Strutture cellulari e le loro tre funzioni principali

I microscopici contenitori conosciuti come cellule sono le unità di base degli esseri viventi sulla Terra. Ognuno vanta tutte le caratteristiche che gli scienziati attribuiscono alla vita. In effetti, alcuni esseri viventi sono costituiti solo da una singola cellula. Il tuo stesso corpo, d'altra parte, ha una portata di 100 trilioni.

Quasi tutti gli organismi unicellulari sono procarioti, e nel grande schema di classificazione della vita, questi appartengono al dominio dei batteri o al dominio degli Archaea. Gli esseri umani, insieme a tutti gli altri animali, piante e funghi, sono eucarioti.

Queste minuscole strutture svolgono gli stessi compiti su una scala "micro" per mantenersi intatti che tu e altri organismi a grandezza naturale fate su una scala "macro" per rimanere in vita. E ovviamente, se un numero sufficiente di singole cellule fallisce in questi compiti, anche l'organismo genitore fallirà.

Le strutture all'interno delle cellule hanno funzioni individuali e, in generale, non importa la struttura, queste possono essere ridotte a tre compiti essenziali: A

Come accennato, mentre le cellule sono generalmente considerate come minuscoli componenti degli esseri viventi, molte cellule siamo esseri viventi.

batteri, che non si vedono ma sicuramente fanno sentire la loro presenza nel mondo (ad esempio, alcuni causano malattie infettive, altri aiutano alimenti come formaggio e yogurt invecchiano correttamente e altri ancora svolgono un ruolo nel mantenimento della salute dell'apparato digerente umano), sono un esempio di organismi unicellulari e di procarioti.

Le cellule procariotiche hanno un numero limitato di componenti interni rispetto alle loro controparti eucariotiche. Questi includono a membrana cellulare, ribosomi, acido desossiribonucleico (DNA) e citoplasma, le quattro caratteristiche essenziali di tutte le cellule viventi; questi sono descritti in dettaglio più avanti.

I batteri hanno anche pareti cellulari al di fuori della membrana cellulare per un ulteriore supporto, e alcuni di questi hanno anche strutture chiamate flagelli, costrutti simili a fruste che sono fatti di proteine ​​e che aiutano gli organismi a cui sono attaccati a muoversi nel loro ambiente.

Le cellule eucariotiche hanno una serie di strutture che le cellule procariotiche non hanno e, di conseguenza, queste cellule godono di una gamma più ampia di funzioni. Forse i più importanti sono i nucleo e il mitocondri.

Prima di approfondire il modo in cui le singole strutture cellulari gestiscono queste funzioni, è utile rivedere quali sono queste strutture e dove possono essere trovate. Le prime quattro strutture nell'elenco seguente sono comuni a tutte le cellule in natura; gli altri si trovano negli eucarioti, e se una struttura si trova solo in alcune cellule eucariotiche, questa informazione viene annotata.

La membrana cellulare: Questo è anche chiamato il membrana plasmatica, ma questo può causare confusione perché le cellule eucariotiche hanno effettivamente membrane plasmatiche intorno ai loro organelli, molti dei quali sono dettagliati di seguito. Questo consiste in un doppio strato fosfolipidico, o due strati costruiti in modo identico uno di fronte all'altro in modo "immagine speculare". È tanto una macchina dinamica quanto una semplice barriera.

Citoplasma: Questa matrice gelatinosa è la sostanza in cui si trovano il nucleo, gli organelli e altre strutture cellulari, come pezzi di frutta in un classico dessert di gelatina. Le sostanze si muovono attraverso il citoplasma per diffusione, o da aree di maggiore concentrazione di tali sostanze ad aree di minore concentrazione.

ribosomi: Queste strutture, che non hanno membrane proprie e quindi non sono considerate veri e propri organelli, sono i siti di sintesi proteica nelle cellule e sono esse stesse costituite da subunità proteiche. Hanno "docking station" per acido ribonucleico messaggero (mRNA), che trasporta le istruzioni del DNA dal nucleo, e gli amminoacidi, i "mattoni" delle proteine.

DNA: La cellula materiale genetico si trova nel citoplasma delle cellule procariotiche, ma nei nuclei (plurale di "nucleo") delle cellule eucariotiche. Costituito da monomeri, cioè subunità ripetute, detti nucleotidi, di cui esistono quattro tipi fondamentali, il DNA è impacchettato insieme a proteine ​​di supporto chiamate istoni in una sostanza lunga e filamentosa chiamata cromatina, che a sua volta è diviso in cromosomi negli eucarioti.

Gli organelli forniscono ottimi esempi di strutture cellulari che servono a scopi distinti, necessari e unici su cui si basano mantenere i meccanismi di trasporto che a loro volta dipendono da come queste strutture si relazionano fisicamente al resto del cellula.

Mitocondri sono forse le molecole più importanti in termini sia del loro aspetto distintivo al microscopio che della loro funzione, che consiste nell'utilizzare i prodotti delle reazioni chimiche che scompongono il glucosio nel citoplasma per estrarre una grande quantità di adenosina trifosfato (ATP) finché l'ossigeno è presente. Questo è noto come respirazione cellulare e avviene principalmente sulla membrana mitocondriale.

Altri organelli chiave includono il reticolo endoplasmatico, una sorta di "autostrada" cellulare che impacchetta e muove le molecole tra i ribosomi, il nucleo, il citoplasma e l'esterno della cellula. corpi del Golgi, o "dischi" che si staccano dal reticolo endoplasmatico come piccoli taxi. lisosomi, che sono corpi cavi e sferici che scompongono i prodotti di scarto formati durante le reazioni metaboliche della cellula.

I tre compiti della membrana cellulare sono preservare l'integrità della cellula stessa, fungendo da membrana semipermeabile attraverso la quale possono passare piccole molecole e facilitando il trasporto attivo di sostanze tramite "pompe" annegate nella membrana.

Le molecole che compongono ciascuno dei due strati della membrana sono fosfolipidi, che hanno "code" idrofobe fatte di grasso rivolte verso l'interno (e quindi l'una verso l'altra) e "teste" contenenti fosforo idrofile rivolte verso l'interno verso l'esterno (e questo verso l'interno e l'esterno dell'organello stesso, o nel caso della membrana cellulare propriamente detta, l'interno e l'esterno della cellula si).

Questi sono lineari e perpendicolari alla struttura complessiva simile a un foglio della membrana nel suo insieme.

Il fosfolipidi sono abbastanza vicini da tenere fuori le tossine, o grandi molecole che danneggerebbero l'interno se concesso il passaggio. Ma sono abbastanza distanti da consentire alle piccole molecole necessarie per i processi metabolici, come l'acqua, il glucosio (lo zucchero tutto utilizzano le cellule per produrre energia) e acidi nucleici (che vengono utilizzati per costruire nucleotidi e quindi DNA e ATP, la "valuta energetica" in tutti cellule).

La membrana ha delle "pompe" incastonate tra i fosfolipidi che utilizzano l'ATP per far entrare o far uscire molecole che non normalmente passano, o per la loro dimensione o perché la loro concentrazione è maggiore sul lato in cui le molecole vengono pompate verso. Questo processo chiamato trasporto attivo.

Il nucleo di ogni cellula contiene una copia completa di tutto il DNA di un organismo sotto forma di cromosomi; gli esseri umani hanno 46 cromosomi, 23 dei quali ereditati da ciascun genitore. Il nucleo è circondato da una membrana plasmatica chiamata membrana nucleare.

Durante un processo chiamato mitosi, l'involucro nucleare si dissolve e il nucleo si divide in due dopo che tutti i cromosomi sono stati copiati o replicati.

Questo è seguito a breve dalla divisione dell'intera cellula, un processo noto come citochinesi. Ciò si traduce nella creazione di due cellule figlie identiche tra loro e alla cellula madre.