Anatomia e fisiologia I

Le cellule sono la base della vita, l’unità strutturale di base degli esseri viventi. Molecole come l’acqua e gli aminoacidi non sono vive, ma le cellule sì! Tutta la vita è composta da cellule di un tipo o di un altro.

Una delle caratteristiche dei sistemi viventi è la capacità di mantenere l’omeostasi, o uno stato interno relativamente costante. La cellula è il primo livello di complessità in grado di mantenere l’omeostasi, ed è la struttura unica della cellula che permette questa funzione critica.

In questa sezione del corso, imparerai a conoscere la cellula e tutte le parti che la rendono funzionale. Ti concentrerai anche sulla membrana cellulare, che è la struttura che circonda la cellula e separa il suo ambiente interno da quello esterno. È una componente critica perché controlla ciò che può entrare e uscire dalla cellula. Questa sezione descriverà anche come le cellule si riproducono per mantenere l’omeostasi.

L’attuale teoria cellulare afferma che:

1. Tutti gli esseri viventi conosciuti sono composti da una o più cellule.
2. Tutte le nuove cellule sono create da cellule preesistenti che si dividono in due.
3. La cellula è l’unità più fondamentale di struttura e funzione in tutti gli organismi viventi.

I moderni teorici della cellula affermano che tutte le funzioni essenziali alla vita avvengono all’interno della cellula e che, durante la divisione cellulare, la cellula contiene e trasmette alla generazione successiva le informazioni necessarie per condurre e regolare il funzionamento della cellula.

Iniziamo il nostro studio della cellula esaminando l’anatomia di base di una cellula animale. Ogni cellula consiste di tre componenti mostrati nell’immagine qui sopra.

1. Una membrana cellulare che circonda e protegge la cellula
2. Il citoplasma che è l’interno acquoso della cellula che contiene ioni, proteine e organelli
3. Organelli che svolgono tutte le attività necessarie alla cellula per vivere, crescere e riprodursi

Nel corpo, le cellule rappresentano un livello di organizzazione tra organelli e tessuti. Gli organelli a loro volta sono composti da macromolecole specializzate e i tessuti sono collezioni di cellule specializzate. I tessuti di cervello, reni, fegato, muscoli e polmoni differiscono l’uno dall’altro a causa della struttura e della funzione delle cellule che li compongono. Così, le cellule che compongono ogni tipo di tessuto variano in forma, dimensione e struttura interna per permettere la loro specifica funzione fisiologica all’interno del tessuto.Un concetto importante da tenere a mente mentre si studia l’anatomia e la fisiologia è che la struttura determina la funzione. Quando guardi la forma di una cellula, ti dà un indizio sulla sua funzione.

Osserva le cellule qui sotto e pensa a come la forma è necessaria per il suo ruolo. Vedi se riesci ad abbinare la cellula con la sua funzione.

Organelli

Ogni processo cellulare viene svolto in un luogo specifico della cellula, spesso situato in un organello o intorno ad esso. Pensa a un organello come a un livello di organizzazione tra le macromolecole e la cellula. Gli organelli svolgono compiti specializzati all’interno della cellula, localizzando funzioni come la replicazione, la produzione di energia, la sintesi proteica e l’elaborazione di cibo e rifiuti. Le varie cellule differiscono nella disposizione e nel numero degli organelli, oltre che strutturalmente, dando origine alle centinaia di tipi di cellule che si trovano nel corpo.

L’obiettivo di questa sezione è capire gli organelli della cellula, come interagiscono tra loro, e come funzionano durante il trasporto, la crescita e la divisione nella cellula. Imparerai a conoscere l’ambiente chimico controllato che una cellula mantiene e quali restrizioni questo pone sui tipi di reazioni chimiche che può eseguire. Questo background è vitale per comprendere processi chiave come il modo in cui una cellula rilascia energia dal glucosio, produce e piega le proteine, e passa attraverso la crescita e la divisione cellulare.

Pensa a una città e ai vari lavori all’interno di una città. Una cellula è simile, con ogni organello che serve uno scopo specifico. Ci sono organelli il cui compito è quello di fornire forma e struttura alla cellula, proprio come le strade e i ponti della città. Questi organelli ricchi di proteine includono filamenti intermedi, microtubuli e microfilamenti. Alcuni di questi muovono effettivamente altri organelli nella cellula o ne cambiano la forma. Quando una cellula muscolare si contrae o si accorcia, lo fa grazie ai microfilamenti composti dalle proteine actina e miosina. Un organello speciale composto da microtubuli si trova in una zona vicino al nucleo, il centrosoma. Il centrosoma contiene una coppia di fasci di microtubuli noti come centrioli. I centrioli sono importanti perché spostano i cromosomi alle estremità opposte della cellula durante la replicazione cellulare chiamata mitosi. I neuroni non hanno centrioli e non possono replicarsi.

Altri organelli aiutano a sintetizzare le proteine necessarie alla cellula. Queste fabbriche di proteine sono chiamate ribosomi. Possono essere sparsi all’interno della cellula o attaccati a un sistema di canali di membrana chiamato reticolo endoplasmatico o ER. Quando l’ER ha i ribosomi attaccati ad esso, è chiamato ER ruvido (i ribosomi gli danno un aspetto ruvido o granuloso). Quando l’ER non ha ribosomi è chiamato ER liscio e funziona per la sintesi dei lipidi e lo stoccaggio delle tossine. Quando una proteina viene prodotta deve essere piegata in una forma specifica per funzionare. Spesso devono essere attaccate ulteriori catene laterali di carboidrati. La proteina viene elaborata nell’ER grezzo. Una volta formata entra nell’apparato di Golgi che è l’impianto di distribuzione della cellula. Esso completa qualsiasi elaborazione della proteina e poi la impacchetta in una vescicola per il trasporto verso la sua destinazione. Alcune proteine sono necessarie nella membrana cellulare e le vescicole si assicurano che raggiungano la membrana. L’apparato di Golgi produce anche un tipo speciale di vescicola chiamata lisosoma. Il lisosoma è lo spazzino della cellula. Prende i detriti e i rifiuti cellulari e li distrugge. Il lisosoma contiene enzimi idrolitici molto potenti per fare questo. È molto importante che gli enzimi rimangano nel lisosoma o distruggerebbero la cellula.

La centrale elettrica della cellula è il mitocondrio. Questo organello genera l’ATP o energia per la cellula. I mitocondri hanno anche il loro proprio DNA chiamato DNA mitocondriale (mDNA) e possono replicarsi.

Infine c’è il controllore della cellula. Questo è il nucleo. Non tutte le cellule hanno un nucleo e sono chiamate anucleate. Se guardate l’immagine dei globuli rossi vedrete un punto bianco al centro della cellula – è dove si trovava il nucleo. Il nucleo viene espulso quando maturano. Alcune cellule hanno più di un nucleo e sono chiamate multinucleate. Le cellule del muscolo scheletrico sono cellule molto grandi e sono multinucleate. Il nucleo contiene il DNA della cellula e il nucleolo. Il nucleolo è un organello che produce i ribosomi. Il DNA è il tuo codice genetico. Contiene i geni che contengono le istruzioni per produrre ogni proteina del tuo corpo. Il nucleo è circondato dalla sua stessa membrana con piccoli fori chiamati pori nucleari. La membrana è chiamata membrana nucleare o involucro nucleare.

Il diagramma interattivo qui sotto mostra un disegno di una cellula eucariotica. I componenti della cellula nella lista si collegano a immagini che evidenziano queste stesse strutture in una cellula vivente.

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