8 Febbraio 2022

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Gli eucarioti sono semplici o complessi?

In che misura tutte le cellule viventi hanno la stessa struttura? Le caratteristiche condivise si estendono solo a una membrana di contenimento e a DNA, RNA e proteine come componenti di base dei loro motori di biologia molecolare? Se sì, perché è così? Per rispondere a queste domande dobbiamo prima sapere quanti tipi di struttura cellulare ci sono. I batteri planctomiceti hanno sfidato le nostre ipotesi su queste domande fondamentali.

I tre domini della vita e i concetti di eucarioti e procarioti

Quali tipi diversi di cellule possiedono le specie nei diversi regni della vita? Tutte dello stesso tipo o molti tipi diversi o solo alcuni? Tutte le cellule viventi contemporanee che conosciamo sono delimitate da una membrana che circonda il citoplasma della cellula e un genoma di DNA. Questo vale per i membri di tutti e tre i grandi domini della vita, i Batteri, gli Archaea e gli Eucarya (Woese, Kandler, & Wheelis 1990), separati l’uno dall’altro sulla base delle sequenze di RNA ribosomiale (Woese & Fox 1977). Le cellule dei Batteri e degli Archaea, con un’architettura cellulare semplice, differiscono fondamentalmente nella struttura cellulare da quelle degli Eucarya, che hanno una struttura più complessa, con compartimenti interni definiti da membrane. Questi due tipi sono stati chiamati procarioti (cellule con DNA nudo senza un involucro di membrana) ed eucarioti (cellule con un nucleo delimitato da una membrana). Gli eucarioti (che significa “veri nuclei” dove “karyote” deriva dal greco antico per “kernel”) includono funghi, protozoi, alghe eucariotiche, e naturalmente piante e animali, compresi noi stessi. Le cellule eucariotiche hanno un nucleo contenente DNA cromosomico delimitato da membrane. I tipi di cellule dei batteri e degli archaea sono considerati “procarioti”. L’uso del termine procariote fu introdotto per la prima volta come risultato di studi al microscopio elettronico che mostravano una struttura cellulare semplice condivisa tra i batteri (Stanier & Van Niel 1962). È stato oggetto di controversie poiché due distinti domini della vita, i batteri e gli archaea, sono raggruppati come procarioti (Pace 2006; Whitman 2009, Martin & Koonin 2006; Cavalier-Smith 2007; Dolan & Margulis 2007; Glansdorff, Xu & Labedan 2008). È interessante notare che “procariote” significa “prima del nucleo” e si riferisce a una struttura cellulare in cui il DNA cromosomico non è avvolto da alcuna membrana interna ma è libero nel citoplasma della cellula.

È un’utile regola empirica, per esempio per uno scienziato che usa un microscopio ottico in un laboratorio di microbiologia ospedaliera, che gli eucarioti come il lievito Candida sono più grandi dei procarioti di un ordine di dieci. Tuttavia, la dimensione delle cellule non definisce gli eucarioti, poiché eucarioti e procarioti si sovrappongono nelle dimensioni. L’alga marina Ostreococcus gestisce la complessità interna di cloroplasti, mitocondri e nucleo in una cella lunga circa 1 μm e larga 0,7 μm, simile a molti batteri e archaea (Courties, 1994). Al contrario, uno dei più grandi batteri conosciuti – Epulopiscium fishelsoni trovato nell’intestino dei pesci – può essere lungo fino a 600 μm e largo 80 μm, appena visibile a occhio nudo (Angert, Clements & Pace 1993). Il batterio più grande di tutti è un batterio gigante che deposita zolfo Thiomargarita namibiensis, tipicamente largo almeno 100 μm e fino a 750 μm (Schulz 1999). Anche le dimensioni del genoma di procarioti ed eucarioti si sovrappongono: solo 2,9 Mb (milioni di paia di basi) di lunghezza nel parassita eucariotico Encephalitozoon cuniculi ma 9,1 Mb nel batterio planare Myxococcus xanthus.

Quindi, quali criteri possono distinguere in modo affidabile un eucariote da un procariote?

Nell’organizzazione delle cellule procariote c’è un nucleoide che contiene il DNA genomico, ma non è circondato da membrane come quello che definisce il nucleo eucariote (Martin & Koonin 2006). Gli eucarioti come i funghi, i protozoi, le piante e gli animali, e quindi noi umani, hanno cellule con una struttura complessa (Figura 1) con membrane interne e organelli circondati da membrane. Questi includono il nucleo contenente cromosomi circondato da un involucro nucleare composto da due membrane. La maggior parte degli eucarioti ha anche altri organelli circondati da membrane, mitocondri e cloroplasti. Alcuni eucarioti non possiedono né mitocondri né cloroplasti; questi includono protozoi parassiti che causano malattie umane come Giardia, Si pensa che i loro antenati abbiano perso i mitocondri ma abbiano conservato dei geni mitocondriali residui o addirittura, in alcuni casi, dei resti di mitocondri chiamati mitosomi o idrogenosomi (Embley 2006). I mitocondri e i cloroplasti rappresentano antichi eventi simbiotici in cui i batteri sono stati acquisiti dai primi eucarioti o dai loro antenati; le prove molecolari delle loro relazioni con i batteri sono molto forti.

Un'illustrazione mostra una cellula eucariotica accanto a una cellula procariotica, e vengono mostrate le principali differenze strutturali. La cellula eucariotica, molto più grande, contiene elaborate reti membranose e organelli a forma di fagiolo. Il suo DNA è all'interno di una membrana nucleare. La cellula procariotica ha un interno relativamente vuoto che contiene materiale DNA sciolto simboleggiato da un filo aggrovigliato, accanto a soli ribosomi e nessun organello legato alla membrana.

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Ti aspetteresti che alcune caratteristiche della biologia molecolare degli eucarioti siano caratteristiche di questo tipo di cellule? Sì, per esempio la trascrizione e la traduzione non sono accoppiate negli eucarioti ma sono separate; i geni che codificano le proteine sono costituiti da esoni interrotti da introni che devono essere giuntati; il DNA è compattato da proteine chiamate istoni e c’è un complesso sistema endomembrana. Questo sistema include il movimento dipendente dalle vescicole di membrana dei materiali dentro e fuori la cellula, l’endocitosi e l’esocitosi. La divisione cellulare negli eucarioti è un processo visibilmente complesso a più stadi chiamato mitosi che coinvolge microtubuli composti da proteine citoscheletriche.

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Una cellula eucariota è complessa?

Le cellule eucariotiche sono generalmente più grandi e complesse delle cellule procariotiche. Contengono anche una varietà di corpi cellulari chiamati organelli. Gli organelli funzionano nelle attività della cellula e sono compartimenti per la localizzazione della funzione metabolica.

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Gli eucarioti sono cellule semplici?

Molti eucarioti sono organismi unicellulari che, come i batteri, sono costituiti solo da singole cellule in grado di autoreplicarsi. Gli eucarioti più semplici sono i lieviti. I lieviti sono più complessi dei batteri, ma molto più piccoli e più semplici delle cellule degli animali o delle piante.

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I procarioti e gli eucarioti sono semplici o complessi?

I procarioti sono cellule semplici e piccole, mentre le cellule eucariotiche sono complesse e di solito molto più grandi. Le cellule procariotiche non hanno un nucleo ben definito, ma la molecola di DNA si trova nella cellula, chiamata nucleoide, mentre le cellule eucariotiche hanno un nucleo ben definito, dove viene conservato il DNA.

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La cellula semplice è procariotica o eucariotica?

Una cellula procariotica è un organismo semplice, unicellulare, che manca di un nucleo o di qualsiasi altro organello legato alla membrana. Tra poco vedremo che questo è significativamente diverso negli eucarioti. Il DNA procariotico si trova nella parte centrale della cellula: una regione scura chiamata nucleoide (Figura 1).

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Perché gli eucarioti sono così complessi?

La capacità di mantenere diversi ambienti all’interno di una singola cellula permette alle cellule eucariotiche di effettuare complesse reazioni metaboliche che i procarioti non possono effettuare. Infatti, è una grande parte della ragione per cui le cellule eucariotiche possono crescere fino a diventare molte volte più grandi di quelle procariotiche.

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Perché gli eucarioti sono considerati organismi complessi?

Una teoria che può spiegare come gli eucarioti sono diventati così complessi è la teoria endosimbiotica. Questa teoria propone che organelli come i mitocondri e i cloroplasti fossero un tempo cellule procariotiche a vita libera che iniziarono a vivere all’interno di una cellula ospite più grande.

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Perché le cellule eucariotiche sono considerate complesse?

La capacità di mantenere diversi ambienti all’interno di una singola cellula permette alle cellule eucariotiche di effettuare reazioni metaboliche complesse che i procarioti non possono fare. Infatti, è una gran parte del motivo per cui le cellule eucariotiche possono crescere fino ad essere molte volte più grandi di quelle procariotiche.

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Gli eucarioti hanno una membrana cellulare?

Gli eucarioti sono organismi le cui cellule hanno un nucleo e altri organelli racchiusi da una membrana plasmatica.

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I procarioti sono unicellulari?

Mentre i procarioti sono sempre organismi unicellulari, gli eucarioti possono essere sia unicellulari che multicellulari. Per esempio, la maggior parte dei protisti sono eucarioti unicellulari! Anche se i procarioti non hanno un nucleo, contengono informazioni genetiche.

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Che cosa è eucariotico e procariotico?

I procarioti sono organismi costituiti da cellule prive di un nucleo cellulare o di qualsiasi organello dotato di membrana. Gli eucarioti sono organismi costituiti da cellule che possiedono un nucleo legato alla membrana che contiene materiale genetico e organelli legati alla membrana.

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Cosa sono gli eucarioti e i procarioti?

La principale distinzione tra questi due tipi di organismi è che le cellule eucariotiche hanno un nucleo legato alla membrana e le cellule procariotiche no. … Il nucleo è solo uno dei tanti organelli legati alla membrana negli eucarioti. I procarioti, invece, non hanno organelli legati alla membrana.

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Cosa sono gli organismi semplici e complessi?

Mentre gli organismi semplici sono fatti di una cellula o di molte cellule identiche o molto simili, gli organismi complessi hanno molti tipi diversi di cellule. Nel tuo corpo, per esempio, hai cellule della pelle, del sangue, dello stomaco e molti altri tipi di cellule.

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Gli organismi complessi sono unicellulari?

Funzioni degli organismi unicellulari Le cellule sono chiamate i mattoni della vita perché spesso si uniscono per formare organismi multicellulari, come le piante o gli animali. Anche se molto più piccoli, gli organismi unicellulari possono svolgere alcune delle stesse attività complesse degli organismi multicellulari.

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Quale tipo di cellula è più semplice?

cellule procariotiche
Tutti gli esseri viventi possono essere divisi in tre domini fondamentali: Batteri, Archaea ed Eukarya. Gli organismi unicellulari che si trovano nel dominio dei batteri e degli archaea sono conosciuti come procarioti. Questi organismi sono fatti di cellule procariotiche, le più piccole, semplici e antiche.

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Perché la divisione cellulare eucariotica è più complessa di quella procariotica?

La divisione cellulare è più complessa negli eucarioti che nei procarioti. Prima di dividersi, tutto il DNA dei cromosomi multipli di una cellula eucariotica viene replicato. Anche i suoi organelli vengono duplicati. … Come nelle cellule procariotiche, il citoplasma deve dividersi.

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