La cellula è l’unità strutturale e biologica che sta alla base di tutti gli organismi viventi ed è la più piccola unità vivente e riassume le caratteristiche generali e costitutive di tutti gli esseri viventi.
Una cellula può essere un microrganismo già completo come un batterio oppure può acquisire funzioni specializzate durante il percorso di crescita. Queste cellule cooperano con altre cellule e diventato elementi costitutivi di organismi multicellulari come l’essere umano.
Negli organismi multicellulari le cellule si specializzano per svolgere determinate funzioni precise attraverso il processo di differenziazione. Ogni cellula mantiene una comunicazione costante con le cellule vicine. La cooperazione di più cellule forma i tessuti che a loro volta formeranno gli organi.

Le cellule sono composte da 3 strati diversi: la membrana cellulare, il citoplasma e il nucleo.

 

Membrana cellulare

Lo parte più esterna è la membrana cellulare formata da un doppio strato lipidico costituito da tre tipi di grassi, i fosfolipidi, i glicerolipidi e gli steroli. Quindi presentano una parte lipidica idrofobica e una idrofila.

I glicerolipidi sono costituiti da una molecola di glicerolo e 3 molecole di acidi grassi. Il glicerolo appartiene alla classe degli alcool, e gli acidi grassi sono costituiti da un insieme di 16-18 atomi Celluladi carbonio che unendosi tramite un legame tra il gruppo idrossilico e il gruppo carbossilico danno origine ad una molecola di grasso chiamata anche trigliceride.

I fosfolipidi sono i principali componenti della membrana cellulare. Sono molto simili ai glicerolipidi ma presentano solo due acidi grassi anziché tre. Il terzo gruppo idrossilico del glicerolo è legato ad un gruppo fosfato carico negativamente. Una volta entrati in ambiente acquoso si aggregano ed espongono la loro parte idrofobica verso l’acqua.

Gli steroli sono formati da una serie di atomi di carbonio organizzati in quattro anelli condensati tra di loro. Il principale sterolo è il colesterolo. Le molecole di colesterolo sono inserite all’interno dello strato lipidico della membrana.

Le proteine di membrana si classificano in proteine integrali e proteine periferiche. Quelle integrali attraversano completamente lo strato lipidico con la parte idrofobica, mentra la parte idrofila fuoriesce dal lato intra ed extracellulare della membrana. Quelle periferiche si trovano nella superficie esterna e non attraversano l’interno della membrana.

I carboidrati della membrana sono oligosaccaridi che legati in modo covalente ai lipidi, formano delle molecole chiamate glicolipidi. Altri carboidrati sono legati alle proteine e formano le glicoproteine.

Funzioni della membrana cellulare

La membrana cellulare regola il passaggio tra l’ambiente esterno e l’ambiente interno della cellula.
Alcune molecole sono in grado di attraversare la membrana per diffusione, ovvero un processo dove alcune molecole si muovono da una parte dove sono molto concentrate verso una parte dove sono meno presenti.
In alcuni casi anche se la concentrazione è maggiore da un lato della membrana che dall’altro, la cellula ha bisogno di mantenere questa variazione, quindi la membrana cellulare usa l’energia per spingere le molecole controcorrente. Questo processo è detto trasporto attivo.

 

Citoplasma

Il termina citoplasma si riferisce al contenuto della cellula che insieme al nucleo formano il protoplasma. E’ una soluzione densa che riempie ogni cellula ed è racchiusa dalla membrana cellulare. È composto principalmente da acqua, sali e proteine e occupa circa la metà del volume di una cellula.
Gli organuli principali presenti nel citoplasma sono: i mitocondri, i ribosomi, il reticolo endoplasmatico, l’apparato di golgi, i lisosomi.

Mitocondri

I mitocondri sono organuli dalla forma tubolare e allungata e sono racchiusi da due membrane. La membrana esterna è liscia e quella interna ha delle pieghe chiamate creste mitocondriali, la cui funzione è quella di generare grandi quantità di energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP). Oltre a produrre energia, i mitocondri immagazzinano calcio, generano calore e mediano la crescita e la morte cellulare. I mitocondri sono diversi da altri organuli in quanto posseggono un proprio DNA e si riproduce indipendentemente dalla cellula in cui si trova.

Ribosomi

I ribosomi sono piccole strutture che hanno un diametro di circa 25 nm. E’ il luogo dove avviene la sintesi proteica, ovvero dove il DNA viene tradotto in catene di amminoacidi. I ribosomi sono formati da due sezione chiamate subunità di diverse dimensioni. La subunità piccola è il luogo in cui l’mRNA decodifica le informazioni genetiche, mentre la subunità più grande è il luogo dove sono presenti gli amminoacidi.

Reticolo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico e posto in prossimità del nucleo, è formato da una serie di comparti dette cisterne e si differenzia in rugoso e liscio. Il reticolo endoplasmatico rugoso presenta sulla superficie esterna dei ribosomi che si occupano della sintesi proteica.

La membrana del reticolo è in comunicazione con la membrana esterna del nucleo e gli conferisce un controllo unico sull’elaborazione delle proteine. Infatti, è in grado di inviare segnali rapidi quando si verificano problemi nella sintesi e nel ripiegamento delle proteine e quindi influenza la velocità di traduzione delle proteine.

Il reticolo endoplasmatico liscio è formato da cisterne con una forma tubulare disposte più lontane rispetto al nucleo. Si occupa della sintesi degli acidi grassi e dei lipidi, della detossificazione delle sostanze tossiche come alcool e farmaci, e del metabolismo del glicogeno.

Apparato di Golgi

L’apparato di Golgi è costituito da cisterne appiattite delimitate da membrane. Si occupa principalmente dello smistamento delle proteine che non rimangono libere nel citoplasma. Utilizza un sistema di segnali per dirigere le vescicole che riceve dal reticolo endoplasmatico verso i lisosomi, all’esterno, verso la membrana, verso un endosoma e alcune proteine non ripiegate correttamente possono tornare indietro verso il reticolo endoplasmatico.
Ha tre compartimenti primari conosciuti come regione Cis che accoglie le vescicole provenienti dal reticolo endoplasmatico, regione Mediana (intermedia) e regione Trans che si trova in prossimità della superficie cellulare.

Lisosomi

I lisosomi sono vescicole che contengono e trasportano enzimi responsabili della digestione di molecole estranee o dannose per la cellula. Questo materiale può provenire sia dall’esterno come un batterio e si parla di eterofagia, oppure può essere materiale intracellulare malfunzionante che deve essere eliminato e si parla di autofagia.

 

Nucleo cellulare

Il nucleo è l’organulo più voluminoso e più importante delle cellule eucarioti e contiene le informazioni genetiche della cellula. E’ avvolto da una doppia membrana una interna e una esterna. nucleo cellulareQuella esterna è in comunicazione con le cisterne del reticolo endoplasmatico rugoso e presenta numerosi ribosomi, quella interna è liscia. La doppia membrana presenta dei pori per permettere all’informazione di uscire e controllare l’attività cellulare.

Il nucleoscheletro è composta dalla lamina nucleare, una rete di filamenti a ridosso della membrana interna e da una rete fibrillare costituita da fibre proteiche. Il nucleoscheletro fornisce forma e struttura al nucleo.

Il nucleoplasma è l’ambiente interno del nucleo, formato dalla cromatina che tende a condensarsi e a elicarsi in lunghi filamenti chiamati cromosomi, strutture contenenti la molecola di acido desossiribonucleico (DNA).

Il nucleolo è una regione molto densa all’interno del nucleo che si occupa della produzione di ribosomi e della sintesi dell’RNA.

 

Cenni storici sulla cellula

Nella seconda metà del seicento in Inghilterra uno scienziato di nome Hooke esaminò alcune fette di sughero al microscopio e osservò che erano costituite da tante piccole cellette separate tra loro. Lui chiamò queste unità, cellule che in latino vuol dire stanze.
Tuttavia ne hooke ne gli scienziati dell’epoca si accorsero dell’importanza di quella scoperta, così dovettero passare circa 170 anni prima che il naturalista Felix Dujardin notasse all’interno delle cellule la presenza di una sostanza gelatinosa chiamata citoplasma che descrisse come un riempimento fluido vivo. Egli capì subito che potevano sia funzionare autonomamente che unirsi per formare organismi più grandi.

In seguito nel corso del diciannovesimo secolo (1800) alcuni scienziati tra cui Matthias Schleiden, Theodor Schwann e Rudolf Virchow annunciano la teoria cellulare della vita che afferma che tutti gli organismi viventi sono costituiti da una o più cellule che derivano da altre cellule che contengono informazioni ereditarie dell’organismo di cui fanno parte.

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Articolo scritto e revisionato dalla redazione di Healthday.it

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