Struttura cellulare di un animale

Le cellule sono gli elementi fondamentali e irriducibili della vita sulla Terra. Alcuni esseri viventi, come i batteri, sono costituiti da una sola cellula; animali come te includono trilioni. Le cellule sono esse stesse microscopiche, ma la maggior parte di esse contiene una serie impressionante di componenti ancora più piccoli smaller che tutti contribuiscono alla missione fondamentale di mantenere la cellula - e per estensione, l'organismo genitore - vivo. Le cellule animali sono, in generale, parte di forme di vita più complesse delle cellule batteriche o vegetali; di conseguenza, le cellule animali sono più complicate ed elaborate delle loro controparti nei mondi microbici e botanici.

Forse il modo più semplice per pensare a una cellula animale è come un centro di distribuzione o un magazzino grande e affollato. Una considerazione importante da tenere a mente, che spesso descrive il mondo in generale ma è squisitamente applicabile alla biologia in particolare, è "la forma si adatta alla funzione". Questo è il Il motivo per cui le parti di una cellula animale, così come la cellula nel suo insieme, sono strutturate così come sono è strettamente correlato ai compiti che queste parti - chiamate "organelli" - hanno il compito di svolgere svolgimento.

Gli esseri viventi possono essere suddivisi in procariote organismi, che sono unicellulari e comprendono:

• impianti
  
• animali
  
• fungo

Le cellule degli eucarioti includono una membrana attorno al materiale genetico, creando un nucleo; i procarioti non hanno tale membrana. Inoltre, il citoplasma dei procarioti non contiene organelli, che le cellule eucariotiche vantano in abbondanza.

Il membrana cellulare, chiamata anche membrana plasmatica, forma il confine esterno delle cellule animali. (Le cellule vegetali hanno pareti cellulari direttamente al di fuori della membrana cellulare per una maggiore protezione e fermezza.) La membrana è più di una semplice barriera fisica o un magazzino per organelli e DNA; è invece dinamico, con canali altamente selettivi che regolano attentamente l'ingresso e l'uscita delle molecole da e verso la cellula.

La membrana cellulare è costituita da a doppio strato di fosfolipidi, o doppio strato lipidico. Questo doppio strato è costituito, in sostanza, da due differenti "fogli" di molecole fosfolipidiche, con il lipide parti delle molecole in strati diversi che si toccano e le parti fosfatiche che puntano in senso opposto indicazioni. Per capire perché ciò si verifica, considerare separatamente le proprietà elettrochimiche di lipidi e fosfati. I fosfati sono molecole polari, il che significa che le loro cariche elettrochimiche sono distribuite in modo non uniforme attraverso la molecola. Acqua (H₂O) è anche polare e le sostanze polari tendono a mescolarsi, quindi i fosfati sono tra le sostanze etichettate come idrofile (cioè attratte dall'acqua).

La porzione lipidica di un fosfolipide contiene due acidi grassi, che sono lunghe catene di idrocarburi con specifici tipi di legami che lasciano l'intera molecola senza un gradiente di carica. Infatti, i lipidi sono per definizione non polari. Poiché reagiscono in modo opposto alle molecole polari in presenza di acqua, sono chiamate idrofobiche. Si potrebbe quindi pensare a un'intera molecola di fosfolipide come "simile a un calamaro", con la parte fosfato che funge da testa e corpo e il lipide da un paio di tentacoli. Inoltre, immagina due grandi "foglie" di calamari, raccolti con i loro tentacoli che si mescolano e le loro teste puntate in direzioni opposte.

Le membrane cellulari consentono a determinate sostanze di andare e venire. Ciò avviene in diversi modi, tra cui diffusione, diffusione facilitata, osmosi e trasporto attivo. Alcuni organelli, come i mitocondri, hanno le proprie membrane interne costituite dagli stessi materiali della membrana plasmatica stessa.

Il nucleo è, in effetti, il centro di controllo e comando della cellula animale. Contiene il DNA, che nella maggior parte degli animali è organizzato in cromosomi separati (ne hai 23 paia) che sono divisi in piccole porzioni chiamate geni. I geni sono semplicemente lunghezze di DNA che contengono il codice per un particolare prodotto proteico, che il DNA consegna al macchinario di assemblaggio delle proteine ​​della cellula attraverso la molecola RNA (acido ribonucleico).

Il nucleo comprende diverse porzioni. All'esame microscopico, una macchia scura chiamata nucleolo appare nel mezzo del nucleo; il nucleolo è coinvolto nella produzione di ribosomi. Il nucleo è circondato da una membrana nucleare, una doppia successiva analoga alla membrana cellulare. Questo rivestimento, chiamato anche involucro nucleare, ha proteine ​​filamentose attaccate allo strato interno che si estendono verso l'interno e aiutano a mantenere il DNA organizzato e in posizione.

Durante la riproduzione e la divisione cellulare, la scissione del nucleo stesso in due nuclei figli è chiamata citochinesi. Avere il nucleo separato dal resto della cellula è utile per mantenere il DNA isolato da altre attività cellulari, riducendo al minimo le possibilità che possa essere danneggiato. Ciò consente anche un controllo squisito dell'ambiente cellulare immediato, che può essere distinto dal citoplasma della cellula in generale.

Questi organelli, che si trovano anche nelle cellule non animali, sono responsabili della sintesi proteica, che avviene nel citoplasma. La sintesi proteica viene messa in moto quando il DNA nel nucleo subisce un processo chiamato trascrizione, che è il fabbricazione di RNA con un codice chimico corrispondente all'esatta striscia di DNA da cui è composto (RNA messaggero o mRNA). Sia il DNA che l'RNA sono costituiti da monomeri (unità ripetitive singole) di nucleotidi, che contengono uno zucchero, un gruppo fosfato e una porzione chiamata base azotata. Il DNA include quattro diverse di tali basi (adenina, guanina, citosina e timina) e la sequenza di queste in una lunga striscia di DNA è il codice per il prodotto infine sintetizzato sui ribosomi.

Quando l'mRNA appena prodotto si sposta dal nucleo ai ribosomi nel citoplasma, può iniziare la sintesi proteica. I ribosomi stessi sono fatti di un tipo di RNA chiamato RNA ribosomiale (rRNA). I ribosomi sono costituiti da due subunità proteiche, una di queste circa il 50 percento più massiccia dell'altra. L'mRNA si lega a un particolare sito sul ribosoma e le lunghezze della molecola tre basi alla volta vengono "lette" e utilizzato per produrre uno dei circa 20 diversi tipi di amminoacidi, che sono i mattoni di base di proteine. Questi amminoacidi sono trasportati ai ribosomi da un terzo tipo di RNA, chiamato RNA di trasferimento (tRNA).

Mitocondri sono organelli affascinanti che svolgono un ruolo particolarmente importante nel metabolismo degli animali e degli eucarioti nel loro insieme. Loro, come il nucleo, sono racchiusi da una doppia membrana. Hanno una funzione fondamentale: fornire quanta più energia possibile utilizzando fonti di carboidrati in condizioni di adeguata disponibilità di ossigeno.

Il primo passo nel metabolismo delle cellule animali è la scomposizione del glucosio che entra nella cellula in una sostanza chiamata piruvato. Questo è chiamato glicolisi e si verifica indipendentemente dalla presenza di ossigeno. Quando non è presente sufficiente ossigeno, il piruvato subisce la fermentazione per diventare lattato, che fornisce un'esplosione a breve termine di energia cellulare. Altrimenti, il piruvato entra nei mitocondri e subisce la respirazione aerobica.

La respirazione aerobica comprende due processi con i propri passaggi. Il primo avviene nella matrice mitocondriale (simile al citoplasma della cellula) ed è chiamato ciclo di Krebs, ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) o ciclo dell'acido citrico. Questo ciclo genera portatori di elettroni ad alta energia per il processo successivo, la catena di trasporto degli elettroni. Le reazioni a catena di trasporto degli elettroni avvengono sulla membrana mitocondriale, piuttosto che nella matrice dove opera il ciclo di Krebs. Questa segregazione fisica dei compiti, pur non essendo sempre la più efficiente dall'esterno, aiuta a garantire un minimo di errori da parte degli enzimi nelle vie respiratorie, poiché avere diverse sezioni di un grande magazzino riduce al minimo le possibilità che tu finisca con l'acquisto sbagliato anche se devi vagare per il negozio in molti modi per arrivare a esso.

Poiché il metabolismo aerobico fornisce molta più energia nella forma di ATP (adenosina trifosfato) per molecola di glucosio rispetto alla fermentazione, è sempre la via "preferita" e si pone come un trionfo di Evoluzione.

Si ritiene che i mitocondri siano stati organismi procarioti indipendenti un tempo, milioni e milioni di anni fa, prima di essere incorporati in quelle che oggi vengono chiamate cellule eucariotiche. Questa è chiamata la teoria dell'endosimbionte, che fa molto per spiegare molte caratteristiche dei mitocondri che altrimenti potrebbero essere sfuggenti ai biologi molecolari. Che gli eucarioti in effetti sembrano aver dirottato un intero produttore di energia, piuttosto che uno che deve evolversi da componenti più piccoli, è forse il fattore principale per cui gli animali e altri eucarioti sono in grado di prosperare finché loro hanno.

Apparato del Golgi: Detti anche corpi di Golgi, i Apparato del Golgi è un centro di lavorazione, confezionamento e smistamento di proteine ​​e lipidi prodotti in altre parti della cellula. Questi di solito hanno un aspetto "pila di frittelle". Queste sono vescicole, o piccole sacche legate alla membrana, che si staccano dai bordi esterni dei dischi nei corpi del Golgi quando il loro contenuto è pronto per essere consegnato ad altre parti della cellula. È utile immaginare gli enti del Golgi come uffici postali o centri di smistamento e recapito della posta, con ogni vescicola staccandosi dal "edificio" principale e formando una capsula chiusa a sé stante simile a un camion delle consegne o vagone ferroviario.

I corpi del Golgi producono lisosomi, che contengono potenti enzimi che possono degradare componenti cellulari vecchi e logori o molecole vaganti che non dovrebbero essere nella cellula.

Reticolo endoplasmatico: Il reticolo endoplasmatico (ER) è un insieme di tubi intersecanti e vescicole appiattite. Questa rete inizia dal nucleo e si estende attraverso il citoplasma fino alla membrana cellulare. Questi servono, come avrete già intuito dalla loro posizione e struttura, per trasportare sostanze da una parte all'altra della cellula; più precisamente, fungono da condotto in cui questo trasporto può avvenire.

Esistono due tipi di ER, distinti dal fatto che abbiano o meno ribosomi attaccati. L'ER ruvido è costituito da vescicole impilate a cui sono attaccati molti ribosomi. Nel RE grezzo, i gruppi oligosaccaridici (zuccheri relativamente corti) sono attaccati a piccole proteine ​​mentre passano attraverso il percorso verso altri organelli o vescicole secretorie. L'ER liscio, d'altra parte, non ha ribosomi. Il RE liscio dà origine a vescicole che trasportano proteine ​​e lipidi, ed è anche in grado di inglobare e inattivare sostanze chimiche dannose, svolgendo così una sorta di funzione di disinfestatore-governante-sicurezza oltre ad essere un mezzo di trasporto condotto.