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.

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; basti 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 costituisce il mondo vegetale ed il mondo animale; è sicuramente l'unità più piccola che svolge nella sua interezza tutte le funzioni vitali e quindi come avevamo già visto da una cellula che ha queste caratteristiche, attraverso la possibilità di dividersi, si possono avere un numero maggiore di cellule. Tutte queste cellule mantengono l'omeostasi. Per omeostasi si intende la capacità di autoregolazione (ossia di sapersi adattare al variare delle condizioni esterne al fine di mantenere l'equilibrio interno) degli esseri viventi, importantissima per mantenere costante l'ambiente interno nonostante le variazioni dell'ambiente esterno; qualsiasi importante variazione dell'omeostasi porta a malattie o peggio alla morte.

Esempio: Il sistema nervoso è capace di regolare tutti gli altri sistemi.

Osservazione della cellula

Cominciamo a vedere quali sono le caratteristiche delle cellule. Innanzitutto, il microscopio ottico è il mezzo 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 e di fibre che occupano tutto quello spazio che ad occhio ci appariva sostanzialmente come uno spazio vuoto.

Componenti della cellula

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 di fatto il citoscheletro (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 e questo è dovuto alle particolari "impalcature" interne date dal citoscheletro.

Infine l'ultimo elemento visibile al microscopio ottico è il nucleo che è circondato anch'esso da una propria membrana nucleare, che ha la funzione di compartimentalizzare il DNA (contenuto nel nucleo, appunto), tenendolo quindi separato dall'ambiente cellulare.

La membrana plasmatica

Detto questo, andiamo per gradi ed iniziamo a vedere la prima componente importante della cellula che è la membrana plasmatica. La membrana plasmatica delle cellule, ha una caratteristica che è comune a tutte le cellule, 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.

Struttura della membrana plasmatica

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...