2. La cellula

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1. La teoria cellulare

Iniziamo a trattare alcuni aspetti di biologia cellulare, vedremo com’è formata la cellula partendo dalle sue componenti più semplici sino ad arrivare a quelle più complesse. Partiamo dal presupposto che le cellule non sono le singole entità che costituiscono organismi. In realtà le cellule hanno interconnessioni molto strette per formare tessuti. I tessuti hanno interconnessioni molto strette per formare organi e così via fino ad arrivare a formare individui capaci di svolgere funzioni complesse.

Questi organismi li possiamo chiamare tali quando parliamo di organismi viventi nella loro complessità.

La teoria cellulare è il concetto unificante che stabilisce che: 

  • le cellule rappresentano l’unità vivente fondamentale di funzione e di organizzazione di tutti gli organismi;
  • tutte le cellule derivano da altre cellule –> non possiamo avere vita senza altra vita precedente.

Tutte le cellule derivano da altre cellule: le cellule costruite a livello sintetico non hanno la funzionalità di quelle naturali . Noi siamo degli organismi complessi, dotati di elementi socio culturali, tutto ciò partendo da una singola cellula. La cellula uovo riceve DNA maschile, successivamente si fondono (si fondono i nuclei) per formare lo zigote che darà vita ad un organismo il quale diventerà via via sempre più complesso.

La singola cellula deve dividersi e le cellule devono comunicare tra di loro per formare tessuti e così via –> importanza della comunicazione. L’organizzazione delle cellule e le loro piccole dimensioni sono proprietà che permettono loro di mantenere in equilibrio l’ambiente intracellulare per consentire il funzionamento corretto dei processi biochimici. Affinché la cellula possa mantenere il suo equilibrio interno, i suoi contenuti devono essere separati dall’ambiente esterno. La membrana plasmatica è una membrana di superficie strutturalmente distinta che circonda tutte le cellule. Rendendo l’interno della cellula un compartimento chiuso, la membrana plasmatica permette che la composizione chimica della cellula sia alquanto differente da quella dell’ambiente esterno. La membrana plasmatica ha proprietà uniche che le consentono di svolgere la funzione di barriera selettiva tra l’ambiente cellulare interni e quello esterno, permettendo alla cellula di scambiare le sostanze con l’ambiente esterno e di accumulare quelle necessarie per compiere le reazioni biochimiche.

Pur  essendo le dimensioni cellulari estremamente variabili, la maggior parte delle cellule ha dimensioni variabili, la maggior parte delle cellule ha dimensioni microscopiche ; pertanto per misurarle si utilizzano unità di misura molto piccole. 

Il micrometro é l’unitá di misura più conveniente per misurare le cellule. Per quanto piccolo però, il micrometro è troppo grande per misurare la maggior parte dei componenti della cellula. A questo scopo, può essere utilizzato il nanometro, che corrisponde a un miliardesimo di metro, ovvero a un millesimo di micrometro.

Le cellule infatti tipicamente possiedono strutture interne, gli organuli cellulari, specializzate nello svolgere attività metaboliche . La maggior parte degli organuli delle cellule eucariotiche sono formati da uno o più compartimenti circondati da membrana e sono in grado di regolare il proprio ambiente interno per compiere funzioni specializzate, come la conversione di energia in forma utilizzabile, la degradazione di nutrienti e il riciclo di strutture danneggiate o non necessarie alla cellula.

1.1. Procarioti 

Le cellule procariotiche sono tipicamente più piccole di quelle eucariotiche. Infatti il diametro medio di una cellula procariotica è solo un decimo di quello di una cellula eucariotica.

Nelle cellule procariotiche, il DNA non è racchiuso all’interno di un nucleo, ma è localizzato in una regione limitata della cellula, detta nucleoide.

Il termina “procariote”, che significa “prima del nucleo”, si riferisce a questa differenza fondamentale tra le cellule procariotiche ed eucariotiche. 

Come le cellule eucariotiche, le cellule procariotiche hanno una membrana plasmatica che circonda la cellula. La membrana plasmatica delimita il contenuto della cellula, originando un compartimento interno. In alcune cellule procariotiche, la membrana plasmatica si può invaginare formando un complesso di membrane sulle quali possono avvenire reazioni metaboliche.

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Molte cellule procariotiche possono avere una parete cellulare, struttura che racchiude l’intera cellula, compresa la membrana plasmatica.

Molti procarioti possiedono flagelli, lunghe fibre che si protendono dalla superficie della cellula e che vengono utilizzati per la locomozione della cellula. La loro struttura è diversa da quella dei flagelli presenti nelle cellule eucariotiche. Alcuni procarioti hanno anche delle proiezioni simili a peli, denominate fimbrie, utilizzate per aderire tra loro o per ancorarsi alla superficie di altri organismi.

Il denso materiale all’interno delle cellule batteriche contiene ribosomi, piccoli complessi di RNA e proteine in grado di sintetizzare polipeptidi. I ribosomi delle cellule procariotiche sono più piccoli rispetto a quelli delle cellule eucariotiche.

1.2. Eucarioti 

La cellula eucariotica è caratterizzata da un eucarion (un nucleo organizzato a tutti gli effetti).

Il procarion della cellula procariotica è semplicemente un ammasso di cromatina che forma un nucleoide che non possiamo considerare come un vero e proprio nucleo.

La cellula eucariotica animale è costituita da una serie di compartimenti interni che consentono di svolgere funzioni complesse.

La cellula eucariotica animale è costituita da una serie di compartimenti interni che consentono di svolgere funzioni complesse. La cellula eucariotica, a differenza della procariotica, è caratterizzata dalla presenza di organuli delimitati da membrana altamente organizzati (incluso il nucleo).

I biologi chiamano la porzione di di protoplasma al di fuori del nucleo citoplasma mentre quella all’interno del nucleo viene chiamata nucleoplasma.  Molti organuli sono sospesi nella componente fluida del citoplasma, chiamata citosol.  Le proteine eucariotiche sono sintetizzate nel compartimento citoplasmatico dai ribosomi. Questi grandi complessi macromolecolari possono funzionare come componenti del citosol quando producono proteine solubili. In alternativa, possono essere solidamente vincolati alle superfici citosoliche delle membrane, dove formano proteine che sono o adese a membrane o racchiuse in compartimenti delimitati da membrane. Pertanto il termine citoplasma include sia il citosol che tutti gli organuli, eccetto il nucleo.

Le dimensioni di una cellula eucariotica sono 10 volte le dimensioni di una cellula batterica. 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 procariotiche.

La componente più esterna è la membrana plasmatica detta anche membrana cellulare.

La cellula è un complesso articolato di membrane (non hanno solo la membrana plasmatica ma anche una serie di membrane interne).

Le membrane biologiche sono estremamente importanti perché sono coloro che selezionano il passaggio di sostanze. Tutto ciò che sta all’esterno della cellula deve essere verificato e valutato per essere portato all’interno della cellula e viceversa. Sono essenzialmente sistemi di barriera che consentono il passaggio di determinate sostanze.

La membrana plasmatica è costituita da lipidi principalmente da fosfolipidi (dal punto di vista biochimico sono molecole anfotere o anfipatiche).

Testa con cariche positive e negative perché c’è il fosforo che dà la carica negativa e c’è l’azoto che porta la carica positiva. Code idrofobiche date da due molecole di acidi grassi.

In un mezzo acquoso cosa succede? Le teste si dispongono verso l’acqua e le code si orientano le une verso le altre.

Oltre ai fosfolipidi abbiamo anche proteine.

Come sono organizzate? Da uno strato proteico superiore e uno strato proteico inferiore con all’interno un doppio strato fosfolipidico.

Si parla di un doppio strato fosfolipidico e molecole proteiche inserite all’interno del doppio strato fosfolipidico o in diretta connessione con esso.

Proteine intrinseche di membrana o proteine transmembrana. Altre proteine invece semplicemente si adagiano sul doppio fosfolipidico, chiamate proteine periferiche (estrinseche).

Nel doppio strato fosfolipidico sono presenti anche molecole di colesterolo (gioca un ruolo importante a livello delle membrane perché tende a rendere più o meno fluida la membrana in base alla temperatura).

Quando la temperatura si alza, la temperatura cellulare aumenta e il colesterolo riesce a rompere le forze di van der Waals che si vengono a creare tra le catene laterali del fosfolipide e di conseguenza la membrana diventa più fluida.

Quando invece la temperatura scende, le forze di van der Waals si stabilizzano e la membrana diventa più rigida.

2. Organuli Cellulari

I biologi cellulari hanno identificato molti tipi di organuli provvisti di membrana nel citoplasma delle cellule eucariotiche. La maggior parte degli organuli citoplasmatici in una tipica cellula – ad eccezione dei mitocondri e dei cloroplasti – sono componenti del sistema della endomembrane, una rete di organuli (compresa la membrana plasmatica) che scambiano i materiali attraverso piccole vescicole di trasporto avvolte da membrana.

2.1. Il nucleo cellulare 

Il nucleo è tipicamente l’organulo più rilevante della cellula. Nella maggior parte delle cellule il DNA é localizzato all’interno del nucleo . A differenza delle cellule procariotiche, in cui la molecola del DNA ha forma circolare, in quelle eucariotiche le molecole di DNA sono molecole lineari molto lunghe.

L’involucro nucleare è costituito da due membrane concentriche che separano il contenuto del nucleo dal citoplasma circostante. Queste membrane sono separate da circa 20-40 nm e a intervalli le membrane si fondono formando pori nucleari, che nella maggior parte delle cellule eucariotiche rappresentano il più grande e il più complesso assemblaggio di proteine.

La maggior parte dei nuclei possiede una o più strutture compatte chiamate nucleoli. Il nucleolo non é circondato da membrana. 

Il nucleolo è una struttura specializzata endonucleare contenente i geni responsabili della sintesi dei ribosomi (RNA + proteine). Le proteine ribosomiali sono prodotte nel citoplasma e portate al nucleolo dal quale fuoriescono le subunità ribosomiali.

2.2. Ribosomi 

ribosomi sono organuli deputati alla sintesi proteica che vengono sintetizzati nel nucleolo e poi fuoriescono nel citoplasma (la loro attività di svolge lì). Sono costituiti da RNA ribosomiale e proteine appartenenti a oltre 50 categorie. I ribosomi si ritrovano:

  • liberi nel citoplasma;
  • associati al reticolo endoplasmatico rugoso;
  • all’interno dei mitocondri —> i mitocondri, nonostante siano la centralina energetica della cellula, hanno un comportamento indipendente dal resto della cellule.

La presenza dei ribosomi in tre punti diversi della cellula presuppone la produzione di proteine con un destino diverso: o I ribosomi liberi nel citoplasma sintetizzano proteine che restano libere nel citoplasma o ribosomi sul reticolo endoplasmatico rugoso sintetizzano proteine che vengono racchiuse e impacchettate all’interno di membrane —> destinate  alla membrana plasmatica o all’esterno della cellula o rimangono nel citoplasma all’interno di vescicole —> funzioni  molto variegate; un ormone di natura proteica (prodotto dalla cellula e poi secreto all’esterno) è sicuramente prodotto da ribosomi associati al RER o i ribosomi mitocondriali sintetizzano proteine mitocondriali (non tutte, ma le principali proteine utili al mitocondrio per produrre ATP —> esempio : proteine della catena di trasporto degli elettroni). Il mitocondrio è abbastanza indipendente, ma in realtà non ha la capacità di sintetizzarsi tutto il necessario; quindi, ha bisogno di proteine prodotte dal genoma nucleare.

Il ribosoma è costituito da una subunità maggiore e da una subunità minore che sono svincolate le une dalle altre nel citoplasma quando la cellula non sta sintetizzando proteine. Le due subunità si uniscono l’una sull’altra solo nel momento in cui inizia la sintesi proteica.

2.3. Reticolo Endoplasmatico 

il sistema dei reticoli cellulari è strettamente associato e vincolato al nucleo: c’è un continuo tra la membrana nucleare esterna e la membrana del sistema reticolare. Le  membrane rimangono addirittura unite in alcuni punti. C’è  continuità tra la cisterna perinucleare e le membrane del reticolo e il liquido all’interno del reticolo quindi, il sistema di reticoli che abbraccia il nucleo diventa un ulteriore sistema di membrane che circonda il nucleo per gran parte della sua distribuzione.

Anche se i domini del RE hanno funzioni diverse, le loro membrane sono collegate e racchiudono un compartimento interno continuo chiamato lume del RE. Ciascun dominio funzionale della membrana del RE e la regione corrispondente al lume del RE contengono un insieme unico di enzimi che catalizzano diversi tipi di reazioni biochimiche. In alcuni casi, le membrane servono da impalcatura per sistemi enzimatici che catalizzano reazioni biochimiche a catena. Le due superfici della membrana (citosolica e luminale), contengono diversi assortimenti di enzimi e rappresentano regioni della cellula con capacità sintetiche differenti. Ulteriori altri enzimi sono presenti all’interno del lume del RE. Tuttavia, esiste una caratteristica comune in tutto il lume del RE, in quanto quest’ultimo è il sito deposito di elevati livelli di calcio, il quale è utilizzato per diverse funzioni coinvolte nella segnalazione intracellulare.

2.4. Reticolo endoplasmatico rugoso 

Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) è chiamato così perché ha dei ribosomi sulla sua superficie (detto ribosomi legati). Ha una struttura di tipo lamellare: è formato da una serie di lamelle appiattite (e sacculi appiattiti) e sovrapposte le une sulle altre.

Avendo dei ribosomi sulla superficie, il RER è deputato alla sintesi e alla maturazione delle catene polipeptidiche. La catena polipeptidica sintetizzata dai ribosomi del RER entra all’interno delle lamelle man mano che viene sintetizzata.

2.5. Reticolo endoplasmatico liscio 

È una struttura di tipo tubulare . Nel reticolo endoplasmatico liscio (REL) vengono sintetizzati e degradati i lipidi, gli steroidi (da ghiandole surrenali e componenti dell’apparato riproduttore) e i carboidrati (es: glicogenosintesi). Il RE liscio rappresenta la sede primaria di sintesi dei fosfolipidi e del colesterolo richiesti per la formazione delle membrane cellulari. Nel tessuto adiposo una parte del REL contiene gli enzimi che formano goccioline lipidiche che immagazzinano riserve di energia sotto forma di trigliceridi.

Inoltre, nel REL vengono degradate le scorie metaboliche (sostanze xenobiotiche = sostanze che arrivano dall’esterno della cellula e che la cellula deve metabolizzare). Nel REL sono presenti degli enzimi specifici che hanno la capacità di depurare la cellula dalle scorie del metabolismo.

2.6. Apparato di Golgi 

È in diretto collegamento con il sistema dei reticoli.

Rappresenta la sede di immagazzinamento, rifinitura e impacchettamento dei prodotti cellulari (proteine sintetizzate nel RER, non di quelle sintetizzate nel citoplasma) da indirizzare ad altre sedi intracellulari o extracellulari. Queste  proteine andranno alla membrana plasmatica o verranno secrete per esocitosi all’esterno della cellula, questo avviene sulla base di sequenze segnale .

2.7. Lisosomi 

Dal Golgi possono anche gemmare delle vescicole tondeggianti contenenti proteine provenienti dal RER ad attività enzimatica (nello specifico enzimi idrolitici in grado di idrolizzare macromolecole) e pH acido che permangono nel citoplasma con questo aspetto vescicoloso —> sono organuli chiamati lisosomi che vengono detti “spazzini della cellula” + sono presenti nel citoplasma. 

I sistemi di pulizia interna della cellula sono il REL (per le sostanze solubili, i liquidi e le soluzioni) e i lisosomi (per le sostanze corpuscolate e i grossi complessi macromolecolari).

Nei lisosomi troviamo un pH molto acido, quindi la membrana dei lisosomi deve essere molto stabile e in grado di mantenere le caratteristiche interne del lisosoma—> si dovesse rompere il lisosoma la cellula rischia di andare incontro a processi di autofagia (autodistruzione). Esiste una malattia molto grave e di natura genetica chiamata “malattia delle membrane lisosomiali”: i bambini al momento della nascita hanno delle membrane lisosomiali che si rompono e portano le cellule ad autofagia.

Acidi ed enzimi sono alla base dei processi di digestione di tutti i sistemi. 

I lisosomi sono importanti perché laddove c’è un mitocondrio che ha esaurito la sua energia o è diventato troppo vecchio, il lisosoma degrada il mitocondrio e recupera le componenti macromolecolari. I lisosomi sono fondamentali nei processi di fagocitosi, nell’endocitosi mediata da recettori.

Nella fagocitosi, il fagocita (= globulo bianco) forma un fagosoma. Il fagosoma, all’interno della cellula, arriva al lisosoma—>  due membrane si fondono e il contenuto del lisosoma viene riversato nel fagosoma (si forma un fagolisosoma o lisosoma secondario). La trasformazione da lisosoma primario a lisosoma secondario comporta il trasferimento degli enzimi e delle valenze acide dal lisosoma al fagosoma.

2.8. Perossisomi

I perossisomi si formano per gemmazione di un dominio specializzato presente nel REL.

Dal punto di vista morfologico e strutturale il perossisoma è uguale in tutto e per tutto al lisosoma: è una vescicola rotondeggiante. Contiene, però, alcuni enzimi specifici che sono in grado di convertire i radicali liberi (che si formano dal metabolismo dell’ossigeno) in perossido di idrogeno (H2O2); il perossido di idrogeno viene a sua volta convertito in acqua grazie all’enzima catalasi.

I radicali liberi si formano all’interno della cellula e portano alla perossidazione delle membrane biologiche, cioè le distruggono.

I perossisomi possono anche detossificare i composti xenobiotici, anche se le sostanze xenobiotiche sono degradate principalmente dal REL.

Si trovano in gran numero in tutte quelle cellule che sintetizzano, immagazzinano o degradano i lipidi. Una delle loro funzioni principali è la degradazione degli acidi grassi.

2.9. Mitocondri 

Quando una cellula assume energia dall’ambiente che la circonda, questa si trova generalmente sotto forma di energia chimica contenuta nelle molecole di cibo (come il glucosio) o sotto forma di energia luminosa. Questi tipi di energia devono essere entrambi convertiti in forme che possano essere meglio utilizzate dalle cellule. Alcuni di questi processi di conversione avvengono nel citosol, altri invece nei mitocondri e nei cloroplasti, organuli che facilitano la conversione dell’energia da una forma all’altra. 

L’energia chimica viene comunemente conservata nella molecola di ATP. 

I mitocondri e i cloroplasti si accrescono e si riproducono autonomamente. Essi contengono piccole quantità di DNA che codificano per alcune loro proteine. Tali proteine sono sintetizzate dai ribosomi dei mitocondri o dei cloroplasti.

Tutte le cellule eucariotiche contengono i mitocondri. Questi organuli complessi sono la sede della respirazione aerobica, un processo che richiede ossigeno e che consiste in una serie di reazioni che trasformano l’energia chimica presente nel cibo in ATP.  Durante la respirazione aerobica, gli atomi di ossigeno e di carbonio vengono rimossi dalle molecole di cibo, come il glucosio, e convertiti in anidride carbonica e acqua.

I mitocondri sono più numerosi nelle cellule molto attive, che richiedono grandi quantità di energia: una sola cellula epatica (del fegato) ne può contenere più di 1000. I mitocondri sono in grado di cambiare forma e dimensioni molto rapidamente e si replicano per divisione.

Ciascuno di essi è circondato da una doppia membrana, che dà origine all’interno dell’organulo a due compartimenti distinti: lo spazio intermembrana e la matrice.

Lo spazio intermembrana è un compartimento che si trova tra la membrana mitocondriale esterna e la membrana mitocondriale interna. La matrice, il compartimento circondato dalla membrana mitocondriale interna, contiene enzimi che degradano le molecole alimentari e convertono l’energia in esse contenuta in altre forme di energia chimica.

La membrana mitocondriale esterna é liscia e permette il passaggio di molte molecole di piccole dimensioni. Al contrario, la membrana mitocondriale interna è selettivamente permeabile, può essere cioè attraversata da alcuni tipi di molecole. Tale membrana è ripiegata per formare estroflessioni, chiamate creste mitocondriali, che si estendono all’interno della matrice. Le creste aumentano enormemente la superficie della membrana mitocondriale interna, fornendo un’area in cui avvengono le reazioni che trasformano l’energia chimica delle molecole di cibo in energia dell’ATP. La membrana contiene tutti gli enzimi e altre proteine necessarie per queste reazioni.

I mitocondri giocano un ruolo molto importante nella morte cellulare programmata, o apoptosi.

Al contrario della necrosi, che rappresenta la morte cellulare non controllata, l’apoptosi é parte dello sviluppo normale e del bilanciamento del numero cellulare . I mitocondri possono indurre la morte cellulare in modi diversi: possono interferire con il metabolismo energetico o attivare enzimi che mediano la distruzione cellulare.

2.10. Citoscheletro 

È un sistema scheletrico endocellulare costituito da una densa rete di fibre proteiche —> Complesso in parte statico e in parte dinamico di strutture sottili e relativamente lunghe in grado di stabilizzare la forma della cellula, pur consentendo l’attuazione di movimenti cellulari.

È costituito da 3 elementi:

  • microfilamenti;
  • filamenti intermedi;
  • microtubuli.

Questo sistema può modificare la membrana plasmatica, ma può anche creare dei flussi all’interno del citoplasma (modificando la posizione degli organuli) e creare dei binari di scorrimento sulle quali far rotolare le vescicole.

Il citoscheletro ha anche la funzione di stabilizzare le giunzioni cellulari —> le  giunzioni cellulari (soprattutto i desmosomi) vengono stabilizzate da filamenti del citoscheletro. Siccome l’inserzione del desmosoma deve essere precisa e stabilizzata, vengono stabilizzati dai filamenti intermedi (componente statica del citoscheletro).

2.11. Microfilamenti 

Sono dei filamenti di actina (proteina) intrecciati li uni sugli altri.

I microfilamenti hanno una funzione dinamica:

  • hanno la capacità di far contrarre le cellule;
  • modificare la membrana plasmatica;
  • consentono la migrazione degli organuli nel citoplasma formando correnti citoplasmatiche precise;
  • contribuiscono all’emissione di pseudopodi durante il movimento e la fagocitosi;
  • intervengono anche nella citodieresi (quando le cellule sono nella fase di divisione cellulare) —> i filamenti di actina associati alla miosina sono implicati in diverse funzioni, come la divisione cellulare negli animali, dove la contrazione di un anello di actina associata con miosina causa la strozzatura della cellula per dare origine a due cellule figlie.

Una rete di microfilamenti subito sotto la membrana plasmatica forma uno strato gelatinoso: la corteccia cellulare (cortex cellulare) dà forma alla cellula e ne condiziona il movimento.

Le cellule più abbondanti di microfilamenti di actina sono le fibrocellule muscolari —> le cellule muscolari hanno un citoplasma costituito prevalentemente da un citoscheletro imponente formato da microfilamenti —> le cellule muscolari hanno questa grande componente microfilamentosa perché la loro funzione è quella di contrarsi e allungarsi. I filamenti di actina non possono contrarsi, ma possono generare movimento attraverso un rapido assemblaggio e disassemblaggio. Le cellule muscolari hanno due tipi di filamenti specializzati, uno formato principalmente dalla proteina miosina e un altro composto principalmente dalla proteina actina. L’ATP legato alla miosina fornisce energia per la contrazione muscolare. Quando l’ATP è idrolizzato ad ADP, la miosina si lega all’actina e determina lo scivolamento del microfilamento. Lo scivolamento simultaneo di migliaia di filamenti determina l’accorciamento della cellula muscolare.

2.12. Filamenti Intermedi 

filamenti intermedi sono la componente statica del citoscheletro.

I filamenti intermedi sono strutture di sostegno. Stabilizzano la posizione degli organuli nel citoplasma. Partecipano alla costituzione dei desmosomi e della lamina nucleare. Sono più numerosi dove c’è stress meccanico.

Sono filamenti costituiti da cheratine (proteine) —> nostri capelli sono filamenti intermedi perché sono fatti di cheratina. Questi filamenti si intrecciano gli uni attorno agli altri —> questo  super intreccio di filamenti proteici dà resistenza —> i  filamenti intermedi sono abbondanti nelle strutture che devono proteggere dare resistenza agli organi (es: pelle) —> tanto più una superficie viene sollecitata tanto più produce filamenti intermedi (le cellule del tallone sono infarcite di filamenti intermedi).

2.13. Microtubuli 

Sono i filamenti più spessi del citoscheletro e la componente dinamica del citoscheletro insieme ai microfilamenti

Sono costituiti da dimeri di tubulina —> due diversi tipi di tubulina: tubulina α e tubulina β. In questo caso le due fibrille di tubulina polimerizzate le une sulle altre non sono spiralizzate tra di loro, ma sono spiralizzate le une sulle altre —> si forma una sorta di struttura tubulare cava nella parte centrale.

I microtubuli variando la loro lunghezza modificano la forma della cellula, la posizione degli organuli e dei cromosomi in mitosi/meiosi.

I microtubuli sono i costituenti del fuso mitotico/meiotico, delle ciglia, dei flagelli e dei centrioli.

3. La riproduzione cellulare 

Le nostre cellule si riproducono in modo che possiamo crescere e rigenerarci. Ad esempio, le cellule si duplicano costantemente in modo che le unghie e i capelli continuino a crescere.

La mitosi 

Il processo mediante il quale una cellula si divide in due copie geneticamente identiche è chiamato mitosi. Per ottenere ciò, la cellula deve prima fare una seconda copia di tutto il DNA nel suo nucleo. Il DNA viene quindi condensato in strutture simili a bastoncelli note come cromosomi. Entrambe le copie dei cromosomi si uniscono nel mezzo, motivo per cui al microscopio sembrano una X. Una volta che la membrana nucleare si rompe, i cromosomi si allineano in una fila ordinata al centro della cellula. Le coppie cromosomiche quindi si dividono e si allontanano verso i poli opposti della cellula prima che si divida in due cellule figlie geneticamente identiche.

La meiosi

Quando sono coinvolte le cellule sessuali, lo sperma e l’uovo, la divisione cellulare viene portata a un livello completamente diverso! Il processo è chiamato meiosi. Le cellule regolari hanno 23 paia di cromosomi (per un totale di 46 cromosomi) e ogni coppia contiene un cromosoma di nostro padre e un altro cromosoma di nostra madre. Ma una cellula sessuale può contenere solo metà del materiale genetico, poiché deve unirsi all’altra cellula sessuale per produrre un nuovo individuo. Il DNA nelle cellule sessuali deve subire un altro ciclo di divisione: con 23 cromosomi da un lato e 23 cromosomi dall’altro. La meiosi produce quattro cellule geneticamente diverse contenenti metà del materiale genetico.

La meiosi è simile alla mitosi, ma ha un giro extra di divisione cellulare. Durante la meiosi, la cellula madre copia le sue molecole di DNA e le condensa in bastoncelli (cromosomi). Entrambe le copie della stessa bacchetta sono legate insieme al centro per formare una X. Abbiamo 23 paia di bacchette, per un totale di 46 cromosomi. I cromosomi quindi si accoppiano. Una volta trovato il compagno, si schierano al centro della cella per il primo turno di divisione. Le due cellule risultanti contengono 23 cromosomi. Si verifica una seconda divisione. Durante questo giro, i cromosomi sono divisi in 23 bastoncelli in ciascuna delle 4 cellule.

Durante il processo, i cromosomi possono scambiare frammenti di DNA. Questo è noto come ricombinazione. Questo rimescolamento di materiale genetico tra i cromosomi materno e paterno durante la meiosi porta a una maggiore diversità genetica. È anche ciò che rende ognuno di noi unico.

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