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Ultima recensione: 04.07.2025
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Secondo i concetti moderni, ogni cellula è un'unità strutturale e funzionale universale della vita. Le cellule di tutti gli organismi viventi hanno una struttura simile. Le cellule si riproducono solo per divisione.
Una cellula (o cellula) è un'unità elementare ordinata della vita. Svolge le funzioni di riconoscimento, metabolismo ed energia, riproduzione, crescita e rigenerazione, adattamento alle mutevoli condizioni dell'ambiente interno ed esterno. Le cellule sono diverse per forma, struttura, composizione chimica e funzioni. Nel corpo umano ci sono cellule piatte, sferiche, ovoidali, cubiche, prismatiche, piramidali e stellate. Ci sono cellule di dimensioni che vanno da pochi micrometri (piccolo linfocita) a 200 micrometri (cellula uovo).
Il contenuto di ogni cellula è separato dall'ambiente e dalle cellule adiacenti dal citolemma (plasmolemma), che assicura la relazione della cellula con l'ambiente extracellulare. I componenti costitutivi della cellula, situati all'interno del citolemma, sono il nucleo e il citoplasma, costituito da ialoplasma e organelli e inclusioni in esso contenuti.
[ Citolemma
Il citolemma, o plasmalemma, è una membrana cellulare spessa 9-10 nm. Svolge funzioni di divisione e protezione e percepisce le influenze ambientali grazie alla presenza di recettori (funzione di ricezione). Il citolemma, svolgendo funzioni di scambio e trasporto, trasferisce varie molecole (particelle) dall'ambiente circostante la cellula all'interno della cellula e viceversa. Il processo di trasferimento all'interno della cellula è chiamato endocitosi. L'endocitosi si divide in fagocitosi e pinocitosi. Durante la fagocitosi, la cellula cattura e assorbe particelle di grandi dimensioni (particelle di cellule morte, microrganismi). Durante la pinocitosi, il citolemma forma protrusioni che si trasformano in vescicole, contenenti piccole particelle disciolte o sospese nel fluido tissutale. Le vescicole pinocitotiche mescolano le particelle in esse contenute all'interno della cellula.
Il citolemma partecipa anche all'espulsione di sostanze dalla cellula: l'esocitosi. L'esocitosi avviene tramite vescicole, i vacuoli, attraverso i quali le sostanze rimosse dalla cellula si spostano inizialmente verso il citolemma. La membrana delle vescicole si fonde con il citolemma e il loro contenuto entra nell'ambiente extracellulare.
La funzione recettoriale viene svolta sulla superficie del citolemma grazie all'ausilio di glicolipidi e glicoproteine, capaci di riconoscere sostanze chimiche e fattori fisici. I recettori cellulari possono distinguere sostanze biologicamente attive come ormoni, mediatori, ecc. La ricezione del citolemma è il collegamento più importante nelle interazioni intercellulari.
Nel citolemma, che è una membrana biologica semipermeabile, si distinguono tre strati: esterno, intermedio e interno. Gli strati esterno e interno del citolemma, ciascuno di circa 2,5 nm di spessore, formano un doppio strato lipidico elettrondenso (doppio strato). Tra questi strati si trova una zona idrofobica elettron-leggera di molecole lipidiche, il cui spessore è di circa 3 nm. In ogni monostrato del doppio strato lipidico sono presenti lipidi diversi: nello strato esterno - citocromo, glicolipidi, le cui catene di carboidrati sono rivolte verso l'esterno; nel monostrato interno, rivolto verso il citoplasma, molecole di colesterolo, ATP sintetasi. Le molecole proteiche si trovano nello spessore del citolemma. Alcune di esse (integrali o transmembrana) attraversano l'intero spessore del citolemma. Altre proteine (periferiche o esterne) si trovano nel monostrato interno o esterno della membrana. Le proteine di membrana svolgono diverse funzioni: alcune sono recettori, altre sono enzimi e altre ancora sono trasportatori di varie sostanze, poiché svolgono funzioni di trasporto.
La superficie esterna del citolemma è ricoperta da un sottile strato fibrillare (da 7,5 a 200 nm) di glicocalice. Il glicocalice è formato dalle catene laterali di carboidrati di glicolipidi, glicoproteine e altri composti glucidici. I carboidrati sotto forma di polisaccaridi formano catene ramificate collegate da lipidi e proteine del citolemma.
Il citolemma sulla superficie di alcune cellule forma strutture specializzate: microvilli, ciglia, connessioni intercellulari.
I microvilli (microvilli) sono lunghi fino a 1-2 µm e hanno un diametro fino a 0,1 µm. Sono escrescenze digitiformi ricoperte di citolemma. Al centro dei microvilli si trovano fasci di filamenti di actina paralleli, attaccati al citolemma sulla sommità e sui lati dei microvilli. I microvilli aumentano la superficie libera delle cellule. Nei leucociti e nelle cellule del tessuto connettivo, i microvilli sono corti, nell'epitelio intestinale sono lunghi e sono così numerosi da formare il cosiddetto orletto a spazzola. Grazie ai filamenti di actina, i microvilli sono mobili.
Anche le ciglia e i flagelli sono mobili, i loro movimenti sono a forma di pendolo, simili a onde. La superficie libera dell'epitelio ciliato delle vie respiratorie, dei vasi deferenti e delle tube di Falloppio è ricoperta da ciglia lunghe fino a 5-15 μm e di diametro compreso tra 0,15 e 0,25 μm. Al centro di ogni ciglio si trova un filamento assiale (assonema) formato da nove microtubuli doppi periferici collegati tra loro, che circondano l'assonema. La parte iniziale (prossimale) del microtubulo termina con un corpo basale situato nel citoplasma della cellula e costituito anch'esso da microtubuli. I flagelli hanno una struttura simile alle ciglia e svolgono movimenti oscillatori coordinati dovuti allo scorrimento dei microtubuli l'uno rispetto all'altro.
Il citolemma è coinvolto nella formazione delle connessioni intercellulari.
Le giunzioni intercellulari si formano nei punti di contatto tra le cellule e forniscono interazioni intercellulari. Tali giunzioni (contatti) si dividono in semplici, dentate e dense. Una giunzione semplice è la convergenza dei citolemmi di cellule adiacenti (spazio intercellulare) a una distanza di 15-20 nm. In una giunzione dentata, le sporgenze (denti) del citolemma di una cellula penetrano (incuneandosi) tra i denti di un'altra cellula. Se le sporgenze del citolemma sono lunghe e penetrano profondamente tra le stesse sporgenze di un'altra cellula, tali giunzioni sono chiamate digitazioni (interdigitazioni).
In particolari giunzioni intercellulari dense, il citolemma delle cellule adiacenti è così vicino che queste si fondono tra loro. Questo crea una cosiddetta zona di blocco, impermeabile alle molecole. Se si verifica una connessione densa del citolemma in un'area limitata, si forma un punto di adesione (desmosoma). Un desmosoma è un'area ad alta densità elettronica con un diametro fino a 1,5 μm, che svolge la funzione di collegare meccanicamente una cellula all'altra. Tali contatti sono più comuni tra le cellule epiteliali.
Esistono anche connessioni a forma di gap (nexus), la cui lunghezza raggiunge i 2-3 µm. I citolemmi in tali connessioni sono distanziati l'uno dall'altro di 2-3 nm. Ioni e molecole passano facilmente attraverso tali contatti. Pertanto, i nessus sono anche chiamati connessioni conduttive. Ad esempio, nel miocardio, l'eccitazione viene trasmessa da un cardiomiocita all'altro attraverso i nessus.
Ialoplasma
L'ialoplasma (hyaloplasma; dal greco hyalinos, trasparente) costituisce circa il 53-55% del volume totale del citoplasma, formando una massa omogenea di composizione complessa. L'ialoplasma contiene proteine, polisaccaridi, acidi nucleici ed enzimi. Con la partecipazione dei ribosomi, le proteine vengono sintetizzate nell'ialoplasma e si verificano varie reazioni di scambio intermedio. L'ialoplasma contiene anche organelli, inclusioni e il nucleo cellulare.
Organelli cellulari
Gli organelli (organelle) sono microstrutture indispensabili per tutte le cellule e svolgono determinate funzioni vitali. Si distingue tra organelli di membrana e organelli non di membrana. Gli organelli di membrana, separati dall'ialoplasma circostante da membrane, includono il reticolo endoplasmatico, l'apparato a maglia interna (complesso di Golgi), i lisosomi, i perossisomi e i mitocondri.
Organelli di membrana della cellula
Tutti gli organelli di membrana sono costituiti da membrane elementari, il cui principio di organizzazione è simile alla struttura dei citolemmi. I processi citofisiologici sono associati alla costante adesione, fusione e separazione delle membrane, mentre sono possibili l'adesione e l'unificazione solo di monostrati di membrana topologicamente identici. Pertanto, lo strato esterno della membrana di qualsiasi organello rivolto verso l'ialoplasma è identico allo strato interno del citolemma, e lo strato interno rivolto verso la cavità dell'organello è simile allo strato esterno del citolemma.
Organelli di membrana della cellula
Organelli non membrana della cellula
Gli organelli non membrana della cellula includono centrioli, microtubuli, filamenti, ribosomi e polisomi.
Organelli non membrana della cellula
Trasporto di sostanze e membrane nella cellula
Le sostanze circolano nella cellula, essendo impacchettate in membrane ("movimento del contenuto della cellula in contenitori"). La selezione delle sostanze e il loro movimento sono associati alla presenza di speciali proteine recettoriali nelle membrane del complesso del Golgi. Il trasporto attraverso le membrane, inclusa la membrana plasmatica (citolemma), è una delle funzioni più importanti delle cellule viventi. Esistono due tipi di trasporto: passivo e attivo. Il trasporto passivo non richiede dispendio energetico, mentre il trasporto attivo è dipendente dall'energia.
Trasporto di sostanze e membrane nella cellula
Nucleo cellulare
Il nucleo (s. karyon) è presente in tutte le cellule umane, ad eccezione degli eritrociti e dei trombociti. Le funzioni del nucleo sono quelle di immagazzinare e trasmettere le informazioni ereditarie alle nuove cellule (figlie). Queste funzioni sono associate alla presenza del DNA nel nucleo. Anche la sintesi delle proteine - acido ribonucleico, RNA e materiale ribosomiale - avviene nel nucleo.
Divisione cellulare. Ciclo cellulare
La crescita di un organismo avviene grazie all'aumento del numero di cellule attraverso la divisione. I principali metodi di divisione cellulare nel corpo umano sono la mitosi e la meiosi. I processi che avvengono durante questi metodi di divisione cellulare procedono allo stesso modo, ma portano a risultati diversi.