulare della pianta fa parte di ciò che aiuta le piante a stare dritte (almeno, finché non sono così private dell'acqua da iniziare ad appassire) e a resistere a fattori ambientali come il vento. Funziona anche come una membrana semipermeabile, consentendo a determinate sostanze di entrare e uscire dalla cellula.

Quei ribosomi prodotti nel nucleolo?

Ne troverai un sacco in reticolo endoplasmatico, o ER. Nello specifico li troverai nel reticolo endoplasmatico rugoso (o RER), che prende il nome dall'aspetto "ruvido" che ha grazie a tutti quei ribosomi.

In generale, il pronto soccorso è l'impianto di produzione della cellula ed è responsabile della produzione di sostanze di cui le cellule hanno bisogno per crescere. Nel RER, i ribosomi lavorano duramente per aiutare le cellule a produrre le migliaia e migliaia di proteine ​​diverse di cui le cellule hanno bisogno per sopravvivere.

C'è anche una parte dell'ER non ricoperti di ribosomi, chiamati the reticolo endoplasmatico liscio (o SER). Il SER aiuta le cellule a produrre lipidi, compresi i lipidi che formano la membrana plasmatica e le membrane degli organelli. Aiuta anche a produrre alcuni ormoni, come estrogeni e testosterone.

Mentre il pronto soccorso è l'impianto di produzione della cellula, il Apparato del Golgi, talvolta chiamato corpo di Golgi, è l'impianto di confezionamento della cellula.

L'apparato del Golgi prende le proteine ​​appena prodotte nel pronto soccorso e le "impacchetta" in modo che possano funzionare correttamente nella cellula. Inoltre, confeziona le sostanze in piccole unità legate alla membrana chiamate vescicole, e poi vengono spedite al loro posto appropriato nella cellula.

L'apparato del Golgi è costituito da piccole sacche chiamate cisterne (sembrano una pila di frittelle al microscopio) che aiutano a lavorare i materiali. Il cis faccia dell'apparato del golgi è il lato entrante che accoglie nuovi materiali, e il trans la faccia è il lato in uscita che li libera.

lisosomi svolgono anche un ruolo chiave nella trasformazione di proteine, grassi e altre sostanze. Sono piccoli organelli legati alla membrana e sono altamente acidi, il che li aiuta a funzionare come lo "stomaco" della tua cellula.

Il compito dei lisosomi è di digerire i materiali, abbattendo proteine, carboidrati e lipidi indesiderati in modo che possano essere rimossi dalla cellula. I lisosomi sono una parte particolarmente importante delle tue cellule immunitarie perché possono digerire i patogeni e impedire loro di danneggiarti in generale.

Allora, dove prende la tua cella l'energia per tutta quella produzione e spedizione? Il mitocondri, a volte chiamato la centrale elettrica o la batteria della cella. Il singolare di mitocondri è mitocondrio.

Come probabilmente avrai intuito, i mitocondri sono i principali siti di produzione di energia. In particolare, sono dove le ultime due fasi di respirazione cellulare luogo – e il luogo in cui la cellula produce la maggior parte della sua energia utilizzabile, sotto forma di ATP.

Come la maggior parte degli organelli, sono circondati da un doppio strato lipidico. Ma i mitocondri in realtà hanno due membrane (una membrana interna ed una esterna). La membrana interna è strettamente ripiegata su se stessa per una maggiore superficie, il che dà a ciascun mitocondrio più spazio per eseguire reazioni chimiche e produrre più carburante per la cellula.

Diversi tipi di cellule hanno un diverso numero di mitocondri. Le cellule del fegato e dei muscoli, ad esempio, ne sono particolarmente ricche.

Mentre i mitocondri potrebbero essere la centrale elettrica della cellula, il perossisoma è una parte centrale del metabolismo cellulare.

Questo perché i perossisomi aiutano ad assorbire i nutrienti all'interno delle cellule e sono ricchi di enzimi digestivi per abbatterli. I perossisomi contengono e neutralizzano anche il perossido di idrogeno, che potrebbe altrimenti danneggiare il DNA o le membrane cellulari, per promuovere la salute a lungo termine delle cellule.

Non tutte le cellule contengono cloroplasti - non si trovano nelle cellule vegetali o fungine, ma si trovano nelle cellule vegetali e in alcune alghe - ma quelle che li fanno ne fanno buon uso. Cloroplasti sono il sito della fotosintesi, l'insieme di reazioni chimiche che aiutano alcuni organismi a produrre energia utilizzabile dalla luce solare e aiutano anche a rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera.

I cloroplasti sono ricchi di pigmenti verdi chiamati clorofilla, che catturano determinate lunghezze d'onda della luce e innescano le reazioni chimiche che costituiscono la fotosintesi. Guarda dentro un cloroplasto e troverai pile di materiale simili a frittelle chiamate tilacoidi, circondato da uno spazio aperto (chiamato il stroma).

Ogni tilacoide ha anche la sua membrana, la membrana tilacoide.

Guarda una cellula vegetale al microscopio e probabilmente vedrai un grande bolla che occupa molto spazio. Questo è il vacuolo centrale.

Nelle piante, il vacuolo centrale si riempie di acqua e sostanze disciolte e può diventare così grande da occupare i tre quarti della cellula. Applica una pressione di turgore alla parete cellulare per aiutare a "gonfiare" la cellula in modo che la pianta possa stare in piedi.

Altri tipi di cellule eucariotiche, come le cellule animali, hanno vacuoli più piccoli. Diversi vacuoli aiutano a immagazzinare nutrienti e prodotti di scarto, in modo che rimangano organizzati all'interno della cellula.

Hai bisogno di un aggiornamento sul più grande differenze tra cellule vegetali e animali? Ti abbiamo coperto:

• Il vacuolo: Le cellule vegetali contengono almeno un grande vacuolo per mantenere la forma della cellula, mentre i vacuoli animali sono di dimensioni più piccole.
• Il centriolo: Le cellule animali ne hanno uno; le cellule vegetali no.
• Cloroplasti: Le cellule vegetali li hanno; le cellule animali no.
  
• La parete cellulare: Le cellule vegetali hanno una parete cellulare esterna; le cellule animali hanno semplicemente la membrana plasmatica.