Le cellule sono le unità fondamentali della vita; le più piccole entità definite vive. La cellula possiede la capacità di mantenere al proprio interno condizioni chimico-fisiche diverse dall’ambiente circostante: di fatti è un vero piccolo e potentissimo laboratorio chimico all’interno del quale si susseguono continuamente reazioni che stanno alla base del metabolismo vitale, per tale motivo è necessario che l’ambiente all’interno del quale si svolgono tali reazioni mantenga tutte le condizioni chimiche e fisiche indispensabil per una corretta attività.
La cellula è definita come la forma fondamentale della vita, l’unità più piccola che racchiude in sè le istruzioni base per assumere nutrienti, ricavare energia e riprodursi.
La cellula possiede quindi una struttura che gli consente di proteggersi dall’ambiente esterno, il contenuto cellulare citoplasma può essere protetto o da una parete cellulare (come nel caso dei batteri e cellule vegetali) o da una sola membrana cellulare (come nel caso delle cellule animali). La parete cellulare e la membrana cellulare costituiscono una barriera nei confronti dell’ambiente esterno, così da garantire all’interno una diversa composizione rispetto all’ambiente che le circonda, tali barriere sono però altamente selettive ed in grado di far entrare solo alcuni elementi e al contempo sono in grado di secernerne altri; come ad esempio molecole necessarie per la funzionalità dell’organismo (come nel caso delle cellule ghiandolari) oppure permettere la fuoriuscita di sostanze di scarto del metabolismo (come ad esempio l’acido lattico in seguito ad un’intensa attività fisica).
La cellula è fornita del più potente strumento della natura: il DNA il quale non è altro che una sequenza di molecole chiamate nucleotidi; ogni nucleotide può essere composto da 4 basi, e la disposizione in sequenza di queste quattro basi costituisce l’informazione genetica, ovvero un codice. Ad ogni gruppo di nucleotidi (o meglio, ad ogni sequenza) corrisponde un gene.
La cellula utilizza continuamente le istruzioni presenti sul codice genetico, ed esiste un luogo dove avviene la lettura e la codifica del codice genetico tal luogo è denomiato Ribosoma. Nel ribosoma vine letto il codice e in linea generale possiamo dire che alla lettura di ogni gene corrisponde la produzione di una proteina, il codice genetico contiene quindi in sè tutte le istruzioni per la sintesi di proteine; che sono le macromolecole maggiormente coinvolte nei processi biochimici e metabolici della cellula.
Tra le attività metaboliche più comuni troviamo: l’acquisizione di energia e l’utilizzo di questa per mantenere le condizioni chimiche ottimali all’interno della cellula, e la sintetesi di molecole organiche necessarie per la crescita e per la riproduzione.
Gli organismi multicellulari sono il risultato dell’evoluzione in riposta a difficoltà derivate dai limiti di crescita a cui una singola unità vitale può andare incontro in quanto l’eccessivo volume interno comporta un incremento delle distanze tra la membrana ed il nucleo, nonché una peggiore utilizzazione dei metaboliti interni.Gli esseri viventi possono essere costituiti da una singola cellula (Organismi Unicellulari) come nel caso dei batteri, lieviti o alghe nel regno vegetale, oppure costituiti da più cellule (Organismi Pluricellulari) l’uomo ad esempio è costituito da 100 mila miliardi di cellule, i più grandi organismi pluricellulari appartengono al regno animale, dove le cellule si differenziano in gruppi uniformi per morfologia e funzioni metaboliche, andando così a costituire i tessuti ed organi. Ogni organo è composto da cellule che posseggono la stessa morfologia e funzionalità metabolica, ad esempio le cellule dell’epidermide sono estremamente appiattite e disposte una sopra l’altra proprio come le tegole di un tetto, le cellule del fegato sono invece specializzate e strutturate con un imponente arsenale di organuli per effettuare innumerevoli funzionalità metaboliche ad adempiere a tutta la grande varietà di compiti a cui sono destinate.
Gli organismi multicellulari risultano quindi costituiti da numerose cellule originatesi da continue divisioni partite da una singola cellula di origine. In un individuo multicellulari tutte le cellule devono compiere le ordinarie operazioni di mantenimento ed inoltre ogni cellula possiede delle diverse competenze che apportano speciali contributi al corpo, ad esempio le cellule muscolari sono specializzate nella contrazione, le cellule nervose sono particolarmente efficienti nella produzione e nella ricezione di segnali chimici ed elettrici, in tal modo si viene a formare una specializzazione delle attività che stanno alla base della formazione di tessuti e organi differenti.
Vediamo adesso di descrivere brevemente la struttura di una cellula e capire le funzioni dei suoi componenti.
Le cellule posseggono tre porzioni principali:
Membrana plasmatica o membrana cellulare: riveste l’esterno della cellula e funziona come un filtro controllando tutto ciò che entra e che esce dalla cellula, come vedremo in seguito non è un semplice filtro passivo ma possiede la capacità di regolare attivamente il passaggio di metaboliti sia in entrata che in uscita.
Citoplasma: costituito da acqua, Sali, molecole organiche ed enzimi metabolici. Il citoplasma accoglie poi particolari componenti chiamati organuli all’interno dei quali si svolgono specializzate operazioni metaboliche.
Organuli: sono molto numerosi e rappresentano degli elementi molto importanti per il metabolismo cellulare. Tra gli organuli di nostro interesse troviamo:
– Ribosomi: sono il luogo in cui avviene la sintesi delle proteine, questi organuli eseguono in prima persona le direttive contenute nel nucleo.
– Mitocondri: sono le centrali energetiche della cellula, all’interno dei quali si svolgono i processi di respirazione: impiegando l’ossigeno degradano molecole organiche per trarne energia.
Nucleo cellulare: al suo interno si trova il materiale genetico della cellula, DNA, RNA. Il materiale genetico contiene tutte le istruzioni necessarie per la sintesi delle proteine e di conseguenza il materiale genetico risulta essere la fonte di tutte le informazioni necessarie alla cellula per guidare le proprie attività vitali.
Le cellule si suddividono in:
Procariote: tutte quelle che hanno il materiale nucleare libero al suo interno, come ad esempio i batteri.
Eucariote: tutte quelle che hanno il materiale nucleare racchiuso in una membrana nucleare.
