ALBERGHINA COVER_ABconf.indd - Mondadori Education

Sezione
B La cellula: l’unità del vivente
mente (fig. 7). Il risultato è uno squilibrio nutrizionale sempre
maggiore, in quanto la superficie non riesce a garantire
scambi con l’ambiente adeguati alla nuova massa cellulare.
Accade qualcosa di analogo quando viene ingrandito un
mezzo di trasporto per accogliere più persone, ma le dimensioni
e il numero delle porte per l’entrata e l’uscita rimangono
invariati.
Le dimensioni delle cellule variano in funzione
della loro attività
Abbiamo visto che in una cellula troppo grande le sostanze
nutritive richiederebbero tempi troppo lunghi per diffondere
dalla superficie all’interno. Altrettanto inefficace risulterebbe
l’allontanamento delle sostanze di rifiuto. Ciò spiega anche
perché una cellula impegnata in un’attività intensa, e quindi in
scambi rapidi con l’ambiente, è tendenzialmente più piccola rispetto
a una cellula meno attiva.
Le attivissime cellule della radice di una pianta, per esempio,
hanno un diametro che va dai 20 ai 30 µm, mentre le cellule
in fase di riposo sono anche 10 volte più grandi, a causa
della formazione di un grande vacuolo al loro interno. In una
cellula troppo grande anche le funzioni di controllo del nucleo
diventerebbero insufficienti, poiché la zona su cui questo dovrebbe
esercitare la propria influenza diventerebbe eccessivamente
ampia. Ecco il motivo per cui alcune cellule molto grandi
sono talvolta plurinucleate, come abbiamo visto a proposito
dell’alga Caulerpa.
Alcune cellule aumentano la superficie relativa
attraverso ripiegamenti o variazioni di forma
La cellula procariote, tipica dei batteri, è in media così
piccola che la sua superficie relativa è grande, sufficiente quindi
a garantirle scambi ottimali con l’ambiente. Quella eucario-
Fig. 7 Il rapporto superficie/volume delle cellule
è tanto più alto quanto più queste sono piccole.
S = 6l 2
V = l 3
l = 5 μm
1 cellula di lato 5
S = 150 μm 2
V = 125 μm 3
S/V = 1,2
S = 1200 μm 2
V = 1000 μm 3
1 cellula di lato 20
S = 600 μm
8 cellule di lato 5
S/V = 1,2
2
V = 1000 μm 3
S/V = 0,6
S = 2400 μm 2
V = 8000 μm 3
1 cellula di lato 10
S/V = 0,3
8 cellule di lato 10
S = 4800 μm 2
V = 8000 μm 3
S/V = 0,6
S = 9600 μm 2
V = 8000 μm 3
Il rapporto S/V di una cellula, all’aumentare delle sue dimensioni, diminuisce
μm μm
μm
μm
μm
64 cellule di lato 5 μm
S/V = 1,2
88
l = 10 μm
l = 20 μm
Scienza VIVA
Il rapporto S/V di un volume totale,
all’aumentare del numero delle
cellule che lo occupano, cresce.
te, compensa invece la sua maggior grandezza arricchendo la
superficie esterna di increspature e proiezioni a forma di dito,
i villi.
In generale, se una cellula svolge una funzione che le richiede
un’area di superficie maggiore di quella consentita dal
suo volume, ricorre all’espediente di ripiegare più e più volte le
proprie membrane. Le cellule dell’intestino, per esempio, per
aumentare la propria superficie assorbente, si ripiegano in
molti microvilli. Esse funzionano in modo simile a un asciugamano
di spugna, che ottimizza la sua area di contatto con l’acqua
e dunque la sua capacità di assorbimento, componendosi
di centinaia di piccoli nodi.
All’occorrenza, cellule più grandi della media possono
presentare una forma non sferica, ma a seconda dei casi, isodiametrica,
allungata, radiale. In questo modo, nonostante
l’aumento di dimensioni, riescono a mantenere corta la via seguita
dagli “alimenti” per diffondere sino alle parti più interne
della cellula, e si avvantaggiano di una superficie interna più
estesa di quella di una cellula sferica (fig. 8). Infatti queste forme,
a parità di massa e volume, possiedono una superficie
maggiore della sfera (fig. 9).
L’ottimizzazione della superficie relativa
caratterizza il vivente a tutti i livelli
La tendenza a mantenere alto il rapporto superficie/volume
si manifesta nei viventi a tutti gli ordini di grandezza: da quello
macroscopico dell’organo a quelli microscopici del tessuto e
della cellula a quello ultramicroscopico dell’organulo cellulare
(fig. 10).
Fig. 8 Forme di cellule che ottimizzano la superficie relativa
meglio della sfera.
cellula isodiametrica
con molti prolungamenti
citoplasma
VACUOLO
cellula con grande cavità interna
piena d’acqua
cellula allungata di dimensioni macroscopiche
in una direzione e microscopiche nelle altre due.
via che gli alimenti devono seguire per diffondere nelle parti più interne.