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Ci sono due tipi di cellula procariote che, secondo la proposta tassonomica del 1990 di Carl Woese, costituiscono due dei tre domini viventi: gli Eubacteria (a volte, semplicemente, Bacteria) e gli Archaea. Tra questi due domini non ci sono tuttavia differenze strutturali sostanziali. Le principali strutture che caratterizzano le cellule procariote sono tre.

La presenza di una o più appendici chiamate flagelli e/o pili (strutture proteiche che protrudono dalla superficie cellulare).

Un contenitore cellulare costituito da parete cellulare e/o da capsula, barriere supplementari nei confronti dell'esterno. I componenti del contenitore possono essere estremamente variabili. Se la membrana plasmatica è presente in tutte le cellule procariotiche, esse presentano grandi differenze relativamente alla presenza e/o alla composizione di capsula e parete. La parete delle cellule procariotiche può essere di due tipi: Gram-positivo o Gram-negativo. Le pareti Gram-positive se colorate tramite il colorante cristalvioletto, e poi risciacquate, mantengono la colorazione. Mentre quelle Gram-negative no. La differenza sta tutta nella composizione della parete. Sia i Gram-positivi che i Gram-negativi, possiedono uno strato esterno detto peptidoglicano, che è il frutto dell'unione di due acidi e alcuni residui aminoacidici. Il peptidoglicano dei Gram-positivi è molto spesso, mentre quello dei Gram-negativi, oltre ad essere più sottile, è sormontato da uno strato LPS (lipopolisaccaridico).

Una regione citoplasmatica priva di nucleo e/o organelli, che contiene principalmente il genoma ed i ribosomi. Un cromosoma procariote è solitamente una molecola circolare. Anche senza un vero nucleo, il DNA è condensato in un nucleoide. I procarioti possono avere elementi di DNA extracromosomico chiamati plasmidi, che sono solitamente circolari e che possono apportare capacità aggiuntive come la resistenza agli antibiotici. Le funzioni che gli organelli svolgono negli eucarioti, nei procarioti sono svolte a cavallo della membrana plasmatica.

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Tipi di cellule[modifica | modifica wikitesto]

Differenze fondamentali tra cellula eucariote e procariote

La tabella sottostante riporta le principali differenze tra cellule procariotiche ed eucariotiche.

Cellula procarioteCellula eucariote
Organismi tipici | Batteri ed archeobatteri | Protisti, funghi, piante ed animali
Dimensioni tipiche | ~ 1-10 µm | ~ 10-100 µm (con poche eccezioni, come la cellula uovo e i neuroni motori spinali)
Tipo di nucleo cellulare | Nucleoide: nessun nucleo davvero definito | Nucleo racchiuso da doppia membrana
DNA | Cromosoma singolo, circolare, spesso presenti plasmidi in aggiunta | Cromosomi multipli, lineari, complessati da istoni
Sintesi di RNA e proteine | Accoppiate nel citoplasma | Sintesi dell'RNA nel nucleo e delle proteine nel reticolo endoplasmatico rugoso
Ribosomi | 50S+30S | 60S+40S
Strutture citoplasmatiche | Poche strutture | Numerose strutture racchiuse da membrane e citoscheletro
Movimento cellulare | Flagelli composti di flagellina | Flagelli e ciglia composte di tubulina
Mitocondri | Nessuno | Da uno a diverse migliaia (con alcune eccezioni)
Cloroplasti | Nessuno | Nelle alghe e nelle piante
Parete cellulare | Presente | Presente nelle piante e in alcuni funghi
Organizzazione | Solitamente unicellulare | Unicellulare, a colonie e in organismi pluricellulari (contenenti cellule specializzate)
Divisione cellulare | Scissione binaria | Mitosi (fissione o gemmazione) e meiosi

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Alcune cellule procariote contengono importanti compartimenti interni racchiusi all'interno di membrane,[7] ma sono solo quelle eucariote a presentare in genere diverse compartimentazioni interne racchiuse da membrane fosfolipidiche (definite organelli). Lo scambio di materiali tra queste diverse regioni è garantito da complessi sistemi di trasporto di piccole vescicole, come quello delle chinesine.[8]

Dimensioni della cellula[

Le dimensioni della maggior parte delle cellule variano da 1 micrometro ad alcune decine, il che le rende solitamente non identificabili ad occhio nudo. Fanno eccezione molte uova. Tra gli organismi esistenti, le cellule più grandi sono i tuorli delle uova di struzzo, delle dimensioni di una palla da baseball, quelle più lunghe sono probabilmente delle cellule nervose presenti nel collo delle giraffe, che possono raggiungere i 3 metri.[9]

Ci sono dei motivi fisiologici all'origine delle dimensioni della maggior parte delle cellule: un aumento di diametro di n volte comporterebbe un aumento della superficie cellulare di circa n² volte, con conseguente maggiore possibilità di scambi con l'esterno (sia in termini di nutrimento che di eliminazione dei rifiuti) ma anche un aumento del volume di n³ volte. Non essendo l'aumento della superficie cellulare proporzionale a quello del volume, quindi, una cellula troppo grande rischierebbe di morire per denutrizione o per uno smaltimento inefficiente dei prodotti di scarto. Le membrane di molte cellule sono ampiamente ripiegate per permettere un aumento della superficie di scambio senza un elevato incremento del volume interno (e quindi delle necessità).

Forma della cellula

La forma di una cellula dipende da fattori fisici e funzionali. Se una cellula si trova in ambiente acquoso, questa tende ad assumere una forma sferica per effetto della tensione superficiale; le cellule possono anche avere una forma appiattita se risentono della pressione degli strati cellulari sovrastanti (come nel caso delle cellule epiteliali). Esiste inoltre una stretta relazione tra la forma di una cellula e la sua funzione: le fibre muscolari sono alquanto allungate per poter svolgere la contrazione; i neuroni possiedono una struttura fortemente ramificata per poter ricevere (attraverso i dendriti

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Il termine "cellula" è legato all'analogia che Robert Hooke immaginò tra le microstrutture che osservò nel sughero, utilizzando un microscopio di sua invenzione, e le piccole camere che caratterizzano molti monasteri. Il suo libro Micrographia del 1664, in cui descrive la morfologia delle cavità lasciate vuote dalle cellule del sughero, ormai morte, è dunque il primo testo in cui tale termine viene usato in riferimento ad un'unità biologica.[3] Soltanto due secoli più tardi furono gettate le basi della moderna teoria cellulare. Nel 1831 il botanico scozzese Robert Browndescrisse ad un congresso il primo organulo ad esser stato individuato: il nucleo.[4] Successivamente sarebbe anche stato proposto l'uso del termine citoplasma per indicare lo spazio cellulare interno compreso tra la membrana plasmatica e il nucleo.

Alla fine del decennio, Matthias Jakob Schleiden e Theodor Schwann misero a punto le idee originarie della teoria cellulare, secondo cui tutti gli organismi sono composti da una o più cellule. Secondo tale teoria, tutte le funzioni vitali di base di un organismo si svolgono all'interno delle cellule, che possiedono l'informazione genetica necessaria per regolare le funzioni cellulari e per trasmettere l'informazione alla generazione successiva. In particolare, secondo i successivi assunti di Rudolph Virchow (1855), ogni cellula può provenire solo da cellule preesistenti (omnis cellula ex cellula).[5]

Cenni generali
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Cellule di topo coltivate su piastra. Le cellule, che si dispongono in masse compatte, presentano tutte un diametro uniforme e non superiore a 10 micron

Ogni cellula può esser definita come un'entità chiusa ed autosufficiente: essa è infatti in grado di assumere nutrienti, di convertirli in energia, di svolgere funzioni specializzate e di riprodursi se necessario. Per fare ciò, ogni cellula contiene al suo interno tutte le informazioni necessarie. Nelle cellule è presente il DNA.

Le cellule si distinguono in primo luogo in due tipi: eucariotiche, cioè dotate di membrana che separa il nucleo vero e proprio dal citoplasma, e procariotiche, prive di tale membrana e con il DNA libero nel citoplasma, in una regione chiamata nucleoide. Al secondo tipo appartengono unicamente organismi monocellulari, come i batteri, i cianobatteri (conosciuti volgarmente come alghe azzurre) e gli archeobatteri. Le prime sono tendenzialmente più grandi ed organizzate e, pur comparendo anche in organismi monocellulari (noti come protisti), sono caratteristiche degli organismi multicellulari.

Tutte le cellule mostrano alcune caratteristiche comuni:[6

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La cellula è l'unità morfofunzionale, cioè di forma e di funzione, degli organismi viventi[2], la più piccola struttura ad essere classificabile come vivente.

Alcuni organismi, come ad esempio i batteri o i protozoi, sono costituiti da una singola cellula e definiti unicellulari. Gli altri, come l'uomo[formato da circa 100.000 miliardi (10¹⁴) di cellule], sono invece pluricellulari. I principali organismi pluricellulari appartengono tipicamente ai regni animale, vegetale e dei funghi.

Le cellule degli organismi unicellulari presentano caratteri morfologici solitamente uniformi. Con l'aumentare del numero di cellule di un organismo, invece, le cellule che lo compongono si differenziano in forma, grandezza, rapporti e funzioni specializzate, fino alla costituzione di tessuti ed organi.