Cellule

Le cellule sono le unità più piccole di ogni essere vivente e sono considerate i mattoni della vita. Alcuni organismi sono costituiti da una sola cellula, mentre altri, come noi esseri umani, sono composti da trilioni di cellule; tuttavia, tutte le cellule derivano da altre cellule (preesistenti). Le cellule presentano caratteri simili nella loro struttura generale, ma possono variare notevolmente a seconda del modo in cui conservano le informazioni genetiche ma anche nelle loro funzioni. Le cellule vegetali, ad esempio, presentano diverse somiglianze con le cellule animali, pur essendo caratterizzate da tratti specifici. Affronteremo più nel dettaglio le caratteristiche delle cellule, a partire dagli organelli, le subunità delle cellule, nell'articolo sulla struttura cellulare.

Esempi di cellule

Alcuni esempi di cellule sono le cellule animali come il neurone (una cellula nervosa), le cellule staminali (speciali cellule umane con la capacità di differenziarsi in qualsiasi altro tipo di cellule) e le cellule muscolari, definite fibre muscolari, elementi vitali per le funzioni del nostro sistema muscolare.

Funzioni delle cellule

Le cellule hanno molte funzioni diverse. Alcune delle più importanti sono:

• Produzione di fonti di energia: Le cellule hanno bisogno di energia per svolgere le funzioni all'interno della cellula e dell'intero organismo.

• Produzione di proteine: Le proteine sono necessarie per quasi tutto nella cellula e nell'organismo. Questo processo è definito sintesi proteica.

• Divisione: Quasi tutte le cellule eucariotiche sono in grado di riprodursi attraverso la mitosi, il che significa che l'intera cellula, insieme al suo materiale genetico, viene copiata.

• Le cellule procariotiche si riproducono in modi diversi, il più comune dei quali è un processo chiamato fissione binaria, simile alla mitosi.

• Trasporto: Una cellula può spostare materiali all'interno e all'esterno della cellula attraverso la membrana cellulare per svolgere funzioni sia all'interno che all'esterno della stessa. Esistono diversi tipi di meccanismi di trasporto: attivo e passivo. Il trasporto attivo utilizza l'ATP per far entrare o uscire dalla cellula molecole che altrimenti non potrebbero superare la membrana cellulare. Il trasporto passivo riguarda le molecole che seguono un gradiente di concentrazione. Queste molecole si spostano quindi verso il lato della membrana cellulare in cui sono presenti meno molecole. Questo processo è noto come osmosi ed è legato al concetto di diffusione.

• Riconoscimento: Le cellule possono comunicare tra loro grazie al riconoscimento di alcune molecole presenti su entrambe le superfici cellulari. Attraverso queste molecole, le cellule possono riconoscere altre cellule ma anche materiale estraneo. Questa è una caratteristica importante del sistema immunitario, rendendolo efficace nel combattere infezioni e nel produrre anticorpi.

Cellule eucariote e procariote

Esistono due tipi di cellule:

• Cellule procariotiche, non presentano un nucleo vero e proprio, pur possedendo un DNA e caratterizzano i batteri.

• Cellule eucariotiche, più complesse e con un vero e proprio nucleo contenente il DNA.

Poiché il tipo di organismo è solitamente definito dalla cellula, le cellule si dividono in cellule animali, cellule vegetali, batteri o archei. Infine, la cellula vera e propria può essere classificata dal punto di vista istologico: ad esempio, cellule della pelle o cellule del fegato.

Struttura delle cellule

Parliamo ora del motivo per cui le cellule sono considerate i più piccoli elementi costitutivi della vita. Molti organismi sono ad esempio unicellulari, cioè costituiti da una sola cellula. Di solito si tratta di procarioti. Tuttavia, esistono anche organismi unicellulari più complessi con cellule eucariotiche (lievito e alghe sono eucarioti unicellulari).

Sappiamo che gli animali e le piante sono vivi, ma anche gli organismi unicellulari come i batteri sono considerati viventi, anche se non possiamo vederli a occhio nudo. Come facciamo a sapere che questi piccoli organismi sono vivi? Vengono osservati e studiati al microscopio per poi essere sottoposti ai criteri ben precisi in base al quale verrà determinata la loro natura di organismo “vivente” o “non vivente”.

Questo è particolarmente interessante quando si tratta di studiare il trattamento delle malattie. Alcune particelle che causano malattie sono virus e prioni (di solito proteine innocue con strutture anomale che causano malattie), non classificati come viventi. Tuttavia, i batteri sono tecnicamente viventi, quindi il trattamento delle malattie causate dai batteri può rappresentare un processo molto diverso.

Criteri di vita nelle cellule e negli organismi

• Ordine: Le cellule e tutte le componenti delle cellule hanno un ordine specifico. Gli organelli della cellula tendono ad essere organizzati in maniera omogenea. Ad esempio, le cellule della pelle sono organizzate in “file” di cellule.

• Riproduzione: Le cellule possono produrre prole o nuove cellule, per via sessuata o asessuata. Negli eucarioti, le nuove cellule si formano attraverso la mitosi. I procarioti si riproducono di solito attraverso la fissione binaria.

• Crescita: Ad esempio, la crescita di una pianta da seme ad albero.

• Uso dell'energia: Un organismo produce fonti di energia come l'ATP, necessaria per varie reazioni, ad esempio per la contrazione dei muscoli, e dunque il movimento.

• Omeostasi: Mantenimento di condizioni stabili all'interno di un corpo o di una cellula. L'interno di una cellula presenta un pH specifico, in modo da poter favorire tutte le reazioni necessarie e che possano avvenire in condizioni ottimali.

• Risposta agli stimoli: movimento e produzione di enzimi. Ad esempio, quando le piante crescono in direzione della luce solare, la pianta risponde agli stimoli della luce solare. Lo stesso accade con gli organismi unicellulari. Quando un procariote incontra un ambiente diverso, risponde a questi cambiamenti ambientali (stimoli), ad esempio producendo enzimi specifici o modulando l'attività degli stessi.

• Capacità di adattamento: I batteri non sono sempre stati resistenti agli antibiotici; ciò è avvenuto grazie alla loro capacità di adattarsi attraverso mutazioni genetica.

Le cellule sono considerate i mattoni della vita perché sono l'unità più piccola che soddisfa questi criteri. Anche un procariote unicellulare è considerato un organismo vivente.