La cellula: unità fondamentale della vita

La Teoria Cellulare e la Scoperta delle Cellule

La cellula, scoperta da Robert Hooke nel 1665 attraverso l'osservazione di un campione di sughero al microscopio, è l'unità fondamentale di tutti gli organismi viventi. La teoria cellulare, sviluppata da scienziati come Matthias Schleiden, Theodor Schwann e Rudolf Virchow nel corso del XIX secolo, stabilisce che tutti gli esseri viventi sono composti da cellule e che ogni cellula deriva da un'altra preesistente. Questa teoria si basa su principi fondamentali: la cellula come unità di base della vita, la composizione di tutti gli organismi viventi da cellule, la generazione di nuove cellule attraverso la divisione cellulare, e il mantenimento delle funzioni vitali attraverso reazioni chimiche complesse all'interno delle cellule, che costituiscono il loro metabolismo. Le cellule sono delimitate da una membrana plasmatica che regola l'omeostasi cellulare, controllando gli scambi di sostanze e informazioni con l'ambiente esterno.

Caratteristiche Distintive delle Cellule Procariotiche ed Eucariotiche

Le cellule si classificano in due grandi categorie: procariotiche ed eucariotiche. Le cellule procariotiche, rappresentate principalmente dai batteri e dagli archei, sono caratterizzate dall'assenza di un nucleo delimitato da una membrana e presentano un DNA circolare libero nel citoplasma. Non possiedono organuli interni membranosi e la loro parete cellulare è composta principalmente da peptidoglicani, con variazioni strutturali tra i diversi gruppi. Alcuni procarioti, come i cianobatteri, sono capaci di fotosintesi grazie alla presenza di tilacoidi interni. Le cellule eucariotiche, che includono quelle di piante, animali, funghi e protisti, hanno un nucleo ben definito che racchiude il DNA lineare e sono dotate di organuli come il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, i mitocondri e, nelle piante e in alcune alghe, i cloroplasti. Le cellule vegetali eucariotiche possiedono inoltre una parete cellulare costituita da cellulosa e un grande vacuolo centrale che contribuisce alla regolazione osmotica e al sostegno della cellula.

Struttura e Funzione delle Cellule Procariotiche

Le cellule procariotiche, pur essendo semplici nella struttura, sono altamente efficienti nelle loro funzioni biologiche. Il loro materiale genetico, il DNA, si trova in una regione del citoplasma chiamata nucleoide. Queste cellule possono possedere strutture come flagelli per il movimento e pili per l'adesione o la coniugazione. La parete cellulare dei batteri è fondamentale per la loro sopravvivenza e può essere classificata in base alla colorazione di Gram: i batteri gram-positivi hanno uno spesso strato di peptidoglicani, mentre i gram-negativi presentano uno strato più sottile circondato da una membrana esterna. I batteri si riproducono principalmente attraverso la scissione binaria, un processo di divisione cellulare asessuata, e in alcuni casi possono scambiare materiale genetico tramite la coniugazione, un meccanismo di trasferimento genico orizzontale.

Organizzazione e Complessità delle Cellule Eucariotiche

Le cellule eucariotiche si distinguono per la loro maggiore complessità e organizzazione interna, con una compartimentalizzazione che permette la specializzazione delle funzioni cellulari. Il nucleo, delimitato da un doppio strato di membrana chiamato involucro nucleare, contiene la cromatina e il nucleolo, quest'ultimo essenziale per la sintesi degli RNA ribosomiali. Gli organuli interni svolgono ruoli specifici: il reticolo endoplasmatico è coinvolto nella sintesi proteica e lipidica, l'apparato di Golgi nel processamento e trasporto delle proteine, i mitocondri nella produzione di ATP attraverso la respirazione cellulare e i cloroplasti, presenti solo nelle cellule vegetali e in alcune alghe, nella fotosintesi. La cellula vegetale ha anche una parete cellulare rigida e un vacuolo centrale che contribuiscono al sostegno strutturale e alla regolazione del volume cellulare.

I Virus: Entità al Confine tra Vita e Non-Vita

I virus sono entità biologiche che si collocano al confine tra la vita e la non-vita, in quanto non possiedono una struttura cellulare e richiedono una cellula ospite per replicarsi. Sono costituiti da un capside proteico che racchiude il loro materiale genetico, che può essere DNA o RNA, a singolo o doppio filamento. I virus sono classificati in base alla morfologia del capside, al tipo di acido nucleico e alla specificità per la cellula ospite che infettano, un fenomeno noto come tropismo virale. La loro capacità di infettare specifiche cellule è mediata dall'interazione tra le proteine virali di superficie e i recettori presenti sulla membrana della cellula ospite.