Le cellule procariotiche e le cellule eucariotiche sono i due tipi di cellule esistenti sulla Terra. Esistono diverse differenze tra i due, ma la più grande distinzione tra loro è che le cellule eucariotiche hanno un nucleo distinto contenente il materiale genetico della cellula, mentre le cellule procariotiche non hanno un nucleo e hanno invece materiale genetico fluttuante.
Dalle cellule procariotiche alle cellule eucariotiche
Tutti gli esseri viventi possono essere divisi in tre domini di base: Batteri, Archaea ed Eukarya. Gli organismi principalmente a cellula singola trovati nei domini dei batteri e degli archei sono noti come procarioti. Questi organismi sono fatti di cellule procariotiche - le cellule più piccole, più semplici e più antiche.
Gli organismi nel dominio dell'Eukarya sono costituiti da cellule eucariotiche più complesse. Questi organismi, chiamati eucarioti, possono essere unicellulari o pluricellulari e comprendono animali, piante, funghi e protisti. Molte persone non sono chiare sul fatto che lieviti o funghi siano procarioti o eucarioti. Entrambi sono eucarioti e condividono una struttura cellulare simile a tutti gli altri eucarioti.
Gli eucarioti si sono sviluppati almeno 2,7 miliardi di anni fa, seguendo da 1 a 1,5 miliardi di anni di evoluzione procariotica, secondo il National Institutes of Health (NIH). Gli scienziati ipotizzano che il nucleo e le altre caratteristiche eucariotiche possano essersi formate per la prima volta dopo che un organismo procariotico ne ha ingoiato un altro, secondo l'Università del Texas. Secondo questa teoria, l'organismo sommerso avrebbe quindi contribuito al funzionamento del suo ospite.
Cosa hanno in comune i procarioti e gli eucarioti?
Sebbene le cellule procariotiche ed eucariotiche presentino molte differenze, condividono alcune caratteristiche comuni, tra cui:
- DNA: codifica genetica che determina tutte le caratteristiche degli esseri viventi.
- Membrana cellulare (o al plasma): strato esterno che separa la cellula dall'ambiente circostante e funge da barriera selettiva per i materiali in entrata e in uscita.
- Citoplasma: fluido gelatinoso all'interno di una cellula composta principalmente da acqua, sali e proteine.
- Ribosomi: organelli che producono proteine.
In che cosa differiscono procarioti ed eucarioti?
Nucleo / DNA: Le cellule eucariotiche hanno un nucleo circondato da un involucro nucleare costituito da due membrane lipidiche, secondo Nature Education. Il nucleo contiene il DNA della cellula eucariotica. Le cellule procariotiche non hanno un nucleo; piuttosto, hanno una regione nucleoidea senza membrana (parte aperta della cellula) che contiene DNA fluttuante, secondo la Washington University.
L'intero DNA in una cellula può essere trovato in singoli pezzi noti come cromosomi. Le cellule eucariotiche hanno molti cromosomi che subiscono meiosi e mitosi durante la divisione cellulare, mentre la maggior parte delle cellule procariotiche è costituita da un solo cromosoma circolare. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che alcuni procarioti hanno fino a quattro cromosomi lineari o circolari, secondo Nature Education. Per esempio, Vibrio cholerae, il batterio che causa il colera, ha due cromosomi circolari.
Organelli in cellule eucariotiche: Le cellule eucariotiche hanno molti altri organelli legati alla membrana che non si trovano nelle cellule procariotiche. Questi includono i mitocondri (convertire l'energia alimentare in adenosina trifosfato, o ATP, per alimentare reazioni biochimiche); reticolo endoplasmatico ruvido e liscio (una rete interconnessa di tubuli chiusi a membrana che trasportano proteine sintetizzate); complesso del golgi (specie e confezioni di proteine per la secrezione); e nel caso di cellule vegetali, cloroplasti (conduzione della fotosintesi). Tutti questi organelli si trovano nel citoplasma della cellula eucariotica.
I ribosomi: Nelle cellule eucariotiche, i ribosomi sono più grandi, più complessi e legati da una membrana. Si possono trovare in vari luoghi: a volte nel citoplasma; sul reticolo endoplasmatico; o attaccato alla membrana nucleare (che copre il nucleo).
Nelle cellule procariotiche, i ribosomi sono sparsi e fluttuano liberamente nel citoplasma. I ribosomi nelle cellule procariotiche hanno anche subunità più piccole. Tutti i ribosomi (in entrambe le cellule eucariotiche e procariotiche) sono composti da due subunità: una più grande e una più piccola. Negli eucarioti, questi pezzi sono identificati dagli scienziati come subunità 60-S e 40-S. Nei procarioti, i ribosomi sono costituiti da subunità leggermente più piccole, chiamate 50-S e 30-S.
La differenza nei tipi di subunità ha permesso agli scienziati di sviluppare farmaci antibiotici, come la streptomicina, che attaccano alcuni tipi di batteri infettivi, secondo la British Society for Cell Biology. Sul lato negativo, alcune tossine batteriche e il virus della polio usano le differenze ribosomiali a loro vantaggio: sono in grado di identificare e attaccare il meccanismo di traduzione delle cellule eucariotiche, o il processo mediante il quale l'RNA messaggero viene tradotto in proteine.
Riproduzione: La maggior parte degli eucarioti si riproducono sessualmente (sebbene alcuni protisti e funghi monocellulari possano riprodursi attraverso la mitosi, che è funzionalmente simile alla riproduzione asessuata). I procarioti si riproducono in modo asessuato, risultando nella prole come un clone esatto del genitore. Alcune cellule procariotiche hanno anche pili, che sono proiezioni adesive simili a peli usate per scambiare materiale genetico durante un tipo di processo sessuale chiamato coniugazione, secondo Concepts of Biology. La coniugazione può verificarsi in batteri, protozoi e alcune alghe e funghi.
Pareti cellulari: La maggior parte delle cellule procariotiche ha una parete cellulare rigida che circonda la membrana plasmatica e dà forma all'organismo. Negli eucarioti, i vertebrati non hanno una parete cellulare ma le piante lo fanno. Le pareti cellulari dei procarioti differiscono chimicamente dalle pareti cellulari eucariotiche delle cellule vegetali, che sono principalmente costituite da cellulosa. Nei batteri, ad esempio, le pareti cellulari sono composte da peptidoglicani (zuccheri e aminoacidi), secondo la Washington University.
