La cellula

La cellula Tutti gli esseri viventi, dai più complessi fino ai microrganismi sono formati da elementi estremamente piccoli, non visibili ad occhio nudo ma solo al microscopio: LE CELLULE. La cellula è l’unità costruttiva di base di tutti gli esseri viventi (animali, piante, batteri e microrganismi in generale, ecc. ) Di seguito parleremo delle cellule eucariote (animali e vegetali) e delle cellule procariote.

La cellula

Dentro una cellula Le strutture principali di una cellula sono tre: Membrana cellulare: svolge la funzione di protezione e regola lo scambio di sostanze con l’ambiente esterno; Citoplasma: sostanza liquida nella quale sono immersi gli organelli (mitocondri, lisosomi, ribosomi i più importanti, strutture fondamentali per la funzionalità della cellula; Nucleo: è la centrale operativa della cellula, diviso dal citoplasma da un’altra membrana, la membrana cellulare. Contiene gli acidi nucleici (DNA e RNA).

Gli organelli Gli organelli, o corpuscoli cellulari, sono delle piccole strutture che si trovano all’interno della cellula, immersi nel citoplasma. Ogni organello ha una funzione ben precisa ed il corretto lavoro di ognuno di essi determina il buon funzionamento della cellula.

Mitocondri I mitocondri sono gli organelli che producono l’energia, attraverso un processo detto respirazione cellulare. I mitocondri utilizzando ossigeno “bruciano” gli zuccheri producendo così energia, che viene utilizzata dalla cellula per svolgere le sue funzioni vitali, e anidride carbonica che viene espulsa.

Ribosomi I ribosomi si trovano soprattutto sul reticolo endoplasmatico ruvido in prossimità del nucleo della cellula. La loro funzione è quella di sintetizzare (costruire) le proteine, grosse molecole complesse fondamentali per la materia vivente e che svolgono importantissime funzioni.

Lisosomi, vacuoli, apparato di Golgi I lisosomi sono gli organelli deputati alla demolizione di rifiuti e sostanze estranee alla cellula. I vacuoli sono simili a grosse bolle la funzioni di immagazzinare sostanze varie (sostanze di riserva, acqua, sostanze di rifiuto da eliminare). L’apparato di Golgi, struttura appiattita simile a membrane, è assimilabile ad un nastro trasportatore, impacchetta le proteine, per esempio e le convoglia all’esterno della cellula o verso altri organelli, a seconda delle necessità.

Il nucleo Nel nucleo sono contenute tutte le informazioni, sotto forma di codice genetico, necessarie per far svolgere tutte le funzioni cellulari. La sua funzione è quindi quella di dirigere la cellula. Lo fa attraverso gli acidi nucleici: DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico). Il DNA è il materiale ereditario, contiene tutte le informazioni necessarie alla cellula per riprodursi uguale a sè stessa e per la costruzione delle proteine. L’RNA ha il compito di dirigere la sintesi delle proteine, per questo passa dal nucleo al citoplasma dove collabora con i ribosomi.

DNA e le sue forme Nel nucleo osservato al microscopio si osserva una sostanza colorata (da varie sostanze chimiche) alla quale si da il nome di cromatina: questa sostanza è il DNA. Quando la cellula in procinto di dividersi il DNA assume un’altra forma, infatti si condensa e organizza in strutture facilmente visibili al microscopio: i cromosomi (a forma di bastoncello). Sui cromosomi si trovano i geni ossia frammenti di DNA che dirigono la fabbricazione delle proteine.

Struttura del DNA

Cromosomi umani

Cellula vegetale La cellula vegetale si distingue da quella animale per tre elementi associati a funzioni importanti: Parete cellulare; Vacuoli; Cloroplasti.

Parete cellulare e vacuoli La parete cellulare avvolge la cellula esternamente alla membrana cellulare, serve a dare sostegno i protezione alla cellula; è composta da cellulosa. I vacuoli, presenti anche nelle cellule animali, qui sono più grandi fino ad occupare a volte quasi l’intero lume cellulare,a loro funzione è quella di riserva di sostanze nutritive;

Cloroplasti I cloropasti sono sicuramente gli organelli più importanti nelle cellule vegetali. In essi avviene la cattura della luce solare poi utilizzata per realizzare la fotosintesi, processo attraverso il quale le piante producono glucosio, uno zucchero a partire da anidride carbonica e acqua. La produzione di glucosio è resa possibile da un pigmento, la clorofilla, che si trova nei cloroplasti.

Eucariote e Procariote Le cellule viste fin qui sono chiamate cellule eucariote (eterotrofe le animali e autotrofe le vegetali). Sono caratterizzate dalla presenza di un nucleo che contiene il DNA. Ci sono però anche delle cellule che non hanno membrana nucleare e sono caratterizzate dalla presenza di un solo cromosoma, spesso a forma circolare immerso nel citoplasma cellulare. Queste cellule si chiamano procarioti. Solo le cellule caratteristiche di molti organismi unicellulari (ad esempio i batteri).

Procariote Batteri fotografati al microscopio elettronico 20 nm (miliardesimo di metro = 1 nanometro)

Eucariote

La riproduzione Gli esseri viventi si riproducono in due modi: Riproduzione sessuata (tipica di molti organismi eucarioti); Riproduzione vegetativa o asessuata. Nella riproduzione sessuata avviene l’incrocio fra due individui di sesso diverso, maschio e femmina, che producono delle cellule chiamate GAMETI. Negli individui di sesso maschile i gameti si chiamano spermatozoi (granuli pollinici nelle piante), mentre negli individui di sesso femminile i gameti si chiamano cellule uovo (ovuli nelle piante). La fusione dei gameti è detta fecondazione e da origine ad un’unica cellula chiamata ZIGOTE. Quando si forma lo Zigote il patrimonio genetico del padre e della madre si combinano insieme.

Riproduzione cellulare Per riproduzione cellulare si intende la divisione di una singola cellula e si tratta quindi di una riproduzione asessuata. Al termine della divisione si ottengono due cellule geneticamente identiche (cloni) alla cellula madre e tra loro stesse. La divisione cellulare avviene attraverso diverse fasi che nell’insieme prendono il nome di MITOSI.

Riproduzione cellulare In estrema sintesi ecco cosa accade: • Prima di dividersi fisicamente, il DNA della cellula, che contiene le informazioni che permettono alla cellula di vivere, si duplica; • Anche i corpuscoli cellulari si duplicano; • Tutto il materiale duplicato si dispone ai poli opposti della cellula che, ora, può dividersi nelle cellule figlie. Vediamo ora il processo nel dettaglio.

La Mitosi La mitosi, divisione cellulare tipica degli eucarioti, è suddivisa per comodità in quattro fasi, ognuna delle quali caratterizzata da un evento particolare: Profase (duplicazione del DNA e formazione dei cromosomi, ciascuno dei quali sarà formato da due cromatidi ); Metafase (spostamento dei cromosomi e formazione del fuso mitotico); Anafase (separazione dei cromatidi); Telofase (fine della mitosi con separazione completa della membrana cellulare).

La Mitosi Fine