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Organizzazione della cellula
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superficiale/volume favorevoli grazie alla loro forma. Infatti,
le variazioni di forma rappresentano una strategia per aumen-
tare tale rapporto. Ad esempio, molte cellule vegetali di gran-
di dimensioni, per aumentare il loro rapporto superficie/vo-
lume, sono lunghe e sottili. Alcune cellule, come quelle epite-
liali che rivestono l’intestino tenue, hanno estroflessioni della
membrana plasmatica a forma di dita, dette
microvilli
, che au-
mentano notevolmente l’area superficiale utilizzata per assor-
bire i nutrienti e altri materiali.
Un altro motivo per il quale le cellule sono piccole è che
le molecole, una volta all’interno, devono essere trasportate in
quei siti della cellula dove vengono trasformate. Poiché le cel-
lule sono di piccole dimensioni, le distanze percorse dalle mo-
lecole al loro interno sono relativamente brevi. Pertanto, le
molecole sono rapidamente disponibili per le attività cellulari.
Dimensioni e forma delle cellule sono
collegate alle loro funzioni
Le dimensioni e la forma delle cellule sono adattate alle lo-
ro funzioni. Alcune cellule, come l’ameba e il globulo bianco,
possono cambiare forma quando si muovono. Le cellule sper-
matiche possiedono lunghe code a forma di frusta, chiamate
flagelli
, che vengono utilizzate per la locomozione. Le cellule
nervose possiedono estensioni lunghe e sottili che permetto-
no loro di trasmettere messaggi a grande distanza. Nell’uomo,
le estensioni delle cellule nervose possono arrivare alla lun-
ghezza di un metro! Altre cellule, come alcune cellule epitelia-
li, hanno una forma quasi rettangolare e sono impilate come
mattoni per formare tessuti simili a fogli. (Il tessuto epiteliale
copre il corpo e riveste le cavità corporee).
un diametro di 130
m
m, che corrisponde all’incirca alle dimen-
sioni del punto che pone termine a questa frase. Le cellule più
grandi sono le uova degli uccelli, le quali sono comunque pecu-
liari in quanto la quasi totalità della loromassa (tuorlo e albume)
costituisce una riserva di cibo. La parte funzionale della cellula è
una massa microscopica che si trova sulla superficie del tuorlo.
Ma perché la maggior parte delle cellule è così piccola? Se
si considera ciò che una cellula deve fare per mantenere l’ome-
ostasi e crescere, si possono facilmente capire le ragioni delle
sue ridotte dimensioni. Una cellula deve assumere nutrimento
e altri materiali e deve liberarsi dei prodotti di rifiuto generati
dalle reazioni metaboliche. Tutto ciò che entra o esce dalla cel-
lula deve passare attraverso la membrana plasmatica. La mem-
brana plasmatica contiene “pompe” e canali specializzati che
regolano selettivamente il passaggio di materiali dentro e fuo-
ri la cellula. La membrana plasmatica deve essere abbastanza
grande, rispetto al volume cellulare, da rispondere alle neces-
sità di regolazione del passaggio di materiale. Ciò significa che
un fattore critico nel determinare le dimensioni di una cellula è
il rapporto tra la sua area superficiale e il suo volume (
FIG. 89:
).
Man mano che la cellula si ingrandisce, il suo volume au-
menta in misura maggiore rispetto all’area della superficie
(cioè della sua membrana plasmatica) e ciò pone un limite alle
dimensioni della cellula. Al di sopra delle dimensioni critiche,
le numerose molecole necessarie per la cellula non potrebbero
essere trasportate al suo interno con velocità adeguate. Inoltre,
la cellula non sarebbe in grado di regolare la concentrazione
dei diversi ioni o di trasportare all’esterno i materiali di rifiuto.
Ovviamente, non tutte le cellule sono sferiche o cubifor-
mi. Alcune cellule di grandi dimensioni hanno rapporti area
0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm
10
m
m
1
m
m
100
m
m 1 mm 10 mm 100 mm 1 m 10 m
Microscopio elettronico
Microscopio ottico
Occhio umano
Atomo
Amino-
acidi
Proteina
Ribosomi
Virus
Piccoli
batteri
Mitocondrio
Cloroplasto
Nucleo
Batteri
tipici
Globuli
rossi
Cellula
epiteliale
Uovo
umano
Uovo
di rana
Uovo
di gallina
Alcune
cellule
nervose
Uomo
adulto
Misure
1 metro
=
1000 millimetri (mm)
1 millimetro
=
1000 micrometri (
m
m)
1 micrometro
=
1000 nanometri (nm)
Figura 8-<
Dimensioni biologiche e diversità delle cellule
Le dimensioni relative dal livello chimico a quello di un intero organismo possono essere confrontate utilizzando una scala
logaritmica (multipli di 89). Le cellule procariotiche dei batteri vanno tipicamente da 8 a 89
µ
m di lunghezza. Le cellule euca-
riotiche hanno tipicamente un diametro che va dai 89 ai >9
µ
m. I mitocondri hanno all’incirca le dimensioni di piccoli batte-
ri, mentre i cloroplasti sono generalmente più grandi (circa C
µ
m di lunghezza). Le cellule uovo sono tra le cellule più grandi.
Anche se microscopiche, alcune cellule nervose sono molto lunghe. Le cellule qui rappresentate non sono disegnate in scala.