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Differenza tra cellula animale e vegetale

Quali sono le differenze tra la cellula animale e la cellula vegetale?

Prima di scoprire nel dettaglio quali sono le differenze tra la cellula animale e la cellula vegetale, ricordiamo che stiamo parlando di cellule eucariote cioè quelle cellule che appartengono agli organismi compresi nel Dominio Eukarya (protisti, funghi, animali e piante).

Le cellule eucariote hanno delle caratteristiche fondamentali che le differenziano dalle cellule procariote le quali hanno struttura più semplice (Fig.1):

  • il loro materiale genetico è racchiuso in un vero nucleo cellulare
  • il citoplasma contiene differenti organelli specializzati, ognuno delimitato da propria membrana
  • la membrana plasmatica delle cellule eucariote assolve una grande varietà di funzioni grazie alla presenza di proteine inserite al suo interno.

Cellula procariota ed eucariota

(Fig.1) Rappresentazione di una cellula procariota (dx) e eucariota animale (sx). Notiamo come la prima presenti una struttura semplice con assenza di organelli e non sia presente il nucleo ma una massa centrale che forma il nucleoide.

In generale, la cellula animale e la cellula vegetale differiscono per diverse caratteristiche. Infatti, forma e dimensione sono diverse e nonostante la similitudine tra gli organelli da entrambe posseduti, le cellule vegetali presentano particolari strutture specializzate in quanto -  diversamente da quelle animali - possono effettuare le reazioni fotosintetiche.

Forma e Dimensione

Le dimensioni di una cellula animale variano dai 10 ai 30 micron mentre quelle vegetali possono arrivare fino ai 100 micron. Generalmente quindi, la cellula vegetale risulta essere più grande di quella animale.

Questa situazione è dovuta alla presenza di una struttura propria della cellula vegetale denominata vacuolo. Spesso il vacuolo è talmente esteso da confinare il citoplasma ai margini della cellula poiché è composto per la maggior parte di acqua la quale causa un aumento di volume della cellula stessa.

Sotto questo aspetto, una cellula con dimensioni relativamente grandi è svantaggiata poiché  le sostanze entrano ed escono dalla cellula attraverso la sua superficie.  Più la superficie è estesa per l'aumento di volume cellulare e più lento è lo scambio di sostanze dall'interno all'esterno e viceversa. Questa situazione potrebbe portare al fatto che con l'aumento di volume la cellula non riuscirebbe più ad effettuare gli scambi e quindi a mantenere attivi i suoi processi metabolici andando incontro a morte (Fig. 2).

Nella cellula vegetale non assistiamo a questo fenomeno perché il citoplasma ed il nucleo vengono spostati ai margini proprio dal vacuolo rendendo più facile lo scambio di sostanze tra l'interno e l'esterno della cellula.

Aumento di volume della cellula

(Fig. 2) Cosa succede se una cellula aumenta di volume? Il fabbisogno metabolico di una cellula dipende dal suo volume, mentre l'entità degli scambi delle sostanze è proporzionale alla superficie. Nell'esempio della immagine capiamo come quando il volume aumenta (fino ad 8 volte) e l'area della superficie si quadruplica (da 6 mm quadrati a 24 mm quadrati) è già difficile mantenere attivi metabolismo e scambio di sostanze. Se  la cellula crescesse ancora di più, tutte le sue attività metaboliche sarebbero impossibili da reggere.

Per quanto concerne la forma invece, la cellula vegetale presenta una struttura più rigida quasi cubica per la presenza della parete cellulare mentre quella animale non è costretta da nessuna struttura oltre la membrana citoplasmatica e per questo non ha una forma particolare.

Strutture in comune tra la cellula animale e la cellula vegetale

Le cellule animali e vegetali facenti entrambe parte di organismi pluricellulari eucarioti, presentano alcune strutture in comune che andiamo ad elencare e spiegare :

  • Nucleo: è la parte centrale della cellula. Si tratta della struttura che contiene il materiale genetico ed è  separata dal citoplasma grazie alla presenza della membrana nucleare la quale è ricoperta di pori che permettono la selezione delle sostanze che dal citosol raggiungono il nucleo.
  • Sistema di endomembrane: si tratta di RER (Reticolo Endoplasmatico Rugoso) e REL (Reticolo Endoplasmatico Liscio). Il primo è deputato alla modificazione conformazionale  delle proteine sintetizzate grazie ai ribosomi che si trovano sulla sua superficie e all'RNA; il secondo invece non presenta ribosomi in superficie ed è deputato alla sintesi dei lipidi di membrana.
  • Complesso del Golgi: una struttura formata da una pila di cisterne membranose ove non sono presenti ribosomi. Questo complesso o apparato è deputato alla ricezione delle proteine modificate dal RER ed alla ulteriore modificazione chimica di queste ultime.
  • Ribosomi: sono degli organelli molto importanti per la sintesi delle proteine poiché codificano le informazione portate dall'RNA ed assemblano gli amminoacidi. Presentano due subunità ; una maggiore (50s) ed una minore (30s)
  • Mitocondri: sono gli organelli molto importanti dal punto di vista del metabolismo energetico di una cellula. Sono formati da una matrice interna separata da due membrane una esterna liscia ed una interna che si ripiega a formare delle creste
  • Citoscheletro: si tratta di un sistema di filamenti e tubuli interconnessi (microtubuli, filamenti intermedi e microfilamenti) che mantengono la forma della cellula e ne aiutano il movimento attraverso il meccanismo della contrazione
  • Membrana citoplasmatica: struttura formata da un doppio strato fosfolipidico e proteine integrali di membrana. Ha la funzione fondamentale di isolare e proteggere la cellula e le informazioni genetiche facendo entrare le molecole in maniera selettiva.

Strutture Specializzate   

La cellula animale possiede degli organelli specializzati che sono assenti nelle cellule vegetali : i Lisosomi (Fig. 3). I lisosomi sono delle vescicole delimitate da membrana originate dall'Apparato del Golgi che contengono enzimi digestivi in grado appunto di digerire alcune molecole complesse come proteine, lipidi e polisaccaridi. Sono vescicole che possono anche digerire altri organelli che hanno smesso di funzionare in un processo definito come autofagia. Essi sono anche capaci di attuare il processo di fagocitosi ovvero alcuni tipi cellulari specifici (come i globuli bianchi) inglobano frammenti cellulari o sostanze patogene allo scopo di degradarle.

Gli enzimi idrolitici presenti nei lisosomi delle cellule animali possono attivarsi solo quando il pH si aggira intorno a 5; quindi l'ambiente interno di questi organelli è acido.

Anatomia di un lisosoma

(Fig. 3) Anatomia di un lisosoma. La vescicola lisosomiale è formata da doppio strato lipidico e al suo interno vi sono enzimi idrolitici acidi.

Nella cellula vegetale sono tre le strutture specializzate che non sono presenti nelle cellule animali. Dall'esterno verso l'interno si tratta di parete cellulare, cloroplasti e vacuolo.

1) Parete Cellulare: si tratta di una struttura extracellulare poiché è la più esterna della cellula. E' formata da fibre di cellulosa che aumentano man mano che la pianta cresce e spesso nelle piante legnose sono rinforzate dalla lignina. Sulla superficie della parete vi sono dei piccoli canali chiamati plasmodesmi che consentono il transito di ioni e piccole molecole da una cellula all'altra. Due cellule vegetali, inoltre sono legate tra loro grazie ad uno strato polisaccaridico di pectina chiamato lamella mediana che si forma tra le pareti di due cellule vegetali.

Le funzioni principali che la parete cellulare assolve sono tre: supporto strutturale, controbilancia la pressione del vacuolo, protegge da agenti invasori come batteri e funghi.

2) Cloroplasti  (Fig. 4):  sono organelli a forma di disco circondati da una membrana interna ed una esterna. La zona centrale è chiamata stroma il quale è formato da un sistema di membrane che prendono il nome di tilacoidi. Le membrane tilacoidi hanno la funzione di assorbire l'energia luminosa e trasformarla in energia chimica  grazie alla presenza della clorofilla, un pigmento che da il colore verde. L'energia chimica ottenuta viene poi utilizzata dagli enzimi presenti nello stroma per produrre carboidrati e altre molecole nutritive. Questi sono quindi gli organelli ove avviene la fotosintesi clorofilliana.

I cloroplasti appartengono alla famiglia dei plastidi. Ci sono altri plastidi in una cellula vegetale quali gli amiloplasti che immagazzinano l'amido e i cromoplasti che danno il colore rosso o giallo ai frutti maturi o alle foglie in autunno.

Anatomia di un cloroplasto

(Fig. 4) Anatomia di un cloroplasto. L'immagine ci indica le membrane interna ed esterna e  le membrane tilacoidi che ammassate l'una sull'altra formano una grana.

3. Vacuolo: è un'ampia vescicola che può rappresentare anche il 90%  del volume di una cellula vegetale provocando lo spostamento verso i margini degli organelli e del nucleo. In una cellula possono essere presenti anche più vacuoli ma di solito troviamo un unico grande vacuolo centrale. Questa vescicola è ricoperta da membrana denominata tonoplasto la quale contiene proteine responsabili del transito di diverse molecole.

Le funzioni del vacuolo sono : stoccaggio di sali, acidi organici, zuccheri, pigmenti ; degradazione di molecole biologiche per la presenza di particolari enzimi; difesa contro i patogeni per presenza di molecole specializzate; supporto fisico alla cellula per la pressione che si crea al suo interno.

Confronto tra cellula animale e vegetale

Cellula Animale (sopra) e Cellula Vegetale (sotto) a confronto.

Riassumendo

  • Le cellule animali e vegetali sono cellule eucariote cioè quelle cellule che appartengono agli organismi compresi nel Dominio Eukarya (protisti, funghi,animali e piante
  • la cellula animale e quella vegetale differiscono per diverse caratteristiche. Infatti, forma e dimensione sono diverse e nonostante la similitudine tra gli organelli da entrambe posseduti, le cellule vegetali presentano particolari strutture specializzate
  • Le dimensioni di una cellula animale variano dai 10 ai 30 micron mentre quelle vegetali possono arrivare fino ai 100 micron
  • Generalmente quindi, la cellula vegetale risulta essere più grande di quella animale. Questa situazione è dovuta alla presenza di una struttura propria della cellula vegetale denominata vacuolo
  • Per quanto concerne la forma, la cellula vegetale presenta una struttura più rigida quasi cubica per la presenza della parete cellulare mentre quella animale non è costretta da nessuna struttura oltre la membrana citoplasmatica e per questo non ha una forma particolare.
  • Le cellule animali e vegetali facenti entrambe parte di organismi pluricellulari eucarioti, presentano alcune strutture in comune: Nucleo, Sistema di endomembrane, Complesso o Apparato del Golgi, Ribosomi, Mitocondri, Citoscheletro, Membrana Citoplasmatica
  • La cellula animale possiede degli organelli specializzati che sono assenti nelle cellule vegetali : i Lisosomi. Sono delle vescicole delimitate da membrana originate dall'Apparato del Golgi che contengono enzimi digestivi idrolitici in ambiente interno acido
  • Nella cellula vegetale sono tre le strutture specializzate che non sono presenti nelle cellule animali. Dall'esterno verso l'interno si tratta di parete cellulare, cloroplasti e vacuolo.
  • Parete Cellulare : Si tratta di una struttura extracellulare poiché è la più esterna della cellula. E' formata da fibre di cellulosa, sulla superficie vi sono dei piccoli canali chiamati plasmodesmi, sono legate tra loro grazie ad uno strato polisaccaridico di pectina chiamato lamella mediana
  • Cloroplasti  : Sono organelli a forma di disco circondati da una membrana interna ed una esterna. La zona centrale è chiamata stroma il quale è formato da un sistema di membrane che prendono il nome di tilacoidi ove è presente la clorofilla, il pigmento che cattura la luce solare per dare inizio alla fotosintesi clorofilliana
  • I cloroplasti appartengono alla famiglia dei plastidi. Ci sono altri plastidi in una cellula vegetale quali gli amiloplasti che immagazzinano l'amido e i cromoplasti che danno il colore rosso o giallo ai frutti maturi o alle foglie in autunno
  • Vacuolo : E' un'ampia vescicola che può rappresentare anche il 90%  del volume di una cellula vegetale. Questa vescicola è ricoperta da membrana denominata tonoplasto.

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