Cos’è una cellula procariotica?

Tra le possibilità di espressione della vita attraverso la sua unità fondamentale, la cellula, il modello evolutivo più semplice (ma non per questo meno efficiente) sviluppato evolutivamente durante la Storia Naturale del pianeta, è costituita dalla cellula procariota. Ma a cosa si riferisce esattamente questo termine? Qual è l’etimologia da cui generalmente deriva l’aggettivo che lo descrive?

Etimologia del termine “cellula procariotica”

In primo luogo, la parola “cellula” si riferisce all’unità di base strutturale e termodinamica della vita, così come la conosciamo, mentre l’aggettivo “procariotico” – “procaryon” in greco – si riferisce al modo in cui è organizzato il materiale genetico all’interno di quella cellula.

Il prefisso “pro” si riferisce a una situazione precedente, un “prima”, e si riferisce specificamente al fatto che l’interno della cellula ha caratteristiche evolutivamente anteriori a quelle del suo successore -la cellula eucariotica- successivamente differenziate in un nucleo sviluppato, mentre che il la cellula procariotica mantiene i suoi acidi nucleici dispersi nel protoplasma cellulare, senza essere avvolta e separata dal contenuto del resto del citoplasma da una membrana nucleare.

Entrambi i termini – procariotico ed eucariotico – furono coniati da E. Chatton e iniziarono ad essere usati gradualmente dall’inizio degli anni ’50.

Struttura delle cellule procariotiche

A partire da questo fatto significativo, precedentemente spiegato, va anche notato che le cellule procariotiche non solo mancano di una struttura equivalente a un nucleo. In generale, i procarioti non hanno un sistema sviluppato di membrane interne alla membrana cellulare, che consente la delimitazione dei compartimenti all’interno della cellula, al fine di separare in modo efficiente le diverse funzioni fisico-chimiche cellulari in strutture più o meno isolate, che poi finirebbero per essere evolutivamente ciascuno degli organelli.

In assenza di un sistema interno di membrane che regolano il flusso cellulare, come è organizzato il contenuto di una cellula procariota?

Caratteristiche

Alcune delle caratteristiche principali e fondamentalmente universali che definiscono l’ordine interno della cellula procariota sono le seguenti:

• Il DNA è organizzato in una forma circolare, mantenendolo protetto non esponendone le estremità all’azione degli enzimi idrolitici.
• Il DNA si trova in una particolare regione del citoplasma, chiamato nucleoide, ma non è circondato o isolato da alcuna unità di membrana.
• In relazione al metabolismo, esistono esclusivamente specie aerobiche o anaerobiche, mentre altre sono disposte a passare facoltativamente da un metabolismo all’altro, a seconda dell’ambiente in cui si sviluppano e della migliore efficienza di utilizzo dell’energia in quel momento.
• Gli enzimi necessari per svolgere il processo di respirazione cellulare ossidativa sono direttamente ancorati alla membrana plasmatica.
• Gli enzimi necessari per svolgere la fotosintesi, o chemiosintesi, nelle specie autotrofe di procarioti, sono anche direttamente associati alla membrana cellulare.
• Esistono specie di cellule procariotiche autotrofe che svolgono il processo fotosintetico aerobico. Così come altri in modo anaerobico, avendo come prodotto finale una diversa varietà di molecole di sintesi e prodotti secondari derivati ​​dalla fissazione dei fotoni: ossigeno (prodotto della reazione aerobica dei batteri del pigmento verde) o zolfo, e in misura minore , solfati semplici o solfuri (come sottoprodotti del processo anaerobico svolto dai batteri blu-verdi e rosso porpora), oppure possono essere autotrofi facoltativi.
• La nutrizione delle cellule eterotrofe può essere effettuata sotto un comportamento saprofitico (decomposizione), parassitario o talvolta simbionico.
• La sintesi proteica avviene nei ribosomi distribuito in tutto il citoplasma cellulare. Anche la sua struttura è composta da due subunità, ma è più semplice e leggera (70S) di quella degli eucarioti (80S).
• La riproduzione cellulare è prevalentemente eseguita dalla fissione binaria -detta anche bipartizione- per semplice divisione cellulare diretta attraverso il processo di citochinesi, originando due cellule figlie identiche, come cloni, alla cellula madre.
• Alla fine, sotto pressioni selettive dall’ambiente circostante, la cellula procariota può riprodursi sessualmente attraverso un processo chiamato coniugazione, dove il materiale genetico viene trasferito da una cellula all’altra della stessa specie, effettuando uno scambio di informazioni tra le due cellule coniugate.
• Altri possibili meccanismi per lo scambio di materiale genetico tra cellule procariotiche sono: trasduzione (trasferimento di DNA mediato da un virus come vettore) e trasformazione (incorporazione di piccoli frammenti circolari di DNA libero nel mezzo, chiamati plasmidi, prodotto di parziale degradazione da altri celle nelle vicinanze di cellula procariota destinatario).
• I procarioti riescono a sviluppare solo forme di vita con un livello di organizzazione di base, che nella maggior parte dei casi raggiunge a malapena forme unicellulari, potendo eventualmente avere rappresentanti con forme coloniali e anche filamentose, ma non riuscendo mai a organizzare forme strutturali. Più complesse, come pseudo tessuti e tessuti veri.

Altre caratteristiche della cellula procariotica

Alcuni attributi curiosi, a volte esclusivi delle forme di vita procariote, sono rappresentati dalla loro forma, motilità e presenza o assenza di un muro esterno alla membrana cellulare:

• Molte delle cellule procariotiche sviluppano flagelli semplici che consentono loro di muoversi, costituiti da una proteina tubulare chiamata flagellina, che sporge all’esterno della membrana plasmatica.
• La cellula procariota può sviluppare varie forme, alcune delle quali sono caratteristiche diagnostiche per ciascun gruppo. Tra questi sono noti: cocchi (sferici), bastoncelli (allungati), bacilli (a forma di J), spirilli (spirale) e vibrio (minuscole particelle in costante oscillazione).
• La cellula procariotica non supera una dimensione di 1-10 micron.
• Alcune specie di cellule procariotiche possono sviluppare una parete esterna di mucopolisaccaridi, o lipopolisaccaridi, che contribuiscono all’isolamento meccanico e chimico della cellula, e che conferiscono loro una particolare identità, aiutando talvolta anche a mantenere l’integrità nelle forme coloniali e filamentose. Tra questi abbiamo in particolare i batteri Gram + e Gram -, distinti a seconda che possiedano o meno reattività differenziale al reagente Gram colorato (violetto di genziana).