La cellula

La cellula

La cellula è la più piccola unità di sostanza vivente, la  quale, con gli sviluppi tecnologici del microscopio, fu osservata per la prima volta dallo scienziato Robert Hooke. Più precisamente, osservò una strato sottile di sughero, preso dalla corteccia di una quercia, e notò che era formato da sti simili alle celle di un alveare. Chiamò quindi questi sti cellule (cells in inglese).

Solo che Hooke aveva in realtà osservato le pareti di cellule vegetali morte.

In seguito, altri scienziati notarono che le cellule erano presenti in tutti gli organismi esaminati.

Verso la metà dell'800, queste osservazioni portarono quindi a formulare una teoria cellulare, secondo la quale tutti i viventi sono composti da cellule e inoltre che le cellule derivano da altre cellule.

Si distinguono due tipi di cellule: quella procariotica ("procariote": pro = "prima di" e karyon "nucleo"), priva di nucleo e di molti altri organuli, tipica dei batteri e degli archi batteri, che costituiscono il gruppo dei procarioti; quella eucariotica ("eucariota": eu = "vero" ed karyon "nucleo"), provvista invece di nucleo e altri organuli, delimitati da membrane, propria dei protisti, funghi, piante e animali, che costituiscono il gruppo degli eucarioti.

Il DNA è concentrato in una regione, detta nucleoide, che nelcellula - METABOLISMO, LA RESPIRAZIONE, RESPIRAZIONE AEROBICA DELLA SOSTANZA ORGANICA" class="text">la cellula procariotica non è delimitata da una membrana, mentre in quella eucariotica sì.

I timenti cellulari della cellula eucariotica sono quindi:

- il nucleo: il nucleo è circondato da un involucro nucleare, formato da una coppia di membrane;

Le sostanze prodotte dal nucleo, si spostano nel citoplasma attraverso dei canali chiamati pori, presenti nello spessore dell'involucro nucleare.

Queste sostanze comprendono le molecole che trasportano le istruzioni (codice genetico, formato dai nucleotidi) provenienti dal DNA nucleare, il quale, associato a proteine specifiche, forma lunghi filamenti di cromatina, che vanno poi a formare i cromosomi.

Nei cromosomi è presente il patrimonio ereditario di un individuo, chiamato genoma.

Il DNA è formato da 4 unità chiamate nucleotidi; ogni nucleotide è diviso i 3 parti: una molecola di acido fosforico, una di desossiribosio e da una base azotata, formata da adenina, timina, guanina, citosina.

Il DNA è costituito, inoltre, da 2 lunghi filamenti che formano una doppia elica .

Lungo ciascuna "ringhiera" si alternano molecole di acido fosforico e di desossiribosio.

Lungo la doppia elica si possono trovare solo coppie A-T unite con 2 legami idrogeno e G-G unite con 3 legami idrogeno.

Le basi che formano legami idrogeno tra loro si chiamano basi complementari.

Il DNA è capace anche di replicarsi e contiene le informazioni per la sintesi delle proteine, enzimi e altre sostanze.

La replicazione del DNA è la capacità del DNA di costruire una copia esatta di se stesso con la stessa sequenza di nucleotidi.

Questo processo inizia con la separazione delle basi, che si aprono come una  cerniera, favorita da un enzima; la separazione continua, e una altro enzima, chiamato DNA-polimerasi, unisce ad ogni filamento i nucleotidi adatti, prendendoli dal nucleo della cellula.

Ciascun filamento viene completato con un altro, composto dalle basi complementari e si formano 2 molecole di DNA identiche, quindi la quantità di DNA si è raddoppiata.

Il processo della replicazione ha dato origine al fenomeno della clonazione

Il  termine clonazione in generale significa ottenere una copia identica di un essere umano o di un animale.

Esistono di per sé la clonazione riproduttiva, per ottenere individui con lo stesso patrimonio genetico del donatore del nucleo, la clonazione terapeutica, per ottenere un embrione, la clonazione produttiva, per ottenere organi e tessuti.

Un primo esempio di cloni sono i gemelli, che di fatto possiedono lo stesso patrimonio genetico e le stesse caratteristiche fisiche.

La prima clonazione animale, è avvenuta nel 1997, con la pecora Dolly, che fu l'unica pecora a nascere dopo ben 277 fusioni.

Poi, ci fu, nel 1999, quella di un bue della giungla, che poco dopo la sua nascita, morì, e nel 2001, quella di un gatto; si è cercato addirittura di clonare animali già defunti.

Nell'ipotesi della clonazione umana, è importante ricordare, e questo riguarda anche per gli animali, che l'essere clonato non presenterebbe comunque caratteristiche psicologiche e abitudini medesime dell'essere donatore del nucleo.

Molti richiedono la clonazione, ad esempio, di un essere a noi caro,di cui siamo affezionati, e con ciò crediamo di prolungare la sua esistenza, ma al contrario facciamo ad esso vivere un'esperienza diversa, a meno che non si faccia vivere con consuetudini tali e quali.

Per tanto la clonazione umana, si considera proibita, perché si deve assolutamente rispettare la dignità nei confronti degli esseri umani e non violare i principi fondamentali di questi ultimi

La trascrizione del DNA è l' invio del messaggio del DNA per sintetizzare e formare proteine ed enzimi,  eseguito da un mediatore chiamato RNA messaggero, formato da una catena di nucleotidi.

L' enzima più importante della trascrizione si chiama RNA-polimerasi.

La traduzione del DNA è il passaggio del meccanismo che porta dal codice genetico alla formazione delle proteine, ed è compiuto da altre molecole di RNA.

Nella traduzione, l' RNA ribosomiale, che costituisce parecchi ribosomi, è la fabbrica delle proteine, mentre l' RNA di trasporto, ha il compito di trasportare gli amminoacidi sui ribosomi.

La mutazione è un cambiamento  ereditario nel patrimonio genetico della cellula, determinata da un cambiamento nella sequenza delle basi azotate del DNA.

La maggior parte delle volte le cellule somatiche mutate vengono riconosciute ed eliminate, altre volte no, e si trasformano in cellule tumorali.

Una mutazione genica interessa solo un gene e si traduce nella produzione di una proteina alterata; una mutazione cromosomica è un cambiamento nella successione dei geni, che a volte può anche cambiare il numero dei cromosomi (es. sindrome di Down, trisomia 21)

All'interno del nucleo si riconosce anche un nucleolo, costituito da una massa globulare di fibre e granuli e sede in cui avviene la formazione dei ribosomi.

- I ribosomi lavorano come "catene di montaggio" e sono costituiti da gruppi di proteine e acidi nucleici.

Gli enzimi e le proteine che rimangono nel citoplasma, sono prodotte da ribosomi sospesi in esso; mentre altri ribosomi, inseriti sulla faccia esterna di un sistema di membrane nel citoplasma, producono le proteine di membrana e quelle da "esportare" fuori cellula.

- Il citoplasma di una cellula è percorso da un vasto sistema di membrane, il reticolo endoplasmatico (RE).

Esso produce un'enorme varietà di molecole ed è organizzato in canali, tubuli e sacculi.

Di esso ne esistono due tipi differenti: il reticolo endoplasmatico ruvido e il reticolo endoplasmatico liscio.

Il. reticolo endoplasmatico ruvido Il RE ruvido si chiama così perché porta attaccato i ribosomi, che producono sia le proteine che si inseriscono dentro la membrana del RE sia quelle che saranno secrete all'esterno della cellula.

Il RE ruvido è particolarmente sviluppato nelle cellule a intensa secrezione proteica, come quelle delle ghiandole salivari.

Il reticolo endoplasmatico liscio. Il RE liscio è privo di ribosomi, ma grazie alla presenta di vari enzimi, svolge numerose funzioni, una di esse è quella di produrre molecole lipidiche. Per esempio, le gonadi femminili e maschili, che producono gli ormoni sessuali steroidei, sono particolarmente ricche di RE liscio.

- Parte delle sostanze sintetizzate nel RE  raggiunge l'apparato di Golgi, un organulo che modifica le proteine e altre sostanze chimiche e le invia alla loro successiva destinazione.

Questo sistema di membrane prende il nome da Camillo Golgi, biologo e medico italiano, che lo scoprì nel 1898.

Le membrane dell'apparato di Golgi sono organizzate in una serie di cisterne appiattite, impilate le une sulle altre.

L'apparato di Golgi è insieme un centro di assemblaggio e spedizione.

Da una faccia della pila, riceve le vescicole proveniente dal RE e le elaborano, grazie a degli enzimi.

Dalla faccia opposta dell'apparato, il prodotto finito viene "impacchettato " in una vescicola e convogliato verso altre destinazioni.

Le vescicole possono dirigersi verso obiettivi precisi all'interno della cellula o, fondendosi con la membrana plasmatica, portano i loro prodotti all'esterno.

-I vacuoli sono grosse cavità presenti nel citoplasma avvolte da una membrana.

I vacuoli servono ad immagazzinare i nutrienti non digeriti.

Il vacuolo contrattile ha la funzione di pompare all'esterno della cellula l'acqua penetrata in eccesso.

Il vacuolo centrale, nelle cellule vegetali, immagazzina sostanze chimiche. La turgidità o l'appassimento di una pianta dipende dal grado di riempimento del vacuolo.

- I lisosomi sono cavità cellulari delimitate da una membrana, che contengono gli enzimi digestivi, capaci di demolire le macromolecole come le proteine, gli acidi nucleici e i polisaccaridi.

I lisosomi e vacuoli alimentari si fondono, affinché i nutrienti comincino la digestione degli enzimi, per poi essere disponibili per la cellula.

I lisosomi inoltre distruggono i batteri dannosi e, isolando l'organulo, possono inglobarlo e digerirlo, rendendo le sue molecole riutilizzabili.

- Nelle cellule vegetali, gli organuli che effettuano la fotosintesi clorofilliana sono i cloroplasti.

I cloroplasti sono circondati da due membrane, esterna e interna. Quella interna, inoltre, delimita un timento ripieno di un liquido denso, lo stroma.

Sospeso in questo liquido, c'è un sistema di dischi, anch'essi circondati da una membrana, detti tilacoidi, le strutture che catturano e convertono l'energia.

- per ricavare necessaria alle funzioni vitali della cellula, questa attua un processo chiamato respirazione cellulare, che avviene in organuli chiamati mitocondri.

La respirazione cellulare libera energia da alcune molecole, soprattutto gli zuccheri, e la usa per sintetizzare un'altra molecola, l'ATP. L'ATP è la principale fonte di energia che la cellula utilizza per svolgere le sue funzioni.

Il mitocondrio è circondato da un involucro costituito da due membrane, la cui interna è ripiegata a formare delle creste mitocondriali e contiene un fluido chiamato matrice.

Gli enzimi e le altre molecole utilizzate nella respirazione cellulare sono presenti in questa membrana,

- il citoscheletro è una rete di fibre estesa in tutto il citoplasma. Le strutture filamentose che compongono il citoscheletro sono di due tipi: microtubuli, che danno alla cellula forma, rigidità e organizzazione, e microfilamenti, che le consentono di muoversi e cambiare forma.

- Infine, si hanno le ciglia e i flagelli, strutture formate da microtubuli, che rispettivamente, con un movimento a frusta e l'altro serpentiforme, fanno avanzare e sospingono la cellula.

Le cellule staminali

Le cellule staminali sono cellule il cui destino non è ancora 'deciso'. Possono originare vari tipi di cellule diverse, attraverso un processo denominato 'differenziamento'. Nelle fasi iniziali dello sviluppo umano, le cellule staminali, situate nell'embrione, sono diverse da tutti i tipi di cellule esistenti nell'organismo. La possibilità di ' di queste cellule staminali embrionali e di curare vari tipi di malattie. Per esempio, il morbo di Parkinson e l'Alzheimer sono il risultato di lesioni in gruppi determinati di cellule cerebrali. Con la realiazione di un trapianto di cellule staminali derivate da un embrione alla parte del cervello colpita, gli scienziati sperano di sostituire la parte di tessuto cerebrale danneggiata. In un futuro prossimo, la ricerca sulle cellule staminali potrà rivoluzionare il modo di curare tante altre 'malattie mortali' come l'ictus, il diabete, le malattie cardiache e, addirittura, le paralisi.

Gli atteggiamenti verso l'uso di cellule staminali a fini di ricerca o di cure mediche variano da un paese all'altro. In Germania, per esempio, l'estrazione di cellule staminali da un embrione umano è considerata illegale.   In Gran Bretagna, invece, è perfettamente legale, ma le leggi in materia sono rigorose: gli scienziati britannici possono utilizzare embrioni umani a fini di ricerca fino a quattordici giorni dopo la fecondazione dell'ovulo. In questo momento, l'embrione è un insieme di cellule, grande più o meno come un quarto della testa di uno spillo (0,2 mm). In molti paesi non esistono ancora leggi esplicite atte a disciplinare la ricerca sulle cellule staminali umane. Essendo l'utilizzo di embrioni una questione di grande controversia in termini etici, gli scienziati di tutto il mondo cercano altre fonti di cellule staminali. Il tipo di cellule staminali che si trova nel midollo osseo degli adulti sembra essere una possibilità. Queste cellule staminali sono potenzialmente già capaci di differenziarsi in una gran varietà di globuli rossi nell'arco del ciclo vitale. In futuro, gli scienziati sperano di manipolare queste cellule staminali adulte affinché, invece di produrre soltanto globuli rossi, possano dare origine a cellule cerebrali, epatiche, cardiache e nervose.

Nonostante tutto, è probabile che le cellule staminali embrionali rappresentino, nel frattempo, una prospettiva più immediata per nuovi trattamenti e cure.