LE CELLULE

Eterotrofi e autotrofi

L'energia che produsse le prime molecole organiche proveniva da fonti diverse. Le prime cellule primitive avevano bisogno di un rifornimento continuo d'energia per mantenersi, crescere e riprodursi. Gli organismi moderni e le cellule che li costituiscono, possono soddisfare le loro esigenze di energia in due modi. Gli eterotrofi sono organismi che dipendono da fonti esterne di molecole organiche (funghi e animali). Gli autotrofi, invece, sono organismi che si nutrono da soli: essi sono in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche ricche di energia da sostanze inorganiche semplici. Molti autotrofi sono fotosintetici in quanto la loro fonte di energia èi Sole. Certi gruppi di batteri sono invece chemiosintetici e catturano l'energia liberata da reazioni inorganiche specifiche.

Si ipotizza che le prime cellule comparse sulla Terra fossero tutte eterotrofe e una volta esaurite le molecole complesse da cui dipendeva la loro esistenza sia cominciata una specie di competizione dalla quale sarebbero sopravvissute solo le cellule in grado di sopravvivere sfruttando le scarse risorse rimaste. Scoperte e studi recenti dimostrerebbero invece che parecchie cellule autotrofe sarebbero comparse sulla Terra fin dall'origine della vita.

Procarioti ed eucarioti

La teoria cellulare è uno dei fondamenti della moderna biologia. Può essere riassunta in quattro punti: 1) tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule; 2) le reazioni chimiche di un organismo vivente hanno luogo dentro le cellule; 3) le cellule si originano da altre cellule; 4) le cellule contengono le informazioni ereditarie degli organismi di cui fanno parte.

Una caratteristica essenziale di tutte le cellule è una membrana esterna, la membrana cellulare, detta anche membrana plasmatica, che separa la cellula dal su ambiente esterno. Un'altra è il materiale genetico che dirige le attività della cellula e le consente di riprodursi, trasmettendo i suoi caratteri ereditari ai discendenti. L'organizzazione del materiale genetico è uno dei fattori che caratterizzano due tipi ben distinti di cellule, i procarioti e gli eucarioti. Nelle cellule procariote il materiale genetico è presente sotto forma di una grossa molecola circolare di DNA, conosciuta come cromosoma. Nelle cellule eucariote invece, il DNA è lineare e costituisce un determinato numero di cromosomi; esso è strettamente legato a particolari proteine dette istoni, che sono parte integrante della struttura del cromosoma. Nelle cellule eucarioti i cromosomi sono circondati da una membrana nucleare (o involucro nucleare) che li separa dalle altre strutture cellulari e determina un nucleo ben distinto. Nelle cellule procarioti il cromosoma non è avvolto da una membrana ma è delimitato in una zona particolare detta nucleoide. Il rimanente contenuto cellulare è detto citoplasma e contiene gli organuli (varietà di molecole e strutture) che compiono funzioni particolari nella cellula. Sia procarioti che gli eucarioti possiedono degli organuli molto piccoli detti ribosomi sui quali vengono assemblate le proteine. Negli eucarioti sono presenti molte varietà di organuli spesso avvolti da membrane. La membrana cellulare dei procarioti è circondata da una parete cellulare esterna fabbricata dalla cellula stessa. Alcuni eucarioti hanno una parete cellulare strutturalmente diversa a quella dei procarioti; tutti gli alti eucarioti non hanno una parete cellulare. Inoltre le cellule eucarioti sono normalmente più grandi di quelle procarioti.

Origini della pluricellularità

I primi organismi pluricellulari fecero la loro comparsa sulla Terra appena 750 milioni di anni fa. I principali gruppi di organismi pluricellulari si sono presumibilmente evoluti da differenti tipi di eucarioti unicellulari. Le cellule degli organismi pluricellulari moderni sono infatti molto somiglianti a quelle degli eucarioti unicellulari: le cellule degli organismi pluricellulari differiscono però da quelle unicellulari in quanto ogni tipo di cellula è specializzata nel compiere una funzione relativamente limitata rimanendo sempre piuttosto autosufficiente.

Procarioti, protesti, funghi,piante e animali, sono le cinque principali categorie, o regni, nei quali vengono organizzati gli organismi viventi.

I procarioti sono essenzialmente unicellulari e comprendono individui fotosintetici, chemiosintetici ed eterotrofi. I protesti sono un altro gruppo di organismi eucarioti unicellulari con alcune semplici forme pluricellulari; comprendono sia individui autotrofi fotosintetici, sia eterotrofi. I funghi, le piante e gli animali sono organismi eucarioti pluricellulari. Tutti gli animali e i funghi sono eterotrofi mentre tutte le piante sono autotrofe fotosintetiche.