Che cosa fanno gli organuli

Una cellula del pancreas che produce enzimi digestivi è piena di ribosomi, perché ogni enzima è una proteina costruita su un ribosoma.

Seguire una proteina

Il modo più facile per imparare gli organuli è seguire un singolo prodotto attraverso la cellula. Immagina che una cellula del tuo pancreas stia producendo un enzima digestivo che verrà mandato nell'intestino. Le istruzioni partono dal nucleo, l'organulo più grande, dove è custodito il DNA. Di un gene si fa una copia sotto forma di RNA messaggero, che esce dal nucleo attraverso i pori dell'involucro nucleare, una doppia membrana che avvolge il nucleo.

Dentro il nucleo c'è una zona più scura, il nucleolo. Non produce proteine. Assembla RNA ribosomiale e proteine nelle due metà dei ribosomi, che poi escono dagli stessi pori. I ribosomi leggono l'RNA messaggero e uniscono gli amminoacidi nell'ordine che esso indica. Alcuni ribosomi sono liberi nel citosol e producono proteine che restano lì. Altri stanno sulla superficie esterna del reticolo endoplasmatico rugoso.

Il RE rugoso e il Golgi

Il RE rugoso è un insieme di lamine di membrana ripiegate e collegate all'involucro nucleare. I ribosomi sulla sua superficie gli danno al microscopio elettronico un aspetto puntinato, da cui il nome. Una proteina destinata all'esportazione viene immessa all'interno del RE mentre viene prodotta. Lì si ripiega e può ricevere catene laterali, per esempio di zuccheri. Le cellule che secernono molte proteine, come quelle del fegato, hanno molto RE rugoso. Il RE liscio è collegato al RE rugoso ma ha pochi ribosomi o nessuno. Produce lipidi e ormoni steroidei, demolisce alcuni farmaci e sostanze tossiche e immagazzina ioni calcio. Nelle cellule muscolari un RE liscio speciale libera il calcio che dà inizio a ogni contrazione.

Poi la proteina lascia il RE in una piccola bolla di membrana, una vescicola di trasporto, e viaggia fino all'apparato di Golgi, una pila di sacche appiattite. Le vescicole arrivano sul lato rivolto verso il RE, la faccia cis. Mentre la proteina attraversa la pila riceve altri zuccheri e viene marcata con piccole etichette chimiche che fanno da indirizzo di spedizione. Sul lato opposto, la faccia trans, viene impacchettata in una vescicola di secrezione. Questa vescicola si fonde con la membrana cellulare e libera l'enzima all'esterno. Le cellule delle ghiandole salivari e le cellule immunitarie che producono anticorpi, che secernono molto, hanno un Golgi grande. Nelle cellule vegetali il Golgi produce anche alcuni dei polisaccaridi della parete cellulare. Premi Riproduci nel modello per guardare le vescicole spostarsi dal Golgi alla membrana.

Riciclo ed energia

I lisosomi sono piccole sacche piene di enzimi digestivi. Gli enzimi lavorano meglio in ambiente acido, e l'interno di un lisosoma è più acido del citoplasma, così gli enzimi non possono fare danni altrove. I lisosomi demoliscono proteine, zuccheri, grassi, acidi nucleici e organuli logori. In un globulo bianco chiamato macrofago la membrana si ripiega attorno a un batterio, si chiude in una vescicola, e un lisosoma si fonde con essa e digerisce il germe.

Tutto questo lavoro richiede energia. I mitocondri producono la maggior parte dell'ATP della cellula con la respirazione cellulare, che consuma ossigeno e libera diossido di carbonio. Il diossido di carbonio che espiri viene da queste reazioni. Ogni mitocondrio ha due membrane; quella interna si ripiega in creste, che offrono più superficie per produrre ATP. Taglia un mitocondrio nel modello e vedrai le pieghe. Le cellule muscolari, che consumano molta energia, sono piene di mitocondri. Mitocondri e cloroplasti hanno anche un proprio DNA e propri ribosomi, un indizio sulla loro storia che ritorna nella prossima unità.

I biologi riassumono spesso tutto questo con «la forma segue la funzione»: le parti di una cellula corrispondono al suo lavoro. Una cellula del pancreas è piena di ribosomi e di RE rugoso, una cellula muscolare è piena di mitocondri, e una cellula che riveste l'intestino tenue ha la membrana ripiegata in minuscole dita chiamate microvilli, che aumentano la superficie per assorbire il cibo.