La cellula è l’elemento fondamentale di tutti gli organismi viventi. Sebbene le cellule differiscano notevolmente per dimensioni, forma e specializzazione, condividono alcuni componenti essenziali:una membrana esterna che racchiude la cellula e il citoplasma che riempie l'interno.
Le cellule procariotiche, come i batteri, sono prive di nucleo e di organelli legati alla membrana, quindi il loro citoplasma costituisce quasi l'intero interno visibile. Le cellule eucariotiche, presenti nelle piante, negli animali e nei funghi, contengono un nucleo e numerosi organelli, ma tutto ciò che è al di fuori del nucleo e di questi organelli è ancora considerato citoplasma.
Il citoplasma si riferisce allo spazio pieno di liquido all'interno di una cellula che ospita tutte le strutture cellulari tranne il nucleo e la membrana circostante. Fornisce un mezzo per reazioni biochimiche, trasporto di molecole e organizzazione di organelli.
Il termine citosol descrive la sostanza gelatinosa che costituisce la maggior parte del citoplasma. Il citosol è essenzialmente il citoplasma meno gli organelli; è l'ambiente in cui galleggiano gli organelli e in cui operano molecole ed enzimi disciolti.
L'acqua costituisce la maggior parte del citoplasma, ma contiene anche sali, proteine e numerosi enzimi che catalizzano le reazioni cellulari. Anche se il citoplasma in sé non ha un'unica funzione principale, funge da impalcatura fisica che supporta il movimento e l'elaborazione delle molecole essenziali per la vita.
Nelle cellule procariotiche, il citoplasma contiene liberamente materiale genetico e componenti metabolici. Negli eucarioti, il citoplasma circonda il nucleo, il cui diametro è tipicamente pari al 10-30% della dimensione complessiva della cellula, e fornisce l'ambiente affinché gli organelli possano funzionare.
Spesso chiamati le centrali energetiche della cellula, i mitocondri eseguono la respirazione aerobica. La loro doppia membrana e le pieghe interne (creste) aumentano la superficie per reazioni come il ciclo dell'acido tricarbossilico (ciclo di Krebs). Sebbene tutti gli eucarioti possiedano mitocondri, il loro ruolo è particolarmente critico negli animali che fanno affidamento esclusivamente sull'energia metabolica.
L'ER forma una rete che si estende dall'involucro nucleare al citoplasma. Il RE ruvido è costellato di ribosomi e sintetizza le proteine, mentre il RE liscio funziona nella sintesi dei lipidi e nella disintossicazione.
Rappresentato come una pila di cisterne appiattite, il Golgi modifica, ordina e confeziona proteine e lipidi per il trasporto verso le loro destinazioni all'interno o all'esterno della cellula.
Questi organelli di stoccaggio accumulano enzimi, sostanze nutritive e prodotti di scarto. Nelle cellule vegetali, un grande vacuolo centrale mantiene la pressione del turgore e immagazzina composti come amido e pigmenti.
I lisosomi contengono enzimi idrolitici che degradano le macromolecole e i detriti cellulari. Sequestrando questi enzimi nelle vescicole legate alla membrana, la cellula si protegge dall'autodigestione.
Tipici delle cellule vegetali e algali, i cloroplasti contengono clorofilla, che consente la fotosintesi, convertendo l'energia luminosa in energia chimica e producendo glucosio per l'organismo.
Il citosol è una matrice gelatinosa che supporta gli organelli e le sostanze disciolte. Ospita il citoscheletro, una rete di microtubuli e microfilamenti, che mantiene la forma cellulare, facilita il trasporto intracellulare e supporta la divisione cellulare.
I microtubuli, composti da subunità di tubulina, sono assemblati nei centrioli all'interno dei centrosomi. I microfilamenti, costituiti da actina, forniscono forza contrattile e sono essenziali per la motilità e la contrazione muscolare.
Nelle cellule vegetali, i plasmodesmi, minuscoli canali che collegano cellule adiacenti, consentono la comunicazione citoplasmatica diretta, consentendo il trasporto di molecole di segnalazione e metaboliti.
Oltre agli organelli, il citosol contiene una vasta gamma di enzimi, ioni (calcio, potassio, sodio) e metaboliti come carboidrati e nucleotidi. Queste molecole partecipano alle vie metaboliche, alla trasduzione del segnale e all'omeostasi cellulare.
Poiché la diffusione è la modalità principale di movimento nel citosol, la distribuzione delle molecole segue gradienti di concentrazione. I rapidi cambiamenti nella domanda metabolica spesso richiedono meccanismi di trasporto attivi per superare i limiti della semplice diffusione.
