La cellula

LA CELLULA

Le cellule sono le unità fondamentali di tutti gli organismi viventi, la loro nascita risale a milioni d'anni fa. La prima fu la cellula procariote ancestrale, dalla quale si sono evoluti, gli archebatteri e gli eubatteri. Dai primi a loro volta è nata la cellula procariote anaerobica mentre dai secondi sono nati, i cianobatteri e i batteri purpurei aerobici. Dall'unione tra gli eucariote anaerobici e i batteri purpurei, è nata la cellula eucariote aerobica dalla quale avranno origine le cellule moderne. Gli organismo più piccoli sono costituiti da singole cellule ed hanno dimensioni microscopiche; i più grandi sono invece multicellulari. Gli organismi unicellulari sono presenti in quasi tutti gli ambienti, mentre gli organismi multicellulari contengono molti tipi di cellule dalle svariate caratteristiche. Tutti gli organismi, compresi i batteri, possono essere classificati come chemiotrofi che ottengono l'energia da sostanze chimiche, oppure fototrofi che usano la luce solare come fonte primaria d'energia. Certi batteri possono sintetizzare alcune o tutte le loro subunità monometriche, gli intermedi metabolici e le macromolecole partendo da materiali semplici come la CO2 e l'NH3; questi batteri sono detti autrotofi. Altri invece devono acquistare parte delle loro sostanze nutrienti già preformate dall'ambiente, chiamati eterotrofi. Vi sono quindi quattro gruppi d'organismi distinguibili in: chemioeterotrofi, chemioautrotofi, fotoeterotrofi e fotoautrotofi. Le cellule vengono classificate in procariote ed eucariote.

I cianobatteri (o alghe azzurre) sono i moderni discendenti delle ancestrali cellule procariote. L'E. coli è un batterio non dannoso del tratto intestinale degli esseri umani e di molti altri mammiferi. Ha una membrana esterna protettiva ed una membrana interna che racchiude il contenuto della cellula. Tra la membrana esterna e quella interna vi è uno strato di polimeri saccaridici che fornisce alla cellula la sua caratteristica forma e rigidità. La membrana plasmatica interna e gli strati esterni costituiscono la sacca cellulare. Essa contiene proteine che possono trasportare alcuni tipi di ioni e sostanze all'interno della cellula e allo stesso tempo espellere i prodotti di scarto. Dalla membrana esterna sporgono corte strutture simili a capelli, chiamate pili, attraverso cui possono aderire alla superficie d'altre cellule. Poi esistono delle altre sporgenze, chiamate flagelli, con cui le cellule possono spostarsi nell'ambiente acquoso in cui vivono. All'interno il citoplasma, contiene circa 15000 ribosomi, enzimi differenti e numerosi metabolici. La singola catena di DNA viene compattata con proteine e ripiegata in una struttura detta nucleoide, non circondato da membrana.

Le tipiche cellule eucariote sono molto più grandi delle cellule procariote. La caratteristica distintiva degli eucariote è il nucleo circondato da una doppia membrana.

Parliamo in generale della cellula eucariote: la membrana plasmatici di tutte le cellule contiene una grande varietà di trasportatori, proteine che attraversano la membrana trasportando sostanze nutrienti all'interno e prodotti di scarto all'esterno. L'endocitosi è un meccanismo che serve a trasportare nel citoplasma i componenti presenti nell'ambiente che circonda la cellula. È in grado di assorbire sostanze semplici. La fagocitosi è un caso speciale di endocitosi, in cui il materiale trasportato nella cellula, all'interno di un fagosoma e riesce ad assorbire sostanze più complesse. L'inverso dell'endocitosi è l'esocitosi, in cui le vescicole rilasciano verso l'esterno il materiale di scarto.

Un'altra differenza è dovuta alla presenza d'organelli circondati da membrana che hanno diverse funzioni. Esistono due tipi di cellule eucariote, quella animale e quella vegetale che si diversificano da alcuni organelli.

Tra gli organelli in comune troviamo:

Il reticolo endoplasmatico, che si divide in liscio destinato alla sintesi lipidica e quello rugoso ricco di ribosomi legati in superficie che si occupano della sintesi proteica.

Il complesso del Golgi accoglie le proteine prodotte dai ribosomi e si interessa a distribuirle al di fuori della cellula quando è necessario. Funge anche da magazzino.   

Il nucleo è circondato da una sacca nucleare, costituita da due membrane. All'interno del nucleo vi è il nucleolo, in cui è contenuto il patrimonio genetico, cioè il DNA. Il DNA forma insieme a proteine i cromosomi.

I mitocondri sono le centrali energetiche delle cellule eucaristiche aerobiche. Ogni mitocondrio possiede due membrane: la membrana esterna, liscia che circonda completamente l'organello e quella interna formata da ripiegamenti chiamati creste. Il compartimento interno dei mitocondri, la matrice è una soluzione molto concentrata d'enzimi ed intermedi chimici coinvolti nel metabolismo energetico. L'energia chimica rilasciata dalle ossidazioni mitocondriali viene usata per generare ATP, la principale molecola trasportatrice d'energia della cellula.

Il citoscheletro è un reticolo tridimensionale nel citoplasma, formato da filamenti d'actina e microtubuli, che servono a strutturare ed organizzare il citoplasma e determinare la forma della cellula.

Organelli della cellula animale:

I lisosomi contengono degli enzimi in grado di digerire le proteine, i polisaccaridi, gli acidi nucleici ed i lipidi.

Organelli della cellula vegetale:

I vacuoli possono rappresentare il 90% del volume totale della cellula, e funge da riserva della cellula stessa.

I cloroplasti sono centrali energetiche che sfruttano l'energia solare. I processi fotosintetici producono O2 come sottoprodorro delle reazioni che catturano la luce. Dato che i cloroplasti contengono il pigmento clorofilla, le cellule fotosintetiche sono in genere verdi.