Struttura e funzione della cellula

STRUTTURA E FUNZIONE DELLA CELLULA

Abbiamo descritto quali sono le generalità dello studio dell'anatomia e della fisiologia del corpo umano, e abbiamo visto che attraverso una serie di possibili metodi da utilizzare possiamo studiare le caratteristiche morfologiche (la forma, le dimensioni, le più piccole strutture che costituiscono i singoli organi). Quindi in qualche maniera abbiamo descritto in maniera sintetica come è costituito un corpo umano; abbiamo una sequenza di eventi che partono dall'elemento vivente più piccolo che è rappresentato sostanzialmente dalla cellula. Mettendo insieme le cellule, le quali ad un certo punto si specializzano a costituire i tessuti, i tessuti i quali si organizzano a costituire gli organi e così via; fino a costituire le strutture più complesse che sono i sistemi e quindi l'organismo umano. Per poter seguire questo percorso, bisogna partire sostanzialmente dall'elemento vivente.

più piccolo che è rappresentato appunto dalla cellula. Quindi oggi, in estrema sintesi, dobbiamo cercare di indicare quelle che sono le caratteristiche della cellula. Dunque iniziamo con il dire che la cellula costituisce l'elemento vivente che presenta in tutte le sue caratteristiche le funzioni essenziali, che sono rappresentate sostanzialmente dalla possibilità di produrre energia, di muoversi, di replicarsi; in ogni caso una cellula si origina da una cellula originaria, pian piano questa dividendosi permette l'aumento del numero delle cellule. Quindi, come si vede in questo schema molto semplice, le cellule sono di diverso tipo; basta guardare il disegno per notare quanta diversità morfologica ci sia, esse infatti possono essere allungate, avere una forma tondeggiante, possono presentare delle estroflessioni particolarmente complesse come succede nelle cellule che troveremo nel sistema nervoso etc. Sostanzialmente abbiamo l'unità essenziale

che ci permette di osservare le cellule. Grazie a questo strumento possiamo notare che le cellule sono composte da una membrana plasmatica che delimita l'interno della cellula dal suo ambiente esterno. All'interno della cellula troviamo il citoplasma, una sostanza gelatinosa che contiene organelli cellulari come il nucleo, che contiene il materiale genetico, e il reticolo endoplasmatico, che svolge diverse funzioni tra cui la sintesi delle proteine. Le cellule possono essere di diversi tipi e svolgere funzioni specifiche all'interno degli organismi. Ad esempio, le cellule muscolari sono specializzate nella contrazione e permettono il movimento del corpo, mentre le cellule epiteliali rivestono gli organi e svolgono una funzione di protezione. Le cellule sono in grado di comunicare tra loro attraverso segnali chimici e possono anche unirsi per formare tessuti e organi. Questa organizzazione gerarchica delle cellule è fondamentale per il funzionamento degli organismi complessi. In conclusione, le cellule sono le unità fondamentali della vita e svolgono tutte le funzioni vitali necessarie per la sopravvivenza degli organismi. La loro capacità di adattarsi alle condizioni esterne e mantenere l'omeostasi è essenziale per il corretto funzionamento degli organismi viventi.

Che ci permette, attraverso l'utilizzo della luce e di una serie di lenti, di poter raggiungere un ingrandimento tale che ci permette di osservare la cellula o quanto meno ci permette di osservare la superficie esterna e le strutture più importanti (le più grandi che troviamo all'interno della cellula) che sono rappresentate sostanzialmente dal nucleo. Quindi attraverso lo studio della cosiddetta anatomia microscopica o strutturale, abbiamo la capacità di osservare una cellula. Con il microscopio ottico si giunge ad un ingrandimento di 20 micron (due punti sono distanti venti micron); invece con l'occhio umano abbiamo un ingrandimento di 0,2 millimetri. All'interno di questo spazio, che c'è tra la superficie esterna della cellula (costituita dalla membrana plasmatica) e il nucleo (che si vede bene al microscopio ottico), possiamo osservare (attraverso un ingrandimento maggiore, dato dai microscopi elettronici) che c'è un mondo;

Tutti questi disegnini che vediamo nella figura di sopra, sono una serie di organelli ed i fibre che occupano tutto quello spazio che ad occhio ci appariva sostanzialmente come uno spazio vuoto. Quindi ora possiamo iniziare a vedere queste strutture.

Nella figura di sopra, troviamo uno schema riassuntivo che ci fa vedere quelle che sono le componenti che dovremo andare a studiare. Innanzitutto, abbiamo questa superficie esterna (membrana plasmatica) che è fondamentale in quanto per la cellula costituisce il limite di rapporto con l'ambiente esterno; quindi l'elemento principe della cellula è sicuramente questo involucro esterno che è costituito dalla membrana plasmatica.

Dopo di che all'interno, abbiamo visto una serie di strutture, che possono essere classificate in due grosse categorie: organelli che possiamo brutalmente paragonare agli organi dell'organismo umano e tutta una serie di strutture, che vedremo successivamente, costituite da filamenti.

più o meno complessi, più o meno organizzati tra di loro, che costituiscono difatto il cicloscheletro (costituiscono in qualche maniera lo scheletro del corpo umano->semplicemente cito=”cellula”, quindi “scheletro della cellula”) per la cellula.

Ogni cellula ha una determinata forma, come abbiamo visto, sono diverse tra di loro equesto è dovuto alle particolari “impalcature” interne date dal citoscheletro.

Infine l’ultimo elemento visibile al microscopio ottico è il nucleo che è circondatoanch'esso da una propria membrana nucleare, che ha la funzione dicompartimentalizzare il DNA (contenuto nel nucleo, appunto), tenendolo quindi separatodall’ambiente cellulare.

Detto questo, andiamo per gradi ed iniziamo a vedere la prima componente importante dellacellula che è la membrana plasmatica.

La membrana plasmatica delle cellule, ha una caratteristica che è comune a tutte le cellule,è

La membrana plasmatica è costituita da un doppio strato lipidico contenente fosfolipi, carboidrati, proteine e steroli. Essa ha come funzione essenziale l'isolamento, ovvero la capacità di separare la cellula dall'ambiente esterno. Ma come succede ad esempio per la nostra cute, la membrana plasmatica non è solamente una barriera fisica ma è anche l'elemento che permette di comunicare con l'ambiente esterno e quindi come vedremo questa membrana potrà essere attraversata, potrà permettere il passaggio di alcune sostanze e di altre no, potrà in qualche maniera costituire un controllo delle sostanze che entrano e che escono, e quindi in qualche maniera dargli la possibilità di comunicare in maniera specifica con l'ambiente esterno. Altro aspetto importante è la sensibilità, infatti è capace di interferire direttamente ed indirettamente con l'ambiente esterno e quindi ha la capacità di comprendere se si trova in

un ambiente adeguato per quella cellula oppure no. Da un punto di vista strutturale possiamo vedere come è fatta. Guardando lo schema della membrana plasmatica, riportata in figura, abbiamo un doppio strato costituito da un doppio strato di fosfolipidico, formato da delle teste ("idrofile") che interagiscono con l'acqua, e delle code che invece sono "idrofobe". Questo tipo di doppio strato permette di regolare quel passaggio di cui si parlava prima; passaggio che come vedremo è estremamente variabile in quanto è regolato dalla presenza di tutte queste strutture che vediamo qui disegnate in azzurro. Infatti non c'è solamente questo doppio strato, ma ci sono tutte una serie di proteine che possono essere o appoggiate su questo doppio strato, sulla superficie esterna, sulla superficie interna, o "inserite" nello spessore della membrana, o addirittura attraversarne completamente lo spessore. Tutto questo è

È di fondamentale importanza perché il doppio strato fosfolipidico permette un passaggio limitato (alcune sostanze possono passare altre no), può definirsi quindi estremamente "selettiva". La modalità attraverso cui si può attraversare la membrana plasmatica è duplice: possiamo avere un attraversamento passivo oppure attivo, la differenza consiste nel fatto che il processo passivo dell'attraversamento della membrana plasmatica non necessita di energia mentre quello attivo necessita ovviamente di energia. Concettualmente si può comprendere con questo schema: La diffusione semplice è la modalità più semplice di attraversare la membrana senza energia. La diffusione in alcune sostanze possono diffondere attraverso le membrane plasmatiche. Tali sostanze diffondono perché sono disposte in concentrazione diversa da una parte e dall'altra della membrana (vanno da dove sono più concentrate a dove lo sono meno).

e si dice quindi che si muovono "secondo gradiente") Ovviamente siccome possono passare tranquillamente attraverso questa membrana nel tempo andranno a posizionarsi in una concentrazione uguale da una parte e dall'altra. Qui ad esempio si scioglie all'interno di questo becker una sostanza che va in soluzione all'interno di questo liquido e quindi dapprima abbiamo una determinata composizione da una parte si e dall'altra parte no, successivamente si stabilizza. Da un punto di vista pratico questo è quello che succede con i gas, i gas (come l'ossigeno, ad esempio) infatti possono attraversare le membrane plasmatiche. Questo è importante perché lo ritroveremo ad esempio al livello del polmone, in particolare al livello del polmone ci saranno degli organuli o comunque delle strutture molto molto piccole, dove giunge l'aria dall'esterno ricca di ossigeno e l'ossigeno può essere ceduto al globulo rosso che gli

passa vicino per poi poter essere trasportato nel nostro organismo. Quindi lo scambio che avviene a livello polmonare tra l'ossigeno che proviene dall'esterno e l'anidride carbonica che producono le cellule attraverso una serie di processi che possono generare l'energia. Questa anidride carbonica poi deve essere espulsa, allora abbiamo questo trasportatore che è il globulo rosso che si muove attraverso i vasi sanguigni, riporta l'ossigeno alla cellula, la cellula lo utilizza e poi rilascia anidride carbonica. Questo passaggio tra ossigeno e anidride carbonica avviene per differenza di concentrazione, dapprima l'ossigeno è molto concentrato quindi entra dentro la cellula, poi la cellula lo utilizza, aumenta la concentrazione di anidride carbonica e questa esce e viene recuperata dall'altra parte.

Poi abbiamo una attività di trasporto attivo che come abbiamo detto necessita di energia, come vedremo all'interno della cellula ci sono

una serie di organelli capaci di produrre energia e questa energia viene sfruttata dalla cellula, ad esempio permette il passaggio di sostanze attraverso la membrana cellulare.