La cellula è la più piccola unità in grado di vivere: ogni essere vivente, dal batterio alla balena, è formato da una o più cellule che lavorano insieme come gli abitanti di una città in miniatura.
Che cos'è una cellula
La cellula è la più piccola porzione di materia vivente capace di svolgere tutte le funzioni tipiche degli esseri viventi: respirare, nutrirsi, crescere, riprodursi e reagire agli stimoli dell'ambiente. Per capire le sue dimensioni pensa che in un solo millimetro di pelle ci sono migliaia di cellule, talmente piccole che non riusciamo a vederle a occhio nudo. Per osservarle servono strumenti chiamati microscopi, che ingrandiscono l'immagine centinaia o migliaia di volte. Il primo a vederle e a dare loro questo nome fu lo scienziato inglese Robert Hooke nel 1665, mentre osservava una sottile fettina di sughero. Hooke vide tante piccole stanze vuote che gli ricordavano le celle di un convento, e perciò le chiamò proprio cellule. Oggi sappiamo che quelle stanzette sono in realtà piene di vita e di attività instancabile.
La teoria cellulare
Dopo Hooke, altri studiosi come Schleiden, Schwann e Virchow capirono che tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule e formularono la cosiddetta teoria cellulare. Questa teoria si basa su tre principi fondamentali che ancora oggi guidano la biologia moderna nello studio della vita. Il primo principio afferma che ogni organismo, dal più semplice al più complesso, è costituito da una o più cellule. Il secondo principio dice che la cellula è l'unità sia strutturale, perché costruisce il corpo, sia funzionale, perché compie le attività vitali. Il terzo principio sostiene che ogni cellula nasce sempre da un'altra cellula preesistente, attraverso un processo di divisione. Un esempio quotidiano è la cicatrizzazione di una ferita al ginocchio: la pelle si ripara perché le cellule sane si dividono e ne formano di nuove.
La forma e le dimensioni
Le cellule possono avere forme molto diverse a seconda del compito che devono svolgere all'interno dell'organismo. I globuli rossi del sangue, ad esempio, sono tondi e schiacciati come piccoli dischi per scivolare meglio dentro i vasi sanguigni più stretti. Le cellule muscolari, invece, sono lunghe e affusolate come fili, perché devono allungarsi e accorciarsi per produrre il movimento delle braccia o delle gambe. Le cellule nervose hanno lunghi prolungamenti simili a rami di un albero, utili per trasmettere segnali da una parte all'altra del corpo. Anche le dimensioni cambiano molto: la maggior parte misura tra cinque e cinquanta millesimi di millimetro. Esistono però eccezioni curiose, come il tuorlo dell'uovo di gallina, che è in realtà una singola cellula gigante visibile a occhio nudo.
Le parti fondamentali della cellula
Ogni cellula, per quanto piccola, è organizzata come una piccola officina con parti precise che svolgono funzioni specifiche. La parte più esterna è la membrana cellulare, una sottile pellicola che separa l'interno dall'esterno e controlla cosa entra e cosa esce. All'interno troviamo il citoplasma, una sostanza gelatinosa simile a un albume d'uovo crudo, dove galleggiano le strutture chiamate organuli. Tra gli organuli più importanti c'è il nucleo, una specie di centro di comando che custodisce le istruzioni per far funzionare la cellula. Possiamo paragonare la cellula a una scuola: la membrana è il muro di cinta con il cancello, il citoplasma è il cortile e il nucleo è l'ufficio della preside. Ogni parte collabora con le altre, proprio come gli ambienti scolastici cooperano per far funzionare l'intero edificio.
Gli organuli e i loro compiti
Dentro il citoplasma lavorano numerosi organuli, ciascuno con una funzione ben precisa che permette alla cellula di vivere e crescere. I mitocondri sono le centrali energetiche perché trasformano il cibo in energia utilizzabile, un po' come una caldaia produce calore bruciando il gas. I ribosomi sono piccolissime fabbriche che costruiscono le proteine, cioè i mattoni e gli operai della cellula stessa. Il reticolo endoplasmatico e l'apparato di Golgi smistano e impacchettano le sostanze prodotte, esattamente come fanno i magazzinieri di un grande deposito. I lisosomi, infine, sono i bidoni dei rifiuti che digeriscono e smaltiscono ciò che non serve più. Se pensi alla tua cucina, i mitocondri sono il fornello, i ribosomi sono il piano di lavoro e i lisosomi sono il sacco della spazzatura.
Cellule animali e cellule vegetali
Le cellule animali e quelle vegetali condividono molte strutture, ma presentano anche differenze importanti legate al loro stile di vita. Le cellule vegetali, oltre alla membrana, possiedono una parete cellulare rigida fatta di cellulosa che dà sostegno alla pianta, come un'armatura. Hanno anche i cloroplasti, organuli verdi contenenti clorofilla che catturano la luce del sole per produrre cibo attraverso la fotosintesi. Possiedono inoltre un grande vacuolo centrale, una bolla piena d'acqua che mantiene la pianta turgida: per questo un'insalata appassisce quando le manca l'acqua. Le cellule animali, invece, sono prive di parete, di cloroplasti e hanno solo piccoli vacuoli, perché si nutrono mangiando altri esseri viventi. Pensa a una foglia di basilico verde e croccante: sotto la lente si vedrebbero migliaia di celle quadrate con i cloroplasti.
Procarioti ed eucarioti
Gli scienziati dividono tutte le cellule in due grandi categorie: le cellule procariote e le cellule eucariote. Le procariote sono semplici, piccole e non hanno un nucleo vero e proprio: il loro materiale genetico galleggia libero nel citoplasma. Appartengono a questa categoria i batteri, come quelli che fanno diventare il latte yogurt o quelli che vivono nel nostro intestino aiutandoci a digerire. Le cellule eucariote sono più grandi, più complesse e contengono un nucleo ben delimitato da una membrana che protegge il DNA. Sono eucariote le cellule degli animali, delle piante, dei funghi come i lieviti che fanno lievitare la pizza, e quelle dei protozoi. La differenza è simile a quella tra una casetta di legno a una sola stanza e un palazzo con tante stanze separate da pareti.
Unicellulari e pluricellulari
Un organismo può essere formato da una sola cellula oppure da miliardi di cellule che lavorano in squadra. Gli organismi unicellulari, come i batteri, i lieviti e i paramèci, svolgono tutte le funzioni vitali dentro l'unica cellula che li compone. Gli organismi pluricellulari, invece, sono come una grande orchestra in cui ogni cellula suona uno strumento diverso: le cellule simili si raggruppano in tessuti, i tessuti formano gli organi e gli organi compongono gli apparati. Per esempio, le cellule muscolari formano il tessuto muscolare, i tessuti muscolari costruiscono il cuore e il cuore lavora insieme ai vasi sanguigni nell'apparato circolatorio. Anche il tuo corpo, fatto di circa trenta mila miliardi di cellule, funziona così. Quando bevi un bicchiere d'acqua dopo aver corso, miliardi di cellule la ricevono e ripartono al lavoro contemporaneamente.
Ricorda
- La cellula è la più piccola unità vivente, scoperta da Robert Hooke nel 1665.
- La teoria cellulare afferma che tutti i viventi sono fatti di cellule e che ogni cellula nasce da un'altra cellula.
- Le parti principali sono membrana, citoplasma e nucleo, più tanti organuli con compiti specifici.
- Le cellule vegetali hanno parete, cloroplasti e un grande vacuolo, le animali no.
- Esistono cellule procariote (senza nucleo) ed eucariote (con nucleo); gli organismi possono essere unicellulari o pluricellulari.
Piccolo esercizio di verifica: sul tuo quaderno disegna due rettangoli affiancati e rappresenta una cellula animale a sinistra e una cellula vegetale a destra. Etichetta in entrambe la membrana, il citoplasma e il nucleo; aggiungi nella vegetale la parete, i cloroplasti e il vacuolo. Sotto ai disegni scrivi tre differenze e due somiglianze tra i due tipi di cellula, usando frasi complete.