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L'osmosi avviene nelle cellule procariotiche?

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Per quanto ne so, l'osmosi si verifica nelle cellule eucariotiche e mi chiedo se potrebbe avvenire anche nelle cellule procariotiche.


L'osmosi agisce attraverso ogni membrana cellulare lungo un gradiente di concentrazione come principio fisico-chimico. L'acqua può attraversare la membrana (o la parete cellulare), mentre la sostanza in essa disciolta (ad esempio i sali) no. Poiché le cellule eucariotiche hanno solo una membrana cellulare, alla fine esploderanno, mentre i batteri (e anche le cellule vegetali) hanno una parete cellulare più rigida, che impedirà principalmente lo scoppio. Tuttavia l'afflusso (o il deflusso) dell'acqua crea una pressione che viene chiamata pressione di turgore. Come funziona è mostrato di seguito (figura da qui), le cellule batteriche e le cellule vegetali funzionano più o meno allo stesso modo:


La forza che guida l'osmosi esiste in qualsiasi sistema con uno squilibrio di molecole di soluto attraverso una membrana semipermeabile.

Pensa a un gradiente di concentrazione come a un potenziale elettrico, dove un'alta concentrazione è una carica negativa e una bassa concentrazione è una carica positiva. Nel caso dell'elettricità, è la forza magnetica che causa le interazioni che portano all'equilibrio di carica.

Nell'osmosi, non c'è comunicazione tra le molecole di soluto da una "forza osmotica". L'osmosi è il risultato dell'entropia. In chimica, una separazione delle concentrazioni di soluto è chiamata potenziale chimico. All'aumentare dell'entropia nel sistema, questo potenziale chimico diminuisce, sia endo che esotermico.

Ecco un grafico che mostra la variazione di calore per la dissoluzione delle sostanze. I numeri negativi indicano che un sistema perde calore (entalpia) ed è esotermico. Gli impacchi freddi utilizzano nitrato di ammonio, che assorbe il calore quando viene sciolto in acqua.

I processi di osmosi, l'entropia sono fondamentali per il nostro universo, non per uno specifico dominio della vita.

Variazione di entalpia della soluzione per alcuni composti selezionati acido cloridrico -74,84 nitrato di ammonio +25,69 ammoniaca -30,50 idrossido di potassio -57,61 idrossido di cesio -71,55 cloruro di sodio +3,87 clorato di potassio +41,38 acido acetico -1,51 idrossido di sodio -44,51 Variazione di entalpia ΔHo in kJ/ moli in acqua a 25°C[1]

Cellule procariotiche

La Terra si è formata 4,5 miliardi di anni fa e sulla Terra, che sorse la prima forma di vita sotto forma di cellule procariotiche. Queste creature unicellulari sono primordiali e sono elementi costitutivi di organismi multicellulari. Si suppone che la vita abbia avuto origine dagli oceani, motivo per cui gli embrioni di animali terrestri e aerei hanno ancora fessure branchiali in alcune fasi del loro sviluppo ontogenico. Ci sono voluti 3 milioni di anni perché la prima cellula fosse esistita sulla terra. Le cellule dei procarioti sono estremamente semplici nella loro struttura. Se dividiamo la parola "PROKARYOT", otteniamo due parole: Pro, che significa primitivo e Karyon, che significa nucleo. Le cellule procariotiche non sono complesse come le strutture eucariotiche. Non avevano un vero nucleo e il materiale genetico era sospeso nel citoplasma chiamato nucleoide. Esempio – batteri.

Struttura della cellula procariotica:

Inviluppo cellulare:

L'involucro cellulare è il rivestimento esterno della cellula e dà forma alla cellula e protegge gli organelli cellulari. Si compone dei seguenti 3 strati:

Si trova in alcune cellule batteriche ed è composto principalmente dalle macromolecole. Protegge il contenuto della cellula ed è di due forme: la capsula e lo strato di melma. La capsula è spessa, resistente e fornisce supporto meccanico alla cellula. È di natura immunogenica. E a causa della loro pelle spessa, a volte danno sui nervi alle persone. Non letteralmente, ma questa capsula è così forte da resistere all'attacco dei globuli bianchi. Andando avanti, la capsula è uno strato formato dalla decisa raccolta di polisaccaridi che è un carattere distintivo tra la capsula e lo strato di melma. Lo strato di melma è anche noto come guaina allentata perché qui le molecole di glicoproteina sono disposte in modo lasco. Questo strato aiuta a mantenere l'umidità nella cellula.

La parete cellulare è normalmente assente nelle cellule procariotiche. Tuttavia, se presente, è costituito da polipeptidoglicani. I peptidoglicani si trovano solo nelle pareti cellulari dei batteri. Aiuta nel mantenimento della forma e nell'osmosi e nel trasporto dei nutrienti dentro e fuori le cellule. I peptidoglicani sono unità alternate di N-acetilglucosamina e acido N-acetilmuramico. Aiutano nel processo di trasporto, per alcuni nutrienti, questi batteri devono usare un altro modo. Se i nutrienti sono troppo grandi per essere assunti all'interno attraverso i pori, vengono utilizzati alcuni enzimi. Questi enzimi convertono i nutrienti in sostanze più piccole o più semplici che possono essere facilmente assorbite dalla cellula. E il citoplasma è responsabile della secrezione di questi "Esoenzimi". Tuttavia, alcuni batteri non hanno pareti cellulari. Questi batteri usano determinate proteine ​​come rivestimento protettivo. E a volte questo aiuta a prendere gli antibiotici. Tecnologia intelligente lì!

Membrana plasmatica:

La membrana plasmatica è il rivestimento più interno ed è costituita da molecole anfipatiche. Ciò significa che queste molecole hanno estremità idrofile e idrofobe. La maggior parte di queste molecole sono proteine, lipidi e colesterolo. Universalmente, il modello a mosaico fluido è stato accettato come struttura della membrana plasmatica. Questo modello rappresenta la membrana come un mare di lipidi con iceberg proteici che galleggiano su di essa e al suo interno. Le proteine ​​che sono completamente sommerse sono dette proteine ​​intrinseche e quelle che sono al di fuori degli strati lipidici sono dette proteine ​​estrinseche. Alcune proteine ​​passano attraverso gli strati lipidici e sono conosciute come proteine ​​tunnel. Le loro posizioni influenzano la loro solubilità nei lipidi. Questo sarà discusso in seguito. Quindi, basandosi sulla struttura a mosaico della membrana plasmatica, Seymour Jonathan Singer e Garth L. Nicolson hanno presentato il MODELLO MOSAICO FLUIDICO nell'anno 1972. La membrana plasmatica è estremamente importante per tutte le forme di vita. Non solo separa il contenuto, ma aiuta anche nello scambio di materiali e aiuta nell'assorbimento dei nutrienti essenziali per la cellula. Numerose attività da svolgere nella membrana cellulare.

Le cellule procariotiche sono cellule primitive e quindi non mostrano organelli ben definiti legati alla membrana come quelli nelle cellule eucariotiche. Ma ci sono alcuni organelli legati alla membrana e questi sono mesosomi e alcuni pigmenti contenenti cromatofori.

Questi sono formati dalle invaginazioni della membrana plasmatica o della membrana cellulare. Le invaginazioni non sono altro che certe pieghe. Questi mesosomi sono per lo più visti nei batteri gram-negativi e possono essere sotto forma di tubuli, vescicole e lamelle.

Aiutano a formare la parete cellulare e ad aumentare la sua superficie. Aiutano soprattutto nella respirazione poiché gli enzimi respiratori sono associati a loro. Negli eucarioti, questi enzimi sono presenti nei mitocondri. I mesosomi aiutano anche nella replicazione del DNA. Esistono due tipi di mesosomi. Settali: quelli che si estendono verso il centro della cellula. e Laterali: quelli che sono periferici.

Cromatofori:

I cianobatteri come Nostoc e Anabaena hanno cromatofori costituiti dai pigmenti necessari per la fotosintesi.

Il citoplasma è costituito da acqua, enzimi, sali e altri composti. È come una struttura semi-liquida e non mostra flusso citoplasmatico o ciclosi. Sembra essere granulare a causa dei ribosomi e dei corpi inclusi.

Organismi di inclusione:

  • Organismi di inclusione organica: Questi sono granuli di fosfato, granuli di polibeta-idrossibutirrato, carbossisomi, granuli di cianoficee, glicogeno, vacuoli di gas e altro ancora. I vacuoli gassosi danno galleggiabilità alle piante acquatiche. Questo aiuta nel processo di fotosintesi poiché le piante possono intrappolare la luce solare dall'atmosfera.
  • Corpi di inclusione inorganici: Questi sono granuli di fosfato e zolfo. Sono conosciuti come granuli metacromatici per la loro capacità di assumere vari colori. I granuli di fosfato immagazzinano fosfato. I granuli di zolfo si formano quando H2 S è usato come donatore di idrogeno.

Nelle cellule procariotiche, i ribosomi sono di tipo 70S. Questi hanno una piccola subunità 30S e una grande subunità 50S. La subunità piccola è costituita da rRNA di tipo 16s e la subunità grande ha il tipo 23S e 5S. Le subunità sono lunghe RNA con proteine ​​su di esse. E queste subunità aiutano nella sintesi proteica bloccandosi l'una con l'altra. La funzione principale dei ribosomi è, come accennato in precedenza, la sintesi proteica.

Come suggerisce il nome procariotico, un vero nucleo è assente in questo tipo di cellule. Il DNA circolare e a doppio filamento è noto come genoma. Le proteine ​​istoniche presenti nelle cellule eucariotiche sono assenti nei procarioti. La funzione di base delle proteine ​​istoniche è quella di tenere insieme il DNA e influenza la regolazione genica. Ci sono 11 tipi di proteine ​​dell'istone vale a dire. H2A, H2B, H3K4, H3K9, H3K27, H3K36, H4K5, H4K8, H4K12, H4K16, H4K20, ciascuno avente una composizione diversa. Il DNA è lungo 1 micrometro ed è attaccato alla membrana plasmatica attraverso i mesosomi. Il DNA ha 3000-4000 geni. Si può vedere un dominio ad anello che è una struttura formata dalla struttura strettamente arrotolata del DNA. Questo dominio ad anello è tenuto in posizione da molecole di RNA.

Le unità extracromosomiche autoreplicanti sono note come plasmidi. I plasmidi sono circolari e hanno un DNA a doppio filamento. I plasmidi servono come agenti per il trasferimento genico e quindi sono utilizzati nella tecnologia del DNA ricombinante come vettori o veicoli per il trasporto di proteine. Hanno resistenza agli antibiotici, ai metalli e ai farmaci. Per la fertilità batterica, gli episomi che sono un tipo di plasmide sono molto importanti. Gli episodi hanno una capacità di autoreplicazione.

Altre strutture:

Flagello, utilizzato per la locomozione Pili, utilizzato nel processo di accoppiamento. Fimbrae, utilizzate per l'adesione delle cellule e Spinae, le appendici utilizzate dalla cellula per l'adattamento alle condizioni ambientali esterne come temperatura, pH, salinità, ecc. sono alcune delle strutture presenti nelle cellule procariotiche.


Fotosintesi nei procarioti

Sono state descritte le due parti della fotosintesi, le reazioni dipendenti dalla luce e il ciclo di Calvin, poiché avvengono nei cloroplasti. Tuttavia, i procarioti, come i cianobatteri, mancano di organelli legati alla membrana (compresi i cloroplasti). Gli organismi fotosintetici procarioti hanno ripiegamenti della membrana plasmatica per l'attaccamento della clorofilla e la fotosintesi (Figura 1). È qui che organismi come i cianobatteri possono svolgere la fotosintesi.

Figura 1 Un procariote fotosintetico ha regioni ripiegate della membrana plasmatica che funzionano come tilacoidi. Sebbene questi non siano contenuti in un organello, come un cloroplasto, sono presenti tutti i componenti necessari per svolgere la fotosintesi. (credito: dati della barra di scala di Matt Russell)


Esocitosi

Il processo inverso di spostare il materiale in una cellula è il processo di esocitosi. L'esocitosi è l'opposto dei processi discussi nell'ultima sezione in quanto il suo scopo è espellere materiale dalla cellula nel fluido extracellulare. Il materiale di scarto è avvolto in una membrana e si fonde con l'interno della membrana plasmatica. Questa fusione apre l'involucro membranoso all'esterno della cellula e il materiale di scarto viene espulso nello spazio extracellulare (Figura 4). Altri esempi di cellule che rilasciano molecole tramite esocitosi includono la secrezione di proteine ​​della matrice extracellulare e la secrezione di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica da parte delle vescicole sinaptiche.

Figura 4. Nell'esocitosi, le vescicole contenenti sostanze si fondono con la membrana plasmatica. Il contenuto viene quindi rilasciato all'esterno della cella. (credit: modifica dell'opera di Mariana Ruiz Villareal)

Un riassunto dei metodi di trasporto cellulare discussi è contenuto nella Tabella 1, che include anche i fabbisogni energetici ei materiali trasportati da ciascuno.

Tabella 1. Metodi di trasporto, fabbisogno energetico e tipi di materiale trasportato
Metodo di trasporto Attivo passivo Materiale trasportato
Diffusione Passivo Materiale a basso peso molecolare
Osmosi Passivo Acqua
Trasporto/diffusione facilitato Passivo Sodio, potassio, calcio, glucosio
Trasporto attivo primario Attivo Sodio, potassio, calcio
Trasporto attivo secondario Attivo Aminoacidi, lattosio
fagocitosi Attivo Grandi macromolecole, cellule intere o strutture cellulari
Pinocitosi e potocitosi Attivo Piccole molecole (liquidi/acqua)
Endocitosi mediata da recettori Attivo Grandi quantità di macromolecole
Esocitosi Attivo Materiali di scarto, proteine ​​per la matrice extracellulare, neurotrasmettitori

In sintesi: endocitosi ed esocitosi

Le cellule eseguono tre tipi principali di endocitosi. La fagocitosi è il processo mediante il quale le cellule ingeriscono particelle di grandi dimensioni, comprese altre cellule, racchiudendo le particelle in un'estensione della membrana cellulare e facendo germogliare una nuova vescicola. Durante la pinocitosi, le cellule assorbono molecole come l'acqua dal fluido extracellulare. Infine, l'endocitosi mediata dal recettore è una versione mirata dell'endocitosi in cui le proteine ​​​​del recettore nella membrana plasmatica assicurano che solo sostanze specifiche e mirate vengano introdotte nella cellula.

L'esocitosi in molti modi è il processo inverso dall'endocitosi. Qui le cellule espellono il materiale attraverso la fusione delle vescicole con la membrana plasmatica e il successivo scarico del loro contenuto nel fluido extracellulare.


Ruolo dei procarioti negli ecosistemi

I procarioti sono onnipresenti: non esiste nicchia o ecosistema in cui non siano presenti. I procarioti svolgono molti ruoli negli ambienti che occupano. I ruoli che svolgono nei cicli del carbonio e dell'azoto sono vitali per la vita sulla Terra.

I procarioti e il ciclo del carbonio

Il carbonio è uno dei macronutrienti più importanti e i procarioti svolgono un ruolo importante nel ciclo del carbonio (Figura 2). Il carbonio viene riciclato attraverso i principali serbatoi della Terra: terra, atmosfera, ambienti acquatici, sedimenti e rocce e biomassa. Il movimento del carbonio avviene attraverso l'anidride carbonica, che viene rimossa dall'atmosfera da piante terrestri e procarioti marini, e viene restituita all'atmosfera attraverso la respirazione di organismi chemioorganotrofi, inclusi procarioti, funghi e animali. Sebbene il più grande serbatoio di carbonio negli ecosistemi terrestri sia nelle rocce e nei sedimenti, quel carbonio non è facilmente disponibile.

Una grande quantità di carbonio disponibile si trova nelle piante terrestri. Le piante, che sono produttori, usano l'anidride carbonica dall'aria per sintetizzare i composti del carbonio. In relazione a questo, una fonte molto significativa di composti di carbonio è l'humus, che è una miscela di materiali organici provenienti da piante morte e procarioti che hanno resistito alla decomposizione. I consumatori come gli animali utilizzano composti organici generati dai produttori e rilasciano anidride carbonica nell'atmosfera. Poi, batteri e funghi, chiamati collettivamente decompositori, effettuano la scomposizione (decomposizione) di piante e animali e dei loro composti organici. Il contributo più importante di anidride carbonica nell'atmosfera è la decomposizione microbica di materiale morto (animali morti, piante e humus) che subiscono la respirazione.

Negli ambienti acquosi e nei loro sedimenti anossici ha luogo un altro ciclo del carbonio. In questo caso, il ciclo si basa su composti a un carbonio. Nei sedimenti anossici, i procarioti, per lo più archaea, producono metano (CH4). Questo metano si sposta nella zona sopra il sedimento, che è più ricca di ossigeno e supporta batteri chiamati ossidanti del metano che ossidano il metano in anidride carbonica, che poi ritorna nell'atmosfera.

Figura 2. I procarioti svolgono un ruolo significativo nel movimento continuo del carbonio attraverso la biosfera. (credito: modifica del lavoro di John M. Evans e Howard Perlman, USGS)

I procarioti e il ciclo dell'azoto

L'azoto è un elemento molto importante per la vita perché fa parte delle proteine ​​e degli acidi nucleici. È un macronutriente e, in natura, viene riciclato dai composti organici ad ammoniaca, ioni ammonio, nitrati, nitriti e azoto gassoso mediante una miriade di processi, molti dei quali eseguiti solo dai procarioti. Come illustrato nella Figura 3, i procarioti sono fondamentali per il ciclo dell'azoto. Il più grande pool di azoto disponibile nell'ecosistema terrestre è l'azoto gassoso dell'aria, ma questo azoto non è utilizzabile dalle piante, che sono produttori primari. L'azoto gassoso viene trasformato o "fissato" in forme più facilmente disponibili come l'ammoniaca attraverso il processo di fissazione dell'azoto. L'ammoniaca può essere utilizzata dalle piante o convertita in altre forme.

Un'altra fonte di ammoniaca è ammonificazione, il processo mediante il quale l'ammoniaca viene rilasciata durante la decomposizione di composti organici contenenti azoto. L'ammoniaca rilasciata nell'atmosfera, tuttavia, rappresenta solo il 15% dell'azoto totale rilasciato, il resto è come N2 e n2O. L'ammoniaca viene catabolizzata anaerobicamente da alcuni procarioti, producendo N2 come prodotto finale. La nitrificazione è la conversione dell'ammonio in nitrito e nitrato. nitrificazione nei suoli è effettuata da batteri appartenenti ai generi Nitrosomi, Nitrobatteri, e Nitrospira. I batteri compiono il processo inverso, la riduzione dei nitrati dai terreni a composti gassosi come N2O, NO e N2, un processo chiamato denitrificazione.

Figura 3. I procarioti svolgono un ruolo chiave nel ciclo dell'azoto. (credito: Agenzia per la protezione dell'ambiente)

Domande di pratica

Quale delle seguenti affermazioni sul ciclo dell'azoto è falsa?

  1. I batteri azotofissatori sono presenti sui noduli radicali dei legumi e nel terreno.
  2. I batteri denitrificanti convertono i nitrati (NO3 − ) in azoto gassoso (N2).
  3. L'ammonificazione è il processo mediante il quale lo ione ammonio (NH4 + ) viene rilasciato dai composti organici in decomposizione.
  4. La nitrificazione è il processo mediante il quale i nitriti (NO2 − ) vengono convertiti in ione ammonio (NH4 + ).

Pensa alle condizioni (temperatura, luce, pressione e materiali organici e inorganici) che potresti trovare in uno sfiato idrotermale di acque profonde. Che tipo di procarioti, in termini di bisogni metabolici (autotrofi, fototrofi, chemiotrofi, ecc.), ti aspetteresti di trovare lì?


Espressione genica procariotica contro eucariotica

Per capire come è regolata l'espressione genica, dobbiamo prima capire come un gene diventa una proteina funzionale in una cellula. Il processo si verifica sia nelle cellule procariotiche che eucariotiche, solo in modi leggermente diversi.

Poiché gli organismi procarioti mancano di un nucleo cellulare, i processi di trascrizione e traduzione avvengono quasi contemporaneamente. Quando la proteina non è più necessaria, la trascrizione si interrompe. Quando non è presente mRNA, non può essere prodotta alcuna proteina. Di conseguenza, il metodo principale per controllare quale tipo e quanta proteina è espressa in una cellula procariotica è attraverso la regolazione della trascrizione del DNA in RNA. Tutti i passaggi successivi avvengono automaticamente. Quando sono necessarie più proteine, si verifica più trascrizione. Pertanto, nelle cellule procariotiche, il controllo dell'espressione genica è quasi interamente a livello trascrizionale.

Le cellule eucariotiche, al contrario, hanno organelli intracellulari e sono molto più complesse. Ricordiamo che nelle cellule eucariotiche, il DNA è contenuto all'interno del nucleo della cellula ed è lì che viene trascritto per produrre mRNA. L'mRNA appena sintetizzato viene trasportato fuori dal nucleo nel citoplasma, dove i ribosomi traducono l'mRNA per produrre proteine. I processi di trascrizione e traduzione sono fisicamente separati dalla membrana nucleare la trascrizione avviene solo all'interno del nucleo e la traduzione avviene solo al di fuori del nucleo nel citoplasma. La regolazione dell'espressione genica può avvenire in qualsiasi fase del processo (Figura 1):

  • Livello epigenetico: regola quanto strettamente il DNA è avvolto attorno alle proteine ​​istoniche per impacchettarlo nei cromosomi
  • Livello di trascrizione: regola quanta trascrizione avviene
  • Livello post-trascrizionale: regola gli aspetti dell'elaborazione dell'RNA (come lo splicing) e il trasporto fuori dal nucleo
  • Livello traslazionale: regola la quantità di RNA tradotta in proteine
  • Livello post-traduzionale: regola la durata della proteina dopo che è stata prodotta e se la proteina viene trasformata in una forma attiva
Figura 1 L'espressione genica eucariotica è regolata durante la trascrizione e l'elaborazione dell'RNA, che hanno luogo nel nucleo, nonché durante la traduzione delle proteine, che avviene nel citoplasma. Un'ulteriore regolazione può avvenire attraverso modifiche post-traduzionali delle proteine.

Le differenze nella regolazione dell'espressione genica tra procarioti ed eucarioti sono riassunte in Tabella 1.

Tabella 1: Differenze nella regolazione dell'espressione genica degli organismi procarioti ed eucarioti

La trascrizione dell'RNA avviene prima della traduzione della proteina e avviene nel nucleo. La traduzione dell'RNA in proteine ​​avviene nel citoplasma.

La post-elaborazione dell'RNA include l'aggiunta di un cappuccio 5', una coda di poli-A e l'escissione degli introni e lo splicing degli esoni.


Soluzione isotonica

Una soluzione isotonica (ad esempio, l'ECF) ha la stessa pressione osmotica dell'ICF. In queste condizioni, l'acqua passa avanti e indietro attraverso la membrana semipermeabile per mantenere la cellula in equilibrio con l'ambiente circostante. L'aggiunta di più particelle di soluto all'ECF modifica il gradiente osmotico in modo che la pressione osmotica aumenti all'interno della cellula e più acqua scorra attraverso la membrana. Se non viene fermata, la cellula si raggrinzirà e alla fine avvizzirà e morirà. Al contrario, più particelle di soluto nell'ICF fanno precipitare più acqua nella cellula che potrebbe farla scoppiare.

Le cellule vegetali hanno una parete cellulare che circonda la membrana plasmatica. L'effetto di una soluzione isotonica è lo stesso ma non così ovvio a causa della parete rigida. Ci sono cambiamenti osservabili nelle soluzioni ipertoniche e ipotoniche, tuttavia, se c'è una differenza sufficiente nel gradiente osmotico.

L'immagine sopra mostra cosa succede ai globuli rossi nelle soluzioni ipertoniche, isotoniche e ipotoniche.


IV. Post-test per identificare se gli studenti hanno corretto le loro idee sbagliate

Identifica ogni affermazione come CORRETTA o ERRATA. Cambia ogni affermazione errata con una corretta.

1. L'osmosi può aver luogo se una cellula morta viene posta in una soluzione ipotonica rispetto al contenuto cellulare. Corretta

2. Il movimento dell'acqua in una cellula attraverso i canali dell'acquaporina richiede un investimento energetico da parte della cellula.

Errato – L'acqua entra in una cellula attraverso canali di acquaporina per diffusione, che non richiede investimenti energetici da parte della cellula.

3. Una soluzione di acqua distillata è ipotonica.

Errato – Una soluzione di acqua distillata è ipotonica rispetto all'acqua contenente molecole di soluto.

4. La diffusione è dovuta a movimenti casuali delle molecole. Corretta


Cos'è l'osmosi?

L'osmosi è un fenomeno naturale che si verifica regolarmente in tutti gli esseri viventi. Si riferisce al movimento delle molecole d'acqua da un'area a potenziale idrico più elevato a un'area a potenziale idrico inferiore attraverso una membrana semipermeabile. Poiché l'osmosi avviene lungo il gradiente di concentrazione, non utilizza energia. Quindi, è un processo passivo.

Figura 01: Osmosi

L'osmosi è il processo primario che facilita i movimenti dell'acqua delle cellule attraverso la membrana cellulare sia nelle cellule vegetali che animali. Poiché la membrana cellulare è una membrana selettivamente permeabile, consente alle molecole selezionate di attraversarla. Pertanto, solo per osmosi, le molecole d'acqua e le molecole di solvente trasportano dentro e fuori la cellula per bilanciare la concentrazione di soluti all'interno e all'esterno della cellula.


La maggior parte delle cellule procariotiche è molto più piccola delle cellule eucariotiche. Sebbene siano minuscole, le cellule procariotiche possono essere distinte dalla loro forma. Le forme più comuni sono eliche, sfere e aste (vedi Figura sotto).

Forme delle cellule procariotiche. Le tre forme più comuni di cellule procariotiche sono mostrate qui.

Membrana plasmatica e parete cellulare

Come altre cellule, le cellule procariotiche hanno una membrana plasmatica (vedi Figura sotto). Controlla ciò che entra ed esce dalla cella. È anche il sito di molte reazioni metaboliche. Ad esempio, la respirazione cellulare e la fotosintesi hanno luogo nella membrana plasmatica.

La maggior parte dei procarioti ha anche una parete cellulare. Si trova appena fuori dalla membrana plasmatica. Dona forza e rigidità alla cellula. I batteri e gli Archaea differiscono nella composizione della loro parete cellulare. La parete cellulare dei batteri contiene peptidoglicano, composto da zuccheri e amminoacidi. La parete cellulare della maggior parte degli Archaea è priva di peptidoglicano.

Cellula procariota. Le parti principali di una cellula procariotica sono mostrate in questo diagramma. Una volta si pensava che la struttura chiamata mesosoma fosse un organello. Ulteriori prove hanno convinto la maggior parte degli scienziati che non si tratta affatto di una vera struttura cellulare. Sembra invece essere un artefatto della preparazione cellulare. Questo è un buon esempio di come la conoscenza scientifica viene rivista man mano che diventano disponibili più prove. Riesci a identificare ciascuna delle strutture etichettate?

Citoplasma e strutture cellulari

All'interno della membrana plasmatica delle cellule procariotiche si trova il citoplasma. Contiene diverse strutture, inclusi ribosomi, un citoscheletro e materiale genetico. I ribosomi sono siti in cui vengono prodotte le proteine. Il citoscheletro aiuta la cellula a mantenere la sua forma. Il materiale genetico è solitamente un singolo ciclo di DNA. Potrebbero esserci anche piccoli pezzi circolari di DNA, chiamati plasmidi. (vedere Figura sotto). Il citoplasma può contenere anche microcompartimenti. Queste sono piccole strutture racchiuse da proteine. Contengono enzimi e sono coinvolti nei processi metabolici.

DNA procariotico. Il DNA di una cellula procariotica è nel citoplasma perché la cellula è priva di nucleo.

Strutture extracellulari

Molti procarioti hanno uno strato extra, chiamato capsula, al di fuori della parete cellulare. Il capsulaprotegge la cellula dai prodotti chimici e dall'essiccamento. Consente inoltre alla cellula di aderire alle superfici e ad altre cellule. Per questo motivo, molti procarioti possono formare biofilm, come quello mostrato in Figura sotto. UN biofilm è una colonia di procarioti che è attaccata a una superficie come una roccia o i tessuti di un ospite. La placca appiccicosa che si accumula sui denti tra una spazzolata e l'altra è un biofilm. Consiste di milioni di batteri.

La maggior parte dei procarioti ha anche strutture proteiche lunghe e sottili chiamate flagelli (singolare, flagello). Si estendono dalla membrana plasmatica. I flagelli aiutano i procarioti a muoversi. Girano attorno a una base fissa, facendo rotolare e rotolare la cellula. Come mostrato in Figura sotto, i procarioti possono avere uno o più flagelli.

Biofilm batterico. Il biofilm molto ingrandito mostrato qui è stato trovato su un catetere medico (tubazione) rimosso dal corpo di un paziente.

Variazioni nei flagelli dei batteri. I flagelli nei procarioti possono trovarsi a una o entrambe le estremità della cellula o tutt'intorno ad essa. Aiutano i procarioti a muoversi verso il cibo o lontano dalle tossine.

Endospore

Molti organismi formano spore per la riproduzione. Alcuni procarioti formano spore per sopravvivere. Chiamato endospore, si formano all'interno delle cellule procariotiche quando sono sotto stress. Lo stress potrebbe essere la radiazione UV, le alte temperature o le sostanze chimiche aggressive. Le endospore racchiudono il DNA e lo aiutano a sopravvivere in condizioni che possono uccidere la cellula. Le endospore si trovano comunemente nel suolo e nell'acqua. Possono sopravvivere per lunghi periodi di tempo.


Guarda il video: Losmosi (Febbraio 2023).