Cellula

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La cellula è l'unità fondamentale della vita di tutti gli esseri viventi (con esclusione dei virus).

Il nome è legato all'esperienza che fece Robert Hooke quando, nel 1665, si trovò ad osservare un pezzo di sughero, utilizzando un microscopio da lui inventato. Hooke non vide le cellule del sughero, ormai morte, ma le cavità lasciate vuote simili, appunto, a delle piccole celle.

La cellula

L'organismo, in base al numero di cellule di cui è composto, può essere unicellulare (Batteri, protozoi, amebe, ecc.) o pluricellulare (Animali, Piante, molte alghe e molti Funghi, ecc.). Le cellule presentano caratteri morfologici uniformi solo negli organismi più semplici, ai più bassi livelli della scala evolutiva. Negli altri, le celle si differenziano in forma, grandezza, rapporti, che portano al processo di formazione dei vari organi.
La forma della cellula è legata allo stato di aggregazione e alla sua funzione: esistono cellule sferoidali, ma la massima parte delle cellule assume forme più varie in seguito alle spinte meccaniche e alla pressione delle cellule contigue. Esistono cellule a piramide, a cubo, a prisma, a poliedro, ecc.
Anche la grandezza è molto variabile, generalmente microscopiche. Nell'uomo le cellule più piccole sono quelle dei granuli del cervelletto (4-6 micron), le più grandi i pirenofori di alcune cellule nervose (130 micron).

Esistono due tipi di cellule: eucariote, che contengono un nucleo cellulare delimitato da una membrana nucleare e organuli separati, e procariote, che sono invece prive di nucleo cellulare e organuli intracellulari, ad eccezione dei ribosomi.

Ogni essere vivente, animale o pianta, se osservato al Microscopio (strumento ottico), scopriremo che sono come tanti mosaici, composti da piccole particelle, poste le une vicino alle altre, le cellule Se osservate con microscopi più perfezionati, potremo vedere che ognuna di esse e costituita da elementi ancora più piccoli, ciascuno in grado di esplicare da solo alcune delle attività della cellula nel suo complesso. Queste attività, singolarmente considerate, non costituiscono la vita, ma solo aspetti di questa. La vita si realizza solo con l'insieme di tutte le attività che si influenzano e si completano reciprocamente. La cellula va considerata come l"unità fondamentale della vita": è il più piccolo aggregato di materia vivente in grado di avere e mantenere una vita propria. Unica eccezione sono i Virus, che hanno poche proprietà in comune con le cellule. Essi hanno un'organizzazione interna estremamente semplificata e sono molto più piccoli delle cellule, sono anche in grado di riprodursi. Ciò che li distingue dalle cellule è la loro non autonomia: per vivere hanno bisogno di assumere un materiale già provvisto di vita, senza il quale non sono altro che molecole inerti, incapaci di riprodursi. La cellula è una massa circoscritta di materia vivente. Poiché è un organismo in miniatura, avrà anch'essa un suo comportamento e un suo destino. Potrà quindi nascere, svilupparsi, riprodursi, invecchiare e morire. La cellula è un elemento comune ai vegetali, agli animali e all'uomo. Questi ultimi, poiché composti da cellule, avranno lo stesso comportamento: la nascita, lo sviluppo, l'invecchiamento e la morte. Ogni cellula è diversa dall'altra, per cui, per descriverla, occorrerà un modello ideale che in sè non è perfettamente sovrapponibile a nessuna cellula particolare, ma che sarà in grado di illustrare le caratteristiche comuni a tutte. Questo modello può essere visto come un laboratorio in cui avvengono in continuazione delle reazioni chimiche, che per realizzarsi hanno bisogno di supporti materiali. Queste reazioni chimiche rappresentano le manifestazioni biologiche della cellula. bisogna sicuramente dire a riguardo della cellula una cosa molto importante che ci può far capire meglio la sua funzionalità. Per la cellula il rapporto volume/superficie è fondamentale infatti tanto più è grande questo rapporto, tanto più è piccola la cellula e più funzionale, poiché all'interno avvengono tutti i processi nel modo giusto senza dispersioni che si potrebbero avere in cellule di dimensioni più grandi.

Anatomia della cellula

La materia vivente della cellula viene chiamata genericamente protoplasma.
La cellula può essere distinta in:

Acidi nucleici, DNA e RNA
Citoplasma, il corpo cellulare
Membrana cellulare, il rivestimento esterno

Membrana cellulare

La membrana cellulare avvolge tutta la cellula, isolandola dall'esterno. É composta da una doppio strato di fosfolipidi con le teste (che sono idrofile e quindi possono avere legami con l'ambiene acquoso che circonda la cellula) rivolte verso l'esterno, e le code di acidi grassi all'interno. Ha uno spessore di 10 milionesimi di millimetro. Assicura alle sostanze interne una concentrazione compatibile con la vita. La membrana è in grado di distinguere il sodio dal potassio, permettendo a quest'ultimo di attraversarla accumulandosi nella cellula. Questo non avviene per il sodio. Anche il glucosio e gli amminoacidi possono entrare nella cellula. L'acqua entra ed esce agevolmente, con un passaggio regolato da leggi fisiche. Questa capacita della membrana di permettere o meno il passaggio di sostanze è detto "capacita selettiva".

Nucleo

Il nucleo è immerso nel citoplasma ed è il centro di comando da cui partono tutti gli ordini che regolano la vita della cellula. In sostanza: è il cervello della cellula.

Citoplasma

Il citoplasma è una massa gelatinosa non omogenea ed inerte. Al suo interno vi sono piccole formazioni caratteristiche più o meno costanti. Anatomicamente la cellula può essere considerata un organismo, quindi costituito da un insieme di parti paragonabili ad organi, detti organuli (piccoli organi). In uno schema generale di cellula eucariote, sono rappresentati dai mitocondri, dai lisosomi, dall'apparato della sfera, dalla zona del Golgi e dal reticolo endoplasmatico (ergastoplasma). La "respirazione" della cellula avviene attraverso i mitocondri. Appaiono come granulazioni rotonde o allungate a bastoncino. Hanno dimensioni variabili e ciascuno di essi è delimitato da una doppia membrana. Dalla membrana interna si staccano, protesi verso l'interno, dei prolungamenti detti creste mitocondriali. Queste strutture sono organizzate in modo da creare una grande superficie in un piccolo spazio, cosi addossate una alle altre, rappresentano ampie superfici in cui si trovano gli enzimi, destinati a produrre le reazioni chimiche che producono l'energia della cellula. Leggermente inferiori sono i lisosomi, che si differenziano dai mitocondri per la presenza di un'unica membrana esterna, senza creste all'interno. I lisosomi sono ricchi di enzimi digestivi, che riducono le grosse molecole in piccoli frammenti, su cui agiranno successivamente gli enzimi dei mitocondri. Avvicinandosi al nucleo, si incontra l'apparato della sfera, che si trova a fianco del nucleo in una regione qualsiasi, circondato all'esterno dalla zona del Golgi. È detto apparato in quanto composto da ulteriori organi: il centriolo, circondato dal centrosoma, a sua volto chiuso dalla centrosfera. La formazione più frequente e complicata è il centriolo, che appare come un cilindro cavo, largo circa un decimillesimo di millimetro e lungo il doppio. La sua parete è formata da nove tubicini. La zona del Golgi è formata da una serie di vescicole di dimensioni diverse, con accanto membrane a forma di sacchi appiattiti, addossati l'uno all'altro. L'apparato delle sfera ha compiti diversi. Ad esempio influenza e comanda i movimenti della cellula (nella riproduzione, nello spostamento, ecc.). Ha influenza anche su tutti gli organi all'interno del citoplasma. I mitocondri si dispongono intorno ad essi a formare una corona. Osservando la cellula a fortissimi ingrandimenti, potremo vedere che il citoplasma è percorso da tanti canalini, delimitati da esili membrane, che formano il reticolo endoplasmatico. Lo scopo di questa rete sembra essere la comunicazione tra l'interno della cellula e l'esterno. Infatti, questi partono dalla membrana cellulare e arrivano molto vicini al nucleo, formando una specie di sistema circolatorio della membrana.

Cellule animali e vegetali

Le cellule vegetali non sono molto differenti da quelle animali. Le differenze risiedono nella presenza o meno di alcuni elementi nell'uno o nell'altro tipo di cellula.

La cellula vegetale possiede: parete cellulare, membrana cellulare, nucleo e nucleolo, molte molecole di DNA, ribosomi, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, un unico lisosoma, mitocondri, cloroplasti, plastidi diversi dai cloroplasti, vacuolo centrale, citoscheletro.
La cellula vegetale non possiede: Centrioli (nella maggior parte di esse).

La cellula animale possiede: membrana cellulare, nucleo e nucleolo, molte molecole di DNA, ribosomi, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi, mitocondri, centrioli.
La cellula animale non possiede: parete cellulare, cloroplasti, plastidi diversi dai cloroplasti, vacuolo centrale.

Fisiologia della cellula

Quando osserviamo una cellula viva, questa ci appare in movimento.
I movimenti possono essere di diverso tipo. Alcuni sono interni e riguardano i costituenti del citoplasma, altri sono esterni e riguardano lo spostamento di tutta la cellula (ad esempio per chemiotassi). Anche se tutte le cellule non sono in grado di effettuare una migrazione, il citoplasma mostra movimenti in tutti i tipi di cellule. Le forme del citoplasma che si muovono sono: granuli in continuo agitazione, correnti di liquidi, gocce di grasso, vescichette a vacuoli che si contraggono e si dilatano, emissioni di veli o di prolungamenti lungo il contorno cellulare.
I vacuoli rappresentano il modo di bere delle cellule, mentre i prolungamenti (membrane ondulanti e pseudopodi) sono il mezzo per camminare o per inglobare sostanze.

Centrale d'energia

L'aspetto più interessante della cellula è però fornito dalla produzione di energia. Tutte le reazioni chimiche, il movimento, la riproduzione e gli altri compiti della cellula hanno bisogno di energia. Le strutture che, negli Eucarioti, svolgono questo compito nel modo più efficiente sono i mitocondri.
Nei mitocondri le reazioni chimiche sono organizzate in due sistemi distinti: il ciclo di Krebs e la catena respiratoria. Le proteine, i grassi e gli zuccheri, sono già ridotte in molecole da strutture all'interno del citoplasma (i lisosomi), quindi vengono ulteriormente ridotti ad opera dei sistemi mitocondriali. Questi processi di demolizione sono accompagnati da produzione di energia, che non si disperde sotto forma di calore, ma viene immagazzinata nel composto adenosin-trifosfato (ATP).
L'ATP funziona come una batteria che, una volta caricata, fornisce energia a tutta la cellula. Il meccanismo di trasformazione è molto delicato, basta la presenza di alcune sostanze per impedire l'immagazzinamento dell'energia. Se questo blocco non viene rapidamente rimosso, la cellula muore.

Divisione delle cellule: mitosi

Il meccanismo con cui una cellula eucariota genera un'altra cellula con lo stesso corredo cromosomico è detto mitosi.
La mitosi è il processo attraverso il quale la cellula, dopo aver subito un raddoppiamento delle sostanze che la compongono, cessa di esistere come tale e, dividendosi, ne produce due.
L'intero ciclo viene suddiviso in quattro fasi:

profase
metafase
anafase
telofase

Collegamenti esterni

Portale sulla cellula
http://www.thewiper.com/cellula/
Cell Biology - Graphics

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