Le cellule nascono, lavorano e muoiono
Una cellula non è una macchina che funziona per sempre. Viene prodotta, fa il suo lavoro e un giorno si ferma. Ogni giorno muoiono molte cellule del tuo corpo e nuove cellule le sostituiscono.
In questa lezione ci sono due idee grandi: l'invecchiamento (un cambiamento lento nel tempo) e la morte cellulare (la fine). La morte può essere programmata (apoptosi) oppure accidentale (necrosi).
I segni di una cellula che invecchia
Una cellula vecchia ha un aspetto e un funzionamento diversi da una giovane. Cerca questi segni:
- Dimensioni minori: la cellula perde acqua e si restringe un po'.
- Lavoro più lento: gli enzimi funzionano peggio, quindi la cellula produce energia e nuovo materiale più lentamente.
- Accumulo di scorie: dentro si raccoglie un pigmento marrone (come la lipofuscina), perché i vecchi rifiuti non vengono eliminati abbastanza in fretta.
- Il nucleo cambia: può diventare più grande, più scuro o di forma strana.
- Membrana più debole: la cellula fa più fatica a far entrare e uscire le sostanze giuste.
- Smette di dividersi: molte cellule vecchie non riescono più a dividersi.
Perché succede? Con il tempo il DNA accumula danni, le sostanze dannose prodotte durante la vita normale (i radicali liberi) rovinano le parti della cellula e le estremità protettive dei cromosomi (i telomeri) si accorciano a ogni divisione. Quando le estremità sono troppo corte, la cellula smette di dividersi.
L'invecchiamento delle cellule è lento e graduale. L'invecchiamento di tutto il corpo è il risultato di tante cellule che invecchiano insieme.
Apoptosi: la morte cellulare programmata
L'apoptosi (si legge a-pop-tò-si) è un programma di morte che si trova dentro ogni cellula. La cellula riceve un segnale, come "sei danneggiata" oppure "non servi più", e attiva enzimi chiamati caspasi che tagliano le parti della cellula in modo controllato.
- La cellula si restringe e si stacca dalle vicine.
- Il nucleo e il DNA vengono tagliati in pezzi.
- La superficie della cellula fa delle bolle e la cellula si divide in piccoli pacchetti chiusi.
- Le cellule vicine o cellule speciali addette alla pulizia (i fagociti) mangiano i pacchetti.
Non esce nulla, quindi non c'è gonfiore (nessuna infiammazione). L'apoptosi richiede energia (ATP), perché la cellula lavora attivamente per smontarsi da sola.
Necrosi: la morte per lesione
La necrosi avviene quando una cellula viene ferita gravemente da qualcosa di esterno: una scottatura, un veleno forte, la mancanza di sangue o un'infezione. La cellula non può controllare ciò che succede.
- La cellula si gonfia perché la sua membrana smette di funzionare.
- La membrana scoppia.
- Il contenuto si riversa nello spazio intorno.
- Il corpo reagisce con l'infiammazione: arrossamento, gonfiore e dolore, e anche le cellule vicine possono subire danni.
Apoptosi e necrosi a confronto
| Caratteristica | Apoptosi | Necrosi |
|---|---|---|
| Causa | Segnale interno; funzione normale o danno rilevato | Lesione esterna, veleno, mancanza di sangue |
| Programmata? | Sì, è un programma | No, è accidentale |
| Dimensione della cellula | Si restringe | Si gonfia |
| Membrana | Resta intera; forma i pacchetti | Scoppia |
| Energia (ATP) | Necessaria | Non necessaria |
| Cellule vicine | Non danneggiate; mangiano i pacchetti | Danneggiate dal contenuto versato |
| Infiammazione | No | Sì |
Perché l'apoptosi è importante
- Dare forma al corpo: elimina la pelle tra le dita delle mani e dei piedi e la coda del girino.
- Eliminare le cellule vecchie: i globuli rossi vecchi e le cellule del rivestimento dell'intestino vengono rimossi e sostituiti.
- Eliminare le cellule pericolose: a una cellula con il DNA molto danneggiato viene ordinato di morire, così non può trasformarsi in un tumore. Quando l'apoptosi non funziona, le cellule danneggiate possono sopravvivere e dividersi ancora e ancora. Approfondisci in Biologia del cancro.
- Equilibrio: il numero di cellule in un tessuto resta stabile quando le cellule prodotte sono uguali a quelle perse.
Troppa poca apoptosi può causare un tumore. Troppa apoptosi può danneggiare i tessuti, come in certe malattie in cui muoiono neuroni utili.
Prova tu: trova la differenza
Nel 3D: vai all'ultimo passo. Premi Apoptosi, muovi lentamente il cursore del tempo e scrivi che dimensione assume la cellula. Fai lo stesso con Necrosi. Controlla: l'apoptosi restringe, la necrosi gonfia.
A casa: prendi un acino d'uva fresco e un'uvetta secca. L'uvetta è più piccola e rugosa, come una vecchia cellula rimpicciolita. Ora metti l'uvetta in acqua per un'ora e guardala gonfiarsi. Quale dei due fenomeni (restringersi o gonfiarsi) assomiglia all'apoptosi e quale alla necrosi?
Formule e definizioni chiave
- Apoptosi = programmata, si restringe, pacchetti chiusi, nessuna infiammazione, richiede ATP
- Necrosi = per lesione, si gonfia, scoppia, infiammazione, danneggia le cellule vicine
- Enzimi chiave dell'apoptosi: caspasi
- Le cellule di un tessuto restano stabili quando: cellule prodotte = cellule perse
- Segni dell'invecchiamento: più piccola, più lenta, scorie (pigmento), nucleo modificato, telomeri più corti
Esempi svolti
1. Un tessuto ha 1000 cellule. Ogni giorno 10 cellule muoiono per apoptosi e se ne formano 10 nuove. Quante cellule ci sono dopo 5 giorni?
Le cellule prodotte sono uguali a quelle perse, quindi il numero non cambia. Dopo 5 giorni ci sono ancora 1000 cellule. È l'equilibrio stabile che l'apoptosi aiuta a mantenere.
2. La mano di un contadino si scotta con olio bollente. La pelle diventa rossa e gonfia. La morte delle cellule è apoptosi o necrosi? Dai due motivi.
È necrosi. Motivo 1: la causa è una lesione esterna (il calore), non un segnale programmato. Motivo 2: ci sono gonfiore e arrossamento (infiammazione), che compaiono quando le cellule scoppiano e versano il loro contenuto.
3. Nella vita di una rana la coda del girino scompare. Quale processo la fa sparire e perché è utile?
L'apoptosi. Le cellule della coda ricevono il segnale di morire al momento giusto e vengono mangiate senza che esca nulla. Così si elimina una parte che la rana non usa più, senza danneggiare il resto del corpo.
Errori comuni
- Pensare che ogni morte cellulare sia dannosa. L'apoptosi è sana e programmata, e il corpo ne ha bisogno.
- Confondere il cambiamento di dimensione: l'apoptosi restringe la cellula, la necrosi la gonfia.
- Dire che l'apoptosi provoca gonfiore. Non è vero, perché il contenuto resta dentro i pacchetti chiusi.
- Pensare che la necrosi sia un programma. È un danno accidentale che la cellula non può controllare.