

Organizzazione della cellula
!
nenti del citosol quando producono proteine solubili. In al-
ternativa, possono essere solidamente vincolati alle superfici
citosoliche delle membrane, dove formano proteine che sono
o adese a membrane o racchiuse in compartimenti delimita-
ti da membrane. Pertanto, il termine
citoplasma
include sia il
citosol che tutti gli organuli, eccetto il nucleo.
I numerosi organuli specializzati delle cellule eucariotiche
permettono di superare alcuni degli inconvenienti dovuti alle
grandi dimensioni; per questo motivo, le cellule eucariotiche
possono essere considerevolmente più grandi di quelle proca-
riotiche. Le cellule eucariotiche differiscono da quelle proca-
riotiche anche perché posseggono un’impalcatura di sostegno,
o citoscheletro, importante per il mantenimento della forma
della cellula e per il trasporto di materiali al suo interno.
Alcuni organuli si trovano solo in determinati tipi cellula-
ri. Ad esempio, i
cloroplasti,
strutture che catturano la luce so-
lare per convertirla in altre forme di energia, sono presenti so-
lamente nelle cellule che attuano la fotosintesi, ovvero in de-
terminate cellule di piante e alghe. La maggior parte delle cel-
lule di batteri, funghi e piante è circondata da una
parete cellu-
lare
esterna alla membrana plasmatica. Le cellule delle piante
contengono anche un grande
vacuolo
delimitato da membra-
na. In questo capitolo saranno discusse queste e altre differen-
ze tra i principali tipi di cellule.
Le proprietà particolari delle membrane
biologiche permettono alle cellule
eucariotiche di svolgere molte funzioni
diverse
Le membrane cellulari hanno proprietà particolari che permet-
tono agli organuli da esse delimitati di svolgere diverse funzioni.
Ad esempio, poiché le membrane non possono mai avere estre-
mità libere, gli organuli racchiudono sempre almeno uno spazio
interno, o compartimento. Tali compartimenti circoscritti da
membrane fanno sì che alcune attività cellulari siano localizzate
all’interno di regioni cellulari specifiche. I reagenti concentrati
in una piccola parte del volume cellulare vengono a contatto tra
loro più facilmente e la velocità di reazione può di conseguenza
aumentare notevolmente. Questi compartimenti servono anche
per tenere alcuni composti particolarmente reattivi separati dal-
le altre parti della cellula, che potrebbero essere da questi dan-
neggiate. La divisione in compartimenti permette, inoltre, che
possano avvenire contemporaneamente attività diverse.
Le membrane funzionano anche come superfici di lavo-
ro cellulare. Ad esempio, sono numerose le reazioni chimiche
cellulari svolte da enzimi legati alle membrane. Organizzando
gli enzimi che regolano le fasi successive di una serie di reazio-
ni in posizioni vicine sulla superficie di una membrana, alcu-
ne reazioni chimiche a catena possono avvenire con maggio-
re rapidità.
Le membrane permettono anche di immagazzinare ener-
gia. La membrana costituisce una barriera assimilabile a una
diga fluviale. Come sarà discusso nel Capitolo 5, tra i due lati
della membrana esiste sia una differenza di carica elettrica che
una differenza di concentrazione. Tali differenze costituisco-
no un
gradiente elettrochimico.
Gradienti di questo tipo imma-
gazzinano energia in forma di
energia potenziale
(vedi Capito-
lo 7). Quando le particelle di una sostanza passano attraver-
so la membrana dal lato ad alta concentrazione a quello a bas-
sa concentrazione, la cellula può trasformare parte della loro
Sistemi di membrane dividono le cellule
eucariotiche in compartimenti
Le cellule eucariotiche sono caratterizzate dalla presenza di or-
ganuli delimitati da membrana altamente organizzati, incluso
un
nucleo,
prominente, che contiene il DNA, il materiale ere-
ditario. Il termine
eucariote
significa “vero nucleo”. I primi bio-
logi credevano che le cellule fossero costituite da un gel omo-
geneo, detto
protoplasma
. Con l’introduzione del microscopio
elettronico e di altri moderni strumenti di ricerca, è stato possi-
bile migliorare la conoscenza dell’ambiente interno della cellula.
Ora sappiamo che la cellula è altamente organizzata e complessa
(
FIGG. >?@
e
>?!A
). La cellula eucariotica possiede una sua centra-
le di controllo, un sistema interno di trasporto, impianti energe-
tici, fabbriche per la produzione di materiali essenziali, impianti
di impacchettamento e persino un sistema di “autodistruzione”.
I biologi chiamano la porzione di protoplasma al di fuori
del nucleo
citoplasma
mentre quella all’interno del nucleo vie-
ne chiamata
nucleoplasma
. Molti organuli sono sospesi nel-
la componente fluida del citoplasma, normalmente chiamata
citosol
. Le proteine eucariotiche sono sintetizzate nel com-
partimento citoplasmatico dai ribosomi. Questi grandi com-
plessi macromolecolari possono funzionare come compo-
Figura >-
Struttura di una cellula procariotica
Questa MET colorata mostra una sottile sezione longitudinale di
Escherichia
coli
(un batterio). Notare la prominente area nucleare contenente il materiale
genetico (DNA).
E. coli
è un normale commensale dell’intestino umano, ma
in certe condizioni alcuni ceppi possono causare infezioni.
Fimbrie
Granulo
di riserva
Flagello
Ribosoma
DNA
Parete cellulare
Capsula
Membrana
plasmatica
Area
nucleare
0,5
m
m
Dr. Klaus Boller/Science Photo Library/Photo Researchers, Inc.