Ogni cellula è formata da molecole organiche, ovvero di composti del carbonio. Le molecole organiche comprendono, tra gli altri, i carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici.

All’interno della cellula eucariote avvengono reazioni biochimiche e metaboliche mediate dagli enzimi, proteine in grado di catalizzare e in certi casi anche accelerare i processi biologici. Tali reazioni spesso avvengono nelle strutture cellulari, chiamate organelli e delimitati da membrane, che comprendono:

• il nucleo, che contiene il patrimonio genetico ed è delimitato dalla membrana nucleare;

• i mitocondri, responsabili della produzione di energia;

• il reticolo endoplasmatico, in cui vengono sintetizzati proteine e lipidi;

• l’apparato di Golgi, che contribuisce alla maturazione delle sostanze sintetizzate nel reticolo endoplasmatico indirizzandole alla sede in cui sono richieste, mediante piccole sacche chiamate

La cellula stessa è delimitata da un sottile strato di fosfolipidi, la membrana plasmatica. Questa membrana lascia passare acqua, ossigeno, anidride carbonica e altre molecole semplici, mentre il passaggio di molecole più complesse è selettivo ed è spesso mediato da proteine. Delimitato dalla membrana plasmatica è il citoplasma, ovvero tutto il materiale contenuto nella cellula a eccezione del nucleo e degli altri organelli.

Le cellule si moltiplicano attraverso un processo chiamato mitosi, in cui da una cellula madre si formano due cellule figlie identiche alla progenitrice. La moltiplicazione delle cellule è chiamata anche divisione cellulare, un processo chiave anche nella biologia dei tumori, perché la crescita della massa tumorale è determinata dalla divisione incontrollata di cellule con anomalie.

La mitosi fa parte del cosiddetto ciclo cellulare, di cui è l’ultima fase. Nell prima fase del ciclo, detta G₁, la cellula cresce e sintetizza nuovi organelli e altre molecole necessarie per le fasi successive; nella fase S, duplica il proprio DNA, mentre nella fase G₂ si prepara alla divisione, che avviene come detto, durante la mitosi (fase M). Le cellule che non si dividono si trovano in una fase quiescente, detta G₀.

In un organismo pluricellulare si possono identificare molti tipi cellulari distinti, ciascuno specializzato in un compito specifico che contribuisce al funzionamento dell’organismo nel suo complesso. In un essere umano adulto esistono circa 200 tipi cellulari. Tutti questi tipi di cellule diverse – neuroni, cellule muscolari, globuli bianchi e così via – si differenziano e maturano a partire da cellule staminali identiche tra loro e immature che si trovano fin dai primi momenti di vita di un embrione. Questo processo è orchestrato da una molecola fondamentale, il DNA.

Qual è la differenza tra mitosi e meiosi? Quella più importante è che:

• la mitosi porta alla clonazione cellulare con due cellule perfettamente identiche alla cellula madre con lo stesso numero di cromosomi, essendo la forma più semplice di riproduzione asessuata;

• la meiosi è un processo più complesso che culmina con la creazione di cellule diverse dalla cellula madre, che svolgono il ruolo di gamete nella riproduzione sessuata. Si chiamano gameti le cellule sessuali che si uniscono nel processo di fecondazione. Un altro concetto fondamentale da ricordare è che nella meiosi la cellula madre raddoppia il numero dei cromosomi e attraverso due divisioni cellulari sono generate quattro cellule.