Tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule, ma non tutte le cellule sono uguali: si distinguono in procariote ed eucariote, due grandi modelli organizzativi che riflettono storie evolutive diverse.
La cellula è l'unità fondamentale della vita, capace di svolgere autonomamente tutte le funzioni vitali come nutrirsi, crescere, rispondere agli stimoli e riprodursi. Già nell'Ottocento Schleiden e Schwann formularono la teoria cellulare, secondo cui ogni organismo è composto da una o più cellule e ogni cellula deriva da un'altra cellula preesistente. Osservando al microscopio, però, gli studiosi si accorsero presto che esistono due tipi profondamente diversi di organizzazione interna. Da questa scoperta nacque la distinzione fra cellule procariote ed eucariote, basata soprattutto sulla presenza o assenza di un nucleo delimitato da una membrana. Capire questa differenza è essenziale per comprendere l'evoluzione, la diversità dei viventi e la stessa struttura dei nostri tessuti.
La cellula procariote: semplicità ed efficienza
La cellula procariote è la più antica forma di vita comparsa sulla Terra, circa 3,5 miliardi di anni fa, ed è tipica dei batteri e degli archei. Il termine deriva dal greco pro-káryon, cioè "prima del nucleo", perché in queste cellule il materiale genetico non è racchiuso in un nucleo vero e proprio. Il DNA, generalmente un unico cromosoma circolare, si trova libero nel citoplasma in una zona chiamata nucleoide, spesso accompagnato da piccoli anelli di DNA detti plasmidi. All'esterno la cellula è protetta da una membrana plasmatica e quasi sempre da una parete cellulare rigida, che ne mantiene la forma e la difende dagli urti osmotici. Internamente mancano gli organuli rivestiti da membrane, ma sono presenti i ribosomi, indispensabili per la sintesi delle proteine. Nonostante questa apparente semplicità, le cellule procariote sono straordinariamente efficienti: si riproducono molto rapidamente per scissione binaria e colonizzano ambienti estremi, dalle sorgenti termali ai ghiacci polari.
La cellula eucariote: complessità e specializzazione
La cellula eucariote, comparsa circa 1,5 miliardi di anni fa, costituisce il corpo di protisti, funghi, piante e animali, compreso l'essere umano. Il suo tratto distintivo è la presenza di un nucleo delimitato da una doppia membrana, all'interno del quale il DNA è organizzato in più cromosomi lineari associati a proteine chiamate istoni. Il citoplasma è ricco di organuli specializzati, ciascuno con un compito preciso: i mitocondri producono energia tramite la respirazione cellulare, il reticolo endoplasmatico sintetizza proteine e lipidi, l'apparato di Golgi le smista e le esporta, i lisosomi demoliscono le sostanze di scarto. Le cellule vegetali possiedono inoltre i cloroplasti per la fotosintesi, una parete di cellulosa e un grande vacuolo centrale che regola il turgore. Questa suddivisione del lavoro in compartimenti separati, detta compartimentazione, permette di svolgere molte reazioni chimiche diverse nello stesso momento senza che si disturbino a vicenda. Per esempio, mentre nei mitocondri di una cellula muscolare avviene la produzione di ATP, nel nucleo della stessa cellula può essere trascritto un gene necessario alla contrazione.
Ricorda
- Tutte le cellule possiedono membrana plasmatica, citoplasma, DNA e ribosomi: ciò che cambia è l'organizzazione interna del materiale genetico e degli organuli.
- Le cellule procariote (batteri e archei) non hanno nucleo né organuli membranosi; le cellule eucariote (protisti, funghi, piante, animali) hanno nucleo, organuli specializzati e dimensioni mediamente maggiori.
- La cellula vegetale eucariote si distingue da quella animale per parete cellulosica, cloroplasti e grande vacuolo centrale.
Esercizio attivo sul quaderno: disegna in due colonne una cellula procariote e una cellula eucariote animale, etichetta almeno cinque strutture per ciascuna e accanto al disegno scrivi tre differenze fondamentali fra le due, motivando perché ognuna rappresenta un vantaggio adattativo per l'organismo che la possiede.