Cellule — struttura, tipi e funzioni dei mattoni fondamentali della vita

Le cellule sono le unità fondamentali della vita. In biologia, una cellula è la più piccola unità vivente capace di mantenere un confine con l’esterno, usare energia, conservare informazioni genetiche e produrre le molecole di cui ha bisogno.

Per questo una cellula è diversa da una molecola, da una proteina o da un organello. Un mitocondrio aiuta la cellula a funzionare, ma è solo una parte di un sistema più grande. Una cellula completa coordina i processi di base necessari alla vita.

Le parti fondamentali comuni alla maggior parte delle cellule

Le cellule possono avere aspetti molto diversi, ma la maggior parte condivide alcune caratteristiche essenziali.

Membrana cellulare

La membrana cellulare forma il confine tra la cellula e l’ambiente circostante. Aiuta a controllare ciò che entra e ciò che esce, cosa importante perché le cellule devono mantenere le condizioni interne entro limiti compatibili con la vita.

Citoplasma

Il citoplasma è la regione interna in cui avvengono molte reazioni. Comprende il fluido all’interno della cellula e le strutture sospese in quel fluido.

Materiale genetico

Le cellule hanno bisogno di informazioni genetiche per mantenersi e, quando le condizioni lo permettono, produrre nuove cellule. Nella vita cellulare, queste informazioni sono conservate nel DNA, anche se sono organizzate in modo diverso nei vari tipi di cellule.

Ribosomi

I ribosomi producono proteine. Poiché le proteine svolgono gran parte del lavoro strutturale e chimico della cellula, i ribosomi sono una delle caratteristiche più importanti condivise dai diversi tipi cellulari.

I due principali tipi di cellule

Una delle distinzioni iniziali più utili è quella tra cellule procariotiche e cellule eucariotiche.

Cellule procariotiche

Le cellule procariotiche, comprese batteri e archei, non hanno un nucleo. Il loro DNA non è racchiuso in un compartimento delimitato da membrana e non possiedono lo stesso insieme di organelli membranosi tipico delle cellule vegetali e animali.

Questo non significa che siano prive di organizzazione. Regolano comunque il trasporto, producono proteine, usano energia e rispondono all’ambiente.

Cellule eucariotiche

Le cellule eucariotiche hanno un nucleo e molti organelli delimitati da membrana. Animali, piante, funghi e protisti sono formati da cellule eucariotiche.

Questa compartimentazione interna permette a funzioni diverse di svolgersi in luoghi diversi. Per esempio, il nucleo conserva la maggior parte del DNA, i mitocondri svolgono fasi principali della respirazione cellulare e, nelle piante e in molte alghe, i cloroplasti svolgono la fotosintesi.

Perché la struttura cellulare corrisponde alla funzione

Le cellule non sono tutte costruite allo stesso modo. La loro struttura dipende dal compito che svolgono.

Un neurone ha lunghi prolungamenti per trasmettere segnali. Una cellula muscolare è specializzata nella contrazione. Molte cellule delle foglie contengono cloroplasti perché aiutano a catturare l’energia luminosa. L’idea centrale è semplice: la struttura cellulare sostiene la funzione cellulare.

Esempio svolto: cellula della foglia vs. cellula della radice

Una cellula della foglia e una cellula della radice appartengono entrambe alla stessa pianta, ma svolgono funzioni diverse.

Una tipica cellula della foglia vicino alla superficie è esposta alla luce, quindi molte di queste cellule contengono cloroplasti per la fotosintesi. Una cellula della radice si trova di solito nel sottosuolo e non riceve abbastanza luce per la fotosintesi, quindi in genere non possiede cloroplasti.

Entrambe le cellule hanno comunque una membrana cellulare, il citoplasma, i ribosomi e di solito un nucleo, perché entrambe devono regolare il trasporto, produrre proteine e controllare l’attività cellulare. La differenza non è casuale. Riflette ciò che ciascuna cellula deve fare.

Questo è il modo più utile per studiare le cellule: partire dalla funzione e poi chiedersi quali strutture la rendono possibile.

Errori comuni che gli studenti fanno sulle cellule

Pensare che tutte le cellule abbiano le stesse parti

È un’affermazione troppo generale. Molte caratteristiche sono condivise, ma non tutte le cellule hanno gli stessi organelli o la stessa forma. I globuli rossi maturi dei mammiferi, per esempio, sono insoliti perché sono privi di nucleo.

Identificare "cellula" con "cellula animale"

Molti schemi introduttivi mostrano una cellula animale, ma tra le cellule ci sono anche cellule batteriche, cellule vegetali, cellule fungine e molti tipi di cellule dei protisti. Il classico schema della cellula animale è solo un esempio.

Supporre che gli organismi più grandi abbiano cellule più grandi

Di solito, gli organismi grandi hanno soprattutto più cellule, non cellule molto più grandi. La dimensione cellulare è limitata da vincoli pratici, come l’efficienza con cui i materiali possono attraversare la membrana.

Considerare gli organelli come esseri viventi separati

Gli organelli hanno funzioni importanti, ma nella biologia standard sono parti della cellula, non cellule complete di per sé.

Dove compare l’idea di cellula in biologia

Il concetto di cellula compare in quasi tutta la biologia. Aiuta a spiegare crescita, riproduzione, genetica, malattie, specializzazione dei tessuti e il modo in cui gli organismi scambiano materia ed energia con l’ambiente.

Rende anche più facili gli argomenti successivi. Organelli cellulari ha più senso una volta capito quali funzioni devono svolgere le cellule, e cellula vegetale vs cellula animale diventa più chiaro quando si comprende che cellule diverse sono specializzate per ruoli diversi.

Prova una domanda simile

Scegli un tipo di cellula, come un batterio, una cellula della foglia o una cellula muscolare, e rispondi a due domande: qual è il suo compito principale e quali strutture la aiutano a svolgerlo? Se riesci a collegare struttura e funzione senza affidarti a un’immagine memorizzata, allora il concetto sta iniziando a diventare chiaro.

Per un passaggio successivo strettamente collegato, confronta questo argomento con cell organelles, cell membrane, o plant cell vs animal cell.