La cellula

Un batterio, una mosca, un'alga, una sequoia, un gatto, una balena e un essere umano, sono tutti costituiti da cellule. La cellula è l'unità base della vita. Tutte le cellule, indipendentemente della loro specifica funzione o dalla loro specifica sede nell'organismo, hanno caratteristiche e processi comuni. Le cellule sono costituite quasi interamente da solo quattro tipi di molecole base: i carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici, detti i mattoni della vita. In genere la cellula è composta da tre parti fondamentali: · la membrana, un involucro che separa la cellula dalle altre o dall'ambiente circostante, regolando anche l'ingresso e l'uscita di materiali; · il citoplasma, sostanza gelatinosa, ricca di acqua, sali minerali e sostanze organiche, nella quale si compiono le funzioni cellulari. Queste funzioni, nelle cellule evolute (eucarioti), sono svolte da speciali organuli; · il nucleo, di forma quasi sferica è racchiusa da un involucro poroso detto membrana nucleare. All'interno del nucleo si trovano il DNA che contiene tutte le informazioni necessarie per le attività cellulari e per la trasmissione dei caratteri ereditari specifiche di ciascuna specie.

Nelle cellule eucariote il nucleo è delimitato da un doppio strato di membrana che separa il nucleoplasma dal citoplasma consentendo gli scambi solo attraverso appositi pori; in esso è presente il patrimonio genetico dell'organismo sotto forma di molecole di DNA.

Le cellule procariote (organismi unicellulari) sono fornite di membrana e citoplasma ma sono sprovviste di nucleo, mentre le cellule eucariote (organismi unicellulari e pluricellulari) presentano tutte e tre le parti fondamentali. La divisione cellulare consiste nella divisione di una cellula madre in due cellule figlie. Essa può avvenire con la mitosi e la meiosi.

La membrana cellulare o plasmatica è un sottile rivestimento che delimita tutte le cellule, separandole e proteggendole dall'ambiente esterno; essa è composta da un doppio strato di fosfolipidi, molecole contenenti regioni idrofobiche (rivolte verso l'interno della membrana) ed idrofile (rivolte verso l'esterno).
Numerose molecole proteiche e glicoproteiche (colesterolo e glicolipidi) sono inserite all'interno della membrana lipidica, e possono spostarsi liberamente poiché la sua struttura è definita a mosaico fluido; tali proteine possono agire come canali o pompe che trasportano le molecole all'interno o all'esterno della cellula.
La membrana è detta semi-permeabile, in quanto permette ad una sostanza di passare liberamente, di passare in una determinata quantità o di non passare affatto.

Nei procarioti è ricoperta da un rivestimento protettivo chiamato parete cellulare, assente invece negli eucarioti animali; nelle cellule eucariote vegetali essa è presente sottoforma di una parete cellulare composta di cellulosa.

Il citoplasma è una soluzione gelatinosa al cui interno vi sono i vari organuli che compongono la cellula. Tali organelli sono ancorati ad una struttura proteica, denominata citoscheletro che ha la funzione di mantenere la forma della cellula. Il citoscheletro eucariotico è composto dai microfilamenti (actina), dai filamenti intermedi e dai microtubuli (tubulina).

Le ciglia ed i flagelli sono estroflessioni cellulari che ne permettono il movimento. Le ciglia sono generalmente numerose e possono creare correnti nella soluzione intorno alla cellula, in modo da indirizzare i nutrienti verso il luogo in cui verrà digerito. I flagelli sono invece presenti in numero singolo o comunque ridotto. La parte interna di un ciglio o di un flagello è costituito da una membrana che racchiude 9 coppie di microtubuli alla periferia più due microtubuli non accoppiati al centro.

Le cellule eucariotiche contengono numerosi organelli specializzati in specifiche funzioni necessarie alla sopravvivenza delle cellule stesse.
Il nucleo può essere considerato il centro di comando da cui partono tutti gli ordini che regolano la vita della cellula, presso cui è conservato il DNA sotto forma di cromatina ed hanno luogo la replicazione del DNA nucleare e la sua trascrizione ad RNA. All'interno del nucleo vi è il nucleolo responsabile della sintesi dell'RNA ribosomiale (rRNA).

Il reticolo endoplasmatico (RE) è costituito da una serie di membrane ripiegate l'una sull'altra a formare tubuli e sacchetti che hanno il compito di raccogliere le proteine sintetizzate dai ribosomi, di trasportarle e smistarle, verso altri organuli specifici ('apparato di Golgi).
Si differenziano due regioni di RE: il reticolo endoplasmatico ruvido, sulla cui superficie sono contenuti i ribosomi (responsabili della sintesi proteica), e reticolo endoplasmatico liscio, che ne è privo e ha la funzione di elaborare lipidi e steroidi.

L'apparato del Golgi, struttura connessa al reticolo endosplasmatico, è formato da sacche membranose impilate le une sulle altre, che modificano proteine e lipidi, sintetizzano carboidrati e "impacchettano" le molecole che devono essere trasportate sia all’interno che all'esterno della cellula.

I mitocondri sono racchiusi da due membrane, che ne individuano cinque regioni dalle proprietà differenti: la membrana esterna, lo spazio intermembrana, la membrana interna, lo spazio delle creste (formate dalle inflessioni della membrana interna) e la matrice.
La principale funzione dei mitocondri è la conversione di vari metaboliti (glucosio ed ossigeno) in energia utilizzabile dalla cellula sotto forma di ATP, ciò avviene attraverso la respirazione cellulare. I mitocondri vengono considerati come le centrali energetiche della cellula e sono presenti in quasi tutte le cellule eucariote in numero variabile.

I cloroplasti possono esser considerati la controparte dei mitocondri. Invece di produrre diossido di carbonio e acqua (CO2 e H2O) come scarto, essi svolgono la fotosintesi clorofilliana, che parte da quei composti per generare glucosio ed ossigeno. Anche i cloroplasti possono esser presenti in numero, forma e dimensione variabili all'interno del citoplasma.

I lisosomi sono organuli che contengono enzimi idrolitici (capaci di rompere, i legami delle macromolecole biologiche), adibiti alla digestione in ambiente acido delle sostanze inutili o dannose alla cellula. Presenti solo nelle cellule eucariote animali, i lisosomi hanno un ruolo fondamentale ad esempio nei globuli bianchi, dove collaborano alla distruzione delle macromolecole di microorganismi patogeni.
I perossisomi sono simili ai lisosomi e svolgono reazioni particolari come degradare i perossidi (l'acqua ossigenata), attraverso enzimi specifici. I vacuoli sono organelli che conservano al loro interno nutrienti o sostanze di scarto. Alcuni vacuoli possono anche contenere acqua di riserva.