La cellula eucariota

Le cellule eucariote sono organizzate in diversi livelli di complessità e struttura. Di seguito è riportata un'organizzazione tipica delle cellule eucariote:

1.     Membrana cellulare: è una struttura essenziale che delimita la cellula eucariota. È composta principalmente da una doppia strato di fosfolipidi, con proteine associate che svolgono diverse funzioni. Ecco i principali componenti strutturali della membrana cellulare:

-        Fosfolipidi: Sono i costituenti principali della membrana cellulare. I fosfolipidi sono composti da una testa idrofila (che ama l'acqua) e due code idrofobiche (che evitano l'acqua). Questa struttura a doppio strato dei fosfolipidi crea un ambiente idrofobo nel centro della membrana, che controlla il passaggio di sostanze.

-        Proteine integrali di membrana: Queste proteine sono inserite nel doppio strato fosfolipidico e si estendono attraverso la membrana. Possono svolgere diverse funzioni, come il trasporto di sostanze, la trasduzione del segnale e la catalisi di reazioni chimiche.

-        Proteine periferiche di membrana: Queste proteine sono associate alla superficie esterna o interna della membrana cellulare. Possono svolgere ruoli strutturali, di ancoraggio o di regolazione.

-        Carboidrati: I carboidrati sono attaccati alle proteine o ai lipidi della membrana per formare glicoproteine ​​e glicolipidi. Svolgono un ruolo nella riconoscimento delle cellule, nella comunicazione cellulare e nella protezione della superficie cellulare.

-        Colesterolo: Il colesterolo è presente nella membrana cellulare degli animali. Aiuta a regolare la fluidità della membrana e a mantenere la stabilità strutturale.

-        Permeabilità selettiva: La membrana cellulare è selettivamente permeabile, il che significa che regola il passaggio di sostanze all'interno e all'esterno della cellula. Attraverso proteine di trasporto specifiche, la membrana permette il passaggio di sostanze necessarie, come nutrienti e ioni, mentre impedisce il passaggio di altre molecole indesiderate.

2.     Citoplasma: è costituito principalmente da acqua, ioni, proteine, carboidrati e lipidi disciolti. È viscoso ed è attraversato da una rete di filamenti proteici chiamata citoscheletro, che conferisce supporto strutturale alla cellula e contribuisce alla sua forma e movimento. All'interno del citoplasma avvengono numerose reazioni chimiche fondamentali per la sopravvivenza e il funzionamento della cellula. Ad esempio, la glicolisi (processo di degradazione del glucosio), la sintesi proteica e la produzione di energia attraverso la respirazione cellulare si svolgono nel citoplasma. Esso è coinvolto nel trasporto di sostanze all'interno della cellula. Attraverso il reticolo endoplasmatico e l'apparato di Golgi, le proteine e le altre molecole vengono sintetizzate, modificate, impacchettate e indirizzate alle loro destinazioni specifiche all'interno o all'esterno della cellula. Il citoplasma è una componente vitale della cellula eucariota, essenziale per la sopravvivenza e il funzionamento della cellula stessa.

3.     Nucleo: è un organulo distintivo presente nelle cellule eucariote. Si tratta di una struttura essenziale che contiene il materiale genetico della cellula, come il DNA, che porta le istruzioni per il funzionamento della cellula. Ecco alcune caratteristiche e funzioni del nucleo:

-Membrana nucleare: Il nucleo è separato dal citoplasma attraverso una membrana nucleare, che è una doppia membrana lipidica con pori nucleari. Questa membrana nucleare separa il nucleo dal citoplasma, consentendo un ambiente controllato all'interno del nucleo.

-Cromatina: All'interno del nucleo, il DNA si trova in forma estesa chiamata cromatina. La cromatina è costituita da filamenti di DNA associati a proteine chiamate istoni. Durante l'interfase, la cromatina si presenta come una massa disordinata. Durante la divisione cellulare, si compatta in cromosomi più distinti.

-Cromosomi: Durante la divisione cellulare, la cromatina si condensa ulteriormente e diventa visibile come cromosomi distinti. I cromosomi sono strutture a forma di bastoncello che contengono segmenti specifici di DNA che portano le informazioni genetiche. I cromosomi sono responsabili della trasmissione delle informazioni genetiche alle cellule figlie durante la divisione cellulare.

-Nucleolo: All'interno del nucleo, è spesso presente uno o più nucleoli. Il nucleolo è coinvolto nella sintesi e nell'assemblaggio dei ribosomi, che sono i siti di produzione delle proteine nella cellula.

-Regolazione dell'espressione genica: Il nucleo svolge un ruolo fondamentale nella regolazione dell'espressione genica. Le molecole di DNA nel nucleo contengono le istruzioni per la sintesi delle proteine ​​e la regolazione di molte funzioni cellulari. Attraverso processi come la trascrizione e la traduzione, il DNA nel nucleo viene trascritto in molecole di RNA, che a loro volta vengono utilizzate per la sintesi delle proteine ​​nel citoplasma.

4.     Reticolo endoplasmatico (RE): è un organulo presente nelle cellule eucariote ed è costituito da una serie di membrane interconnesse che formano una rete all'interno del citoplasma. Esistono due tipi principali di reticolo endoplasmatico: il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) e il reticolo endoplasmatico liscio (REL). Ecco alcune caratteristiche e funzioni del reticolo endoplasmatico:

Ø  Reticolo endoplasmatico rugoso (RER):

-        Struttura: Il RER è caratterizzato dalla presenza di ribosomi associati alla sua superficie esterna, conferendogli un aspetto rugoso.

-        Sintesi proteica: I ribosomi del RER sono coinvolti nella sintesi delle proteine. Durante la sintesi proteica, i ribosomi legati al RER producono proteine che vengono direttamente inserite nella sua membrana o trasportate all'interno delle sue cavità interne per la successiva modifica e smistamento.

Ø  Reticolo endoplasmatico liscio (REL):

-        Struttura: Il REL non presenta ribosomi sulla sua superficie esterna ed è quindi privo dell'aspetto rugoso caratteristico del RER.

-        Sintesi di lipidi: Il REL è coinvolto nella sintesi di lipidi, come fosfolipidi e steroli, che sono componenti essenziali delle membrane cellulari.

-        Detossificazione: Il REL è responsabile della detossificazione delle sostanze nocive presenti nella cellula. Contiene enzimi specializzati che aiutano a metabolizzare e neutralizzare tossine come i farmaci.

-        Metabolismo dei carboidrati: Il REL è coinvolto anche nel metabolismo dei carboidrati, inclusa la sintesi e la degradazione dei glicogeni.

Ø  Trasporto intracellulare: Entrambi i tipi di reticolo endoplasmatico sono coinvolti nel trasporto di sostanze all'interno della cellula. Il RER svolge un ruolo importante nel modellamento e nell'imballaggio delle proteine, mentre il REL partecipa al trasporto di lipidi e altre molecole attraverso le sue membrane.

Ø  Sintesi e modificazione delle proteine: Il RER è responsabile della sintesi di proteine e della loro successiva modificazione. Le proteine sintetizzate nel RER vengono piegate correttamente, legate a carboidrati per formare glicoproteine e trasportate verso l'apparato di Golgi per il loro smistamento finale all'interno o all'esterno della cellula.

5.     Apparato di Golgi: è un organulo presente nelle cellule eucariote, ed è costituito da un insieme di saccule appiattite, chiamate cisterne, impilate una sopra l'altra. Queste cisterne sono collegate tra loro e possono avere una struttura a forma di "panini" o a forma di "cis-trans", con una faccia di ingresso (faccia cis) e una faccia di uscita (faccia trans). Ecco alcune caratteristiche e funzioni dell'apparato di Golgi:

-Modificazione delle proteine: Una delle principali funzioni dell'apparato di Golgi è la modifica delle proteine sintetizzate nel reticolo endoplasmatico rugoso (RER). Durante il passaggio attraverso l'apparato di Golgi, le proteine vengono sottoposte a diverse modifiche post-traduzionali, come la glicosilazione (aggiunta di zuccheri) e la taglio proteolitico (rimozione di porzioni specifiche delle proteine). Queste modifiche sono importanti per la corretta struttura e funzione delle proteine.

-Smistamento e imballaggio delle proteine: L'apparato di Golgi svolge un ruolo chiave nello smistamento e nell'imballaggio delle proteine. Le proteine modificate nel Golgi possono essere suddivise in diversi compartimenti, chiamati vescicole di trasporto, che le indirizzano verso la loro destinazione finale all'interno o all'esterno della cellula. Le vescicole possono contenere proteine destinate alla membrana cellulare, ai lisosomi o a secrezioni extracellulari.

-Sintesi di carboidrati: L'apparato di Golgi è coinvolto nella sintesi di carboidrati complessi che vengono aggiunti alle proteine per formare glicoproteine. Questi carboidrati sono importanti per la stabilità e la funzione delle proteine e possono svolgere un ruolo nel riconoscimento cellulare e nella comunicazione.

-Formazione di lisosomi: L'apparato di Golgi è coinvolto nella formazione dei lisosomi, che sono organelli cellulari deputati alla digestione di materiali cellulari indesiderati o danneggiati. Nel Golgi, le proteine enzimatiche lisosomiali vengono selezionate, imballate in vescicole specifiche e trasportate ai lisosomi per svolgere la loro funzione di degradazione.

-Secrezione cellulare: L'apparato di Golgi è coinvolto nel processo di secrezione cellulare. Le vescicole di trasporto provenienti dal Golgi possono fondersi con la membrana cellulare e rilasciare il loro contenuto all'esterno della cellula mediante esocitosi. Questo meccanismo consente alla cellula di rilasciare ormoni, enzimi digestivi, anticorpi e altre sostanze nel loro ambiente circostante.

6.     Mitocondri: sono organelli presenti nelle cellule eucariote, noti come i "centri energetici" delle cellule. Hanno una struttura caratteristica, composta da una doppia membrana, una membrana esterna liscia e una membrana interna ripiegata che forma le creste mitocondriali. Ecco alcune caratteristiche e funzioni dei mitocondri:

-Produzione di energia: La principale funzione dei mitocondri è la produzione di energia attraverso un processo chiamato respirazione cellulare. Durante la respirazione cellulare, i mitocondri metabolizzano i carboidrati, i grassi e gli aminoacidi, convertendoli in energia utilizzabile sotto forma di molecole di adenosina trifosfato (ATP). La membrana interna dei mitocondri è altamente specializzata per questo processo, contenendo i complessi enzimatici coinvolti nella catena di trasporto degli elettroni e nella fosforilazione ossidativa.

-Regolazione del metabolismo: I mitocondri svolgono un ruolo chiave nella regolazione del metabolismo cellulare. Sono coinvolti nella regolazione dei livelli di calcio all'interno della cellula, che influenzano molti processi cellulari, compresa la contrazione muscolare. Inoltre, partecipano alla biosintesi di importanti molecole come gli aminoacidi, i lipidi e i nucleotidi.

-Apoptosi: I mitocondri sono anche coinvolti nella regolazione della morte cellulare programmata, chiamata apoptosi. Durante l'apoptosi, i mitocondri rilasciano proteine pro-apoptotiche, come il citocromo c, che attivano una cascata di eventi che portano alla distruzione controllata della cellula. Questo processo è importante per la rimozione delle cellule danneggiate o indesiderate nell'organismo.

-Sintesi di alcuni composti: I mitocondri sono coinvolti nella sintesi di alcune molecole importanti per la cellula, come l'emoglobina, che è coinvolta nel trasporto dell'ossigeno nel sangue.

-Ereditarietà mitocondriale: I mitocondri hanno il loro DNA chiamato DNA mitocondriale (mtDNA), che viene trasmesso principalmente dalla madre alle generazioni successive. Le malattie mitocondriali sono causate da mutazioni nel mtDNA e possono colpire la funzione dei mitocondri, influenzando l'energia e il metabolismo delle cellule.

7.     Lisosomi: sono organelli contenenti enzimi che sono responsabili della digestione intracellulare dei materiali. Sono coinvolti nella rimozione di rifiuti cellulari, nella degradazione di particelle straniere e nel riciclaggio dei componenti cellulari danneggiati.