FISIOLOGIA
DELLA CELLULA
Come
accennato in precedenza, una delle proprietà principali della c. è l'attitudine
a reagire agli stimoli chimici, meccanici, termici, elettrici con risposte che
variano in rapporto al tipo di c. e alla natura dello stimolo. Si afferma
talora che la c. 'percepisce' le situazioni ambientali che tendono ad
alterare l'equilibrio omeostatico cellulare, reagendo a esse in maniera
adeguata. Una tipica manifestazione reattiva che si osserva nelle c. libere (p.
es. le c. del sangue) è costituita dai movimenti di avvicinamento e di
allontanamento, rispetto alla sorgente dello stimolo. Tale fenomeno, rispettivamente
positivo e negativo, è detto chemiotropismo se lo stimolo è di natura
chimica, fototropismo quando è di natura luminosa. Tra i movimenti della
c. il più semplice è il movimento ameboide, così denominato perché è il
mezzo di locomozione proprio delle amebe. Consiste nell'emissione di
prolungamenti o pseudopodi in direzione del moto a cui fa seguito lo
spostamento consensuale dell'intero citoplasma. Vanno anche ricordati i
cosiddetti movimenti per organelli cellulari, attuati da c. che
possiedono ciglia vibratili, flagelli o membrane ondulanti. P. es., il movimento
cigliare, tipico degli Infusori, avviene grazie alla flessione coordinata
delle ciglia, all'interno delle quali il microscopio elettronico ha rilevato la
presenza di strutture fibrillari contrattili.
Organelli
cigliari sono talora presenti in c. fisse quali p. es. le c. cigliate
dell'epitelio respiratorio. In tal caso l'attività degli organelli non è
diretta a favorire lo spostamento della c., bensì quello dei liquidi o dei
materiali che poggiano sulla superficie cellulare. Movimenti flagellari di
tipo rotatorio o a frusta si osservano nei Protozoi flagellati e negli
spermatozoi. Questi ultimi possiedono una lunga coda le cui vivaci oscillazioni
(20-40 al minuto) permettono loro di muoversi alla velocità di ca. 3 mm/min. Il
citoplasma è d'altra parte sede di movimenti di tipo circolare dovuti a
correnti citoplasmatiche che sono evidenziabili soprattutto nelle c. vegetali.
È opinione diffusa che la circolazione della massa citoplasmatica consenta
scambi più efficienti tra l'interno e l'esterno delle cellule. Le c. possono
anche reagire agli stimoli modificando il loro livello metabolico; ciò a volte
determina l'aumento o la diminuzione delle attività secernenti oppure
modificazioni della sintesi proteica, della respirazione cellulare, ecc. Va
inoltre ricordata, nell'ambito delle manifestazioni reattive, la variazione di
permeabilità agli ioni che caratterizza i fenomeni bioelettrici a livello delle
fibre nervose e del tessuto muscolare. Un'altra importante proprietà delle c. è
la capacità di autoregolazione del pH e della composizione chimica del
protoplasma. Ciò avviene grazie alla permeabilità selettiva della membrana
cellulare e alle peculiari caratteristiche del metabolismo cellulare. La membrana
regola gli scambi tra l'interno e l'esterno della c. non solo passivamente, in
rapporto ai gradienti osmotici ed elettrochimici, ma anche in maniera attiva,
attraverso un sistema di 'pompe' le quali hanno lafunzione di
espellere dalla c. sostanze che vi si trovino in eccesso (p. es. pompa del
sodio) e di introdurvi sostanze presenti in concentrazioni ridotte (p. es.
pompe del potassio). Il funzionamento di tali pompe avviene con consumo di
energia la quale è fornita dalla scissione dell'ATP. Un ruolo importante per
l'equilibrio chimico endocellulare spetta inoltre a speciali meccanismi di
natura metabolica. Occorre sottolineare a tale proposito che la c. animale è un
ordinario bersaglio di agenti chimici provenienti dall'esterno tra i quali
farmaci, idrocarburi e altri composti aromatici che derivano dalla combustione
delle sostanze organiche, insetticidi, metalli pesanti, additivi alimentari. È
accertato che gran parte di queste sostanze possono provocare gravi lesioni
delle c. qualora vi si accumulino.
Ciò
in realtà non si verifica, in quanto nelle c. esistono particolari sistemi
enzimatici che agiscono specificamente sulle sostanze esogene trasformandole in
composti atossici. Diverso destino hanno invece i materiali esogeni che vengono
utilizzati dalla c. per l'accrescimento e per la produzione di energia. Come è
noto, nelle piante tali materiali sono esclusivamente di natura inorganica
(acqua, anidride carbonica, sali minerali) e la loro trasformazione in composti
organici avviene attraverso i processi della fotosintesi clorofilliana. La
nutrizione della c. animale, che non è in grado di operare ex novo la
sintesi di materiali organici, inizia con la assimilazione di sostanze
organiche di struttura piuttosto semplice (amminoacidi, acidi grassi,
monosaccaridi), le quali vengono successivamente trasformate in materiale
plastico e di riserva oppure utilizzate per la produzione di energia. È qui
opportuno ricordare che la prevalenza dei processi metabolici di tipo
assimilativo sulla fase catabolica favorisce l'accrescimento della massa
protoplasmatica e quindi, per la legge di Driesch, l'aumento della riproduzione
cellulare. Nei vegetali ciò vale in realtà soltanto per le c. embrionali, in
quanto le c. somatiche crescono per distensione della parete cellulare senza
che aumenti la produzione di materiale plasmatico. Tale fenomeno porta alla
formazione dei vacuoli che in seguito si fondono in un unico vacuolo centrale.
Una particolare forma di accrescimento della c. vegetale è l'aumento di
spessore della parete cellulare determinato dalla neoformazione di strati o
membrane secondarie nelle quali si depositano materiali vari quali lignina,
chitina e pectine. L'accrescimento delle c. animali interessa soltanto il
citoplasma senza fenomeni di membrana, cosicché gli stretti rapporti tra
nutrizione della c. e riproduzione costituiscono una regola costante. Sembra
accertato che tanto negli animali come nelle piante l'accrescimento cellulare
sia sottoposto al controllo di speciali sostanze chimiche (fattori di
accrescimento o g. f., growth factors) le quali agirebbero in
concentrazioni estremamente piccole. Recenti ricerche condotte in tale settore
hanno dimostrato l'esistenza di un fattore di accrescimento nervoso (nerve
growth factor) di natura polipeptidica, di un fattore di accrescimento
renale e di numerosi fitormoni che in rapporto alla concentrazione possono
agire da fattori di crescita oppure da fattori inibitori.
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