Le cellule

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LE STRUTTURE E LE FUNZIONI DELLE CELLULE

DEFINIZIONE E CENNI STORICI
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da unità elementari: cellule. Ci sono alcuni, i più semplici, sono formati da una sola cellula (organismi unicellulari); altri sono molto più complessi e hanno moltissime cellule (organismi pluricellulari). Questi ultimi posseggono cellule che non sono tutte uguali tra loro, ma ci sono alcune specifiche differenze nella forma, nelle dimensioni, nelle funzioni particolari. All'interno del corpo di un organismo pluricellulare i sistemi di cellule differenziate (simili tra loro per origine embrionale, per forma e per funzione) e tutti i materiali che elaborano sono chiamati tessuti, questi unendosi opportunamente fra loro danno origine a strutture con un livello di organizzazione funzionale più complesso chiamate organi.
Lo studio dei tessuti fu chiamato da Meyer istologia( dal greco histos = trama, tessuto e logos =discorso). Il termine utilizzato in biologia non è propriamente adatto: a parte qualche tessuto animale, come il connettivo fibroso, raramente l'organizzazione dei tessuti biologici ricorda la struttura della stoffa. Siccome il termine ha avuto un certo successo lo si usa ancora. L'istologia si propone di studiare la struttura, l'ultrastruttura dei tessuti e il loro significato funzionale e i meccanismi che sono alla base della loro funzione. Un'altra branca della biologia che non può assolutamente mancare è la citologia (dal greco kylos =cella, cavità e logos =discorso) che partendo agli inizi a descrivere solo la morfologia, ora il suo campo d'indagine e sperimentazione si è esteso alle funzioni delle cellule e ai suoi meccanismi, fino ad esplorare l'organizzazione molecolare delle sostanze organiche.
Lo sviluppo di questi due settori d'indagine biologica è legata alla storia del microscopio: strumento che consente l'osservazione di strutture enormemente piccole.
Strumenti per ingrandire gli oggetti (lenti o bocce di vetro piene d'acqua) venivano già utilizzati nel medioevo, specie tra i mercanti di stoffe e i tagliatori di diamanti. Ma fu solo a partire dal XVIII secolo che, prima la lente (semplice microscopio) e poi il microscopio composto, vennero impiegati in maniera sistematica per osservare gli organismi viventi.
Nel 1665 il fisico inglese Robert Hooke (1653-1702) introdusse il termine “cellula”, esaminando al microscopio alcune sezioni di sughero. Osservò che il sughero aveva un aspetto simile a un favo di api, formato da un insieme di piccolissime cavità regolari circondate da una parete a cui diede il nome di cells (cellette). Egli aveva osservato solo l'involucro, la parte cellulare di elementi morti, svuotati del loro contenuto. Dopo qualche decennio Antoni van Leeuwenhoek, naturalista olandese (1632-1723) e fondatore dell'istologia, fece una importante scoperta nell'acqua stagnante: vide la presenza di alcuni piccoli animaletti (animalcula), chiamati in seguito infusori. Quindi si scoprirono le prime cellule animali. Per tutto il XVIII secolo si moltiplicarono molte osservazioni, ma nessuno aveva ancora compreso il vero significato di queste strutture. Stava crescendo tuttavia l'ipotesi che l'organizzazione degli animali era in un certo senso simile a quella dei vegetali. Si spostò sempre più l'attenzione dalla parete a quello che vi era contenuto all'interno di queste strutture (cellule). Nel 1780 lo studioso italiano Fontana, mentre osservava cellule epiteliali dell'anguilla, scoprì al loro interno delle strutture più scure chiamate nucleo. La presenza di un organello comune a tutte le cellule vegetali venne scoperta nel 1831 dal naturalista scozzese Robert Brown (1773-1858).
Il primo ad avanzare e sostenere l'ipotesi che tutti gli organismi viventi nascono da cellule e sono formati da cellule o vescicole è stato il tedesco Oken nel 1805 (1ª teoria cellulare). Nel 1838 fu la volta del botanico Schleinden ad affermare che tutti gli organismi vegetali sono costituiti da cellule. L' anno successivo (1839) lo zoologo Schwann affermò lo stesso per gli organismi animali, usando la prima volta l'espressione teoria cellulare con la nascita della citologia (disciplina che studia la morfologia delle cellule), stabilendo che:

la cellula è l'unità funzionale degli organismi animali e vegetali
esiste una relazione tra le differenti forme delle cellule e le loro funzioni,
riconosciuta una organizzazione, cioè le cellule non erano giustapposte ma nell'organismo collaborano in un sistema unitario,
le cellule sono capaci di assorbire dall'ambiente selettivamente le sostanze di cui necessitano

Con l'apporto di tanti altri contributi dovuti da numerosi scienziati che hanno operato in tutta la seconda metà dell'Ottocento, si perfezionò e si diffuse la teoria cellulare, riconosciuta in maniera definitiva verso la fine del'800:

tutte le parti degli organismi vegetali e animali sono costitute da cellule o da materiali da esse prodotti
le cellule non si formano ex novo, ma derivano da altre cellule (Rudolf Virchow 1821-1902: omnis cellula e cellula
gli organismi pluricellulari che hanno riproduzione sessuale derivano dall'uovo fecondato (zigote) che è una cellula
la cellula, unità fondamentale, strutturale e funzionale, possiede in sé tutti gli attributi e le capacità che caratterizzano i viventi e che li distinguono da ciò che non è vivente

L'affermazione della teoria ebbe ripercussioni importanti in tutti i campi della biologia. Nello stesso periodo inoltre attraverso l'osservazione al microscopio sono stati individuati e descritti tutti i principali organuli cellulari visibili al microscopio ottico.

Cellule vegetali
Forme, dimensione e struttura delle cellule vegetali sono variabili in base alle funzioni che esse svolgono all'interno dell'organismo. Le leggi della natura limitano le dimensioni cellulari. Ci sono cellule molto piccole il cui diametro è intorno a 0,5 μm (alcune alghe azzurre) e cellule molto più grandi appartenenti ad alcune alghe verdi del genere Valonia che hanno diametri di diversi centimetri (sono atipiche perché nel citoplasma si trovano contemporaneamente più nuclei – stato cenocitico cioè comunità cellulare). La maggior parte delle cellule vegetali delle piante superiori ha dimensioni più modeste e i loro diametri sono tra i 20 e i 350 μm. Alcune cellule di lino, come le fibre sclerenchimatiche (tessuto meccanico di piante superiori), raggiungono lunghezze di circa 10 cm: presentano pareti ispessite. A determinare le dimensioni della cellula ha particolare importanza il rapporto superficie/volume, da cui dipende l'efficacia degli scambi fra la cellula e l'ambiente che lo circonda. Le leggi di natura limitano le dimensioni cellulari.
Le cellule non possono avere dimensioni né troppo grandi né troppo piccole: devono essere abbastanza grandi da contenere una certa quantità di DNA, di molecole proteiche e di strutture interne necessarie alla loro sopravvivenza e riproduzione, le dimensioni nel contempo sono limitate dalla necessità di avere un'area superficiale abbastanza estesa da poter introdurre un'adeguata quantità di sostanze nutritive dall'ambiente esterno ed eliminare le sostanze di rifiuto. Le cellule più grosse hanno un'area superficiale maggiore rispetto a quelle piccole, ma un rapporto superficie/volume minore.
Esempio: un'unica grande cellula che ha per ipotesi una forma cubica con un lato pari a 30 μm avrà un volume complessivo pari a volume = 30 μm x 30 μm x 30 μm = 27.000 μm3
Se nello stesso volume poniamo di avere un certo numero di cellule cubiche con lato pari a 10 μm avremo appunto sempre lo stesso volume complessivo, ma le aree superficiali complessive sono molto differenti:

area del cubo grande = 6 x(30 μm x 30 μm) 5.400 μm2
area del cubo piccolo = 6 x(10 μm x 10 μm) 600 μm2

poiché i cubi piccoli sono 27, l'area superficiale totale è = 27 x 600 μm2 = 16.200 μm2
Se il volume citoplasmtico aumenta in maniera eccessiva il nucleo all'interno della cellula non riuscirà più a controllare il metabolismo cellulare e gli scambi con l'ambiente risulteranno inadeguati per mantenere il livello metabolico ottimale.
Riguardo alla forma occorre dire che essa varia in funzione delle funzioni e del numero di cellule che costituiscono l'organismo. Gli individui unicellulari hanno cellule per lo più sferiche; mentre negli organismi pluricellulari le cellule hanno aspetti tipici con strutture rigide, più o meno poliedrici e allungati, che sono determinati durante la fase di differenziazione in relazione alla funzione che svolge nell'organismo. Durante il differenziamento si assiste alla formazione di un certo numero di tipi di cellule, a partire da tessuti meristematici, privi di qualsiasi specializzazione.
Tutte le cellule sono separate dall'ambiente esterno per mezzo di una membrana detta plasmalemma, semipermeabile e capace di una certa selezione e controllo del movimento delle sostanze. I vegetali oltre al plasmalemma più esternamente posseggono una parete che ne costituisce il supporto meccanico.

Cellule animali
Come nelle cellule vegetali anche le cellule animali presentano dimensioni che possono variare in range molto ampi: di norma non sono visibili ad occhio nudo, se si eccettuano alcuni protisti e le cellule uovo di alcuni animali. Le cellule più piccole sono alcune degli uccelli con diametro pari 2 μm e sempre fra gli uccelli si trovano cellule fra le più grandi con diametro di 85 mm come la cellula uovo di struzzo. Le cellule hanno dimensioni piuttosto costanti per ogni tipo: tra i vertebrati ci sono specie a cellule piuttosto grandi come quelle degli anfibi, oppure molto piccole come gli uccelli, i pesci e i mammiferi. In animali appartenenti alla stessa specie, ma di mole molto diversa, non cambiano le dimensioni delle cellule, ma il loro numero: legge della costanza del volume cellulare
Anche per le cellule animali valgono le stesse considerazioni sul rapporto superficie/volume.
Riguardo alla forma possiamo osservare che anche qui vale il discorso se l'organismo è unicellulare o pluricellulare. Negli organismi con una sola cellula, questa unica cellula ha la forma dell'individuo ed è caratteristica della specie. Questa cellula può avere una forma fissa e complicata dalla presenza di appendici di vario genere (ciglia, flagelli) o variabile come nelle amebe. Negli organismi pluricellulari la forma delle cellule non ha rapporti con la forma dell'individuo, ma è direttamente legata alla funzione, al grado di specializzazione raggiunto e alla eventuale azione meccanica esercitata dalle altre cellule. C'è sempre uno stretto legame fra forma e funzione, esempi:

cellule muscolari, specializzate nella contrazione hanno forma allungata e fusiforme
cellule nervose che devono prendere rapporto con altre cellule anche a distanza per ricevere lo stimolo e trasmettere una risposta, presentano prolungamenti diversi anche molto estesi

Membrana plasmatica (plasmalemma)
Prima di iniziare il nostro viaggio all'interno della cellula è opportuno descrivere il suo costituente più periferico, cioè la membrana citoplasmatica che rappresenta il confine tra l'ambiente interno e quello esterno.
La membrana plasmatica è un sottile involucro di circa 7-8 nm (1 nm = 10-9) di spessore,
che avvolge la cellula separando completamente il citoplasma dall'ambiente esterno. È visibile solo al microscopio elettronico, mentre al microscopio ottico è possibile riconoscere solo i limiti della cellula.
La membrana plasmatica si interpone tra le possibili modificazioni dell'ambiente esterno e il citoplasma, ma non ne costituisce solo il confine fisico della cellula, essa svolge anche molteplici funzioni.
Tra le più importanti:

la permeabilità selettiva, che permette di regolare gli scambi tra cellula e ambiente
coordinamento delle attività metabolica della cellula per la presenza di numeri enzimi
agisce come superficie sensibile per la presenza di numerose molecole recettrici in grado di rispondere a stimoli specifici o a stimoli di carattere generale

La membrana non è una struttura rigida e fissa, ma dinamica, perché le sue componenti molecolari vengono continuamente rinnovate e possono modificare la loro disposizione in relazione alle funzioni che la membrana svolge. Può variare anche la sua estensione.
La membrana è asimmetrica, perché presenta componenti diverse e variamente distribuite su ciascuna delle sue due facce, extra e intracellulare, presentando proprietà funzionali diverse su entrambe le facce.
I componenti chimici sono lipidi, proteine e carboidrati che interagiscono fra loro in maniera coordinata. I lipidi costituiscono il 40% in peso della membrana: rappresentati fondamentalmente da lipidi complessi tra cui predominano i fosfolipidi, poi colesterolo, glicolipidi e talvolta piccole quantità di trigliceridi. I fosfolipidi sono molecole a doppia polarità (anfipatiche) con un polo (testa) idrofilo e un polo (coda) idrofobo.
Proprio grazie a questa caratteristica i lipidi si organizzano nelle membrane biologiche con un orientamento preciso formando un doppio strato di molecole di circa 5 nm di spessore, nel quale le estremità idrofobe di uno strato di molecole affiancate si affacciano a alle estremità idrofobe delle molecole di uno strato simile. Mentre le teste idrofile sono rivolte rispettivamente verso l'ambiente extracellulare o verso il citoplasma.
Inoltre questo doppio strato si comporta come un sistema relativamente fluido nel quale le molecole possono muoversi spostandosi lateralmente.
Le proteine (circa il 60% in peso) possono essere semplici o coniugate e di peso molecolare variabile. Alcuni tipi di proteine sono presenti nelle membrane di tutte le cellule, mentre altri sono specifici per tipi di cellule. Le proteine svolgono diverse funzioni:

funzione enzimatica con ruolo nei fenomeni di trasporto
recettori
anticorpi

La disposizione non è omogenea e interagiscono più o meno fortemente con i lipidi
I carboidrati (intorno al 2% del peso) sono polimeri con breve catena (oligosaccaridi) a composizione molto eterogenea e si legano per lo più alle proteine nel versante extracellulare e qualche volta alla testa idrofila dei fosfolipidi.
Il modello di organizzazione molecolare della membrana che consente di interpretare le diverse caratteristiche morfologiche e funzionali è stato proposto nel1972 da Singer e Nicholson. Il modello rappresenta un mosaico fluido in cui uno strato bimolecolare di lipidi forma l'impalcatura alla quale le proteine aderiscono in superficie (proteine periferiche o estrinseche), trattenute da forze di attrazione polare, o sono inserite tra i lipidi (proteina integrale o intrinseca) e attraversano tutto o in parte il doppio strato lipidico, trattenute da forze non polari. Avendo il doppio strato lipidico un certo grado di fluidità le molecole proteiche e quelle lipidiche possono diffondersi nel piano della membrana e talvolta spostarsi nel suo spessore.

            PROCARIOTI ED EUCARIOTI
            L'atmosfera primordiale e le prime cellule
La vita è un processo materio-energetico iniziato circa 3,5miliardi di anni fa. Le prime reazioni chimiche si basavano sull'idrogeno e pochi altri elementi (ossigeno, carbonio, azoto..). Molto probabilmente l'atmosfera della Terra qualche miliardo di anni fa era simile a a quelle di alcuni pianeti gioviani: assenza di ossigeno, presenza di vapor acqueo, e ricchezza di idrogeno, azoto, ammoniaca, anidride carbonica e metano. Questi elementi e molecole primordiali in presenza di alte energie e scariche elettriche dei fulmini e di abbondanti radiazioni ultraviolette (assenza del strato di ozono) si aggregarono in molecole più grosse che a loro volta reagirono tra loro per formare le prime molecole organiche. Questa ipotesi fu formulata la prima volta da Oparin- Holdane negli anni 40: essi affermarono che le molecole organiche poste alla base della vita sulla Terra (acidi nucleici, proteine, carboidrati...) si sono formate per aggregazioni successive a partire dalle prime sostanze presenti nell'atmosfera. Stanley Miller diede prova e sostegno a questa ipotesi con l'esperimento del 1953: mise in un recipiente vapor acqueo, idrogeno, metano e ammoniaca creando condizioni di alta pressione e sottoponendo la miscela a scariche elettriche, cercando di ricreare le possibili condizioni della atmosfera primordiale. Ebbe un risultato sorprendente: ottenne la sintesi di vari amminoacidi.
L'enorme varietà di forme di organismi viventi, dai più piccoli ai più grandi, presenta una base comune: come abbiamo già visto, tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule. Ci sono organismi che contengono una sola cellula, come i Batteri e i Protozoi: altri che invece ne contengono moltissime come gli organismi pluricellulari come l'uomo.
Sulla base dell'analisi di alcuni reperti fossili risulta che le prime cellule apparvero sul nostro pianeta circa 3 miliardi di anni fa. Queste cellule erano prive di nucleo.
Prima della comparsa delle prime cellule certamente c'è stato un lungo periodo in cui comparvero le prime molecole di carbonio e i precursori degli amminoacidi, le prime basi azotate e i carboidrati. Quindi per polimerizzazione si formarono le macromolecole. Formazione delle prime proteine e quindi anche dei primi enzimi. Successivamente le molecole si organizzarono in coacervati: parte interna fluida e una superficie esterna molto simile, nella composizione chimica, a quella della membrana cellulare.
            I primi procarioti: cellule piccole e struttura molto semplice
Si formarono quindi le prime macromolecole costituite da acidi nucleici determinando la comparsa del corredo genetico che permise la prima forma di vita capace di autoriprodursi. Le prime cellule quindi avevano un'organizzazione cellulare molto semplice, perché erano prive di un vero e proprio nucleo. Nei procarioti le molecole di DNA e RNA sono mescolate con altre sostanze presenti nel citoplasma. I primi procarioti probabilmente impiegavano quale fonte di energia altre molecole organiche, perciò erano eterotrofi e anaerobi, perché l'atmosfera era priva di ossigeno. Nel processo evolutivo ad un certo punto subentra la capacità di sintetizzare altre macromolecole, pigmenti fotosintesi e trasformò i primi procarioti eterotrofi in organismi autotrofi, cioè capaci di produrre, attraverso la fotosintesi, gli zuccheri necessari per il nutrimento. Il processo fotosintetico determinò quindi la presenza di ossigeno nell'atmosfera. e portò alla presenza di procarioti autotrofi aerobi.
Si fa risalire a circa 1 miliardo di anni fa la comparsa sulla Terra di cellule dotate di un nucleo vero e proprio circondato da membrana, cioè organismi eucarioti
I procarioti hanno n a struttura cellulare molto più semplice rispetto a quella degli eucarioti. I procarioti sono privi di un'apprezzabile compartimentazione funzionale dello spazio intracellulare: sono costituiti da una membrana cellulare ( avvolte protetta da parete cellulare esterna), contenente citoplasma con acidi nucleici, proteine, ecc.
I procarioti si dividono in Archeobacteriache vivono in condizioni estreme, nelle profondità abissali degli oceani, nelle vicinanze delle bocche idrotermali e vulcaniche, laghi salati, dove i fattori abiotici (pressione, temperatura, pH, salinità,...) hanno valori estremi rispetto a quelli di ambienti dove vivono la maggior parte degli organismi viventi. Ci sono tra gruppi principali di Archeobacteria in base alla sostanza impiegata per ricavare energia:

metanobatteri che convertono idrogeno e anidride carbonica in metano
sulfobatteri che estraggono energia dai composti dello zolfo
alobatteri che vivono in ambienti fortemente salini

Molto verosimile che l'evoluzione biologica abbia avuto inizio a partire da organismi di questo tipo, per il semplice motivo che miliardi di anni fa le condizioni ambientali del pianeta in termini di temperature, pressione ecc.. dovevano essere simili a quelle riscontrabili negli habitat dove vivono gli archeobatteri.
Gli Eubacteria comprendono moltissime specie di batteri conosciuti, da quelli fotosintetizzanti (alghe azzurre) a quelli patogeni.
La forma della cellula procariote costituisce un utile criterio per la classificazione: essa è almeno di quattro tipi: bacilli, cocchi, vibrioni e spirali.
Nel batterio tipo il citoplasma non è omogeneo, ma presenta alcuni granuli costituiti da materiale di accumulo (sostanze energetiche). Il citoplasma rappresenta per l'organismo procariote una sorta di fattoria chimica, dove avvengono tutte le reazioni chimiche (metabolismo): alcune si svolgono impiegando sostanze organiche già presenti per ricavare energia (catabolismo); altre portano alla formazione di nuove sostanze a partire da molecole più semplici preesistenti (anabolismo). Il DNA è mescolato all'interno del citoplasma ed è libero senza confinamento funzionale in un nucleo. La riproduzione cellulare avviene per scissione, dopo che il DNA si è duplicato.
Se ci sono condizioni ambientali ottimali ( risorse energetiche e optimum di temperatura e altri fattori abiotici) i procarioti si riproducono molto velocemente (ogni 10-20 minuti): in poco meno di 12 ore da un batterio se ne possono avere ben 4 miliardi. Quando le condizioni sono sfavorevoli (assenza di risorse nutritive e fattori abiotici non ottimali) i batteri possono formare delle cellule molto resistenti dette spore che gli consentono di superare il momento sfavorevole: alcune spore batteriche sono in grado di resistere anche a temperature di ebollizione dell'acqua.
I procarioti vivono in diversissimi ambienti: nei suoli, nelle acque, nell'aria e sulle superfici di qualsivoglia vivente più grande di loro. Moltissimi batteri sono patogeni dell'uomo. Altri batteri invece sono utili all'uomo con cui stabiliscono relazioni simbiontiche, come alcune specie che sono ospitate dall'intestino e che sintetizzano la vitamina K.

Eucarioti: cellule divise in compartimenti che svolgono funzioni diverse
Le cellule di molte alghe, dei Muschi, delle Felci, delle piante e degli animali esaminate al microscopio ottico appaiono trasparenti per la quasi totalità del corpo cellulare, tranne che per una piccola parte scura centrale che rappresenta il nucleo che è una struttura altamente rifrattiva. Tutte le cellule eucariotiche hanno questa struttura avvolta da una doppia membrana, al cui interno vi è il DNA. Come si è visto precedentemente, queste cellule possono avere forme e dimensioni differenti, in relazione alla loro differenziazione funzionale, ma tutte presentano un nucleo ben individuabile e diversi altri organelli nel citoplasma. Ogni organello, come vedremo meglio più avanti, svolge una funzione particolare in una complessa architettura fatta a compartimenti. Fra tutti gli organuli ci sono alcuni come i mitocondri, nella cellula animale e vegetale, e i cloroplasti nella sola cellula vegetale, che posseggono un proprio DNA, pertanto capaci di autoriprodursi. La cellula procariote e quella eucariote si differenziano per l'assenza o presenza di nucleo, mitocondri, cloroplasti e di altri organuli e in particolare di microtubuli e microfilamenti che contribuiscono a definire un citoscheletro, che aiuta alla tenuta della struttura generale della cellula e le conferisce una certa elasticità.

	Procarioti	Eucarioti
Organismi	Batteri e cianobatteri	Protisti, Funghi, Piante e Animali
Dimensioni cellulari	Generalmente da 1 a 10 mm di dimensioni lineari	Generalmente da 5 a 100 mm di dimensioni lineari
metabolismo	Anaerobio o aerobio	aerobio
organelli	Pochi o nessuno	Nucleo, mitocondri, cloroplasti, reticolo, endoplasmatico, ecc..
DNA	DNA circolare nel citoplasma	Molecole molto lunghe di DNA lineare contenenti molte regioni non codificanti; circondato da un involucro nucleare
RNA e proteine	RNA e proteine sintetizzate nello stesso compartimento	RNA sintetizzato ed elaborato nel nucleo; proteine sintetizzate nel citoplasma
Citoplasma	Assenza di citoscheletro: niente flussi citoplasmatici, endocitosi ed esocitosi	Citoscheletro composto da filamenti proteici; flussi citoplasmatici; endocitosi e esocitosi
Divisione cellulare	Cromosomi separati mediante attacco alla membrana plasmatici	Cromosomi separati da un fuso di citoscheletro
Organizzazione cellulare	In genere unicellulare	In genere multicellulare, con differenziamento di molti tipi cellulari

Nella cellula procariote la quasi totalità delle funzioni cellulari avviene nel citoplasma e nella membrana cellulare. Nella cellula eucariote sono presenti unità strutturali distinte, dette organuli, separati dal resto della cellula da sistemi più o meno complessi di membrane che sono in grado di determinare una compartimentazione delle varie funzioni cellulari, quindi fisicamente separate. Nel citoplasma c'è una rete di membrane che risultano tra loro anastomizzate e derivanti da invaginazioni della membrana esterna dell'involucro nucleare (reticolo endoplasmatico). Altro aspetto esclusivo della cellula eucariote è la capacità di scambiare materiali tra i diversi compartimenti della cellula e l'esterno della stessa: capacità della membrana cellulare di espellere attraverso l'esocitosi sostanze di rifiuto e di assumere attraverso l'endocitosi le sostanze utili alle funzioni cellulari. L'esocitosi è possibile perché ci sono porzioni di membrana che avvolgono sostanze presenti nella cellula (esempio proteine contenute in vescicole) che si fondono con la membrana cellulare, rilasciando all'esterno della cellula il loro contenuto. Mentre l'endocitosi avviene perché parti di membrana cellulare si introflettono (invaginandosi) avvolgendosi su se stesse formando delle vescicole contenenti sostanze che in precedenza si trovavano all'esterno.

Il citoplasma
Compartimento citoplasmatico: citoplasma all'interno della membrana plasmatica; parte prevalente della massa cellulare. Dal punto di vista chimico: acqua con circa il 75%; proteine con 15-20%; altri composti organici (zuccheri, acidi grassi, nucleotidi, .....) 5-10%. Il citoplasma al microscopio ottico, a forte ingrandimento, veniva considerato come un sistema colloidale privo di organizzazione strutturale, assumendo aspetto granulare, reticolare o vacuolare a seconda del sistema di fissazione e preparazione del vetrino. Si è dovuto attendere l'uso del microscopio elettronico per rilevare un'organizzazione strutturale molto complessa all'interno del citoplasma.
La struttura dell'interno cellulare è costituita per lo più da un intricato sistema di membrane che forma un labirinto tridimensionale di cavità, in cui si distinguono diverse sezioni collegate fra loro e con l'involucro nucleare. Le membrane interne in pratica ripropongono la stessa organizzazione molecolare della membrana plasmatica, con la presenza di un mosaico fluido determinato dalle stesse categorie di molecole organiche (fosfolipidi e proteine).
Nel citoplasma si distinguono:

citosol matrice citoplasmatica o citoplasma fondamentale esterna alle membrane. Costituisce il vero ambiente interno delle cellule. Nella matrice sono presenti una serie di elementi citoscheletrici rappresentati da microtubuli, microfilamenti e microtrabecole che costituiscono un'impalcatura scheletrica dinamica che favorisce il mantenimento delle forma, partecipa ai fenomeni di movimento e fa da supporto alle migliaia di proteine solubili, agli enzimi e ai ribosomi, consentendo in tal modo lo svolgimento delle razioni enzimatiche, cioè alle attività di sintesi e di degradazione di molecole (metabolismo intermedio). I microtubuli sono strutture tubulari abbastanza rigide con pareti formate da unità globulari di una proteina detta tubulina. Le diverse aggregazioni dei microtubuli entrano in gioco in importanti processi cellulari, ad esempio nella separazione dei cromosomi durante la divisione nucleare. Sono anche alla base delle appendici come le ciglia e i flagelli. I microfilamenti più sottili sono formati da una proteina detta actina che associata ad altre proteine, come la miosina, permettono la contrazione, quindi i movimenti citoplasmatici e dell'intera cellula.
Con la microscopia elettronica, come si è già detto, si è individuato il sistema di endomembrane costituito da tre sezioni molto interconnesse fra loro, anche se morfologicamente distinte: reticolo endoplasmatico nella forma granulare (o rugoso), reticolo endoplasmatico nella forma liscia e l'apparato del Golgi

Ora inizieremo ad esaminare una per una tutte le strutture interne di una cellula eucariote.
Reticolo endoplasmatico
La porzione più sviluppata del sistema di membrane. Abbiamo già visto che esistono due forme: queste sono presenti in tutte le cellule e la loro espansione varia dal tipo di cellula e dallo stadio di vita della cellula stessa. Il reticolo funziona come una specie di sistema circolatorio per la distribuzione intracellulare di sostanze diverse, in quanto le sue membrane sono dinamiche e possono assumere stati di continuità funzionale con la membrana plasmatica, con l'involucro nucleare e con l'apparato del Golgi, attraverso questa serie di connessioni è possibile il trasporto di particelle e ioni verso l'esterno e dall'esterno della cellula o lo scambio di materiali con il nucleo. Reticolo endoplasmatico rugoso dà origine a membrane e proteine: per la presenza di piccole strutture rotondeggianti, chiamate ribosomi, che aderiscono alla faccia citoplasmatica delle membrane. I ribosomi sono presenti nel citoplasma in forma libera, come nei procarioti, oppure liberi e legati al reticolo endoplasmatico negli eucarioti. Hanno un'importante funzione nella sintesi proteica, in quanto costituiscono il supporto fisico durante l'assemblaggio. I ribosomi sono gli unici organelli che non sono circondati da membrana e sono molto piccoli e distinti in due subunità: maggiore e minore entrambe costituite da un'associazione fra RNA e proteine. Il reticolo endoplasmatico rugoso forma un sistema di cavità per lo più appiattite (sacche o cisterne), spesso molto ordinate, qualche volta con lume virtuale e addensate in alcune zone della cellula. La funzione più importante si ricollega alla sintesi delle proteine che devono essere secrete, oppure segregate all'interno delle cellule nei lisosomi (vedasi in seguito). Le proteine vengono sintetizzate a livello dei ribosomi aderenti alle membrane e passano nelle sue cavità e vengono quindi da qui convogliate verso l'apparato del Golgi (vedasi in seguito) e poi all'esterno. Reticolo endoplasmatico liscio non presenta ribosomi, forma un sistema di cavità tubulari molto intrecciate fra loro e apparentemente disordinato. Forma delle connessioni con il reticolo endoplasmatico rugoso; partecipa alla demolizione di sostanze inutili o nocive o di farmaci (detossificazione), al metabolismo del glicogeno e al metabolismo dei lipidi.
Apparato del Golgi rielabora, seleziona e trasporta i prodotti cellulari
Attraverso la microscopia elettronica è stato possibile individuare la presenza dell'apparato in tutte le cellule eucariotiche, dopo che fu scoperto per la prima volta da Golgi Camillo (1843-1926) nelle cellule nervose. La sua struttura vede la presenza di sacchetti appiattiti (cisterne) disposti in pile cui si associano vescicole (piccole bolle provenienti dal distacco di porzioni marginali delle cisterne stesse). Le pile di cisterne possono essere numerose e disposte in prossimità del nucleo. La funzione dell'apparato del Golgi consiste in una sorte di stazione di elaborazione, sintesi e smistamento di materiali in connessione con il reticolo endoplasmatico e la membrana plasmatica. Il complesso permette un continuo flusso di materiali, che possono essere stati sintetizzati in altri distretti della cellula e qui vengono rielaborati e modificati, passando nelle vescicole che si distaccano dai margini delle cisterne, questi materiali giungono fino alla membrana plasmatica e quindi vengono secrete.
Lisosomi demoliscono le sostanze alimentari e di rifiuto delle cellule
Organuli delimitati da una membrana e contengono moltissimi enzimi idrolitici. Sono caratterizzati da un accentuato polimorfismo e svolgono importanti funzioni di demolizione grazie alla presenza di enzimi idrolasi. Possono agire su quasi tutte le categorie di sostanze biologiche. Digestione intracellulare di materiali assunti dall'esterno il lisosoma si fonde con una vescicola di fagocitosi o di pinocitosi formando un vacuolo digestivo nel quale il materiale ingerito viene a contatto con gli enzimi e demolito in molecole a basso peso molecolare che vengono assorbite attraverso la membrana del lisosoma e utilizzate dalla cellula. Digestione intracellulare di materiale o organuli cellulari invecchiati in questo caso il lisosoma ingloba una struttura cellulare per esempio un mitocondrio, forma così un autofagosoma in cui l'azione dei suoi enzimi demolisce la struttura inglobata. I prodotti della digestione quindi riassorbite e utilizzati dalla cellula. Autolisi della cellula. La membrana del lisosoma in questo caso si rompe per sopraggiunte situazioni patologiche o a causa fisiologiche (azione ormonale) gli enzimi quindi risultano liberi di agire sulle strutture cellulari e quindi le digeriscono, per questa loro azione i lisosomi sono chiamati anche sacchetti suicidi.
Il nucleo è il centro di controllo genetico della cellula
Questo è l'organulo tipico della cellula eucariote, delimitato da una doppia membrana e presenta al suo interno proteine e acidi nucleici (soprattutto DNA, che rappresenta il materiale genetico, e RNA). Il nucleo può essere osservato sotto forma di cromatina, sostanza visibile attraverso la preparazione con coloranti per microscopia luce o attraverso la microscopia elettronica, che permette di apprezzarne la struttura e l'organizzazione. É l'organulo con dimensioni maggiori rispetto agli altri organuli. Il nucleo costituisce il centro di controllo funzionale dell'informazione genetica della cellula. Al suo interno si svolgono:

la replicazione del DNA (autoduplicazione) prima della divisione cellulare,
la trascrizione (produzione) dei diversi tipi di RNA che verranno utilizzati nella sintesi proteica (traduzione dell'informazione genetica)

Struttura e organizzazione: tutte le cellule eucariotiche presentano un solo nucleo, tranne alcuni tipi di cellule quali i globuli rossi del sangue che non ce l'hanno, a altri tipi che ne possono avere due (come le cellule del fegato). Ogni nucleo si origina per divisione di un altro nucleo preesistente, quando sta per avvenire la divisione cellulare. A questa regola c'è un'importante eccezione: dopo la fecondazione il gamete maschile e quello femminile si fondono e così anche i loro nuclei per dare origine il primo nucleo del futuro individuo.
Durante il ciclo cellulare il nucleo cambia aspetto. Per descriverne la struttura si tiene conto di una particolare fase della vita cellulare, chiamata interfase cioè periodo che separa una fase di attività intensa del metabolismo cellulare (sintesi proteica, duplicazione del DNA) alla divisione cellulare comprendente la mitosi. Durante l'interfase il nucleo è visibile e si presenta sotto forma sferica le cui dimensioni sono in stretta relazione con le dimensioni della cellula. Mentre durante le altre fasi del ciclo cellulare il nucleo non è più visibile tende a sparire per poi ricomporsi dopo avvenuta divisione cellulare. È proprio durante la interfase che si possono riconoscere le sue parti costituenti (membrana, nucleoplasma e nucleolo)
Le funzioni della membrana nucleare:

separare le attività del genoma (patrimonio genetico) quali la replicazione (mantenimento dell'informazione genetica tra una generazione e quella successiva), la trascrizione del DNA (passaggio dell'informazione genetica tra il nucleo e il citoplasma) dalle funzioni che avvengono nel citoplasma tra cui la traduzione dell'informazione genetica nella produzione di proteine
regolare la comunicazione, cioè il trasporto di molecole, tra il nucleo e il citoplasma

Struttura della membrana nucleare: due membrane concentriche e parallele (interna ed esterna) separate da un sottile spazio perinucleare. Ogni membrana presenta la stessa organizzazione trilaminare delle altre membrane cellulare (doppio strato lipidicoproteico) ed è dotata di numerose aperture (3.000-4.000) dette pori nucleari. La membrana nucleare è molto selettiva: evita il passaggio casuale di materiali tra citoplasma e nucleo, regolando con molta efficienza ciò che può entrare al di dentro. Passano attraverso i pori nucleari, in ingresso:

i nucleotidi necessari alla sintesi degli acidi nucleici
le piccole molecole proteiche regolatrici dell'attività genica.

in uscita:

gli RNA e i ribosomi sintetizzati dal nucleo

La membrana esterna è in continuità con il reticolo endoplasmatico, mentre la membrana interna poggia su una rete di particolari proteine, che svolge funzione di sostegno. A livello di ciascun poro le due membrane si fondono. Il poro è in definitiva costituito da un canale cilindrico che mette in comunicazione il citoplasma della cellula con lo spazio interno al nucleo. Il trasporto da e per il nucleo è di due tipi:

passivo permette il passaggio libero, senza dispendio di energia, dei nucleosidi necessari alla sintesi di DNA e RNA, le molecole proteiche più piccole coinvolte nella condensazione e nella trascrizione del DNA e gli ioni che aiutano ad equilibrare la concentrazione di essi fra l'interno del nucleo e il citoplasma
attivo per le molecole proteiche più grandi o le molecole di RNAm

All'interno del nucleoplasma vi è una matrice gelatinosa in cui è sospesa la cromatina, cioè il DNA e le proteine associate. La matrice nucleare si presenta come una ordinata architettura in cui è permesso il regolare ed efficiente svolgimento della replicazione e della trascrizione del DNA, in quanto le fibre di cromatina non sono dispose casualmente, ma ognuna occupa un preciso dominio spaziale. Quando sta per avvenire la divisione cellulare la cromatina si addensa e si organizza in strutture individuali, a forma di piccoli bastoncini, detti cromosomi. Ogni specie vivente è caratterizzata dall'avere numero e forma di questi bastoncini specifici determinati e fissi.
Un cromosoma è una molecola di DNA molto grande che contiene una serie di geni, complessata con diverse proteine. Come si vede dalla figura ogni cromosoma è costituito da due subunità detti cromatidi, cioè due filamenti identici di DNA uniti in un punto detto centromero. Nella parte centrale del nucleo c'è una struttura molto densa e sferica formata da due zone:

una fibrillare più interna che contiene il DNA
l'altra granulare contiene RNA (RNA ribosomiale o r-RNA) e proteine importate dal citoplasma

Il nucleolo è responsabile della sintesi dell'RNA ribosomiale ed è ricco di ribosomi in varie fasi della oro formazione. I ribosomi lasciano il nucleo per dirigersi verso il citoplasma, dove avviene l'assemblaggio nelle due subunità mature per partecipare alla sintesi delle proteine.

Fonte: citazione da
http://www.giottoulivi.it/studioinrete/scienze_Santoro/strutture&funzioni_cellule.doc
Sito web da visitare: http://www.giottoulivi.it/studioinrete/scienze_Santoro/Santoro_home.htm

Autore del testo: Prof Michele Santoro

Parola chiave google : cellule strutture e funzionitipo file : doc

L A C E L L U L A

1. La cellula : che cosa è

LA CELLULA è la più piccola parte di un essere vivente, che conserva tutte le caratteristiche della vita, cioè nasce, cresce, si riproduce e muore

Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule.

2. Le cellule : come sono fatte

Le cellule hanno forme, dimensioni e caratteristiche molto diverse. Nel corpo umano ci sono più di 200 tipi diversi di cellule

3. Le dimensioni delle cellule

a) Le cellule si misurano in MICROMETRI ( simbolo mm ) cioè in millesimi di millimetro ( 1 mm = 1000 mm ). Le cellule sono molto piccole e non si vedono ad occhio nudo, ma solo con il microscopio.

b) La maggior parte delle cellule misura qualche decina di micrometri, ma ci sono delle eccezioni
( eccezioni = cose diverse da tutte le altre ) : ci sono cellule che misurano meno di un micrometro e cellule che raggiungono le dimensioni di 1 millimetro e più ( cioè di 1000 mm e più )

c) La cellula più grande è l’uovo dello struzzo che è formato da una sola cellula come tutte le uova e può misurare fino a 15 centimetri ( cioè quanti micrometri ? . . . . . . . . . . . . . . . . )

4. La forma delle cellule

La forma delle cellule può essere molto varia : ci sono cellule tondeggianti (= quasi rotonde ) , cellule lunghe e strette, cellule larghe e piatte, cellule ramificate, cellule che hanno delle ciglia. Ci sono anche cellule che non hanno una forma sempre uguale, ma possono cambiare forma continuamente. Però indipendentemente dalla loro forma e dalle dimensioni, tutte le cellule hanno la stessa struttura di base.

5. Come è la struttura di base della cellula

Tutte le cellule sono rivestite da una membrana cellulare, al cui interno è racchiuso il citoplasma; nel citoplasma ci sono il nucleo e numerosi organuli. ( la membrana è una pelle che ricopre )

6. La membrana cellulare

a) Si trova tutto intorno alla cellula e la ricopre tutta

b) Ha due funzioni, che possono sembrare in contrasto tra loro :
1. Protegge la cellula e la isola dall’ambiente esterno
2. Nello stesso tempo permette alla cellula di comunicare con l’ambiente esterno in due modi :
- Dall’ambiente esterno la cellula assorbe l’acqua, l’ossigeno e le sostanze nutritive
- Nell’ambiente esterno la cellula “scarica” i suoi prodotti di rifiuto

7. Il citoplasma

a) Si trova dentro alla membrana ed occupa la maggior parte della cellula

b) Si presenta come una sostanza gelatinosa e trasparente, formata per il 60% da acqua.

c) Contiene una grande quantità di vescicole ( = piccole vesciche cioè rigonfiamenti ), canali, filamenti, e piccoli corpiccioli, che nel loro insieme prendono il nome di organuli cellulari

d) Gli organuli cellulari hanno precise funzioni : la respirazione cellulare, la formazione delle proteine ( = sostanze contenute nella carne ), la digestione delle sostanze alimentari.

8. Il nucleo

a) Il nucleo è la “centrale di comando della cellula” , si trova al centro della cellula stessa e serve per la riproduzione.

c) Il nucleo ha generalmente forma tondeggiante e può avere dimensioni molto varie nei diversi tipi di cellule.

d) Il nucleo è sempre circondato da una membrana nucleare

e) All’interno del nucleo ci sono uno o più corpiccioli sferici detti nucleoli e c’è il DNA che ha la forma di filamenti avvolti in una specie di gomitolo. Nel DNA sono contenute le informazioni necessarie per il funzionamento della cellula e le caratteristiche genetiche (=presenti dalla nascita) degli esseri viventi.

9. Cellule eucariote e cellule procariote

Le cellule eucariote sono quelle che hanno un nucleo bene definito e visibile ( al microscopio )
e si trovano nella maggior parte degli esseri viventi animali e vegetali

Le cellule procariote sono quelle che non hanno il nucleo. Altre loro caratteristiche :
- Sono più piccole
- Hanno una struttura più semplice

Esempi di cellule procariote sono i batteri che sono organismi unicellulari, cioè formati da una sola cellula

VERIFICA DI SCIENZE sulla CELLULA

1. Che cosa è la CELLULA ? 2.Come sono fatte le cellule ? 3.Le DIMENSIONI delle CELLULE a) Come si misurano le cellule ? b) Quanto misurano le cellule ? c) Quale è la cellula più grande e quanto misura ? 4. Parla della FORMA delle CELLULE 5.Come è la STRUTTURA DI BASE delle CELLULE 6. LA MEMBRANA CELLULARE : a) Dove si trova b) Le sue funzioni 7. IL CITOPLASMA a) Dove si trova e cosa occupa b) Come si presenta c) Cosa contiene d) Che funzioni hanno gli ORGANULI CELLULARI 8) IL NUCLEO a) Che cosa è, dove si trova ed a cosa serve b) Forma e dimensioni c) Da cosa è circondato d) Spiega cosa c’è all’interno del nucleo 9. Quali sono le CELLULE EUCARIOTE ? 10.a) Quali sono le CELLULE PROCARIOTE b) Altre loro caratteristiche c) Esempi di CELLULE PROCARIOTE

Fonte: http://www.reteintercultura.it/attachments/219_02_Cellula.doc

autrice : Lidia Bertolazzi

Le cellule

I CROMOSOMI

Tutte le cellule del nostro corpo contengono DNA che unito a proteine particolari formano i cromosomi.
Il numero dei cromosomi è tipico di una specie. Gli uomini hanno 46 cromosomi di cui 23 sono di origine materna e 23 di origine paterna. Avremo quindi 23 coppie di cromosomi. Ciascun cromosoma della coppia è chiamato OMOLOGO e porta gli stessi caratteri dell'altro omologo anche se spesso in versioni diverse . Ad esempio il cromosoma paterno che porta l'informazione relativa al gruppo sanguigno e il suo omologo materno possono portare o la stessa informazione (stesso gruppo) o versioni differenti del carattere (gruppi diversi).
Le specie come quella umana con due corredi cromosomici completi si dicono DIPLOIDI.

Delle 23 coppie cromosomiche , 22 sono costituite da cromosomi chiamati AUTOSOMI che sono uguali e una dai cromosomi sessuali che sono uguali nella donna (XX) ma diversi nell'uomo (X Y).
Le cellule che contengono un numero doppio di cromosomi 2n sono le cellule somatiche.
Le cellule sessuali invece hanno la metà dei cromosomi n sono cioè APLOIDI.

STRUTTURA DEL CROMOSOMA

I cromosomi sono, come abbiamo detto, costituiti da una doppia elica di DNA e da proteine. Durante l'INTERFASE i cromosomi sono despiralizzati e non sono visibili come singole entità, ma nel nucleo appare una zona intensamente colorata detta CROMAMTINA.
I cromosomi diventano visibili quando, dopo essersi replicati, si spiralizzano per la MITOSI.

Ciascun cromosoma presenta delle strozzature di cui la principale, il CENTROMERO, divide il cromosoma in due bracci.
Sono presenti anche strozzature secondarie che in alcuni cromosomi, (un paio nelle cellule umane) formano una regione del nucleo chiamata NUCLEOLO dove viene sintetizzato l'RNA ribosomiale.
I TELOMERI sono invece le estremità dei cromosomi che presentano una sequenza di 6 nuceotidi ripetute molte volte.
Nelle cellule somatiche umane ad ogni divisione cellulare i telomeri si accorciano, in quelle germinali (danno vita alle cellule sessuali) invece questo non avviene.
Ciò fa ritenere che i telomeri siano gl “orologi” dell'invecchiamento cellulare, infatti dopo una cinquantina di divisioni le sequenze dei telomeri sono finite e la cellula entra nella fase di senescenza.
Le cellule germinali, le staminali e quasi tutti i tumori hanno un meccanismo che non fa accorciare i telomeri ad ogni divisione.

CICLO CELLULARE

Le cellule sono dotate della capacità di riprodursi. La cellula iniziale che da vita ad un essere umano, lo ZIGOTE, attraverso riproduzioni successive darà luogo alle centinaia di miliardi di cellule differenti che costituiscono un essere umano.

Anche le cellule che formano il nostro corpo si riproducono sia per il RINNOVAMENTO CELLULARE, attraverso il quale nell'organismo adulto vengono sostituite alcune cellule (in un uomo di 70 kg ogni giorno sono sostituiti 200 miliardi di globuli rossi), sia per la RIGENERAZIONE meccanismo attraverso cui sono riparati organi o tessuti che sono stati danneggiati.

Nel nostro corpo esistono cellule che si riproducono continuamente come le cellule che daranno vita alle cellule del sangue o agli spermatozoi, e cellule che dopo essersi riprodotte entrano in una fase quiescente e non si dividono fino a quando qualche stimolo esterno non le fa ripartire nella riproduzione. Sono cellule di questo tipo gli OSTEOBLASTI e le CELLULE MUSCOLARI SATELLITI o altri tipi di cellule staminali.

Altre cellule come i NEURONI ( cellule nervose) o le fibre muscolari (cellule dei muscoli) non si riprodurranno più una volta che si sono formate da altre cellule.
Ciascuna cellula ha un proprio CICLO CELLULARE

che inizia quando la cellula nasce da un'altra cellula che si è divisa e termina quando la cellula si divide a sua volta.
Il ciclo cellulare ha una durata che varia a seconda del tipo di cellula, ed è di 12/ 24 ore nelle cellule che si riproduco attivamente (sangue, pelle).
Il ciclo cellulare si divide in diverse fasi:

INTERFASE a sua volta divisa in:

G1 (intervallo 1)
S (sintesi)
G2
MITOSI a sua volta divisa in:
profase
metafase
anafase
telofase

CITODIERESI

INTERFASE

E' la fase che passa tra due successive MITOSI. Durante questa fase la cellula è molto attiva metabolicamente e svolge il compito a cui è assegnata. Tale fase ha una durate variabile e dipende dal tipo di cellula. In questa fase la cellula produce molte proteine e raddoppia il proprio peso.
G1: fase d'intensa sintesi di RNA e PROTEINE con conseguente accrescimento cellulare.
S: in questa fase la cellula duplica i propri cromosomi per poter dare alle cellule figlie un corredo cromosomico completo. La sua durata è abbastanza costante. I cromosomi che non sono visibili al microscopio perchè despiralizzati, sono costituiti da DNA e proteine.

Il DNA formato da una doppia elica, si apre e le DNA polimerasi (enzimi) fanno una copia delle due catene per cui alla fine del processo avremo due cromosomi uno copia dell'altro. Le due copie (cromatidi) rimangono unite attraverso il CENTROMERO che apparirà, dopo la spiralizzazione del cromosoma che inizia subito dopo la duplicazione e che continua nella fase G2, come una strozzatura.

CROMATIDI GEMELLI

G2: dura dalle 2 alle 5 ore e i cromosomi, ciascuno formato da due cromatidi, continuano a spiralizzarsi e ad accorciarsi e inspessirsi. La cellula si prepara alla successiva mitosi.

MITOSI

Processo che porterà alla separazione dei due cromatidi gemelli e alla formazione di due nuclei.
Dura 1-2 ore. Inizia quando i cromosomi diventano visibili al microscopio ottico.
Lo scopo della mitosi è assicurare alle future cellule un corredo genetico completo. Ciò avviene con l'aiuto di un APPARATO MITOTICO formato dai CENTRIOLI, dall' ASTER e dal FUSO MITOTICO.

I CENTRIOLI sono organuli cellulari in numero di due che si duplicano prima che la cellula inizi la mitosi. Essi migrano ai poli della cellula e dalla regione intorno ad essi si forma il fuso mitotico costituito da microtubuli proteici che agganceranno i due cromatidi gemelli nella zona del centromero e li guideranno nella separazione assicurando la loro corretta distribuzione ai due poli della cellula.

PROFASE.
Inizia con la comparsa dei cromosomi al microscopio ottico. I cromosomi si sono completamente spiralizzati e appaiono come corti bastoncelli uniti attraverso una zona chiamata centromero. I centrioli migrano verso i poli e compare il fuso mitotico . La membrana nucleare scompare e scompare il nucleolo.

METAFASE
I cromosomi, ciscuno formato da due cromatidi , si dispongono al centro della cellula formando la PIASTRA EQUATORIALE. Ciascun cromatide di una coppia è agganciato con il centromero a uno dei microtubuli del fuso che partono dai due poli della cellula.

ANAFASE
Inizia con la separazione dei due cromatidi che migrano verso i poli L'inizio di questa fase avviene solo dopo che tutti centromeri sono stati ancorati ai microtubuli.

TELOFASE
I cromosomi che hanno raggiunto i poli della cellula e iniziano a despiralizzarsi. Si riforma la membrana nucleare attraverso l'unione di vescicole del reticolo endoplasmatico. Ricompaiono i nucleoli.

CITODIERESI
Simultaneamente ai fenomeni della telofase si verifica la citodieresi cioè la divisione in due della cellula. Compare un solco equatoriale che si restringe fino a dividere la cellula in due. Gli organuli si distribuiscono equamente nelle due cellule figlie.

In alcune cellule alla telofase non segue la citodieresi e si forma inb seguito alla ripetizione della mitosi, una cellula con molti nuclei chiamata PLASMODIO POLINUCLEATO.
In alcune cellule come i MEGACARIOCITI del midollo osseo che daranno le PIASTRINE per frammentazione, dopo l'anafase i cromosomi sono racchiusi tutti in un unica membrana nucleare che contiene un numero doppio di cromosomi senza alcuna citodieresi. In seguito a ripetizione di questo fenomeno la cellula diventa molto grande con un nucleo polilobato e poliploide.

Fonte: http://www.istitutomartinobassi.it/Pages/LezioniOnLine/Scienze/cangianoantonio/CICLO%20CELLULARE.doc

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