Struttura e funzioni delle cellule: un viaggio nel microcosmo della vita

La Cellula è la più piccola Unità Morfologica e Funzionale di tutti gli esseri viventi.

Classificazione delle cellule

Ogni Cellula ha una forma differente in base alla funzione che svolge.

Le Cellule vengono classificate in: Eucarioti, con nucleo, e Procarioti, senza nucleo; Inoltre le Cellule Eucarioti possono essere suddivise in: “tipo Animale” ed in “tipo Vegetale”.

Le Cellule Eucarioti hanno un Nucleo circondato da una Membrana contenente quasi tutto il DNA della Cellula.

Le Cellule Procarioti hanno un’organizzazione unicellulare, possono vivere senza ossigeno e non hanno al loro interno degli organuli, invece le Cellule Eucarioti hanno solitamente un'organizzazione pluricellulare, generalmente necessitano di ossigeno per vivere e danno organuli limitati da Membrane.

Struttura delle cellule eucarioti

La Cellula Eucariote è formata da un Nucleo, da svariati Organuli immersi nel Citosol (una sostanza gelatinosa), dal Citoscheletro (lo “scheletro” della Cellula) e dalla Membrana Plasmatica. Il Citoplasma comprende sia gli Organuli, che il Citosol e il Citoscheletro.

Gli Organuli contenuti all’interno di una Cellula Eucariote sono: l’Apparato di Golgi, il Citoscheletro, la Membrana Plasmatica, il Nucleo, i Ribosomi, il Reticolo Endoplasmatico Liscio e Ruvido e le Vescicole.

Funzioni del reticolo endoplasmatico

Il Reticolo Endoplasmatico Ruvido può essere definito come una rete di membrane che concorrono, fornendo supporto strutturale al quale possono agganciarsi i Ribosomi, alla formazione delle Proteine nelle Cellule Eucarioti.

Il Reticolo Endoplasmatico Ruvido ha la forma di un insieme di Sacche Appiattite, chiamate “Cisterne”. La membrana di cui è composto forma la periferia di queste Sacche limitandone gli spazi interni.

La parte di Membrana del Reticolo Endoplasmatico più lontana dal Nucleo e priva di Ribosomi viene chiamata Reticolo Endoplasmatico Liscio.

Il Reticolo Endoplasmatico Liscio è la sede della sintesi dei vari tipi di Lipidi, e uno dei siti cellulari in cui sostanze potenzialmente dannose vengono rese innocue: ad esempio nel fegato avviene la neutralizzazione di sostanze potenzialmente dannose come l'alcol (questo avviene perché all'interno del fegato vi sono delle Cellule Epatociti ricche di Reticolo Endoplasmatico Liscio).

Composizione della membrana plasmatica

La Membrana Plasmatica è una Membrana che avvolge tutte le Cellule ed è formata da Lipidi, precisamente di Fosfolipidi.

È formata da due strati di Fosfolipidi; questi sono in contatto tra di loro per le code, poiché alle teste, essendo polari, devono stare a contatto con l'acqua interna alla cellula e anche a quella esterna.

Tutte le Cellule, sia quelle Eucarioti che quelle Procarioti, sono delimitate da una Membrana Cellulare, che ha per tutte stessa struttura; inoltre la Membrana delimita tutti gli Organuli della Cellula Eucariote.

La Membrana Plasmatica svolgere una funzione difensiva; serve per trasportare materiali sia internamente, che esternamente alla cellula; serve per la comunicazione, che per il riconoscimento di estranei.

Un altro componente della Membrana Plasmatica è il Colesterolo, che serve a renderla più fluida, quasi liquida.

Anche le proteine sono costituenti della Membrana, all’interno della quale si dividono in: Integrali (che attraversano il doppio strato fosfolipidico, e hanno quindi funzione di comunicazione) e Periferiche (che non hanno alcun tipo di legame con il doppio strato fosfolipidico).

Ruolo del glicocalice

Il Glicocalice è un altro componente della Membrana.

Il Glicocalice è una catena di Glucidi unita a Fosfolipidi o a Proteine.

Ha funzione lubrificante o adesiva, difatti rende la Cellula predisposta a subire contatti con altre Cellule; rende anche unite fra loro le Cellule Eucarioti.

Apparato di Golgi e lisosomi

L'Apparato di Golgi è una rete di membrane, che apporta ulteriori modifiche alle Proteine provenienti dal Reticolo Endoplasmatico Ruvido e le indirizza alle varie destinazioni all'interno o all'esterno della Cellula.

L'Apparato di Golgi è costituito da una serie di Cisterne, ossia di “Sacche”, dotate di cavità interne.

Un Lisosoma è un Organulo presente solo nelle Cellule Animali, che demolisce materiali cellulari ormai consunti e materiali provenienti dall'esterno (quindi microrganismi patogeni).

I Lisosomi contengono al proprio interno fino a 40 differenti Enzimi, i quali permettono loro di demolire qualsiasi materiale (o quasi).

-I Lisosomi e il Riciclo Cellulare: il Lisosoma inizialmente si fonde con l’Organulo da eliminare, successivamente il Lisosoma, con gli Enzimi Digestivi contenuti al suo interno, demolisce l’Organulo, poi delle piccole molecole vengono restituite al Citosol, ed infine le sostanze di rifiuto vengono espulse dalla Cellula; comunque alcune molecole vengono riciclate per fabbricare nuovi Organuli.

Mitocondri e conversione energetica

Nelle cellule Eucarioti la conversione dell'energia proveniente dal cibo avviene in gran parte negli Organuli chiamati Mitocondri attraverso il catabolismo.

Un Mitocondrio è composto da una membrana esterna, che racchiude una membrana interna, dotata di profonde pieghe, che creano un'ampia superficie; in corrispondenza di questa avvengono le reazioni necessarie alla conversione energetica attuata dai Mitocondri.

Per svolgere la loro funzione, i Mitocondri, necessitano oltre che delle sostanze nutritive anche di ossigeno.

Citoscheletro e microtubuli

Il Citoscheletro è una rete di Filamenti Proteici, che provvede la Cellula di una struttura di sostegno, contribuisce al suo movimento e al trasporto di materiali al suo interno.

Esistono tre tipi differenti di Filamenti che compongono il Citoscheletro: i Microfilamenti, che hanno la funzione di far variare la forma dell'della cellula e sono composti di Actina; i Filamenti Intermedi, che servono al mantenimento della forma della Cellula; i Microtubuli, che servono anche loro a far mantenere la forma alla Cellula, ma servono anche a favorire il funzionamento degli organi e della mobilità cellulare. I Microtubuli, oltre ad avere funzione strutturale, svolgono anche la funzione di "monorotaie": infatti sui Microtubuli viaggiano delle vescicole di trasporto, che trasportano Proteine da un organulo all'altro.

I Microtuboli formano anche i Centrioli, i quali sono presenti solo nelle cellule animali e intervengono nel processo di divisione cellulare.

Ciglia e flagelli

Le Ciglia sono Estensioni Microtubolari delle Cellule; sono piuttosto corte e presenti in gran numero.

La loro attività consiste nell'ondeggiare avanti e indietro rapidamente, in modo da rimuovere ciò che non deve stare nelle zone in cui si trovano.

I Flagelli sono anche loro estensioni Microtubolari delle Cellule, ma a differenza delle Ciglia, sono lunghi e poco numerosi.

In genere le Cellule Procarioti che ne sono dotate possiedono un unico Flagello che assomiglia ad una specie di coda.

I Flagelli fungono essenzialmente da mezzo di propulsione per le Cellule.

La struttura di Ciglia e Flagelli è uguale ed è detta “9 + 1”: nove coppie di Microtuboli, più una coppia di Microtuboli Centrali.

Cellule vegetali e plastidi

La Cellula Vegetale è composta da una Parete Cellulare, che conferisce resistenza meccanica alle Cellule Vegetali e ha la funzione di regolazione, di resistenza e di protezione, difatti limita la quantità d'acqua che può assorbire una Cellula e la protegge da fattori esterni dannosi.

Le Pareti Cellulari sono composte principalmente di Cellulosa.

Le Cellule Vegetali sono composte inoltre dal Vacuolo Centrale, uno grosso Organulo acquoso che svolge varie funzioni: immagazzina sostanze nutritive, è implicato nel metabolismo cellulare, funge da discarica per i prodotti di rifiuto o li demolisce.

Solo nella cellula adulta il Vacuolo Centrale occupa gran parte del suo volume, in quella giovane si possono trovare più di uno Vacuolo Centrale, che successivamente si riuniscono per formarne uno solo.

Al suo interno si possono trovare sostanze come l'acqua, sostanze intuitive, Ioni e Enzimi Digestivi.

La Cellula Vegetale è composta anche da Plastidi, uno gruppo di Organuli presenti unicamente nelle piante e nelle alghe.

Esistono tre tipi di Plastidi: i Cromoplasti, il Cloroplasti e i Leucoplasti.

I Cromoplasti sono composti da pigmenti colorati, esclusa la Clorofilla.

I Cloroplasti sono la sede della Fotosintesi (che sta alla base della vita degli organismi aerobi) e quindi contengono Clorofilla.

I Leucoplasti sono dei Plastidi bianchi, per la presenza di sostanze di riserva come l'Amido.

Generalmente i Plastidi sono delimitati da due Membrane Cellulari, al cui interno vi sono delle formazioni a disco dette Tilacoidi. Tra i Tilacoidi c'è uno spazio detto Stroma, in cui sono immersi.

Comunicazione cellulare

La Comunicazione tra Cellule Vegetali avviene piuttosto rapidamente attraverso una serie di Minuscoli Canali posizionati nella Parete Cellulare, chiamati Plasmodesmi.

Nelle Cellule Animali non vi sono Plasmodesmi, ma è presente un tipo di Giunzione Cellulare, la Giunzione Serrata, che serve a facilitare la comunicazione tra Cellule.

Teoria cellulare moderna

La moderna Teoria Cellulare si fonda su tre affermazioni:

_le Cellule sono le Unità Funzionali della Vita e di essa ciascuna Cellula reca in se tutte le caratteristiche;

_ogni essere vivente è costituito da una o più Cellule;

_tutte le Cellule derivano da Cellule.