Il compartimento che ospita
l'apparato metabolico, cioè le strutture cellulari preposte alle
trasformazioni energetiche, è il citoplasma. Da un punto di vista chimico
esso non è altro che un miscuglio di proteine aventi sia funzioni
enzimatiche, sia funzioni di sostegno,immerse in una soluzione acquosa di micromolecole di vario tipo. Si può precisare che nelle cellule prive di
una parete rigida, le proteine di sostegno costituiscono un'impalcatura
che ne mantiene alquanto stabile la forma; tale impalcatura viene
chiamata, per evidente analogia,
citoscheletro.
Alcune micromolecole svolgono funzioni fisiologiche importanti, altre costituiscono scorte
che, in rapporto alle necessità metaboliche della cellula, verranno
montate in polimeri, ad esempio mononucleotidi per la sintesi del DNA e
dell'RNA, amminoacidi per la sintesi.
Alcune scorte sono costituite da molecole che forniranno energia;
zuccheri o, più spesso, polisaccaridi: amido presso le piante e molti
protisti, glicogeno presso animali e funghi. Le cellule eucariotiche, soprattutto di protisti e di animali acquatici, non di rado
contengono gocce di lipidi che, oltre a erogare molte calorie per unità di
peso, favoriscono il galleggiamento: il peso specifico del citoplasma
privo di grassi supera infatti, sia pur di poco, quello dell'acqua.
I
Procarioti, essendo dotati di tipi
di metabolismo molto vari, immagazzinano scorte altrettanto varie dalla
cui ossidazione, o riduzione, o semplice idrolisi, ricavano al momento del
bisogno l'energia che loro occorre (es. polifosfati, zolfo, sostanze
inorganiche varie, acido poliidrossibutirrico.
Infine, nel citoplasma sono
presenti coenzimi ed ioni che collaborano ai processi metabolici e i
prodotti catabolici in attesa di eliminazione.
Gli
organuli del citoplasma della cellula eucariote
Nella cellula eucariote esistono
strutture che assolvono a funzioni particolari: queste strutture si
distinguono male al microscopio ottico, pertanto sono state per decenni al
centro di discussioni, finché la microscopia elettronica ha permesso di
risolverle in modo soddisfacente.
Il
reticolo
granulare consta di membrane addoppiate (cisterne) ricoperte di
ribosomi e saldate ai margini: sono sede della sintesi proteica.
L'involucro nucleare ha identica struttura, ma è attraversato da un gran
numero di fori ed è coperto da solo sulla faccia esterna .
Il
reticolo liscio consta anch'esso di
membrane addoppiate, saldate ai bordi, prive però di ribosomi. Nei Funghi
le cisterne di reticolo liscio sono piccole e distribuite irregolarmente,
negli altri eucarioti le cisterne sono disposte in pila a formare i
golgiosomi
(i corpi del Golgi, o dittiosomi). Nel reticolo liscio ha
luogo la elaborazione di strutture polisaccaridiche e la loro eventuale
unione con molecole proteiche. Nelle piccole vescicole che si staccano
alla periferia dei golgiosomi in alcuni casi vengono elaborate strutture
molto complicate.
I mitocondri sono corpiccioli ovoidali o a forma di salsiccia dalla complessa struttura
interna. Sono sede dei processi respiratori della cellula,
cioè dell'ossidazione di composti organici con liberazione di energia che
viene immagazzinata in molecole che, al bisogno, la rilasciano nei luoghi
opportuni. Possiedono un piccolo cromosoma anulare che presiede alla loro
riproduzione e alla sintesi di parte delle proteine che li compongono. Si
ritiene che siano i discendenti di organismi procariotici che hanno scelto
di vivere all'interno di altre cellule come
endosimbionti
divenendone poi parte integrante.
I
centrioli sono strutture
che accompagnano i flagelli e nelle cellule animali costituiscono il
centrosoma.
I
cloroplasti
sono organuli a forma di disco, o di coppa o di uovo presenti nelle
cellule in cui ha luogo la fotosintesi. Hanno struttura lamellare e sulle lamelle sono distribuite le particelle che contengono la
clorofilla e gli altri pigmenti per la fotosintesi. Grazie a questi
pigmenti catturano l'energia luminosa che trasformano in energia di legame
chimico che mettono a disposizione della cellula.
Sono muniti di un cromosoma simile a
quello dei procarioti, ma più piccolo.
Si hanno prove convincenti che essi
siano i discendenti di organismi procariotici, penetrati in epoche remote
entro cellule eucariotiche stabilendo poi con esse un duraturo rapporto di
endosimbiosi.
I
vacuoli sono strutture labili nelle quali una sottile membrana racchiude una
certa quantità di liquido o anche di gas. Il liquido può essere una
semplice riserva di acqua o di grassi, ma può anche essere una soluzione
di enzimi digestivi, in tal caso si chiamano lisosomi
(fig). Altri
vacuoli propri delle cellule dei
Protisti e degli
Animali
racchiudono particelle nutritive: la confluenza di vacuoli di
fagocitosi e
di lisosomi assicura la digestione di queste particelle. E' da notare che
se la membrana del lisosoma si lacera e lascia fuoriuscire gli enzimi
digestivi, questi attaccano il citoplasma e distruggono la cellula.
I vacuoli pulsanti
o contrattili
svolgono nei Protisti un ruolo molto importante nel controllare il
contenuto idrico della cellula: hanno pareti contrattili e struttura
complessa, grazie ad essa le cellule possono sopravvivere in
ambiente ipotonico senza la protezione di una parete cellulare.
