La struttura e le funzioni delle cellule

Tipologie di Cellule: Procarioti ed Eucarioti

Le cellule rappresentano l'unità fondamentale di tutti gli organismi viventi e si classificano in due grandi categorie: procarioti ed eucarioti. Le cellule eucariote sono complesse e possiedono un nucleo ben definito, dove è contenuto il materiale genetico, e diversi organuli cellulari, come il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, i mitocondri e i lisosomi, ciascuno racchiuso da membrane specifiche. I procarioti, che includono batteri e archeobatteri, sono organismi più semplici e non presentano un nucleo delimitato da una membrana; il loro DNA si trova libero nel citoplasma, in una regione denominata nucleoide. Queste cellule possiedono una parete cellulare rigida, che fornisce supporto e protezione, e in alcuni casi una capsula esterna. Per la locomozione, i procarioti possono avere strutture come flagelli e per l'adesione a superfici possono presentare pili.

Organismi Unicellulari e Pluricellulari

Gli organismi unicellulari sono formati da una sola cellula, che svolge tutte le funzioni vitali necessarie alla sopravvivenza. Questi organismi possono essere procarioti, come i batteri, o eucarioti, come i protozoi e le alghe unicellulari. Gli organismi pluricellulari, d'altra parte, sono composti da molteplici cellule eucariote che si organizzano in tessuti, organi e sistemi, lavorando insieme per sostenere la vita dell'organismo. Le cellule all'interno di questi organismi possono differenziarsi in vari tipi, assumendo funzioni specializzate, come quelle del tessuto muscolare, nervoso o epiteliale. Nel corpo umano, ad esempio, si stima che ci siano oltre 200 tipi di cellule, che contribuiscono a formare un numero totale di circa 37,2 trilioni di cellule.

La Riproduzione Cellulare

Le cellule seguono un ciclo vitale che comprende la nascita, la crescita, la riproduzione e la morte. La riproduzione cellulare avviene attraverso la divisione cellulare. I procarioti si riproducono per scissione binaria, un processo semplice in cui il DNA si duplica e la cellula si divide in due nuove cellule figlie. Le cellule eucariote si dividono attraverso la mitosi, un processo più complesso che assicura la corretta distribuzione del materiale genetico duplicato tra le due cellule figlie. Inoltre, le cellule eucariote possono anche riprodursi sessualmente attraverso la meiosi, che riduce il numero di cromosomi a metà per produrre gameti.

Cellule Sessuali e Riproduzione Sessuata

Negli organismi pluricellulari, la riproduzione sessuata avviene tramite la fusione di cellule sessuali o gameti, che sono cellule specializzate con metà del numero di cromosomi delle cellule somatiche. I gameti maschili (spermatozoi) e femminili (ovuli) si formano attraverso il processo di meiosi. La fecondazione si verifica quando uno spermatozoo e un ovulo si uniscono per formare uno zigote, che contiene un set completo di cromosomi. Lo zigote si sviluppa in un nuovo organismo attraverso una serie di divisioni mitotiche.

La Cellula e l'Energia: Respirazione e Fermentazione

Le cellule ottengono energia necessaria per le loro funzioni vitali attraverso la respirazione cellulare, un processo aerobico che si svolge nei mitocondri e che converte il glucosio e l'ossigeno in energia chimica (ATP), acqua e anidride carbonica. In condizioni anaerobiche, quando l'ossigeno è scarso o assente, alcune cellule possono ricorrere alla fermentazione per produrre energia. La fermentazione alcolica, tipica di lieviti e alcuni batteri, produce etanolo e anidride carbonica, mentre la fermentazione lattica, che avviene in alcuni batteri e nelle cellule muscolari, produce acido lattico.

La Fotosintesi Clorofilliana

La fotosintesi clorofilliana è il processo biologico mediante il quale piante, alghe e alcuni tipi di batteri fotosintetici convertono l'energia luminosa del sole in energia chimica, sintetizzando glucosio a partire da anidride carbonica e acqua. La clorofilla, il pigmento verde presente nei cloroplasti delle cellule vegetali, gioca un ruolo cruciale in questo processo. La fotosintesi non solo produce glucosio, ma rilascia anche ossigeno come sottoprodotto, vitale per la respirazione degli organismi aerobici. La fotosintesi e la respirazione cellulare sono processi biochimici complementari che mantengono l'equilibrio dei livelli di ossigeno e anidride carbonica nell'atmosfera.