La cellula: l’unità fondamentale di ogni organismo vivente

La scoperta della cellula e la teoria cellulare

Il concetto di cellula come unità fondamentale degli organismi viventi è nato a partire dalla seconda metà del ‘600. Dai primi anni di quel secolo, infatti, si diffuse l’utilizzo del microscopio, uno strumento capace di ingrandire (inizialmente fino a un massimo di 30 volte) gli oggetti osservati.

Il fisico inglese Robert Hooke, nel 1665, studiò al microscopio dei pezzetti di sughero e identificò al loro interno tante piccole strutture distinte.

Figura 1 - Il termine "cellula" deriva dall'osservazione microscopica della struttura del sughero, disegnata da Hooke così come osserviamo in questa immagine. Fonte: Robert Hook | Ask A Biologist (asu.edu)
Figura 1 – Il termine “cellula” deriva dall’osservazione microscopica della struttura del sughero, disegnata da Hooke così come osserviamo in questa immagine. Fonte: Robert Hook | Ask A Biologist (asu.edu)

Queste gli ricordarono le celle dei monaci nei conventi. Per questo motivo chiamò quei piccoli pori osservati al microscopio “cellule” (dall’inglese cell). In realtà quelle che Hooke stava osservando erano solo pareti di cellule morte, prive del nucleo e di altri organelli. Il primo ad osservare cellule viventi al microscopio fu Antoni van Leeuwenhoek; egli identificò dei microrganismi, di forma molto diversa tra di loro, in campioni di acqua, suolo e cibo. Si trattava di alghe e probabilmente batteri. Egli è infatti considerato il padre della microbiologia.

Fu poi verso il 1830, con il perfezionamento dei microscopi, che vennero poste le basi della teoria cellulare. Secondo tale teoria:

  • tutti gli organismi viventi sono formati da una o più cellule
  • ogni cellula deriva da una cellula preesistente
  • ogni cellula è un’unità organizzativa autonoma

Organismi unicellulari e pluricellulari

A seconda del numero di cellule da cui sono formati, gli organismi viventi si dividono in unicellulari e pluricellulari.

Nei primi, la singola cellula corrisponde all’intero organismo, che è di dimensioni molto piccole, e svolge tutte le funzioni necessarie alla sopravvivenza. Appartengono a questa categoria i procarioti, che comprendono organismi molto diversi tra di loro, che possono vivere in condizioni estremamente differenti. I procarioti si dividono in Archea e Bacteria. Tra questi ultimi ritroviamo anche i cianobatteri, capaci di svolgere la fotosintesi, a cui appartiene, tra gli altri, l’alga spirulina.

I principali organismi pluricellulari appartengono invece ai regni animale, vegetale e dei funghi. In questo caso, le cellule collaborano tra loro e si specializzano per svolgere funzioni diverse.

Caratteristiche generali

Tutte le cellule presentano delle caratteristiche comuni.

  • Sono delimitate da una membrana plasmatica, un sottile rivestimento costituito da lipidi e proteine, che le protegge dall’ambiente esterno ma nello stesso tempo permette gli scambi di elementi e sostanze chimiche.
  • Sono costituite al loro interno da una sostanza gelatinosa e acquosa che prende il nome di citoplasma, in cui si ritrovano tutti gli altri organelli.
  • Contengono il DNA, che codifica tutte le informazioni necessarie per la loro sopravvivenza e riproduzione attraverso quello che è stato definito codice genetico.
Figura 2 - La cellula con i suoi componenti fondamentali: la membrana cellulare che delimita il citoplasma in cui sono contenuti il nucleo (o nucleoide nei procarioti) e gli altri organelli. Fonte: https://www.lemiescienze.net
Figura 2 – La cellula con i suoi componenti fondamentali: la membrana cellulare che delimita il citoplasma in cui sono contenuti il nucleo (o nucleoide nei procarioti) e gli altri organelli. Fonte: https://www.lemiescienze.net

Cellula procariote ed eucariote

Un’importante distinzione da ricordare è quella tra cellula procariote ed eucariote (per una spiegazione più dettagliata vi invitiamo a leggere qui).

Oltre alle dimensioni (quelle procariote sono generalmente più piccole di quelle eucariote) e alla complessità (le prime sono molto più semplici, con meno organelli), la principale differenza tra i due tipi cellulari, quella che si evince direttamente dal loro nome, risiede nella presenza o meno del nucleo.

La parola “karyon” infatti deriva dal greco e si traduce con “nucleo”. La cellula eucariote (“eu” dal greco vuol dire “vero”: vero nucleo) possiede il nucleo, una regione delimitata da una doppia membrana in cui è contenuto il DNA. Nella cellula procariote (“pro”, dal latino, che vuol dire “prima”: prima del nucleo) il DNA si trova in una regione definita nucleoide che non è però materialmente separata dal resto del citoplasma.

Figura 3 - Differenze tra procarioti ed eucarioti. Fonte: https://www.microbiologiaitalia.it
Figura 3 – Differenze tra procarioti ed eucarioti. Fonte: https://www.microbiologiaitalia.it

Nei procarioti il DNA è presente in una singola copia circolare; inoltre questi organismi spesso contengono altri pezzi di DNA circolare definiti plasmidi. Negli eucarioti invece il DNA è impacchettato in strutture ben organizzate, i cromosomi, che nel loro insieme costituiscono il genoma.

Infine, il genoma dei procarioti contiene un numero di geni almeno sette volte inferiore rispetto al numero di geni presenti nel genoma degli eucarioti.

Gli altri organelli e la differenza tra cellula animale e vegetale

Figura 4 – Cellula animale e vegetale a confronto. Fonte: https://www.studiarapido.it

Le cellule eucarioti si distinguono a loro volta in animali e vegetali. Esse condividono la presenza della maggior parte degli organelli cellulari.

  • Ribosomi: sono costituiti da RNA e proteine e sono fondamentali nel processo di sintesi delle proteine
  • Reticolo endoplasmatico: una serie di membrane che formano cisterne, tubuli, vescicole e canali. E’ definito liscio o rugoso a seconda della presenza o meno su di esso dei ribosomi. Anch’esso contribuisce alla sintesi proteica, in particolare alla sintesi di proteine di membrana o che devono essere secrete.
  • Apparato del Golgi: dal nome del suo scopritore, in cui si completa la formazione delle proteine e avviene il loro smistamento verso la destinazione finale.
  • Mitocondri: sono gli organuli in cui viene prodotta l’energia necessaria alle cellule sotto forma di ATP

I lisosomi, vescicole contenenti enzimi in grado di digerire molecole complesse come lipidi e proteine, sono presenti solo nelle cellule animali. Viceversa, nelle cellule vegetali ritroviamo tre strutture specializzate che non hanno corrispondenti in quelle animali:

  • Parete cellulare: struttura esterna alla membrana cellulare, costituita prevalentemente da fibre di cellulosa. Svolge funzioni di supporto strutturale e protezione dagli agenti esterni.
  • Vacuolo: vescicola con la funzione di stoccaggio di sali, zuccheri, pigmenti e degradazione di molecole biologiche grazie alla presenza di enzimi.
  • Cloroplasti: organelli deputati allo svolgimento della fotosintesi clorofilliana

Fonti:

  • Colombo e Olmo, Biologia della Cellula, Edi. Ermes, 2007, Milano.
  • Geoffrey M. Cooper e Robert E. Hausman, La cellula. Un approccio molecolare, 2009, Piccin-Nuova Libraria
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Francesco Centorrino

Sono Francesco Centorrino, creatore ed amministratore di Microbiologia Italia, primo sito di divulgazione microbiologica in Italia. Sono laureato in biologia e molto appassionato di tecnologia, cinema, scienza e fantascienza. Sono Siciliano ma vivo e lavoro in Basilicata come analista di laboratorio microbiologico presso una nota azienda farmaceutica. Ho creato il portale di Microbiologia Italia per condividere conoscenza ed informazioni a chiunque fosse interessato a questa bellissima scienza. Potete trovare tutti i miei contatti al seguente link: https://linktr.ee/fcentorrino.

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