Organelli cellulari: cos'è un organello, funzioni e tipi
Scopri cosa sono gli organelli cellulari, le loro funzioni e i tipi: guida chiara su organuli e microcompartimenti batterici per capire la vita a livello cellulare.
In biologia cellulare, un organello è una struttura interna della cellula che svolge una funzione specifica e spesso è riconoscibile al microscopio. Spesso gli organelli sono delimitati da membrane proprie che li separano dal resto del citoplasma, ma non sempre si tratta della stessa membrana che circonda la cellula: spesso hanno una membrana interna distinta e non la membrana plasmatica che avvolge l'intera cellula. Il nome organulo deriva dall'analogia con gli organi del corpo, perché ciascun organello svolge compiti particolari che contribuiscono al funzionamento della cellula nel suo insieme.
Tipi principali di organelli nelle cellule eucariotiche
Nelle cellule eucariotiche si trovano numerosi organelli, ciascuno con ruoli specifici. Di seguito i più importanti e le loro funzioni sintetiche:
- Nucleo: contiene il materiale genetico (DNA) e coordina processi come la trascrizione e la replicazione; è delimitato da una doppia membrana chiamata involucro nucleare.
- Mitocondri: centrali energetiche della cellula dove avviene la produzione di ATP tramite la respirazione cellulare; hanno una doppia membrana e il proprio DNA mitocondriale.
- Cloroplasti (nelle cellule vegetali e di alcuni protisti): svolgono la fotosintesi e anch'essi possiedono doppia membrana e DNA proprio.
- Reticolo endoplasmatico (RE): si distingue in RE rugoso (con ribosomi attaccati, coinvolto nella sintesi proteica) e RE liscio (coinvolto nella sintesi dei lipidi e nel metabolismo dei farmaci).
- Apparato di Golgi: modifica, ordina e smista proteine e lipidi ricevuti dal RE, confezionandoli in vescicole verso la destinazione finale.
- Lisosomi: vescicole contenenti enzimi digestivi che degradano materiali di scarto, organelli danneggiati o particelle ingerite.
- Perossisomi: organelli che ossidano acidi grassi e detossificano sostanze nocive, producendo e decomponendo perossido di idrogeno.
- Ribosomi: complessi macromolecolari responsabili della sintesi proteica; possono essere liberi nel citoplasma o associati al RE rugoso.
- Vacuoli: presenti soprattutto nelle cellule vegetali come grandi sacchi di stoccaggio (acqua, sostanze nutritive, prodotti di scarto) che aiutano anche a mantenere la pressione interna.
- Citoscheletro: rete di filamenti proteici (microtubuli, filamenti intermedi, microfilamenti) che dà forma alla cellula, permette il movimento intracellulare e il trasporto di organelli.
- Centrosoma e centrioli: organizzano i microtubuli e sono fondamentali per la divisione cellulare nelle cellule animali.
Organelli nei procarioti
Un tempo si riteneva che i procarioti fossero privi di organelli, ma oggi sono stati identificati esempi di compartimenti interni nei batteri. Questi non sono organizzati come gli organelli eucariotici e generalmente non sono delimitati da una doppia membrana: sono chiamati microcompartimenti batterici. Alcuni batteri possiedono strutture come i cloroplasti primitivi o membrane interne associate alla respirazione, ma la loro organizzazione è più semplice rispetto a quella eucariotica.
Origine degli organelli
Molti organelli legati al metabolismo energetico, come mitocondri e cloroplasti, spiegano la loro origine attraverso la teoria endosimbiontica: queste strutture deriverebbero da antichi batteri inglobati da cellule precorritrici e divenuti simbionti. Questa teoria è supportata dalla presenza di DNA proprio e dalla doppia membrana in questi organelli.
Dimensioni, numero e variabilità
Il numero, la forma e le dimensioni degli organelli variano molto a seconda del tipo di cellula, dello stato fisiologico e delle condizioni ambientali. Per esempio, cellule altamente attive dal punto di vista energetico (come le cellule muscolari) hanno molti mitocondri, mentre cellule fotosintetiche presentano numerosi cloroplasti.
Perché gli organelli sono importanti
- Permettono la compartmentalizzazione delle reazioni chimiche, aumentando l'efficienza dei processi cellulari.
- Consentono la regolazione finemente controllata di ambienti chimici differenti all'interno della stessa cellula (pH, concentrazione di ioni, enzimi specifici).
- La disfunzione di alcuni organelli è alla base di molte malattie: ad esempio, difetti mitocondriali causano patologie energetiche; mutazioni nei lisosomi provocano malattie da accumulo lisosomiale.
Come si studiano gli organelli
Gli organelli vengono osservati e studiati con diverse tecniche, tra cui microscopia ottica, microscopia elettronica (che fornisce dettagli ultrastrutturali), colorazioni e marcatori fluorescenti per il tracciamento in cellule vive, oltre a metodi biochimici per isolare e analizzare componenti specifici.
In sintesi, gli organelli sono elementi fondamentali dell'organizzazione cellulare: la loro presenza, varietà e funzionamento permettono alle cellule di svolgere compiti complessi e di adattarsi a condizioni diverse.


Una tipica cellula animale. All'interno del citoplasma, i principali organelli e strutture cellulari includono: (1) nucleolo (2) nucleo (3) ribosoma (4) vescicola (5) reticolo endoplasmatico ruvido (6) apparato di Golgi (7) citoscheletro (8) reticolo endoplasmatico liscio (9) mitocondri (10) vacuolo (11) citosol (12) lisosoma (13) centriolo.
Portata del termine
Il termine è ora ampiamente usato per riferirsi a strutture cellulari circondate da membrane plasmatiche singole o doppie. Tuttavia, la vecchia definizione di "unità funzionale subcellulare" coesiste ancora. Cioè, il termine è talvolta usato per strutture che non sono legate alla membrana.
La membrana plasmatica è un bilayer lipidico con alcune proteine incorporate. Impedisce agli ioni e alle molecole dell'organello di fondersi con l'ambiente circostante.
Origine degli organelli
Si ritiene che i mitocondri e i cloroplasti, che hanno doppie membrane e il proprio DNA, abbiano avuto origine da organismi procarioti incompleti o invasori, che sono stati adottati come parte della cellula invasa. Questa idea è supportata dalla teoria endosimbiotica.
Organelli procarioti
I procarioti non sono così complessi come gli eucarioti. Si pensava che non avessero strutture interne racchiuse da membrane lipidiche.
Tuttavia, ricerche recenti hanno dimostrato che almeno alcuni procarioti hanno microcomparti come i carbossisomi. Questi compartimenti subcellulari hanno un diametro di 100-200 nm e sono racchiusi da un guscio di proteine. Ancora più sorprendente è la descrizione dei magnetosomi legati alla membrana nei batteri, così come le strutture simili al nucleo dei Planctomiceti che sono circondati da membrane lipidiche.
Organelli procarioti e componenti cellulari | |||
Organello/Macromolecola | Funzione principale | Struttura | Organismi |
carboxysome | fissazione del carbonio | compartimento proteina-guscio | alcuni batteri |
clorosoma | complesso di raccolta della luce | batteri di zolfo verde | |
movimento nel mezzo esterno | filamento proteico | alcuni procarioti ed eucarioti | |
magnetosoma | orientamento magnetico | cristallo inorganico, membrana lipidica | batteri magnetotattici |
nucleoide | Mantenimento del DNA, trascrizione a RNA | DNA-proteina | procarioti |
Scambio di DNA | DNA circolare | alcuni batteri | |
traduzione dell'RNA in proteine | RNA-proteina | eucarioti, procarioti | |
tilakoide | proteine e pigmenti del fotosistema | per lo più cianobatteri |
Domande e risposte
D: Che cos'è un organello?
R: Un organello è una parte della cellula che svolge un lavoro specifico. In genere ha una propria membrana plasmatica intorno.
D: Dove si trova la maggior parte degli organelli della cellula?
R: La maggior parte degli organelli della cellula si trova nel citoplasma.
D: Qual è l'origine del termine "organello"?
R: Il termine "organello" deriva dall'idea che queste strutture sono per le cellule ciò che un organo è per il corpo.
D: Ci sono diversi tipi di organelli nelle cellule eucariotiche?
R: Sì, ci sono molti tipi di organelli nelle cellule eucariotiche.
D: I procarioti hanno un proprio tipo di organuli?
R: Sì, anche se in passato si pensava che non ne avessero, ora ne sono stati trovati alcuni esempi. Non sono organizzati come gli organelli eucarioti e non sono delimitati da membrane plasmatiche; sono chiamati microcompartimenti batterici.
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