Il mondo delle cellule

Le cellule non si vedono ad occhio nudo, per questo l’uomo per guardarle dovette fare un passo alla volta: il primo grande passo lo fece Robert Hooke, che nacque nel 1635. Fin da bambino si interessò alla pittura e alla meccanica; nel 1648 andò a frequentare l’università di Oxford, dove si laureò in fisica e architettura. Robert creò diversi oggetti scientifici, tra cui il microscopio: uno strumento costituito da uno specifico collocamento di lenti che grazie al rispecchiamento della luce ingrandivano l’oggetto interessato fino a 20 volte. Uno dei primi campioni che Robert poté osservare con il suo prototipo fu una fetta di sughero. Notò che ingrandendo il campione di sughero si vedevano delle cellette, come quelle di un alveare, e per questo le chiamò cellule.

Negli stessi anni in Olanda un commerciante di tessuti, di nome Antoni Van Leeuwenhoek, spinto dalla curiosità di vedere come erano fatti i tessuti che vendeva costruì anche lui un microscopio. Il microscopio poteva ingrandire fino a 300 volte l’oggetto interessato. Il microscopio di Antoni era molto più rozzo rispetto a quello di Robert, eppure gli permise di fare una grande scoperta. Antoni scoprì l’esistenza di esseri viventi ancora più piccoli di quelli conosciuti, che chiamò animalucoli: questi erano dei microrganismi che vivevano nell’acqua piovana o nella saliva. Antoni non scrisse mai dei veri articoli per documentare questa sua grande scoperta, ma scrisse delle lettere a dei suoi amici spiegando quello che aveva visto. Solo col passare degli anni si scoprì di quali esseri viventi stava parlando.

Questi due scienziati furono i primi due pionieri del mondo delle cellule, e grazie a loro oggi possiamo osservare ancora più a fondo le cellule con microscopi potentissimi. Allora partiamo subito con il nostro viaggio!

Le cellule vegetali producono nutrimento grazie alla luce solare attraverso la fotosintesi clorofilliana: infatti contengono i cloroplasti che contengono una sostanza verde, la clorofilla, che serve a svolgere questa reazione. Per produrre energia le cellule vegetali sfruttano anche la respirazione cellulare, che avviene nei mitocondri: un processo in cui si demoliscono gli zuccheri per produrre energia.

Al centro della cellula troviamo il nucleo contenente il materiale genetico, il DNA: il manuale d’istruzione per produrre proteine. Intorno al nucleo si trova il reticolo endoplasmatico ruvido: un labirinto di tuboli e vescicole che è ruvido perché sintetizza le proteine facendole diventare ribosomi. Oltre a quello ruvido c’è anche il liscio: quest’ultimo ha il compito di neutralizzare grassi e sostanze tossiche. Per regolare lo scambio di proteine e di sostanze nutritive con l’esterno c’è l’apparato di Golgi: un apparato che ha la forma di un sacchetto ripiegato e ha il compito di regolare gli scambi. Tutto questo galleggia nel citoplasma, una sostanza gelatinosa piena di zuccheri e proteine. Una particolarità delle cellule vegetali è il vacuolo: un grande “palloncino” ripieno di grassi e sostanze di scarto. Grazie alla sua forma rotondeggiante permette alla cellula di mantenere la sua forma naturale. Infine, la parete cellulare è formata da cellulosa e “bucherellata” da piccoli pori per far passare le sostanze nutritive.

La cellula animale ha alcune parti che si differenziano dalla cellula vegetale, per esempio non ha la parete cellulare e i cloroplasti, ma ha invece il flagello che serve per i vari movimenti; in più ha i centrioli che sono coinvolti nella scissione binaria, ossia la divisione delle cellule, e i lisosomi che demoliscono le sostanze di rifiuto presenti nella cellula. Per produrre energia sfrutta anche essa la respirazione cellulare dei mitocondri. Per sostenere la struttura delle cellule c’è il citoscheletro: una struttura di proteine che funziona da impalcatura. Anch’essa ha il reticolo endoplasmatico liscio e quello ruvido, l’apparato di Golgi e il nucleo.

Proseguiamo ora il nostro viaggio nel mondo delle cellule con il lavoro di osservazione al microscopio di una foglia di elodea e un catafillo di cipolla. Con questo percorso abbiamo imparato a collaborare, a perfezionare l’uso del microscopio ed eseguire con precisione disegni scientifici.

Abbiamo osservato questi due vegetali con vari ingrandimenti: l’ingrandimento con il quale si osserva un oggetto si calcola in base al prodotto dell’ingrandimento di due lenti, una lente oculare, sulla quale si poggia l’occhio e una lente obbiettivo che dà sull’oggetto. Ci sono tre lenti obbiettivo, ciascuna con un ingrandimento diverso e invece una sola lente oculare, anche se ne esistono più tipi, e per ogni tipo c’è un diverso ingrandimento. Le lenti obbiettivo sono montate sul revolver, che è una rotella che mette in contatto le sue lenti con un braccio metallico cavo su cui è montata la lente oculare. Essendo un sistema di due lenti, l’immagine che il nostro occhio riceve risulta capovolta.

Un oggetto da osservare ha bisogno di essere posizionato tra due lastre, che possono essere di vetro o di plastica. Inoltre, se l’oggetto non è già bagnato, c’è bisogno di farlo con una pipetta Pasteur, che serve per mettere poche gocce di acqua alla volta.

Per formare il vetrino da osservare, il procedimento è:

1. prendere il vetrino portaoggetti, di forma rettangolare;
2. appoggiare sul vetrino portaoggetti l’elemento da osservare;
3. se necessario, bagnarlo con la pipetta Pasteur;
4. mettere sull’oggetto il vetrino copri oggetti, di forma quadrata e più sottile rispetto al vetrino portaoggetti.

Per mettere a fuoco l’immagine, ai lati del microscopio si trovano 4 viti che possono essere ruotate; esse si dividono in 2 tipi, macroscopiche e microscopiche. Le viti macroscopiche ci permettono di fare movimenti grandi e imprecisi, per una ricerca grossolana della messa a fuoco. Le lenti microscopiche invece permettono una ricerca accurata della messa a fuoco, per ottenere una immagine molto chiara.

Inoltre, nel microscopio c’è un altro braccio metallico che sostiene tutta la struttura e quindi anche il tavolino portaoggetti, tavolino su cui si posiziona il vetrino preparato precedentemente. Il tavolino portaoggetti è bucato al centro, per permettere alla fonte di luce proveniente da una torcia posizionata sotto il tavolino di illuminare l’oggetto.

Gli ingrandimenti con cui abbiamo osservato l’elodea sono stati due.

Primo ingrandimento: 16 x 4 = 64

• Lente oculare = 16
• Lente obbiettivo = 4

Osservazioni:

• si vedono le venature molto distintamente;
• si vedono cerchi, fili e macchie (cellule, venature e gocce d’acqua).

Secondo ingrandimento: 16 x 40 = 640

• lente oculare = 16
• lente obbiettivo = 40

Osservazioni:

• possiamo osservare tanti mattoncini, cioè le cellule vegetali;
• per mettere a fuoco l’immagine abbiamo messo la lente obbiettivo vicino al vetrino da osservare;
• possiamo osservare con più precisione la parete cellulare.

Abbiamo osservato il catafillo della cipolla con vari ingrandimenti.

Primo ingrandimento 16 x 10 =160

• Lente oculare = 16
• Lente obbiettivo = 10

Osservazioni:

• le cellule sono allungate;
• le cellule hanno una forma esagonale allungata.

Altri ingrandimenti 16 x 4 = 64 e 16 x 40 = 640 (con tintura di iodio)

Credits

Immagine cellule vegetale e animale

Immagine con il microscopio di Jacopo Tagliaverga

Fotografie di Antonio Villa