Cellula

9.5

Reticolo endoplasmatico e apparato di Golgi

Una rete tridimensionale di sacche, dette cisterne, delimitate da membrane e tra loro comunicanti, costituisce il reticolo endoplasmatico, che rappresenta il compartimento cellulare dove avviene la sintesi di gran parte dei componenti delle membrane, e dei materiali destinati a essere esportati all’esterno della cellula.

Pile di cisterne appiattite, anch’esse delimitate da membrane, costituiscono, invece, l’apparato di Golgi, che riceve le molecole sintetizzate nel reticolo endoplasmatico, le elabora e le indirizza a diversi siti interni o esterni alla cellula.

9.6

Lisosomi, perossisomi e vacuoli

I lisosomi contengono enzimi responsabili della digestione di numerose molecole inutili o nocive per la cellula.

I perossisomi sono vescicole delimitate da membrana, che costituiscono un ambiente isolato e circoscritto per reazioni nel corso delle quali vengono generate e demolite forme particolarmente pericolose e reattive dei perossidi di idrogeno.

I vacuoli sono piccole cavità delimitate da una membrana, nelle quali vengono accumulate scorie del metabolismo cellulare.

Nella cellula vengono continuamente formate e distrutte piccole vescicole membranose, deputate al trasporto dei materiali da un organulo all’altro. In una tipica cellula animale, il complesso degli organuli delimitati da membrana può occupare fino a metà del volume totale della cellula. Fra il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i lisosomi, la membrana plasmatica e l’ambiente extracellulare esiste uno scambio continuo di sostanze, mediato da vescicole che si staccano dalla membrana di un organulo per fondersi con quella di un altro.

9.7

Organuli tipici della cellula vegetale

Le cellule vegetali possiedono alcune strutture tipiche: la parete, i plastidi e il vacuolo.

La parete costituisce uno strato rigido e robusto, posto all’esterno della membrana cellulare. I plastidi si possono considerare come sacche membranose, nelle quali la cellula può accumulare sostanze. I leucoplasti sono plastidi nei quali viene confinato l’amido di riserva, in attesa di utilizzazione; i cromoplasti sono plastidi nei quali si accumulano pigmenti detti carotenoidi, di colore rosso o giallo. I cloroplasti rappresentano la sede della fotosintesi clorofilliana, e contengono le molecole di clorofilla necessarie al processo. Un grosso vacuolo centrale, ossia una cavità delimitata da una membrana e piena di un liquido detto succo vacuolare, costituisce per la cellula vegetale una sorta di idroscheletro, e svolge anche funzioni metaboliche.

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Ciclo cellulare

La vita di una cellula si svolge entro quello che viene definito ciclo cellulare, ovvero attraverso una serie di fasi in cui essa svolge la proprio attività metabolica e si riproduce. Appena una cellula si forma, essa tende ad accrescersi, producendo mediante un’intensa attività metabolica tutti gli elementi che le permettono di acquisire le sue funzioni caratteristiche (cioè, di differenziarsi): tale stadio viene detto G₁. Esso è seguito dallo stadio S, che prelude alla divisione della cellula stessa; infatti, durante questa fase la cellula sintetizza nuovo DNA, ovvero duplica il suo patrimonio genetico.

Segue quindi lo stadio G₂, in cui la cellula elabora gli elementi necessari allo svolgimento del successivo stadio M, in cui avviene la mitosi, cioè il vero e proprio processo di suddivisione della cellula in due cellule figlie geneticamente identiche. Lo stadio G₁ può avere una durata che varia a seconda del tipo cellulare; ad esempio, alcune cellule dell’epidermide e gli elementi sanguigni immaturi nel midollo osseo hanno un G₁ di poche ore, mentre in alcune cellule tumorali questa fase dura alcuni giorni. Gli altri stadi hanno una durata più costante: S dura 7-10 ore; G₂ dura 2-5 ore; M solo 1-2 ore.

Alcune cellule dell’organismo vanno incontro, durante lo stadio M, a una divisione più complessa, che determina la formazione di cellule figlie con un patrimonio genetico dimezzato; tale meccanismo, denominato meiosi, è quello con cui si formano le cellule riproduttive, o gameti.

Ciascuna cellula non vive indefinitamente, ma va incontro a un fenomeno chiamato apoptosi o morte programmata. Si parla anche di “suicidio cellulare” per indicare che la cellula, in base a una serie di informazioni genetiche e biochimiche, attua una serie di processi che la portano irreversibilmente ad autoeliminarsi. Tale fenomeno è del tutto fisiologico, al contrario della necrosi che è una degenerazione patologica della cellula; interviene a regolare l’omeostasi numerica dei tessuti, bilanciando la produzione di nuove cellule per mitosi, e agisce come meccanismo protettivo se la cellula (in particolare, il suo DNA) subisce danni che non possono essere perfettamente riparati (a causa, ad esempio, dell’azione di sostanze tossiche, di radicali liberi o dell’infezione di un virus).

I meccanismi genetici e biochimici di regolazione delle varie fasi del ciclo cellulare, e i fattori capaci di alterare la capacità proliferativa e autodistruttiva delle cellule, sono di notevole interesse e oggetto della più recente ricerca biologica: oltre all’indubbio valore nell’ambito della ricerca pura, tali studi prospettano una migliore comprensione delle malattie neoplastiche, neurodegenerative e autoimmuni, e possibili applicazioni nella messa a punto di nuove cure chemioterapiche.

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Differenziamento

Le cellule presenti nei diversi tessuti di un organismo pluricellulare differiscono enormemente sia per struttura sia per funzione. Ad esempio, le differenze esistenti fra una cellula nervosa, una cellula epatica e un globulo rosso di un mammifero sono così estreme che è difficile comprendere come esse possano contenere la stessa informazione genetica. Poiché tutte le cellule di un organismo animale o vegetale sono prodotte nell’embrione per divisioni successive a partire da una stessa cellula (l’uovo fecondato negli organismi a riproduzione sessuata; una cellula che va incontro a meiosi, in quelli a riproduzione asessuata), tutte devono necessariamente contenere la stessa informazione genetica.