Se qualcuno ti chiedesse: "Qual è il compito principale di quasi tutte le cellule viventi?" e ha chiesto una risposta entro cinque secondi, cosa diresti? "Portare i geni alla generazione successiva" è una risposta ragionevole, ma questo è in realtà più un attributo delle cellule che una funzione che svolgono. Anche "Dividi in due cellule uguali" è una risposta difendibile, ma questo è qualcosa che le cellule per definizione fanno alla fine della propria vita, non durante essa.
Il primario il lavoro delle cellule è davvero quello di produrre cose, principalmente proteine. Utilizzando le istruzioni dello stesso DNA (acido desossiribonucleico) che porta il codice genetico per l'intero organismo, le strutture chiamate ribosomi producono singole proteine. Alcune proteine vengono incorporate in cellule, tessuti e organi. Altri sono destinati a diventare enzimi.
Negli eucarioti (piante, funghi e animali), molti di questi ribosomi sono attaccati a una caratteristica membrana pesante "simile a un'autostrada" chiamata
La cellula, spiegata
Prima di esplorare cosa fa un particolare componente di una cellula, vale la pena rivedere cosa sono le cellule nel loro insieme e come differiscono tra i tipi di organismi.
Le cellule sono chiamate i mattoni della vita perché sono le più piccole cose individuali che includono le principali proprietà associate agli esseri viventi in generale. Anche le cellule più semplici hanno quattro caratteristiche fisiche: una membrana cellulare per proteggere e tenere insieme la cellula; citoplasma per costituire la maggior parte della sua massa e offrire una matrice in cui possono verificarsi reazioni, ribosomi per produrre proteine; e materiale genetico sotto forma di DNA.
Mentre gli organismi nel dominio procariota spesso hanno cellule che includono essenzialmente solo questi componenti e sono costituite anche da una singola cellula, organismi nell'altro dominio, eucariota, hanno cellule più complesse e diverse. Le cellule eucariotiche, come sono conosciute, hanno vari organelli come mitocondri, cloroplasti, corpi di Golgi e il reticolo endoplasmatico; isolano anche il loro DNA all'interno di un nucleo, che ha anche una membrana e può essere considerato a sua volta un organello.
Organelli eucarioti in dettaglio
procarioti esistono da circa 3,5 miliardi di anni, il che significa che sono sorti "solo" circa un miliardo di anni dopo che la Terra stessa si era completamente formata. Si ritiene che gli eucarioti si siano succeduti nei prossimi miliardi di anni e le prove suggeriscono che abbiano ottenuto il loro iniziare grazie a un incontro per lo più casuale tra un grande batterio anaerobico e un batterio aerobico molto più piccolo.
- In questa teoria endosimbionte, i grandi batteri "mangiarono" quello più piccolo, con entrambi sopravvissuti. Il risultato fu un grande batterio aerobico con batteri trasformati in organelli chiamati mitocondri ora responsabile della fornitura della maggior parte del fabbisogno energetico di queste cellule.
Il nucleo contiene DNA separato in un numero di cromosomi, con il numero totale variabile tra le specie (gli esseri umani ne hanno 46). Durante il processo di mitosi, la membrana nucleare si è dissolta, i cromosomi che sono già stati duplicati a coppie vengono separati, e il nucleo e la cellula si dividono in strutture figlie una dopo l'altra l'altro.
I corpi del Golgi sono strutture che assomigliano a piccole pile di frittelle racchiuse da una membrana. Partecipano all'elaborazione delle proteine e di altre molecole di nuova sintesi e possono trasportare tali sostanze tra il reticolo endoplasmatico e altri organelli, come piccoli taxi.
Caratteristiche di base del reticolo endoplasmatico
Circa la metà della superficie totale della membrana di una tipica cellula animale (compresa la membrana cellulare esterna) è costituita dall'organello noto come reticolo endoplasmatico. È costituito da molti strati della stessa doppia membrana plasmatica, o doppio strato fosfolipidico, che forma i confini di tutti gli organelli e della cellula nel suo insieme.
Mentre, come notato, il reticolo endoplasmatico è diviso in RE liscio e RE ruvido, questa distinzione si riferisce in realtà a diversi compartimenti all'interno dei compartimenti dello stesso organello. Pertanto, la definizione standard ER approssimativa e la definizione ER liscia sono leggermente fuorvianti. Suggeriscono che ciascuno sia completamente separato dall'altro, dal punto di vista microanatomico, quando in realtà fanno parte della stessa rete membranosa più ampia.
Entrambi i tipi di reticolo endoplasmatico funzionano per elaborare e spostare i prodotti dell'anabolismo, in un caso le proteine e nell'altro i lipidi (e alcuni ormoni steroidei). A volte, porzioni del reticolo endoplasmatico possono essere seguite dalla membrana nucleare all'interno della cellula alla membrana cellulare sul confine cellulare distante.
Funzione e aspetto ER regolari Smooth
Al microscopio si vede una cellula con un esteso reticolo endoplasmatico liscio presente. Cosa vedresti e come lo descriveresti?
Smooth ER prende il nome, così come molte cose in anatomia e microanatomia, non da come si sentirebbe o saprebbe davvero, ma dal suo aspetto. Poiché l'ER liscio non ha un'alta densità di ribosomi (che appaiono scuri al microscopio) incorporati nelle sue membrane, sembra quello che è: una minuscola rete di tubi interconnessi. Il pronto soccorso di tutti i tipi è al suo interno una sorta di sistema di metropolitana cavo attraverso il citoplasma "appiccicoso", che consente alle cose di muoversi più rapidamente in tutta la cellula.
Funzioni: Smooth ER ha una serie di importanti funzioni. Sintetizza carboidrati, lipidi e ormoni steroidei (incluso il testosterone nel testicolo). Aiuta nella disintossicazione delle sostanze chimiche ingerite, dai farmaci da prescrizione ai veleni domestici. Serve come deposito di ioni calcio nelle cellule muscolari, dove viene chiamato un tipo specializzato di ER liscio il reticolo sarcoplasmatico immagazzina gli ioni calcio necessari per avviare le contrazioni delle cellule muscolari.
Funzione e aspetto ER approssimativi
Rough ER prende il nome dal suo aspetto caratteristico, che ricorda un nastro contorto "costellato" di punti scuri, in alcuni punti molto ravvicinati e in altri più distanziati. I "puntini" sono ribosomi, o le "fabbriche di proteine" di tutti gli esseri viventi. I ribosomi stessi sono fatti di proteine più un tipo speciale di acido nucleico.
I "sacchi" appiattiti che compongono l'ER ruvido sono attaccati alla membrana nucleare, quindi la densità di questo tipo di ER nella cellula è più alta vicino al centro, dove tende a trovarsi il nucleo. Come in tutti gli organelli, la membrana che circonda le molte pieghe del RE ruvido è una doppia membrana plasmatica; i ribosomi sono attaccati alla porzione esterna di questa membrana, cioè il lato rivolto verso il citoplasma cellulare.
Funzioni: Insieme ai ribosomi stessi, l'ER ruvido partecipa al trasporto di amminoacidi e polipeptidi nel sito di traduzione, o sintesi proteica, sul ribosoma. Dopo che una proteina è stata completamente sintetizzata e rilasciata dal ribosoma nell'ER grezzo, possono accadere una serie di cose. La proteina può essere "etichettata" con una "etichetta" chimica sulla membrana interna dell'ER prima ancora che entri nel lume, o spazio, all'interno. Può invece essere processato nel lume stesso.
Parti del rozzo ER sono costituite da quelli che vengono chiamati unità di ripiegamento proteico, che fanno esattamente come suggerisce il loro nome. Quando le proteine vengono prodotte per la prima volta, esistono come un filamento, una catena di amminoacidi. Ma la forma definitiva di una proteina include una grande quantità di piegamenti e ripiegamenti e spesso legami tra amminoacidi in diverse parti della catena ormai attorcigliata.