Dopo aver discusso ampiamente della membrana cellulare, che come abbiamo visto va a delimitare l'ambiente cellulare da quello extracellulare, analizziamo adesso i costituenti presenti all'interno della cellula, iniziando proprio dal citoplasma. Il citoplasma è una sostanza gelatinosa semitrasparente ed è costituita per il 70% da acqua, appunto per questo motivo viene chiamata citosol. Per la rimanente parte risulta costituita da proteine, ioni, amminoacidi, grassi, monosaccaridi, nucleotidi, ecc.
All'interno del citoplasma sono presenti diversi organi cellulari. I ribosomi sono complessi macromolecolari che risultano formati essenzialmente da due diversi tipi di macromolecole, ovvero l'RNA ribosomiale e proteine. risultano immersi liberamente nel citoplasma o risultano ancorati al reticolo endoplasmatico rugoso.
Sono molto importanti in quanto sono responsabili della sintesi proteica. Durante questo processo, noto anche come traduzione, i ribosomi svolgono un ruolo fondamentale, ovvero quello di convertire le informazioni contenute negli RNA messaggeri sotto forma di treplette di nucleoditi. in una catena di amminoacidi per creare delle proteine funzionali.
I ribosomi risultano costituiti strutturalmente da due diverse subunità, una più grande e una più piccola. Ogni subunità è composta da un diverso numero di proteine ribosomiali. Questi organoli sono presenti tanto nelle cellule eucariote quanto in quelle procariote meno evolute. I mitocondri sono organoli cellulari di forma allungata simile ad un fagiolo. Sono presenti negli organismi eucarioti e sono considerati la centrale energetica della cellula.
Al loro interno avviene infatti la respirazione cellulare, processo attraverso cui essi sono in grado di produrre grandi quantità di energia sotto forma di molecole di adenosintrifosfato, quindi ATP. Sono costituiti da due membrane, una membrana più interna ed una più esterna e lo spazio fra queste due membrane prende il nome di spazio intermembrana. Questi organoli presentano inoltre una matrice detta matrice mitocondriale che può contenere ribosomi, dna mitocondriale ed enzimi che partecipano alla respirazione.
E' presente inoltre le creste mitocondriali che contengono molecole fondamentali per la produzione di ATP a partire da altre molecole. Come precedentemente abbiamo detto nei mitocondri troviamo un particolare tipo di DNA detto DNA mitocondriale. Il DNA mitocondriale umano risulta trasmesso ai figli solamente per via materna quindi il genoma mitocondriale della prole sarà quasi uguale a quello materno fatte salve eventuali mutazioni soprattutto se la madre è affetta da una malattia trasmissione mitocondriale. La erediteranno tutti i figli mentre se ne affette il padre non verrà ereditata da nessuno. Il reticolo endoplasmatico è un insieme di canali e di membrane che risultano interconnesse tra loro.
Strutturalmente lo possiamo distinguere in una parte rugosa, detta così perché sulla sua superficie sono presenti ribosomi, ed in una parte liscia, caratterizzata dal fatto che i ribosomi risultano assenti. Tramite i ribosomi il reticolo endoplasmatico rugoso risulta corresponsabile della sintesi delle proteine, anche nel caso di cellule specializzate. Praticamente nel reticolo endoplasmatico rugoso si verifica l'assemblaggio nella forma definitiva delle proteine che vengono prodotte dai ribosomi.
Il reticolo endoplasmatico liscio invece risulta coinvolto ... in numerosi processi cellulari come ad esempio la produzione dei lipidi, il metabolismo dei carboidrati o lo smaltimento delle sostanze tossiche. Quanto le proteine e tanto i lipidi prodotti nel reticolo endoplasmatico vengono inglobati all'interno di vescicole di trasporto e diretti successivamente all'apparato del Golgi.
L'apparato del Golgi ha la funzione di rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti ottenuti a livello cellulare. È formato da sacche piatte chiamate cisterne all'interno delle quali risultano sintetizzati i carboidrati e dove vengono modificate le proteine e i lipidi. In particolare il Golgi svolge un ruolo fondamentale nella formazione dei lisosomi che si formano da vescicole staccate dalla cisterna del Golgi rivolte verso la membrana cellulare.
Per quanto riguarda i lisosomi sono delle vescicole presenti all'interno del citoplasma e rappresentano il sistema digerente della cellula. Sono responsabili infatti della degradazione e della distruzione delle molecole estranee che vengono ad essere ingerite dalla cellula. attraverso il processo dell'endocitosi nonché la distruzione di molecole e organi cellulari non più funzionanti si formano da vescicole che si staccano come abbiamo visto dall'apparato del golgi oltre ai lisosomi abbiamo i perossisomi che sono molto simili ai precedenti ma di minori dimensioni contengono numerosi enzimi che partecipano all'ossidazione di diverse sostanze organiche svolgendo così una funzione di detossificazione.
Un altro organolo contenuto all'interno del citoplasma cellulare è rappresentato dal cloroplasto tipico però delle cellule vegetali. Il cloroplasto svolge il processo di fotosintesi clorofiliana in questo caso l'energia luminosa viene catturata dai pigmenti di clorofilla e non solamente. e viene convertita in energia chimica, cioè in ATP e in NADPH. Durante il processo fotosintetico viene liberato ossigeno, rifornendo così l'atmosfera terrestre di questo elemento. I cloroplasti sono composti da un involucro esterno che racchiude uno spazio interno chiamato stroma, il quale contiene a suo volto delle strutture membranose che sono deputate al processo fotosintetico, chiamate tilacoidi.
Si tratta di un insieme di dischi appiattiti impilati su se stessi. Nei tilacoidi avviene la fase luminosa del processo fotosintetico mentre nello stroma avviene la fase oscura ovvero il ciclo di Kelvin. Altre strutture tipiche della cellula vegetale sono i vacuoli.
Questi sono organoli caratteristici, come abbiamo detto, delle cellule vegetali, ma presenti sporadicamente anche in altri organismi, per esempio alcuni funghi, alcuni protozoi, eccetera. Sono in sintesi delle vescicole delimitate da una membrana fosfolipidica detta tonoplasto all'interno della quale presenta una soluzione acquosa, ovvero il succo vacuolare. La funzione principale del vacuolo è quella di garantire il turgore cellulare.
Se infatti il vacuolo contiene la massima quantità di acqua possibile, la cellula si mantiene turgida e quindi l'intera pianta lo è di conseguenza. Se invece il contenuto di acqua risulta scarso, la pianta va incontro al fenomeno di avvizzimento. Possono inoltre contenere pigmenti che conferiscono particolari colorazioni alle varie parti delle piante. Il nucleo è una struttura esclusiva delle cellule eucariote, ha una forma pressoché sferica e contiene il materiale genetico, rappresentato dal DNA. È il centro di controllo che programma, coordina tutte le attività della cellula.
Risulta costituito da tre componenti fondamentali, la membrana nucleare, la cromatina e uno o più nucleoli. La membrana nucleare ha il compito di separare il nucleo dal citoplasma e di separare il nucleo dal citoplasma. ed è formata da due membrane a doppio strato fosfolipidico, ciascuna perforata da piccoli fori. Questi vanno a regolare il passaggio delle grosse molecole, in particolare proteine e RNA, tra il nucleo e il citoplasma, mentre il passaggio di acqua, ioni e piccole molecole attraverso queste due membrane può avvenire liberamente.
La cromatina è una sostanza dall'aspetto granulare costituita da lunghe molecole di DNA associate a proteine. Il termine cromatina significa infatti sostanza colorata. Durante la divisione cellulare, quando le informazioni genetiche sono duplicate per poter poi essere trasmesse dalla cellula madre alle figlie, la cromatina si addensa e forma una struttura compatta a forma di bastoncelli che prendono il nome di cromosomi.
Questi sono abbastanza grandi per poter essere osservati al microscopio ottico. Nel nucleo sono presenti anche uno o più nucleoli, ovvero dei piccoli nuclei. Si tratta di corpuscoli di forma tondeggiante che sono preposti alla sintesi dell'RNA ribosomiale.
Questo tipo di RNA si lega a determinate proteine prodotte nel citoplasma per formare quelle due particolari subunità che costituiscono i ribosomi stessi. I nucleoli scompaiono durante la divisione cellulare in cui si verifica un rallentamento della sintesi di ribosomi. Quando la cellula ritorna poi alle sue normali funzioni il materiale del nucleolo momentaneamente disperso nel nucleo si riorganizza per ricomparire nel corpuscolo sferico tipico del nucleolo.
Tanto gli organismi prokaryoti quanto gli eukaryoti presentano un citoscheletro che contribuisce a definire la forma della cellula rivestendo un ruolo chiave nel movimento e nella divisione cellulare. I tre principali componenti del citroscheletro sono i microtubuli, i filamenti di actina e i filamenti intermedi. I microtubuli ed i filamenti di actina sono costituiti da subunità di proteine globulari che si possono associare e dissociare molto rapidamente.