biologia cellulare

Cellula: entità strutturale e funzionale

Postulati della teoria cellulare

Tutti gli esseri viventi sono composti da una o più cellule. La cellula si occupa delle reazioni chimiche dell'organismo e si origina da altre cellule. Le cellule contengono informazioni ereditarie.

Virus e procarioti

I virus non possiedono un nucleo. Nei procarioti, come i batteri, non è presente un nucleo. Essi sono caratterizzati da una membrana plasmatica e una parete, e svolgono il metabolismo.

Organismo vivente

Un organismo vivente mantiene un ambiente interno costante e reagisce con l'esterno. Le forme di vita sono complesse e organizzate, presentano materiale genetico, capacità di riprodursi e un metabolismo proprio. Sono inoltre in grado di interagire con l'esterno e autoregolarsi, favorendo l'adattamento.

Cellule staminali

Il nostro organismo utilizza le cellule staminali per sostituire quelle che muoiono. Queste cellule sono indifferenziate. Le cellule emopoietiche si trovano nel midollo e i malati di leucemia, un tumore del sangue, possono beneficiare di trapianti curativi, poiché essi sono in grado di produrre nuove cellule del sangue. È in corso la ricerca sull'uso delle cellule staminali per la cura di malattie neurodegenerative.

Unità di misura

• Milli - 10^-3 mm
• Micro - 10^-6 μm
• Nano - 10^-9 nm
• Angstrom (Å) - 10^-10 Å
• Pico - 10^-12 μm

1 nm = 10 Å

Dimensioni delle cellule

Le dimensioni delle cellule variano generalmente tra 10 e 100 μm. Un globulo rosso misura circa 10 μm, mentre un batterio è circa 1/10 μm e un virus tra 50 e 100 nm.

Microscopi

Il microscopio ottico ha un potere risolutivo di nano (0,2 mm x 1000). Il microscopio elettronico usa gli elettroni come "sorgente luminosa" e non la luce, avendo una maggiore frequenza d'onda.

Perché le cellule sono così piccole?

Una cellula più grande ha una minore relazione superficie/volume, rendendo più difficile lo scambio di materiali con l'esterno. Al microscopio si può osservare la forma e il nucleo della cellula. Con il microscopio a fluorescenza si vedono strutture particolari delle cellule, mentre con quello elettronico a trasmissione si osservano ulteriori strutture come le vescicole, anche tridimensionalmente con il microscopio a scansione.

Doppio strato fosfolipidico

La membrana plasmatica regola ciò che entra e ciò che esce dalla cellula, mantenendo la stabilità chimica-fisica (omeostasi). Nei procarioti, come animali e piante, il materiale genetico è presente nei batteri (eobatteri e archeobatteri), che sono procarioti con un unico genoma.

Caratteristiche dei procarioti

I procarioti si organizzano in catene o grappoli e hanno un successo evolutivo, colonizzando la terra meglio degli eucarioti. Non possiedono un nucleo o organelli ma hanno una parete di glicoproteine (adesione batterica) e peptidoglicano.

Caratteristiche degli eucarioti

Gli eucarioti sono dieci volte più grandi dei procarioti e hanno organelli con funzioni specifiche. Le loro cellule possono raggiungere i 20 μm.

Tecniche di studio

La prima tecnica di studio è l'uso del microscopio: ottico (risoluzione 0,2 μm x1000) per preparati vivi ed elettronico (0,2 nm x200000).

La seconda tecnica è la centrifugazione, che applica una forza di g per separare le componenti cellulari. Un omogenizzatore con stantuffio rompe la cellula. A 500xg si separano i nuclei, a 10000xg i mitocondri, e a 100000xg gli ultimi sistemi di membrana, come il reticolo endoplasmatico.

Composizione cellulare

RIBOSOMI e CENTRIOLI non hanno membrane. Il citosol è la componente liquida del citoplasma e non include organuli; il citoplasma li include tutti.

Strutture cellulari

• NUCLEO: contiene il materiale genetico.
• MITOCONDRI: hanno due membrane e possiedono DNA proprio per produrre energia.
• APPARATO DEL GOLGI: responsabile dello smistamento delle proteine.