Caratteristiche delle cellule procariotiche
Un procariote è un organismo semplice e unicellulare che manca di un nucleo organizzato o di altri organelli legati alla membrana.
Obiettivi di apprendimento
Descrivere la struttura delle cellule procariotiche
Punti chiave
Punti chiave
- I procarioti non hanno un nucleo organizzato e altri organelli legati alla membrana.
- Il DNA procariotico si trova in una parte centrale della cellula chiamata nucleoide.
- La parete cellulare di un procariote agisce come un ulteriore strato di protezione, aiuta a mantenere la forma della cellula e previene la disidratazione.
- Le dimensioni delle cellule procariotiche vanno da 0,1 a 5,0 μm di diametro.
- Le piccole dimensioni dei procarioti permettono una rapida entrata e diffusione di ioni e molecole in altre parti della cellula, permettendo anche una rapida rimozione dei prodotti di scarto fuori dalla cellula.
Termini chiave
- eucarioti: avere cellule complesse in cui il materiale genetico è organizzato in nuclei legati a membrana.
- procarioti: Di cellule, senza nucleo.
- nucleoide: la regione di forma irregolare all’interno di una cellula procariote dove è localizzato il materiale genetico
Componenti delle cellule procariotiche
Tutte le cellule hanno quattro componenti comuni:
- una membrana plasmatica: un rivestimento esterno che separa l’interno della cellula dall’ambiente circostante.
- Citoplasma: un citosol gelatinoso all’interno della cellula in cui si trovano altri componenti cellulari
- DNA: il materiale genetico della cellula
- ribosomi: dove avviene la sintesi delle proteine
Tuttavia, i procarioti differiscono dalle cellule eucariotiche in diversi modi.
Un procariote è un organismo semplice, monocellulare (unicellulare) che manca di un nucleo organizzato o di qualsiasi altro organello legato alla membrana. Tra poco vedremo che questo è significativamente diverso negli eucarioti. Il DNA procariotico si trova in una parte centrale della cellula: il nucleoide.
La maggior parte dei procarioti ha una parete cellulare di peptidoglicani e molti hanno una capsula di polisaccaridi. La parete cellulare agisce come uno strato extra di protezione, aiuta la cellula a mantenere la sua forma e previene la disidratazione. La capsula permette alla cellula di attaccarsi alle superfici del suo ambiente. Alcuni procarioti hanno flagelli, pili o fimbrie. I flagelli sono usati per la locomozione. I pili sono usati per scambiare materiale genetico durante un tipo di riproduzione chiamato coniugazione. Le fimbrie sono usate dai batteri per attaccarsi alla cellula ospite.
Struttura generale di una cellula procariotica: Questa figura mostra la struttura generalizzata di una cellula procariotica.Tutti i procarioti hanno DNA cromosomico localizzato in un nucleoide, ribosomi, una membrana cellulare e una parete cellulare.Le altre strutture mostrate sono presenti in alcuni batteri, ma non in tutti.
Dimensioni della cellula
Con un diametro da 0,1 a 5,0 μm, le cellule procariotiche sono significativamente più piccole delle cellule eucariotiche, che hanno diametri che vanno da 10 a 100 μm. Le piccole dimensioni dei procarioti permettono agli ioni e alle molecole organiche che vi entrano di diffondersi rapidamente in altre parti della cellula. Allo stesso modo, qualsiasi rifiuto prodotto all’interno di una cellula procariotica può diffondersi rapidamente all’esterno. Questo non è il caso delle cellule eucariotiche, che hanno sviluppato diversi adattamenti strutturali per migliorare il trasporto intracellulare.
Microbial Size: Questa figura mostra le dimensioni relative dei microbi su una scala logaritmica (ricordiamo che ogni unità di aumento in una scala logaritmica rappresenta un aumento di 10 volte della quantità misurata).
Le piccole dimensioni, in generale, sono necessarie per tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche. Esaminiamo perché è così. Per prima cosa, consideriamo l’area e il volume di una tipica cellula. Non tutte le cellule sono di forma sferica, ma la maggior parte tende ad approssimarsi ad una sfera. Forse ricorderete dal vostro corso di geometria del liceo che la formula per la superficie di una sfera è 4πr2, mentre la formula per il suo volume è 4/3πr3. Così, quando il raggio di una cella aumenta, la sua superficie aumenta come il quadrato del suo raggio, ma il suo volume aumenta come il cubo del suo raggio (molto più rapidamente). Quindi, man mano che una cellula aumenta di dimensioni, il suo rapporto superficie-volume diminuisce. Questo stesso principio si applicherebbe se la cellula avesse la forma di un cubo. Se la cellula cresce troppo, la membrana plasmatica non avrà un’area superficiale sufficiente per sostenere il tasso di diffusione richiesto dall’aumento di volume. In altre parole, quando una cellula cresce, diventa meno efficiente. Un modo per diventare più efficiente è quello di dividersi; un altro modo è quello di sviluppare organelli che svolgono compiti specifici. Questi adattamenti hanno portato allo sviluppo di cellule più sofisticate chiamate cellule eucariotiche.
Dimensione della superficie cellulare: La cellula a sinistra ha un volume di 1 mm3 e una superficie di 6 mm2, con un rapporto superficie-volume di 6 a 1, mentre la cellula a destra ha un volume di 8 mm3 e una superficie di 24 mm2, con un rapporto superficie-volume di 3 a 1.