Di Kevin Beck • Aggiornato il 30 agosto 2022
Le cellule sono le unità fondamentali della vita, possiedono le caratteristiche essenziali che definiscono i sistemi viventi:metabolismo, crescita e riproduzione. Proprio come gli atomi sono alla base della chimica, le cellule sono alla base della biologia. Il corpo umano ospita più di 30 trilioni di cellule, ciascuna delle quali è un sistema complesso e autonomo.
L'idea che la materia sia composta di unità discrete risale a Democrito (V-IV a.C.). Tuttavia fu solo nel XVII secolo, con l’avvento del microscopio, che gli scienziati poterono effettivamente osservare queste unità. Robert Hooke coniò il termine “cella” nel 1665 mentre studiava il sughero; due decenni dopo, Anton van Leeuwenhoek scoprì i batteri. Nel 1855, Rudolph Virchow affermò correttamente che le cellule viventi derivano solo da altre cellule viventi, un principio che in seguito sarebbe stato alla base della teoria cellulare.
I procarioti – batteri e archaea – esistono da circa 3,5 miliardi di anni, ossia circa tre quarti dell’età della Terra. Sono tipicamente unicellulari. Gli eucarioti, che comprendono animali, piante e funghi, emersero attraverso un evento endosimbiotico quasi 3 miliardi di anni fa, quando una cellula primitiva inghiottì un batterio aerobico che si evolse nel mitocondrio. Questa partnership ha consentito l'evoluzione della complessa vita multicellulare.
Nonostante la grande diversità, tutte le cellule condividono componenti fondamentali:una membrana plasmatica, citoplasma, DNA e ribosomi. Anche i procarioti possiedono una parete cellulare rigida, così come le cellule vegetali. Negli eucarioti, il DNA è racchiuso all'interno di un nucleo circondato da un involucro nucleare.
La membrana plasmatica è un doppio strato fosfolipidico composto da teste idrofile e code idrofobiche. Questa disposizione conferisce semipermeabilità, consentendo a piccole molecole come glucosio e CO₂ di diffondersi liberamente mentre le molecole più grandi o cariche richiedono un trasporto attivo tramite pompe alimentate da ATP.
Ulteriori informazioni sulla struttura e la funzione della membrana plasmatica.
Il nucleo, circondato dall'involucro nucleare, ospita i cromosomi, segmenti di DNA che differiscono in numero tra le specie (gli esseri umani hanno 23 tipi di cromosomi, 46 in totale). Durante la divisione cellulare, la replicazione del DNA precede la mitosi, garantendo un'accurata eredità genetica.
I ribosomi, situati nel citoplasma o legati al reticolo endoplasmatico, traducono l'RNA messaggero (mRNA) in proteine. Il processo inizia con la trascrizione del DNA in mRNA nel nucleo, seguita dalla traduzione della sequenza di aminoacidi sui ribosomi.
I mitocondri sono essenziali per la respirazione eucariotica. Dopo che la glicolisi ha generato ATP, il piruvato entra nei mitocondri, dove subisce il ciclo di Krebs nella matrice e la catena di trasporto degli elettroni sulla membrana interna, producendo la maggior parte dell'ATP cellulare.
Nei batteri, la fissione binaria copia il DNA e divide la cellula in due. La divisione eucariotica prevede la mitosi (profase, metafase, anafase, telofase, più prometafase in molti casi) seguita dalla citocinesi. Errori nella replicazione o riparazione del DNA possono portare alla proliferazione cellulare incontrollata, il segno distintivo del cancro.
