Organismi unicellulari Caratteristiche, riproduzione, nutrizione

IL organismi unicellulari Sono esseri il cui materiale genetico, macchinari enzimatici, proteine ​​e altre molecole necessarie per la vita sono confinati in una singola cellula. Grazie a ciò, sono entità biologiche estremamente complesse, spesso di dimensioni molto piccole.

Dei tre settori della vita, due di essi - archi e batteri - sono formati da organismi unicellulari. Oltre ad essere unicellulari, questi organismi procariotici mancano di nucleo e sono estremamente diversi e abbondanti.

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Nel settore rimanente, eucarioti, troviamo organismi sia unicellulari che multicellulari. All'interno dell'unicellulare abbiamo i protozoi, alcuni funghi e alcune alghe.

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Caratteristiche principali

Circa 200 anni fa, i biologi dell'epoca consideravano che gli organismi formati da una singola cellula fossero relativamente semplici. Questa conclusione è stata dovuta alle poche informazioni che hanno ricevuto dagli obiettivi che hanno usato per la visualizzazione.

Oggi, grazie ai progressi tecnologici relativi alla microscopia, possiamo visualizzare la complessa rete di strutture che gli esseri unicellulari e la grande diversità che questi lignaggi presentano. Successivamente discuteremo le strutture più rilevanti negli organismi unicellulari, sia negli eucarioti che nei procarioti.

Componenti di una cellula procariotica

Materiale genetico

La caratteristica più eccezionale di una cellula procariotica è la mancanza di una membrana che delimita il materiale genetico. Cioè l'assenza di un vero nucleo.

Al contrario, il DNA si trova come una struttura di spicco: cromosoma. Nella maggior parte dei batteri e degli archi, il DNA è organizzato in un grande cromosoma circolare associato alle proteine.

In un batterio modello, come Escherichia coli (Nelle sezioni seguenti parleremo di più della sua biologia), il cromosoma raggiunge una lunghezza lineare fino a 1 mm, quasi 500 volte le dimensioni della cellula.

Per conservare tutto questo materiale, il DNA deve prendere una conformazione super-rotta. Questo esempio è estrapolabile alla maggior parte dei membri dei batteri. La regione fisica in cui questa struttura compatta di materiale genetico è chiamata nucleoide.

Oltre al cromosoma, gli organismi procariotici possono avere centinaia di piccole molecole di DNA aggiuntive, chiamate plasmidi.

Questi, come il cromosoma, codificano per geni specifici, ma sono fisicamente isolati da esso. Poiché sono utili in circostanze molto specifiche, costituiscono una sorta di elementi genetici ausiliari.

Ribosomi

Per la produzione di proteine, le cellule procariotiche hanno un meccanismo enzimatico complesso chiamato ribosomi, che distribuisce in tutto l'interno cellulare. Ogni cella può contenere circa 10.000 ribosomi.

Macchinari fotosintetici

I batteri che eseguono la fotosintesi hanno un macchinario aggiuntivo che consente loro di catturare la luce solare e la successiva conversione in energia chimica. Le membrane dei batteri fotosintetici hanno invaginazioni in cui sono memorizzati gli enzimi e i pigmenti necessari per le reazioni complesse che eseguono.

Queste vescicole fotosintetiche possono essere tenute collegate alla membrana plasmatica o possono essere distaccate e situate all'interno della cella.

Citoscheletro

Come suggerisce il nome, il citoscheletro è lo scheletro cellulare. La base di questa struttura è costituita da fibre proteiche, essenziali per il processo di divisione cellulare e per il mantenimento della forma cellulare.

Ricerche recenti hanno dimostrato che il citoscheletro nei procarioti è formato da una rete di filamenti complessi e non è così semplice come si pensava in precedenza.

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Organelli in Prokaryotes

Storicamente, una delle caratteristiche più eccezionali di un corpo procariotico era la sua mancanza di compartimenti interni o organelli.

Oggi è accettato che i batteri abbiano tipi specifici di organelli (compartimenti circondati da membrane) relativi allo stoccaggio di ioni di calcio, ai cristalli minerali che partecipano all'orientamento cellulare ed enzimi.

Componenti di una cellula eucariota unicellulare

All'interno del lignaggio degli eucarioti abbiamo anche organismi unicellulari. Questi sono caratterizzati dall'avere il materiale genetico confinato in un organello circondato da una membrana dinamica e complessa.

I macchinari di produzione di proteine ​​sono anche formati da ribosomi in questi organismi. Tuttavia, negli eucarioti questi sono più grandi. In effetti, la differenza di dimensioni nei ribosomi è una delle differenze principali tra i due gruppi.

Le cellule eucariotiche sono più complesse dei procarioti descritti nella sezione precedente, poiché presentano sottocompartimenti circondati da una o più membrane chiamate organelli. Tra questi abbiamo mitocondri, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, vacuole e lisosomi, tra gli altri.

Nel caso degli organismi con la capacità di eseguire la fotosintesi, hanno i macchinari enzimatici e i pigmenti immagazzinati in strutture chiamate materie plastiche. I più noti sono i cloroplasti, sebbene ci siano anche amiloplasti, cromoplastos, etioplasti, tra gli altri.

Alcuni eucarioti unicellulari hanno una parete cellulare, come alghe e funghi (sebbene variano nella loro natura chimica).

Differenze tra batteri e archi

Come accennato, i domini di archi e batteri sono formati da individui unicellulari. Tuttavia, condividere questa caratteristica non significa che i lignaggi siano gli stessi.

Se confrontiamo a fondo entrambi i gruppi, ci rendiamo conto che differiscono allo stesso modo di noi - o di qualsiasi altro mammifero - differiamo da un pesce. Le differenze fondamentali sono le seguenti.

Membrana cellulare

A partire dai limiti cellulari, le molecole che formano la parete e la membrana di entrambi i lignaggi differiscono profondamente. Nei batteri, i fosfolipidi sono costituiti da acidi grassi attaccati al glicerolo. Al contrario, gli archi hanno fosfolipidi altamente ramificati ancorati al glicerolo.

Inoltre, anche i collegamenti che formano fosfolipidi differiscono, risultando come una membrana più stabile negli archi. Per questo motivo, gli archi possono vivere in ambienti in cui la temperatura, il pH e gli altri sono estremi.

Parete cellulare

La parete cellulare è una struttura che protegge l'organismo cellulare di stress osmotico generato dalla differenza nelle concentrazioni tra interni cellulari e ambiente, formando una sorta di esoscheletro.

Generalmente, la cellula mostra un'alta concentrazione di soluti. Secondo i principi dell'osmosi e della diffusione, l'acqua entrerebbe nella cellula, espandendo il suo volume.

Il muro protegge la cellula che si infrange, grazie alla sua struttura ferma e fibrosa. Nei batteri, il componente strutturale principale è peptidoglicano, sebbene possano essere presenti alcune molecole, come i glicolipidi.

Nel caso degli archi, la natura della parete cellulare è piuttosto variabile e in alcuni casi sconosciuti. Tuttavia, il peptidoglicano è stato assente negli studi condotti finora.

Organizzazione del genoma

In termini di organizzazione strutturale del materiale genetico, gli archi sono più simili agli organismi eucariotici, poiché i geni sono interrotti da regioni che non saranno tradotte, chiamate introni - il termine usato per le regioni che vengono tradotte è "esone".

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Contrariamente, l'organizzazione del genoma batterico viene eseguita principalmente negli operati, dove i geni si trovano in unità funzionali situate una dopo l'altra, senza interruzioni.

Differenze con gli organismi multicellulari

La differenza cruciale tra un organismo multicellulare e unicellulare è il numero di cellule che compongono il corpo.

Gli organismi pluricellulari sono composti da più di una cellula e generalmente ciascuno specializzato in un lavoro particolare, la divisione dei compiti è una delle sue caratteristiche più eccezionali.

In altre parole, poiché la cellula non deve più svolgere tutte le attività necessarie per mantenere un organismo vivente, sorge la divisione dei compiti.

Ad esempio, le cellule neuronali svolgono compiti completamente diversi da quelli svolti dai reni o dalle cellule muscolari.

Questa differenza nei compiti è espressa nelle differenze morfologiche. Cioè, non tutte le cellule che compongono un organismo multicellulare sono le stesse nella sua forma: i neuroni sono a forma di albero, le cellule muscolari sono allungate e così via.

Le cellule specializzate di organismi multicellulari sono raggruppate in tessuti e queste a loro volta in organi. Gli organi che svolgono funzioni simili o complementari sono raggruppati in sistemi. Pertanto, abbiamo un'organizzazione gerarchica strutturale che non appare nelle entità unicellulari.

Riproduzione

Riproduzione asessuata

Gli organismi unicellulari si riproducono asessualmente. Si noti che in questi organismi non ci sono strutture speciali coinvolte nella riproduzione, come si verifica in diverse specie di esseri multicellulari.

In questo tipo di riproduzione asessuata, un padre dà origine alla prole senza la necessità di un partner sessuale o la fusione dei gameti.

La riproduzione asessuale è classificata in diversi modi, generalmente utilizzando come riferimento al piano o alla forma di divisione usata dal corpo per dividere.

Un tipo comune è la fissione binaria, in cui un individuo dà origine a due organismi, identici ai parentali. Alcuni hanno la capacità di rendere la fissione generare più di due discendenti, che è noto come fissione multipla.

Un altro tipo è la gemazione, in cui un organismo dà origine a una più piccola. In questi casi, l'organismo parentale sorge un'estensione che rimane in aumento a una dimensione adeguata e quindi emerge dal suo genitore. Altri organismi unicellulari possono essere riprodotti formando spore.

Sebbene la riproduzione asessuale sia tipica degli organismi unicellulari, non è unico per questo lignaggio. Alcuni organismi multicellulari, come alghe, spugne, echinodermi, tra gli altri possono essere riprodotti da questa modalità.

Trasferimento genico orizzontale

Sebbene negli organismi procariotici non vi sia alcuna riproduzione sessuale, questi possono scambiare materiale genetico con altri individui attraverso un evento chiamato trasferimento orizzontale di geni. Questo scambio non coinvolge il materiale dai genitori ai bambini, ma si verifica tra individui della stessa generazione.

Ciò si verifica con tre meccanismi fondamentali: coniugazione, trasformazione e trasduzione. Nel primo tipo, i pezzi di DNA lunghi possono essere scambiati attraverso connessioni fisiche tra due individui attraverso un pili sessuale.

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In entrambi i meccanismi la dimensione del DNA scambiato è inferiore. La trasformazione è il DNA nudo prendendo da un batterio e la trasduzione è l'accoglienza della conseguenza del DNA estranea di un'infezione virale.

Abbondanza

La vita può essere divisa in tre domini principali: archi, batteri ed eucarioti. I primi due sono procarioti, perché il loro nucleo non è circondato da una membrana e sono tutti organismi unicellulari.

Secondo le stime attuali, ce ne sono più di 3.10³⁰ individui di batteri e archi sulla terra, la maggior parte senza nome e senza descrizione. In effetti, il nostro stesso corpo è formato da popolazioni dinamiche di questi organismi, che stabiliscono relazioni simbiotiche con noi.

Nutrizione

La nutrizione negli organismi unicellulari è estremamente variata. Ci sono organismi sia eterotrofici che autotrofici.

I primi devono consumare il loro alimento ambientale, generalmente fagociefando particelle nutrizionali. Le varianti autotrofiche hanno tutti i macchinari necessari per la conversione dell'energia della luce in chimica, immagazzinata negli zuccheri.

Come ogni organismo vivente, unicellulare richiede alcuni nutrienti come l'acqua, una fonte di carbonio, ioni minerali, tra gli altri, per una crescita e una riproduzione ottimali. Tuttavia, alcuni richiedono anche nutrienti specifici.

Esempi di organismi unicellulari

A causa della grande diversità degli organismi unicellulari, è complesso fare un elenco di esempi. Tuttavia, menzioneremo gli organismi modello in biologia e organismi con rilevanza medica e industriale:

Escherichia coli

L'organismo meglio studiato è, senza dubbio, il batterio Escherichia coli. Sebbene alcuni ceppi possano avere conseguenze negative sulla salute, E. coli È un componente normale e abbondante del microbiota umano.

È vantaggioso in diverse prospettive. Nel nostro tratto digestivo, i batteri aiutano la produzione di alcune vitamine e ad escludere in modo competitivo i microrganismi patogeni che potrebbero entrare nel nostro corpo.

Inoltre, nei laboratori di biologia è uno degli organismi dei modelli più usati, essendo molto utile per le scoperte nella scienza.

Trypanosoma cruzi

È un parassita protozoo che vive all'interno delle cellule e causando la malattia di Chagas. Questo è considerato un importante problema di salute pubblica in più di 17 paesi situati nei tropici.

Una delle caratteristiche più eccezionali di questo parassita è la presenza di un flagello per la locomozione e un singolo mitocondria. Sono trasmessi al loro ospite di mammiferi da alcuni insetti appartenenti alla famiglia Emiptera, chiamati triatomine.

Altri esempi di microrganismi sono Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecio, Saccharomyces cerevisiae, tra gli altri.

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