Struttura e funzioni cellulari: un viaggio nel mondo microscopico

Funzioni fondamentali degli esseri viventi

Tutti gli esseri viventi svolgono funzioni fondamentali: si nutrono, respirano, utilizzando sostanze per formare energia e crescere, eliminano le sostanze di rifiuto, reagiscono agli stimoli e si riproducono. Gli organismi possono essere: unicellulari, ovvero visibili solo al microscopio e formati da una sola cellula; pluricellulari, cioè visibili ad occhi nudo e formati da più cellule. Le cellule sono formate da protoplasma che è racchiuso nella membrana cellulare. Il protoplasma ha delle strutture organizzate in organuli. Il protoplasma si divide in due porzioni: nucleo e citoplasma. La membrana cellulare è formata da strati sovrapposti di fosfilipidi, nelle quali si trovano molecole proteiche. Alcune organuli intervengono nel metabolismo cellulare. I più importanti sono: i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i ribosomi, l’apparato di Golgi che ha funzioni di espellere le proteine all’esterno della cellula e i lisosomi che hanno un enzima capace di distruggere grosse molecole cellulari, quindi ha funzione di apparato digerente della cellula.

Metabolismo cellulare e reazioni chimiche

Nel metabolismo cellulare si hanno reazioni chimiche attraverso: il processo costruttivo dove le sostanze nutritive si introducono nel nucleo e si trasformano in sostanze viventi o materiali di deposito, si ha cosi consumo di energia; il processo demolitivo, invece, trasforma sostanze complesse in sostanze più semplici, si ha così produzione di energia. Nelle reazioni chimiche da una o più sostanze dette substati, si hanno altre sostanze detti prodotti. Le reazioni chimiche avverrebbero troppo lentamente così si aggiunge un enzima che fa da catalizzatore biologico. Il nucleo è la porzione di protoplasma all’interno della membrana nucleare.

Ciclo cellulare e divisione

Il ciclo cellulare avviene attraverso l’interfase che si divide in tre fasi: periodo S dove si ha l’autoduplicazione del DNA e viene preceduta dalla fase G1 e seguita dalla G2; nella fase G1 si sintetizza RNA; nella fase G2 si producono proteine strutturali. Nel ciclo cellulare si ha: l’interfase, la mitosi e la citodieresi. Le cellule si duplicano attraverso la divisione cellulare dove dalla cellula madre nascono due cellule figlie identiche alla madre. Negli organismi unicellulari si ha la riproduzione dell’intero organismo, mentre in quelli pluricellulari si sostituiscono le cellule invecchiate e si ha così l’accrescimento dell’organismo.

Mitosi e meiosi

La mitosi si ha attraverso quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Nella profase i filamenti di DNA si arrotolano ad aspirale rendendo visibili i cromosomi. Questi sono formali da filamenti uniti nel centromero. Scompare la membrana cellulare e si formano due organelli chiamati centrioli, si separano e formano il fuso mitotico. Nella metafase i cromosomi si allineano al centro della cellula. Nell’anafase i cromosi si dividono, allontanandosi ai poli opposti. Nella telofase in fine scompare il fuso mitotico e appaiono due membrane nucleari che dividono i due nuovi nuclei. In fine si separa il citoplasma attraverso la citodieresi. La meiosi è la moltiplicazione riduttiva, inizialmente si divide il corredo cromosomale in 23 coppie di cromosomi, a due cellule con 46 cromosomi. Questa fase si chiama aploide. La meiosi riguarda le cellule gameti, cioè si uniscono il gamete maschile con quello femminile e si forma lo zigote che è la prima cellula diploide.

Tipi di cellule e organismi

Due tipi di cellule: eucariotiche dotate di membrana nucleare e con nucleo ben visibile; procarioti prive di nucleo. Gli organismi si distinguono in: eterotrofi che sono gli animali perché hanno bisogno di molecole organiche di altri organismi; autotrofi sono i vegetali perché sanno produrre molecole organiche da molecole inorganiche più semplici tramite la fotosintesi clorofilliana. I vegetali hanno tre strutture: i cloroplasti che contengono clorofilla; il vacuolo che sostiene la pianta; la parete cellulare.

Organizzazione dei tessuti e degli organismi

Cellule con funzioni, forma e strutture simili unendosi formano i tessuti. Tessuti diversi si organizzano e formano un organo. Organi con funzioni diverse, collegandosi formano un apparato che a sua volta unendosi con altri apparati formano un organismo.