Cellula - Definizione e Caratteristiche

I due principali tipi di cellule

In natura esistono tantissime cellule che formano gli esseri viventi. Tra queste, le due categorie fondamentali sono: cellule procariote e cellule eucariote.

Possiamo trovare le cellule procariote negli organismi appartenenti ai domini Bacteria e Archea, chiamati anche procarioti. D'altra parte, gli organismi del dominio Eukarya, ovvero protisti, piante, funghi e animali, sono formati da cellule eucariote e vengono quindi chiamati eucarioti.

Tra i due tipi di cellule possiamo notare delle caratteristiche comuni, fondamentali per entrambe.

Per esempio, sono entrambe circondate da una membrana esterna, la membrana plasmatica, che regola gli scambi con l'ambiente esterno. Inoltre, entrambe le cellule contengono DNA e ribosomi, ovvero particelle che partecipano alla sintesi delle proteine seguendo le informazioni che stanno all'interno del DNA.

Pur avendo degli aspetti simili, le cellule procariote ed eucariote si differenziano per molti altri aspetti. I procarioti sono gli organismi più antichi, infatti risalgono a 3,5 miliardi di anni fa, mentre gli eucarioti ebbero origine 2,1 miliardi di anni fa.

Le cellule procariote sono inoltre circa dieci volte più piccole delle eucariote e hanno una struttura più semplice.

Tuttavia, la differenza più rilevante è che le cellule eucariote, a differenza della maggior parte di quelle procariote, contengono gli organuli.

Gli organuli, chiamati anche organelli, sono strutture provviste di membrana che svolgono varie funzioni necessarie alla sopravvivenza della cellula. Alcuni organuli, come i mitocondri e i cloroplasti, durante la mitosi vengono divisi tra le cellule figlie poiché poi sono in grado di autoduplicarsi.

L'organulo principale è il nucleo che, circondato da una doppia membrana, ospita gran parte del DNA delle cellule eucariote.

Le cellule procariote non hanno il nucleo e il loro DNA è sparso all'interno del nucleoide, una regione che non è delimitata dalla membrana.

La cellula eucariote comprende tanti ambienti separati, ovvero gli organuli, che svolgono delle funzioni specifiche. Il lavoro è suddiviso quindi nei vari compartimenti interni. Tutti gli ambienti hanno caratteristiche chimiche particolari, regolamentate dalle membrane che avvolgono ogni organulo.

Una cellula procariote è invece come un magazzino senza pareti: gli spazi destinati ai diversi compiti sono distinti ma non nettamente separati.

Cellule procariote

Per quanto concerne le cellule procariote, intorno alla loro membrana plasmatica, che racchiude il citoplasma, abbiamo una parete cellulare che conferisce rigidità, protegge la cellula e ne mantiene la forma. Molti procarioti, oltre alla parete cellulare, presentano un altro rivestimento adesivo chiamato capsula, che ha funzioni protettive. Possiamo trovare anche delle strutture che permettono di ancorarsi alla superficie, chiamate pili. Inoltre, ci sono anche i flagelli, che sono lunghe protuberanze che permettono il movimento.

Cellule eucariote

Il termine eucariote viene dal greco eu, “vero”, e karyon, “nucleo”, e sta a indicare appunto una cellula dotata di nucleo. Le cellule eucariote tra di loro sono sostanzialmente simili. La regione della cellula che è compresa tra il nucleo e la membrana plasmatica è detta citoplasma. Questo è costituito da organuli posti all'interno di un fluido. La maggior parte degli organuli è presente sia nelle cellule animali che in quelle vegetali, ma alcuni si trovano solo nelle piante e altri solo negli animali.

Per esempio, i cloroplasti, adibiti, grazie alla fotosintesi, a trasformare l'energia luminosa in energia chimica, si trovano solo nelle cellule vegetali. Le cellule delle piante sono anche dotate di una parete cellulare protettiva formata da cellulosa, esterna alla membrana plasmatica, quasi come nei procarioti, che è invece assente negli animali.

La membrana plasmatica

Tutte le cellule sono provviste di una sottilissima membrana plasmatica. Questa è talmente sottile che bisognerebbe impilarne 8000 per raggiungere lo spessore di una pagina di un libro. La membrana è fondamentale, in quanto regola il traffico di sostanze chimiche in entrata e in uscita dalla cellula; inoltre, è responsabile di due altri fenomeni: il riconoscimento tra le cellule e la loro aggregazione.

Sia la membrana plasmatica che le altre membrane sono costituite principalmente da lipidi e proteine. I lipidi che compongono le membrane sono chiamati fosfolipidi e possiedono soltanto due code di acidi grassi legate a una molecola di glicerolo. Normalmente ci dovrebbero essere tre acidi grassi e al posto del terzo troviamo un gruppo di fosfato. Questo ha una carica negativa che lo rende idrofilo. Le altre due code di acidi grassi sono invece idrofobe.

Grazie a questa struttura, i fosfolipidi agiscono in modo ambivalente in acqua dal punto di vista chimico e in ambiente acquoso si viene così a creare un doppio strato fosfolipidico, con le code idrofobe verso l'interno e le teste idrofile verso l'esterno. Nel doppio strato ci sono varie proteine. Queste creano dei canali molecolari che lasciano passare quelle sostanze che normalmente non passerebbero attraverso la membrana.

Inoltre, il doppio strato è impermeabile e attraverso di esso passano i gas quali ossigeno, azoto, anidride carbonica e anche ormoni come il testosterone. Le altre sostanze non passano eccetto in piccole quantità. Un componente della membrana è anche il colesterolo, in grado di cambiarne la fluidità.

La fluidità è una delle caratteristiche più importanti delle membrane. Esse infatti non si presentano come pellicole costituite da molecole statiche. La struttura non è rigida ma organizzata secondo un modello a mosaico fluido: le tessere sono le molecole che compongono le membrane, quindi le proteine e i fosfolipidi, e sono completamente libere di muoversi.

Microrganismi multiresistenti

Tra le funzioni della membrana plasmatica di norma c'è anche quella di tenere fuori i corpi dannosi. Tuttavia, alcuni batteri sono in grado di perforarla, aprendosi un varco nel doppio strato fosfolipidico, attaccando le cellule del sistema immunitario. Uno di questi batteri è lo Staphylococcus aureus, comunemente presente sulla pelle e sul naso. Questo è innocuo in condizioni normali ma, occasionalmente, condizioni permettendo, può moltiplicarsi e diffondersi, causando infezioni e patologie gravi, talvolta anche mortali, come infezioni post-operatorie o polmoniti.

La maggior parte delle infezioni da stafilococco può essere curata con antibiotici comuni, come la meticillina. Gli antibiotici sono una grande conquista della medicina moderna; il loro scopo è attaccare i batteri patogeni arrecando il minor danno possibile alle cellule umane. La meticillina è stata scoperta nel 1956 e si utilizza in ambito chimico dal 1960. Viene somministrata attraverso le vene.

Nonostante l'intervento di questo antibiotico, alcuni ceppi particolarmente pericolosi di stafilococco, solitamente indicati con la sigla MRSA, non vengono eliminati. Recentemente, le infezioni di MRSA sono divenute più comuni e nel 2007 un gruppo di scienziati del National Institute of Health ha cercato di capire quale fosse il meccanismo d'azione di questi ceppi.

Essi sono partiti dall'osservazione che altri batteri usano una proteina, chiamata PSM, per attaccare le cellule del sistema immunitario umano. Si sono così chiesti se anche i ceppi MRSA utilizzassero questa proteina. Nel loro esperimento hanno infettato 7 topi con un ceppo MRSA e 8 con un ceppo geneticamente modificato incapace di produrre la PSM.