Introduzione: due modi di essere cellula
Tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule, ma non tutte le cellule sono uguali: ne esistono due grandi tipi, procariote ed eucariote.
Immagina di entrare in due abitazioni molto diverse: una piccola monolocale senza pareti interne e una grande casa divisa in tante stanze con funzioni precise. Questa è, in sintesi, la differenza fra una cellula procariote e una cellula eucariote. Entrambe sono unità vive capaci di nutrirsi, crescere e riprodursi, ma la loro organizzazione interna segue logiche profondamente diverse. Studiare queste differenze ci aiuta a capire perché un batterio della yogurt si comporta diversamente da una cellula della nostra pelle. La biologia moderna chiama questa distinzione la grande divisione del vivente cellulare. Conoscere bene questi due modelli è la base per affrontare argomenti più complessi come la genetica, la fisiologia e l'evoluzione.
Le caratteristiche comuni a tutte le cellule
Prima di guardare le differenze, è utile soffermarsi su ciò che procarioti ed eucarioti condividono, perché entrambi sono cellule a tutti gli effetti. Ogni cellula possiede una membrana plasmatica formata da un doppio strato di fosfolipidi, che separa l'ambiente interno da quello esterno e regola lo scambio di sostanze. All'interno troviamo il citoplasma, una sostanza acquosa e gelatinosa in cui avvengono moltissime reazioni chimiche fondamentali. Tutte le cellule, inoltre, contengono ribosomi, piccole strutture che costruiscono le proteine leggendo le istruzioni del DNA. Anche il materiale genetico è sempre presente sotto forma di DNA, la molecola che conserva le informazioni ereditarie di ogni organismo. Pensa al citoplasma come al laboratorio della cellula, ai ribosomi come a piccoli operai assemblatori e al DNA come al manuale di istruzioni custodito al suo interno.
La cellula procariote: semplice ma efficientissima
La cellula procariote, tipica di batteri e archei, è generalmente molto piccola, con dimensioni comprese tra circa 1 e 10 micrometri. La sua caratteristica principale è l'assenza di un nucleo delimitato da membrana: il DNA, di solito circolare, si trova libero in una zona del citoplasma chiamata nucleoide. Non possiede neppure organuli interni racchiusi da membrane, perciò tutte le reazioni metaboliche si svolgono direttamente nel citoplasma o sulla membrana plasmatica. Quasi sempre è rivestita da una parete cellulare robusta, che le dà forma e la protegge dagli sbalzi osmotici, e in molti casi presenta strutture come pili e flagelli che servono per aderire o muoversi. Un esempio quotidiano è il batterio Lactobacillus presente nello yogurt, che trasforma il latte facendolo fermentare grazie ad un metabolismo rapidissimo. Questa semplicità strutturale rende i procarioti incredibilmente adattabili, capaci di vivere nelle sorgenti termali, nei ghiacciai o anche nel nostro intestino.
La cellula eucariote: una città divisa in quartieri
La cellula eucariote, tipica di protisti, funghi, piante e animali, è molto più grande, in media da 10 a 100 micrometri, e mostra una vera divisione del lavoro interna. Il suo DNA, lineare e organizzato in cromosomi, è racchiuso dentro un nucleo delimitato da una doppia membrana chiamata involucro nucleare. Nel citoplasma troviamo numerosi organuli, ognuno con un compito specifico: il reticolo endoplasmatico produce proteine e lipidi, l'apparato di Golgi le smista come un ufficio postale e i mitocondri ricavano energia dalla respirazione cellulare. Le cellule vegetali presentano anche cloroplasti per la fotosintesi, una grande parete cellulare di cellulosa e un vacuolo centrale ricco di acqua e sali. Pensa a una cellula del fegato che, come una vera fabbrica, smista zuccheri, fabbrica proteine e neutralizza tossine in stanze diverse. Questa compartimentazione permette di svolgere molte attività contemporaneamente senza interferenze.
Procarioti ed eucarioti a confronto
Mettere a confronto i due tipi di cellula aiuta a fissare le idee e a riconoscere la loro logica evolutiva. I procarioti sono comparsi sulla Terra circa 3,5 miliardi di anni fa e sono rimasti unicellulari, mentre gli eucarioti, più recenti, hanno costruito anche organismi pluricellulari complessi come piante e animali. Nei procarioti il DNA è circolare e nudo, negli eucarioti è lineare e avvolto attorno a proteine chiamate istoni che formano la cromatina. I ribosomi sono presenti in entrambi, ma sono più piccoli (70S) nei procarioti e più grandi (80S) negli eucarioti, dettaglio sfruttato da molti antibiotici per colpire solo i batteri. La riproduzione dei procarioti avviene per scissione binaria, un processo rapido, mentre quella degli eucarioti coinvolge mitosi o meiosi, più lente ma più precise. Una teoria importante, detta endosimbiotica, sostiene che mitocondri e cloroplasti derivino da antichi procarioti inglobati da cellule più grandi, mostrando un legame evolutivo profondo fra i due mondi.
Ricorda
I punti chiave da fissare bene in mente sono quattro. 1. Tutte le cellule hanno membrana plasmatica, citoplasma, ribosomi e DNA. 2. La cellula procariote non ha nucleo né organuli rivestiti da membrana e ha DNA circolare nel nucleoide. 3. La cellula eucariote ha nucleo, organuli specializzati e DNA lineare organizzato in cromosomi. 4. Le cellule eucariote si dividono in animali e vegetali, queste ultime con parete, cloroplasti e grande vacuolo.
Ora prova questo piccolo esercizio attivo sul quaderno. Disegna due colonne intitolate Procariote ed Eucariote e, sotto ciascuna, riporta almeno cinque caratteristiche distintive. Poi scegli un organismo che conosci, ad esempio un fungo del pane oppure un batterio dello yogurt, e scrivi accanto a quale tipo di cellula appartiene, motivando la scelta in due righe. Infine, indica con una freccia almeno tre elementi che le due cellule hanno comunque in comune, per ricordare che, pur diverse, sono entrambe vive.