11 febbraio 2013

La cellula-stato

Una cellula è tutt'altro che un sistema ordinato. Si potrebbe immaginare che proteine, grassi, DNA e affini agiscano in perfetta armonia e con un fine chiaro e sensato, ma la realtà è completamente diversa.

Una cellula è una simpatica vescicoletta ripiena di un gel semiliquido, nel quale nuotano migliaia di cose in continuo movimento. A vederlo da vicino, l'interno di una cellula potrebbe fare lo stesso effetto della via più trafficata di Napoli all'ora di punta. Anzi, il caos sarebbe ancora più infernale, visto che almeno i motorini si spostano solo su due dimensioni, ma le proteine no. Tuttavia, le molecole alla deriva nella gelatina cellulare interagiscono l'una con l'altra secondo una gerarchia: legandosi di preferenza ad una particolare proteina o riconoscendo esattamente uno specifico pezzo di DNA. In questo modo, dalla caotica turbolenza "chimica" scaturisce un significato, uno scopo "biologico". E questa è, forse, l'essenza stessa del concetto di Vita.

foto: una cellula all'uncinetto con mitocondri, nucleo, DNA, reticolo endoplasmatico e altri organelli cellulari
In azzurro il DNA, in giallo il reticolo endoplasmatico, in blu i mitocondri. Le mura del nucleo sono color pesca. Qui trovate anche tutte le istruzioni per produrre in casa la vostra cellula all'uncinetto:)!

Tutti sanno che dentro le nostre cellule c'è una cosa chiamata DNA. Il DNA contiene (quasi) tutte le informazioni necessarie a far funzionare una cellula, dalla sua nascita alla sua morte, incluse le istruzioni su come crearla e come distruggerla. Il DNA è pertanto un po' l'insieme delle leggi che regolano la vita cellulare. Il suo trono è nel nucleo, una specie di fortificazione medievale posta al centro della cellula, cinta da alte mura. Queste sono bucate da innumerevoli porte, per le quali passa tutto ciò che è sufficientemente piccolo, ma solo alcune, selezionate molecole tra quelle di grosse dimensioni.

Il DNA però è un codice scritto, e potrebbe rimanere lettera morta. Per essere attuato, va interpretato e adattato alle diverse condizioni. Non tutte le cellule, infatti, sono uguali, e a ognuna di esse si applicano solo alcune delle leggi genetiche, ma non altre. Il ruolo di interpretare il codice spetta all'RNA, che copia le parti di DNA necessarie alla cellula e le trasporta fuori dal nucleo.

Attorno a questo, la cellula ribolle di attività. L'intera zona addossata alle mura del nucleo, chiamata reticolo endoplasmatico, si dedica alacremente alle attività manifatturiere: nel settore "ruvido" si producono essenzialmente proteine, seguendo le istruzioni trasportate dall'RNA; nel settore "liscio", invece, ci si occupa di creare i grassi. Anche nei banchetti di ribosomi, sparsi qua e là per le strade e le piazze della cellula, si sfornano proteine per uso e consumo interno. Le proteine prodotte nel reticolo endoplasmatico, invece, sono spesso destinate all'esportazione. Quando sono quasi finite, queste vengono trasportate tramite delle vescicole (l'equivalente cellulare dei camion) al centro di smistamento della cellula: l'apparato del Golgi. Qui si danno gli ultimi ritocchi, aggiungendo gli optional richiesti dall'acquirente. Poi le proteine vengono inviate, sempre tramite vescicole, verso il limite estremo della cellula-stato: la membrana cellulare. Arrivate al confine, le proteine vengono scaricate negli ampi spazi extracellulari, dove incontreranno il destino loro assegnato: venire murate vive dentro un osso, rimanere sospese nel limbo di una cartilagine, o essere secrete nel latte materno, per concludere la propria esistenza nello stomaco di un lattante.

Chi fornisce l'energia necessaria a tutte queste attività sono i mitocondri, le centrali elettriche cellulari. I mitocondri utilizzano i prodotti della digestione di zuccheri, proteine e grassi per produrre una molecola talmente ricca di energia da poterci smuovere delle montagne: l'ATP. L'ATP non è solo energia, ma anche ricchezza, e viene utilizzata nella cellula come una vera e propria moneta. E' come se noi utilizzassimo la benzina per comprarci il pane o il cellulare.

Qualunque sia la loro vocazione (industria, export, ricreazione o amministrazione), tutte le cellule producono scarti. Il modo migliore di liberarsene è quello di rottamarli. Alle proteine vecchie, sbagliate, obsolete, o anche solo fuori moda viene attaccata un'etichetta (chiamata ubiquitina) con su scritto "DA ROTTAMARE". Una volta individuata come rottamabile, una proteina difficilmente riesce a evitare il suo destino: i suoi giorni finiranno in un enorme capannone, il proteasoma, dove verrà smontata nei pezzi che la compongono, i quali verrano poi riciclati per la costruzione di altre proteine.

P.S. Se siete arrivati sani e salvi alla fine di questo post, forse siete pronti per leggere un piccolo racconto biocomico che ha come protagonisti gli stessi personaggi.

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