Obiettivi di apprendimento
- Descrivere la struttura e la funzione della membrana cellulare, inclusa la sua regolazione dei materiali in entrata e in uscita dalla cellula
- Descrivere le funzioni dei vari organelli citoplasmatici
- Spiegare la struttura e il contenuto del nucleo, così come il processo di replicazione del DNA
- Spiega il processo con cui una cellula costruisce le proteine usando il codice del DNA
- Lista le fasi del ciclo cellulare in ordine, incluse le fasi della divisione cellulare in entrambe le cellule somatiche
- Discutere come una cellula si differenzia e diventa più specializzata
- Elenca le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di alcuni tipi di cellule rappresentative nel corpo umano
Figura 1. Cellula colorata con fluorescenza in fase di mitosi. Una cellula polmonare di un tritone, comunemente studiata per la sua somiglianza alle cellule polmonari umane, è colorata con coloranti fluorescenti. La macchia verde rivela i fusi mitotici, il rosso è la membrana cellulare e parte del citoplasma, e le strutture che appaiono blu chiaro sono i cromosomi. Questa cellula è in anafase di mitosi. (credit: “Mortadelo2005″/Wikimedia Commons)
Ti sei sviluppato da una singola cellula uovo fecondata nell’organismo complesso contenente trilioni di cellule che vedi quando ti guardi allo specchio. Durante questo processo di sviluppo, le prime cellule indifferenziate si differenziano e diventano specializzate nella loro struttura e funzione. Questi diversi tipi di cellule formano tessuti specializzati che lavorano di concerto per eseguire tutte le funzioni necessarie all’organismo vivente. I biologi cellulari e dello sviluppo studiano come la continua divisione di una singola cellula porti a tale complessità e differenziazione.
Considera la differenza tra una cellula strutturale della pelle e una cellula nervosa. Una cellula strutturale della pelle può avere la forma di una piastra piatta (squamosa) e vivere solo per un breve periodo prima di essere eliminata e sostituita. Impacchettate strettamente in file e fogli, le cellule squamose della pelle forniscono una barriera protettiva per le cellule e i tessuti che si trovano sotto. Una cellula nervosa, d’altra parte, può avere la forma di una stella, inviando lunghi processi fino a un metro di lunghezza e può vivere per tutta la vita dell’organismo. Con le loro lunghe appendici tortuose, le cellule nervose possono comunicare tra loro e con altri tipi di cellule del corpo e inviare rapidi segnali che informano l’organismo sul suo ambiente e gli permettono di interagire con quell’ambiente.
Queste differenze illustrano un tema molto importante che è coerente a tutti i livelli organizzativi della biologia: la forma di una struttura è ottimale per svolgere particolari funzioni assegnate a quella struttura. Tenete a mente questo tema mentre visitate l’interno di una cellula e vi vengono presentati i vari tipi di cellule del corpo. Una responsabilità primaria di ogni cellula è quella di contribuire all’omeostasi.
L’omeostasi è un termine usato in biologia che si riferisce ad uno stato dinamico di equilibrio entro parametri che sono compatibili con la vita. Per esempio, le cellule viventi hanno bisogno di un ambiente a base d’acqua per sopravvivere, e ci sono vari meccanismi fisici (anatomici) e fisiologici che mantengono umidi tutti i trilioni di cellule viventi nel corpo umano. Questo è un aspetto dell’omeostasi. Quando un particolare parametro, come la pressione sanguigna o il contenuto di ossigeno nel sangue, si sposta abbastanza lontano dall’omeostasi (generalmente diventando troppo alto o troppo basso), la malattia o la patologia – e a volte la morte – inevitabilmente risulta.
Il concetto di cellula è iniziato con osservazioni microscopiche del tessuto di sughero morto dallo scienziato Robert Hooke nel 1665. Senza rendersi conto della loro funzione o importanza, Hook coniò il termine “cellula” basandosi sulla somiglianza delle piccole suddivisioni nel sughero alle stanze che i monaci abitavano, chiamate celle. Circa dieci anni dopo, Antonie van Leeuwenhoek divenne la prima persona a osservare al microscopio cellule vive e in movimento. Nel secolo successivo, si svilupperà la teoria che le cellule rappresentano l’unità di base della vita. Queste piccole sacche piene di fluido ospitano i componenti responsabili delle migliaia di reazioni biochimiche necessarie a un organismo per crescere e sopravvivere. In questo capitolo, conoscerete i principali componenti e le funzioni di una cellula prototipica generalizzata e scoprirete alcuni dei diversi tipi di cellule del corpo umano.