La cellula: procarioti ed eucarioti, membrana, organuli e 43 esercizi svolti

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1) «Il corpo è fatto di cellule come un muro è fatto di mattoni»
2) Quanto è piccola una cellula: la scala dal millimetro al nanometro
3) La membrana: non un muro, un doppio strato con le proteine infilate dentro
4) Che cosa entra e che cosa esce: diffusione, osmosi, trasporto passivo e attivo
5) Perché le cellule sono piccole: superficie, volume e tempo di diffusione
6) Il nucleo: dove sta il DNA, e perché è chiuso in una doppia membrana
7) La catena di montaggio: dove nasce una proteina e che strada fa
8) Procarioti ed eucarioti: costruiti, non definiti per sottrazione
9) Mitocondri e cloroplasti: che cosa fanno, e da dove vengono
10) Cellula animale e cellula vegetale: la tabella che nessuno fa, e a che cosa serve
11) Il microscopio: ingrandire non è risolvere (e risolvere non è vedere)
12) La teoria cellulare: che cosa afferma, e che cosa vieta
13) Errori tipici, riga delle equivalenze e ripasso lampo

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«Il corpo è fatto di cellule come un muro è fatto di mattoni»

La frase la senti alla prima lezione, e sembra innocua. Non lo è.

Guarda che cosa stai promettendo quando la dici. Un mattone è fermo: non si muove, non insegue niente, non cambia forma. Un mattone è pieno: dentro non c'è nessuna stanza, nessuna macchina, nessun magazzino. Un mattone è uguale a tutti gli altri: se ne togli uno e ne metti un altro, il muro non se ne accorge. E un mattone serve solo a stare in piedi: la sua unica funzione è reggere il peso di quello sopra.

La cellula non è niente di tutto questo. Non è ferma, non è piena, non è uguale alle altre e non serve solo a tenerti su.

Non è un'esagerazione da articolo: il modello «cellule come mattoni in un muro» è registrato come fraintendimento vero nelle note per insegnanti BEST/UYSEG (scheda BCL1.2, p. 4), che a loro volta riportano Dreyfus e Jungwirth 1988. La stessa scheda elenca il suo gemello, che è anche più difficile da togliere: l'idea che il corpo contenga cellule, magari galleggianti in una zuppa di fluidi, invece di esserne fatto. Nel primo caso il corpo c'è già e le cellule ci stanno dentro. Nel secondo, che è quello giusto, se togli le cellule non resta un corpo vuoto: non resta niente.

Una cellula sola, che lavora

Prima di qualunque numero, tieni in testa questa scena.

Un globulo bianco si accorge di un batterio. Non aspetta: si sposta, cambia forma mentre si sposta, lo raggiunge, lo avvolge e se lo tira dentro. Nello stesso momento, in un vaso sanguigno stretto, un globulo rosso arriva davanti a un capillare più stretto di lui. Non si ferma e non si rompe: si piega, si allunga, passa, e dall'altra parte torna com'era.

Questa è la cellula. Insegue, ingoia, si deforma, decide che cosa far entrare. È l'immagine che deve sostituire il mattone, e i conteggi da soli non te la danno.

Il secondo gesto sbagliato: il disegno

C'è un esperimento didattico che smaschera la cosa meglio di qualsiasi definizione. Chiedi a dei ragazzi di disegnare la cellula di cipolla.

Hasiloglu e Eminoglu (2017), Tabella 2, p. 46: il 92% dei disegni consegnati è errato. Il dato riguarda i disegni, non le parole: la tabella dice «disegni errati», e questo scriviamo. Poi gli stessi ragazzi mettono un pezzetto di cipolla sul vetrino e guardano al microscopio. Rifanno il disegno: la quota di disegni errati scende al 57,5%.

Il numero interessante non è il 92. È il crollo dopo il vetrino. Nessuno è diventato più intelligente in mezz'ora: è cambiata l'esperienza. L'errore sulla cellula è quasi sempre un errore di cose mai viste, non di testa. Ed è per questo che questa guida, ogni volta che può, ti fa fare un conto o guardare una cosa invece di ripetere una definizione.

Quante sono, davvero

Adesso i numeri, dichiarati per quello che sono.

Esistono due stime del numero di cellule di un corpo umano, fatte a sette anni di distanza e con metodi diversi.

• Hatton e collaboratori (PNAS, 2023): circa 36 mila miliardi di cellule per un uomo di 70 kg.
• Sender, Fuchs e Milo (PLoS Biology, 2016): circa 30 mila miliardi.

Differiscono di circa il 20%. Non perché uno dei due abbia sbagliato: perché nessuno ha contato le cellule una per una: sono conteggi indiretti, e conteggi indiretti diversi danno risultati diversi. Quello su cui vanno d'accordo è l'ordine di grandezza, cioè 10 alla 13, qualche decina di migliaia di miliardi. Quello è il dato solido.

Sender, Fuchs e Milo aggiungono una cosa che quasi nessuno si aspetta: circa il 90% delle cellule umane appartiene alla linea del sangue. Quando pensi «cellula del corpo umano», statisticamente stai pensando a un globulo rosso.

Ed ecco la lezione di questa guida applicata a se stessa: un intervallo dichiarato batte un numero secco. Se in una verifica scrivi «circa 30-36 mila miliardi, cioè un numero dell'ordine di 10 alla 13, secondo due stime del 2016 e del 2023» hai detto una cosa vera. Se scrivi «37,2 mila miliardi» hai detto una cosa falsa con più cifre.

Tienila a portata di mano, questa tabellina, perché serve subito:

Come leggere questa guida

L'indice, in due righe.

1 il mattone, 2 la scala dal millimetro al nanometro, 3 la membrana, 4 che cosa entra e che cosa esce, 5 perché le cellule sono piccole, 6 il nucleo, 7 la catena di montaggio delle proteine; 8 procarioti ed eucarioti, 9 mitocondri e cloroplasti, 10 cellula animale e vegetale, 11 il microscopio, 12 la teoria cellulare, 13 errori tipici, equivalenze e ripasso lampo.

Chi è alle medie trova il proprio programma soprattutto nelle sezioni 1, 2, 8, 9, 10 e 12. Chi è al primo biennio delle superiori le usa tutte, e la 3, la 4 e la 5 sono quelle che fanno la differenza in verifica. Le sezioni 6, 7 e 9 sono anche il ponte verso il secondo biennio, dove DNA e sintesi delle proteine tornano per intero.

Se la verifica è domani

1) La cellula non è un mattone: è viva, lavora, cambia forma. Devi saperlo dire in dieci secondi, ed è tutto in questa sezione.
2) Numeri: circa 30-36 mila miliardi di cellule, ordine di grandezza 10 alla 13. Mai un numero secco.
3) Le misure e le equivalenze fra millimetro, micrometro e nanometro: sezione 2, e la riga di ripasso in sezione 13.
4) La membrana è un doppio strato con le proteine infilate dentro, non appoggiate sopra: sezione 3.
5) Diffusione, osmosi, trasporto passivo e attivo, e chi consuma energia: sezione 4.
6) Il conto del cubo, superficie contro volume, è la domanda da otto punti: sezione 5.
7) Nucleo e doppia membrana in sezione 6; il viaggio di una proteina in sezione 7.
8) Procarioti ed eucarioti costruiti, non definiti «per sottrazione»: sezione 8. Mitocondri e cloroplasti, e da dove vengono: sezione 9.
9) La tabella animale contro vegetale in sezione 10; ingrandire, risolvere e vedere in sezione 11.
10) Che cosa afferma la teoria cellulare e che cosa vieta: sezione 12.

In fondo alla guida non ripetiamo questo elenco: si torna qui.

Prerequisiti, che qui non rispieghiamo

Quattro parole, che diamo per note: gene, DNA, cromosoma, proteina. Se una delle quattro traballa, prima passa di qui.

• il DNA: struttura e duplicazione
• la sintesi proteica
• le leggi di Mendel
• mitosi e meiosi

La guida sul DNA promette che a un certo punto «si apre la scatola» e si guarda dove tutto questo succede davvero. La scatola è questa.

Che anno è

La cellula si studia al primo biennio delle superiori, in tutti gli indirizzi, e alle medie se ne parla già. Se sei in prima o seconda superiore, questa guida è esattamente il tuo programma. Decreti, allegati e numeri di pagina stanno nel blocco finale per genitori e insegnanti: qui non servono.

Esercizio 1 — Mettere in ordine i mila miliardi

Testo. Scrivi in notazione scientifica il numero di cellule stimato da Hatton e collaboratori (2023) per un uomo di 70 kg (36 mila miliardi), per una donna di 60 kg (28 mila miliardi) e per un bambino di 10 anni (17 mila miliardi). Poi calcola il rapporto fra il numero di batteri del corpo (3,8 per 10 alla 13) e il numero di cellule umane (3,0 per 10 alla 13) secondo Sender, Fuchs e Milo (2016), e di' se il famoso «10 batteri per ogni cellula umana» regge.

La mossa che sblocca. Traduci le parole in potenze di dieci prima di scrivere qualunque altra cosa. Un miliardo è 10 alla 9, mille miliardi è 10 alla 12: quindi «36 mila miliardi» è 36 per 10 alla 12. La notazione scientifica chiede però che davanti alla potenza ci sia un numero fra 1 e 10: allora 36 lo dividi per dieci e diventa 3,6, e quel dieci lo restituisci alla potenza, che sale di un gradino, da 10 alla 12 a 10 alla 13. Ecco perché 36 per 10 alla 12 si scrive 3,6 per 10 alla 13.

un milione       = 1.000.000             = 10^6
un miliardo      = 1.000.000.000         = 10^9
mille miliardi   = 1.000.000.000.000     = 10^12

36 mila miliardi = 36 x 10^12  ->  3,6 x 10^13
28 mila miliardi = 28 x 10^12  ->  2,8 x 10^13
17 mila miliardi = 17 x 10^12  ->  1,7 x 10^13

rapporto batteri / cellule umane:
   3,8 x 10^13
   -----------  =  3,8 / 3,0  =  1,266...  ~  1,27
   3,0 x 10^13

le potenze di dieci sono uguali e si semplificano:
resta un rapporto poco piu grande di 1

Risposta: 3,6 per 10 alla 13; 2,8 per 10 alla 13; 1,7 per 10 alla 13. E il rapporto vale circa 1,27, cioè lo stesso ordine di grandezza: i batteri sono un po' più numerosi delle cellule umane, non dieci volte tanto. Il «10 a 1» non regge.

Errore tipico. Il falso amico: l'inglese trillion vale 10 alla 12, cioè mille miliardi, mentre il trilione italiano vale 10 alla 18. Se li scambi sbagli di sei ordini di grandezza, cioè di un milione di volte. Secondo errore, più subdolo: ripetere il «10 a 1» come se fosse un dato misurato. Non lo è, e il conto qui sopra te lo mostra in dieci secondi.

Esercizio 2 — Tre errori in due righe

Testo. Trova l'errore. «Il nostro corpo contiene miliardi di cellule, che galleggiano nei liquidi come mattoni impilati in un muro: servono a darci forma e a tenerci in piedi.» Ci sono tre cose sbagliate in due righe, tutte e tre nascoste in un verbo. E c'è anche un numero da aggiustare: «miliardi» sta quattro ordini di grandezza sotto il vero. Riscrivi la frase corretta, sempre in due righe.

La mossa che sblocca. Cerca i verbi: contiene, galleggiano, servono a tenerci in piedi. Ognuno nasconde un errore diverso.

contiene            ->  il corpo non contiene cellule: ne e fatto
galleggiano         ->  non sono sciolte: sono unite fra loro e ai tessuti
servono a stare     ->  non servono solo a stare: lavorano

Una riscrittura possibile: «Il nostro corpo è fatto di decine di migliaia di miliardi di cellule, unite fra loro nei tessuti. Non ci danno solo la forma: ognuna lavora, si nutre, elimina rifiuti e si divide.»

Errore tipico. Correggere solo la parte del muro e lasciare in piedi «contiene», che è l'errore più profondo dei tre. È quello che fa immaginare le cellule come oggetti messi dentro un corpo che esisterebbe anche senza.

Esercizio 3 — Due numeri diversi non sono due bugie

Testo. Guarda le due stime del numero di cellule di un adulto: circa 36 mila miliardi (Hatton, 2023) e circa 30 mila miliardi (Sender, 2016). Scrivi in tre righe perché due numeri diversi non vogliono dire che uno dei due studi ha sbagliato, e che cosa scriveresti tu in una verifica.

La mossa che sblocca. Chiediti che cosa è stato contato e come. Nessuno ha contato le cellule a una a una: sono conteggi indiretti, fatti a sette anni di distanza e con metodi diversi. Poi confronta gli ordini di grandezza, non le cifre.

36 mila miliardi = 3,6 x 10^13
30 mila miliardi = 3,0 x 10^13
differenza: 6 su 30 = 20% circa
ordine di grandezza: 10^13 in tutti e due i casi -> accordo

In verifica scrivi così: «qualche decina di migliaia di miliardi di cellule, cioè un numero dell'ordine di 10 alla 13; circa 30 mila miliardi secondo la stima del 2016, circa 36 mila miliardi secondo quella del 2023».

Errore tipico. Concludere che allora «non si sa niente». Due stime che differiscono del 20% ma coincidono nell'ordine di grandezza sono un accordo, non un disaccordo. Chi scrive «non si sa» sta buttando via l'informazione buona insieme all'incertezza.

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Quanto è piccola una cellula: la scala dal millimetro al nanometro

Se cerchi in rete quanto è grande una cellula, trovi numeri sparsi. Un sito dice che la membrana è spessa 10 nanometri, un altro 6, un terzo scrive 0,05 micrometri, che sono 50 nanometri, cioè cinque volte il primo e otto volte il secondo. Nessuno mette i numeri uno sotto l'altro. Così resta l'impressione che tutto ciò che non si vede a occhio nudo sia più o meno della stessa taglia: atomi, proteine, batteri, cellule, tutto nello stesso cassetto. È una delle idee sbagliate più documentate della materia, e ha perfino un nome nella letteratura didattica, riportato dalle note per insegnanti BEST: il molecell, la fusione di molecole e cellule in un'unica dimensione indistinta.

Qui la scala la costruiamo una volta sola, e la usiamo fino alla fine della guida.

Prima due parole che ti servono subito, perché nessun termine va usato prima di essere spiegato. Nanometro (nm): un millesimo di micrometro. Micrometro (µm): un millesimo di millimetro. E organulo: una struttura interna alla cellula, con un compito suo, come un reparto dentro un'officina.

La tabella della scala

Tre colonne per ogni voce. La prima è il numero da ricordare, ed è quello che useremo negli esercizi di tutta la guida: è un numero scelto, non l'unico vero. La seconda è l'intervallo che danno davvero le fonti, con il motivo per cui non concordano. La terza dice a che cosa serve l'oggetto, perché una misura da sola non insegna niente.


Le glosse dei termini nuovi, in una riga ciascuna, così nessuna parola resta scoperta.

Ribosoma: la macchina che monta le proteine, ed è l'unica voce di questa lista che non ha una membrana attorno. Che strada faccia una proteina dopo essere stata montata lo vediamo nella sezione 7, e per intero nella guida sulla sintesi proteica.

Mitocondrio: l'organulo dove si ricava la maggior parte dell'ATP. E l'ATP è la moneta con cui la cellula paga il lavoro: ogni volta che qualcosa dentro la cellula costa fatica, si paga in ATP. Da dove venga il mitocondrio è la sezione 9.

Cloroplasto: l'organulo dove la luce diventa zucchero. Sta nelle cellule vegetali, non in quelle animali, e la differenza la costruiamo nella sezione 10.

La riga da leggere due volte: la membrana non è un oggetto

Guarda la prima riga della tabella. È l'unica voce che non è una cosa: è un foglio, e i suoi 5 nanometri sono uno spessore, non una taglia. Il doppio strato lipidico avvolge tutta la cellula, quindi in larghezza è grande quanto la cellula intera. Confrontare i 5 nm della membrana con i 20 µm della cellula come se fossero due oggetti in fila è come confrontare lo spessore di un muro con la lunghezza di una casa: sono due misure diverse dello stesso edificio.

Per questo, nell'esercizio 5, la membrana resta fuori dalla classifica. Come è fatta davvero quel foglio, e perché si monta da solo, è la sezione 3.

La cellula di riferimento di questa guida

Da qui in avanti, e fino all'ultima sezione, quando scriviamo "la cellula" senza altre parole intendiamo sempre questa.

  CELLULA DI RIFERIMENTO

  forma ................ sferica
  diametro ............. 20 µm  (2 x 10^-5 m)
  nucleo, diametro .....  6 µm  (6 x 10^-6 m)
  membrana, spessore ...  5 nm  (5 x 10^-9 m)

Tutti gli esercizi useranno queste misure, compresi i conti di superficie e volume della sezione 5. Quando servirà una cellula diversa, per esempio quella vegetale o quella del mesofillo di una foglia, lo diremo in chiaro e ne daremo le misure sul posto. Non ti faremo mai cambiare cellula di nascosto.

Le tre unità, e la regola di conversione

Questa regola si spiega una volta e poi si usa sempre. Ogni gradino vale mille.

  1 mm  =  1.000 µm  =  1.000.000 nm
  1 µm  =  1.000 nm

Si sale dividendo per mille, si scende moltiplicando per mille. Il fattore è sempre 1.000, mai 100: è lì che si sbaglia. E, siccome negli esercizi serve, ecco l'aggancio al metro: 1 mm è un millesimo di metro, cioè 10 alla meno 3 m; 1 µm è un milionesimo di metro, cioè 10 alla meno 6 m; 1 nm è un miliardesimo di metro, cioè 10 alla meno 9 m.

Esercizio 4 — Convertire, e contare quante membrane stanno in una cellula

Testo. Converti: 5 nm in micrometri; 20 µm in nanometri; 0,1 mm in micrometri e in nanometri. Poi calcola quante volte lo spessore della membrana sta nel diametro della cellula di riferimento, cioè in 20 µm.

La mossa che sblocca. Porta le due grandezze alla stessa unità prima di dividere. Finché hai nanometri da una parte e micrometri dall'altra, la divisione non si può fare. Appena scrivi 20 µm come 20.000 nm, il conto si fa a mente.

  5 nm    = 5 : 1.000       =      0,005 µm
  20 µm   = 20 x 1.000      =     20.000 nm
  0,1 mm  = 0,1 x 1.000     =        100 µm
          = 100 x 1.000     =    100.000 nm

  quante membrane nel diametro?
  20.000 nm : 5 nm = 4.000 volte

Errore tipico. Scrivere 0,05 µm per la membrana. Sono 50 nm, dieci volte troppo, ed è esattamente il valore che circola su Studenti.it. L'altro errore è confondere il fattore 1.000 con il fattore 100: chi divide per cento invece che per mille si ritrova la membrana grande come un ribosoma e non se ne accorge.

Esercizio 5 — Mettere in fila otto oggetti, e tenerne uno fuori

Testo. Ordina per taglia, dal più grande al più piccolo, e scrivi accanto a ciascuno l'ordine di grandezza in metri: proteina globulare (4 nm), ribosoma (25 nm), batterio (2 µm), mitocondrio (2 µm), nucleo (6 µm), globulo rosso (7,5 µm), cellula animale (20 µm), cellula uovo umana (120 µm). Tieni fuori dalla classifica la membrana, e scrivi in una riga perché.

La mossa che sblocca. Converti tutto in metri in notazione scientifica e confronta gli esponenti, non le cifre. Un 7,5 non è più grande di un 25 se il primo sta a meno 6 e il secondo a meno 8.

  120 µm   cellula uovo umana        1,2 x 10^-4 m
   20 µm   cellula animale           2   x 10^-5 m
  7,5 µm   globulo rosso             7,5 x 10^-6 m
    6 µm   nucleo                    6   x 10^-6 m
    2 µm   batterio e mitocondrio    2   x 10^-6 m
   25 nm   ribosoma                  2,5 x 10^-8 m
    4 nm   proteina globulare        4   x 10^-9 m
  ......   ......................    .............
    5 nm   membrana                  fuori classifica:
                                     e' uno spessore,
                                     non una taglia

  dalla proteina alla cellula animale:
  da 10^-9 a 10^-5, cioe' quattro ordini di grandezza

Nota il fatto più utile della lista: batterio e mitocondrio stanno sulla stessa riga, tutti e due intorno a 2 µm. Una cellula intera è grande quanto un organulo che sta dentro un'altra cellula. Tienilo da parte: torna, e non per caso, nella sezione 9.

Errore tipico. Mettere tutto ciò che è invisibile nello stesso cassetto, come se atomi, molecole, organuli e cellule fossero più o meno della stessa taglia. Fra la proteina e la cellula animale ci sono quattro ordini di grandezza: è la stessa distanza che passa fra un metro e dieci chilometri.

Esercizio 6 — La riga della tabella, con la colonna delle misure coperta

Testo. Riempi la riga. Ti diamo la colonna della misura da ricordare e ti chiediamo le altre due, "che cos'è in una riga" e "a che cosa serve in tre parole", per: ribosoma (25 nm), mitocondrio (2 µm per 1 µm), nucleo (6 µm), cloroplasto (5 µm). Poi copri la colonna delle misure e prova a riscriverle a memoria.

La mossa che sblocca. Rispondi prima a un'altra domanda: se questo sparisse, che cosa smetterebbe di funzionare? La funzione si ricorda, il numero da solo no. Se sai che il ribosoma monta le proteine, i suoi 25 nm ti tornano in mente perché sai che deve essere piccolo abbastanza da starcene a milioni; se sai solo "25", il numero se ne va in una settimana.


Errore tipico. Imparare la colonna dei numeri e lasciare vuota quella delle funzioni. Alla verifica il numero senza la funzione non vale niente, e per giunta è quello che si dimentica prima. La misura è l'ultima cosa da studiare, non la prima.

Ora che la scala c'è, si può guardare da vicino il foglio da 5 nanometri che tiene insieme tutto il resto. È la sezione 3.

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La membrana: non un muro, un doppio strato con le proteine infilate dentro

Nella sezione 2 hai messo la cellula sulla scala giusta: un pallino da venti micrometri. Adesso guardiamo il suo bordo. È la parte che tutti disegnano per prima e che quasi tutti disegnano male, perché la si pensa come un contorno: una linea, un guscio, un muro. Non è niente di tutto questo. È un film di grasso spesso due molecole, che si è messo insieme da solo perché l'acqua lo ha costretto, e dentro cui stanno infilate delle proteine che si spostano.

Per capirlo servono quattro parole di chimica. Senza quelle, questa sezione diventa una filastrocca da ripetere.

Perché si forma un doppio strato, e non un pasticcio a caso

Il mattone della membrana è il fosfolipide. Ha una forma buffa: una testa idrofila, che con l'acqua ci sta bene, e due code idrofobe, che con l'acqua non ci stanno bene per niente. Una sola molecola, due caratteri opposti.

Adesso mettine tanti in acqua e guarda cosa succede. L'acqua si stringe attorno alle teste, che le somigliano. Le code, che non le somigliano, restano fuori dal gioco: l'unico modo per non stare in mezzo all'acqua è che si mettano insieme, code contro code. Le teste rimangono affacciate verso l'acqua da una parte e dall'altra, le code al riparo nel mezzo. Viene fuori un doppio strato: due file di molecole, teste in fuori, code al centro.

Nessuno lo ha costruito. Non è stata spesa ATP. È la geometria della molecola più il comportamento dell'acqua. In provetta questa cosa succede davvero: metti fosfolipidi in acqua e ti ritrovi doppi strati, che si chiudono anche a formare palloncini.

Qui però va detta subito una riga, altrimenti più avanti nasce un guaio grosso.

In una cellula viva nessuna membrana nasce dal nulla. I lipidi non precipitano nel citoplasma formando spontaneamente un organulo nuovo. Vengono fabbricati su una membrana che c'è già, e da lì la membrana si allarga: cresce aggiungendo materiale a una superficie esistente, o si stacca in una vescicola da una superficie esistente. Ogni membrana della cellula viene da una membrana precedente. Tienila da parte: regge le sezioni 6, 7 e 9, cioè il nucleo, le vescicole e i mitocondri.

L'autoassemblaggio in provetta spiega perché la struttura sia quella. Non autorizza a dire che la cellula si fabbrica le membrane da zero quando le servono.

Mosaico fluido, detto in italiano

Le proteine della membrana non stanno sopra il doppio strato come il burro sul pane. Stanno dentro: molte lo attraversano da parte a parte, con un pezzo che sporge fuori, un pezzo immerso nel mezzo grasso e un pezzo che sporge dentro. E i componenti non sono inchiodati: scivolano nel piano della membrana, come barche che si spostano sulla superficie di un lago, restando dentro il lago.

Da qui il nome: mosaico perché le tessere sono tante e diverse, fluido perché le tessere si muovono.

Una parola difficile, agganciata a una già capita: anfipatico vuol dire che una parte della molecola ama l'acqua e un'altra parte la fugge. È esattamente il fosfolipide, testa e code. Le proteine di membrana sono fatte con lo stesso principio: la fascia che sta immersa fra le code è la parte che fugge l'acqua, le estremità che sporgono nell'acqua dentro e fuori sono le parti che l'acqua la amano. Stessa idea, applicata a una molecola più grande.

Ultima precisazione, e non è un dettaglio: fluido non vuol dire a caso. I componenti si muovono, ma non sono distribuiti alla rinfusa.

Quanto è spessa

Circa 5 nanometri. E non è identica dappertutto: la membrana esterna del mitocondrio è un po' più sottile di quella del nucleo. Se in un manuale trovi un numero secco per "la membrana", sappi che sta semplificando una forbice.

Dalla struttura al comportamento: qui la sezione si guadagna il posto

Adesso il ponte. Serve a non lasciare "mosaico fluido" come formula da recitare.

Il centro del doppio strato è grasso, e l'acqua lì dentro non ci va. Conseguenza: il doppio strato è una barriera relativamente impermeabile alla maggior parte delle molecole che stanno bene in acqua (Alberts, capitolo 10). Passa da solo ciò che è piccolo e apolare, cioè ciò che assomiglia al centro grasso. Per gli ioni e per gli zuccheri, che sono carichi o polari, il centro grasso è un muro: per attraversarlo serve una proteina.

Rileggi la frase e guarda che cosa è successo. La famosa permeabilità selettiva non è uno slogan da imparare: è una conseguenza della struttura. Sai com'è fatta la membrana, quindi sai già in che direzione va la risposta su chi passa e chi no. Che cosa passa e con quale meccanismo lo vediamo per intero nella sezione 4.

Le due immagini da buttare, insieme

C'è un modo di pensare la membrana che è sbagliato due volte nella stessa frase, e la cosa curiosa è che le due parti sbagliate si tengono compagnia benissimo nella testa di chi studia. Johann e colleghi, nel 2022, l'hanno registrata parlando con studenti di diciotto e diciannove anni: sembrava loro ragionevole che le membrane fossero rigide, come un muro, e allo stesso tempo che "decidessero" che cosa entra ed esce dalle cellule.

Sono due immagini di senso comune, prese da due esperienze quotidiane diverse di "protezione": il muro che protegge stando fermo, il portiere che protegge scegliendo. Nessuna delle due regge.

Il muro non regge perché i componenti si spostano nel piano: la membrana è più simile a un liquido a due dimensioni che a un mattone. Il portiere non regge perché nessuno sceglie: passa da solo ciò che è piccolo e apolare, e per tutto il resto serve una proteina di trasporto specifica, che fa il suo lavoro perché è fatta in un certo modo, non perché valuti chi ha diritto di entrare.

Nella stessa famiglia sta il disegno che hai visto mille volte: due cerchi concentrici, il bordo e il nucleo, e in mezzo il vuoto. È quello che gli studiosi di didattica chiamano modello «uovo al tegamino», ripreso anche da Johann e colleghi come radice comune del "muro che decide". Una cellula disegnata così non ha dentro nulla che possa fare qualcosa: da lì, per forza, il lavoro finisce tutto sul bordo.

Esercizio 7 — La membrana in scala sul quaderno

Testo. Una membrana spessa 5 nm circonda la cellula di riferimento, quella da 20 µm di diametro. Esprimi lo spessore in micrometri e calcola quante volte il diametro è più grande dello spessore. Poi: se disegnassi la cellula grande 10 cm sul quaderno, quanto dovrebbe essere spesso il tratto della membrana per essere in scala?

La mossa che sblocca. Prima porti tutto nella stessa unità, poi dividi, poi applichi lo stesso fattore al disegno.

spessore  5 nm     = 0,005 µm
diametro  20 µm    = 20.000 nm

quante volte:  20.000 nm : 5 nm = 4.000

in scala:  10 cm : 4.000 = 0,0025 cm = 0,025 mm

Il diametro è 4.000 volte lo spessore. Sul quaderno il tratto della membrana dovrebbe essere spesso 0,025 mm, cioè quaranta volte più sottile di un millimetro. Conclusione onesta: in scala la membrana non è disegnabile. Qualunque linea tu tracci con una penna è troppo spessa. Ecco perché tutti i disegni la esagerano, e perché il disegno spinge verso l'idea di muro.

Errore tipico. Usare 0,05 µm come spessore: sono 50 nm, dieci volte troppo, e il conto viene 400 invece di 4.000. L'altro errore non è di conto ma di testa: disegnare un bordo bello spesso e credere di conseguenza che sia una struttura rigida. Il tratto grosso è una necessità del disegno, non una proprietà della membrana.

Esercizio 8 — Il burro sul pane

Testo. Trova l'errore. «Sulla membrana sono spalmate delle proteine, come il burro sul pane: sono loro che decidono chi entra e chi esce, perché la membrana è un muro rigido.» Smontala in due righe, poi riscrivila giusta.

La mossa che sblocca. Tre parole da sostituire, una alla volta.

Spalmate: no, sono infilate dentro e molte attraversano il doppio strato da parte a parte. Decidono: nessuno decide. Passa da solo ciò che è piccolo e apolare; per il resto serve una proteina di trasporto specifica. Rigido: no, i componenti scivolano nel piano della membrana.

Riscritta: «Nella membrana sono infilate delle proteine, molte delle quali attraversano il doppio strato; i componenti possono scivolare nel piano. Attraverso il doppio strato passano da sole le molecole piccole e apolari, mentre ioni e zuccheri hanno bisogno di una proteina di trasporto.»

Errore tipico. Correggere «rigido» in «fluido» e fermarsi lì, tenendosi il portiere che decide. Muro e portiere sono due immagini sbagliate diverse, e nella stessa testa convivono benissimo: vanno tolte tutte e due. Da tenere d'occhio anche la variante colta dello stesso errore, quella che compare negli studi sulle risposte degli studenti universitari: «la membrana plasmatica è ricoperta di proteine», che è di nuovo il burro sul pane, solo scritto meglio.

Esercizio 9 — Cinque passi senza la parola difficile

Testo. Spiega a un compagno, in cinque passi e senza usare la parola anfipatico, perché mettendo dei fosfolipidi in un bicchiere d'acqua si dispongono in un doppio strato e non a caso. Al quinto passo aggiungi la frase che manca sempre: perché nella cellula viva, invece, le membrane non si formano dal nulla.

La mossa che sblocca. Parti dall'acqua, non dai lipidi. Una traccia possibile:

1) L'acqua è polare: un lato leggermente negativo, uno leggermente positivo, e sta volentieri con ciò che le somiglia.
2) Il fosfolipide ha una testa che le somiglia e due code che non le somigliano.
3) L'acqua si stringe attorno alle teste; le code, che restano fuori da quel gioco, finiscono spinte l'una contro l'altra.
4) L'unica disposizione che accontenta tutti è due file affiancate: teste verso l'acqua da entrambi i lati, code al riparo nel mezzo. È il doppio strato, e si forma da solo, senza spendere ATP.
5) Ma nella cellula viva questo non è il modo in cui nascono le membrane: i lipidi vengono fabbricati su una membrana che c'è già, e le membrane crescono allargandosi o si staccano da altre membrane. Ogni membrana viene da una membrana precedente.

Errore tipico. Raccontare che le code «scappano» dall'acqua come se si spingessero da sole: sembra la stessa cosa, ma mette il motore nel posto sbagliato ed è la ragione per cui poi la spiegazione non si applica a nient'altro. E il secondo errore, quello che costa caro tre sezioni più avanti: concludere che allora anche la cellula si fabbrica le membrane da zero quando le servono. In una cellula viva ogni membrana cresce da una membrana che c'era già.

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Che cosa entra e che cosa esce: diffusione, osmosi, trasporto passivo e attivo

Nella sezione 3 hai visto com'è fatta la membrana: un doppio strato di fosfolipidi con le proteine infilate dentro. Adesso serve la seconda metà del discorso, quella che quasi nessuno fa: che cosa succede a quel confine. Perché una membrana descritta e mai fatta funzionare resta una formula da ripetere.

Qui non c'è niente da imparare a memoria. Ci sono quattro fatti in fila, e uno solo di essi costa energia alla cellula.

La diffusione: nessuno spinge

Le molecole si muovono in continuazione e in disordine. Non vanno da nessuna parte in particolare: sbattono l'una contro l'altra, rimbalzano, cambiano direzione. Presa una molecola sola, il suo percorso è un capriccio.

Ma se guardi l'insieme succede una cosa regolare. Dove le molecole sono tante, ne partono tante; dove sono poche, ne partono poche. Il risultato è che si spargono da dove sono più concentrate a dove lo sono meno, e continuano finché non sono distribuite in modo uniforme. Questa è la diffusione.

Fai attenzione a come è scritta la frase. Nessuno spinge. Nessuno decide. Nessuno paga. La diffusione non è un'azione della cellula: è quello che le molecole fanno da sole, anche in un bicchiere d'acqua senza cellule dentro. È esattamente il contrario dell'idea che la membrana "voglia" far entrare le cose buone e "voglia" tenere fuori quelle cattive.

Che cosa passa da solo, e che cosa ha bisogno di una proteina

Il doppio strato è fatto di code grasse, e quelle code sono il vero filtro. Da lì passa bene chi somiglia loro.

Passano da sole le molecole piccole e apolari. Sono le uniche per cui il doppio strato non è un ostacolo: entrano da qualunque punto della membrana, senza chiedere permesso a nessuno.

Non passano da sole gli ioni e gli zuccheri. Uno ione è carico, uno zucchero è polare e ingombrante: le code grasse li respingono. Per attraversare hanno bisogno di una proteina di trasporto, cioè di uno di quei pezzi infilati nel doppio strato che fa da passaggio dedicato.

E qui arriva il punto che quasi tutti sbagliano. Quel passaggio resta gratis. La molecola continua ad andare da dove è più concentrata a dove lo è meno; la proteina non la spinge, le apre solo una strada che il doppio strato le negava. Si chiama diffusione facilitata, e il nome dice bene le cose: facilitata, non pagata.

Da ricordare così: la presenza di una proteina non ti dice niente sul costo. A dire il costo è il verso.

L'acqua: piccola, ma polare

L'acqua è il caso scomodo, e va trattato a parte proprio perché non rientra nella regola di sopra. È piccolissima, e questo la aiuta; ma è polare, e questo la ostacola.

Il risultato è a metà strada: l'acqua passa da sola, ma lentamente. Per molte cellule basta. Nelle cellule dove d'acqua ne deve passare tanta e in fretta ci sono proteine dedicate solo a lei, le acquaporine: canali per l'acqua, e nient'altro.

Anche il passaggio dell'acqua è in discesa e non costa nulla. Quando riguarda l'acqua, alla diffusione si dà un nome suo: osmosi.

Osmosi e turgore: l'insalata e il globulo rosso

Per capire l'osmosi devi farti sempre la stessa domanda, e una sola: da che parte c'è più acqua libera? L'acqua va verso il lato dove ce n'è meno.

Se attorno alla cellula c'è più acqua libera che dentro, l'acqua entra. In una cellula vegetale l'acqua entra, il contenuto si gonfia e preme dall'interno contro la parete. Quella pressione ha un nome: turgore. Ed è il turgore, non la parete, a tenere dritta una foglia di insalata.

Se attorno c'è meno acqua libera, l'acqua esce, la spinta dall'interno cala e la foglia appassisce. Guarda bene che cosa è successo: le pareti ci sono ancora tutte, intatte, al loro posto. Quello che è venuto a mancare è la spinta dell'acqua contro di esse. È per questo che una foglia moscia rimessa in acqua fredda torna dritta: se si fossero rotte le pareti, non tornerebbe niente.

Il globulo rosso è l'altra faccia della cosa, perché parete non ne ha. In acqua distillata l'acqua entra, lui si gonfia e non ha niente che lo trattenga: scoppia. In acqua molto salata l'acqua esce e lui si raggrinza.


Le prime due righe le puoi rifare in cucina stasera: due bicchieri, due foglie della stessa insalata, mezz'ora. Una in acqua fredda, una all'aria. È l'unico esperimento di questa guida che non richiede un microscopio.

Passivo e attivo: dove entra l'ATP

Adesso metti tutto in due colonne, e la colonna la decide una cosa sola: il verso rispetto al gradiente.

Passivo vuol dire secondo il gradiente, cioè in discesa: da dove ce n'è di più a dove ce n'è di meno. Non costa ATP. Sono passive la diffusione semplice, la diffusione facilitata e l'osmosi. Tutte e tre.

Attivo vuol dire contro il gradiente, cioè in salita: la cellula prende una sostanza e la accumula proprio dove ce n'è già di più. Questo la fisica non lo fa da sola, e infatti si paga: con ATP.


Chiusura in una riga, e vale come controllo automatico in verifica: se ti dicono che il trasporto passivo consuma ATP, la parola passivo dice già di no.

Esercizio 10 — Il raggio cala del 10%, e il volume?

Testo. Una cellula sferica ha raggio 10 µm. Per osmosi perde acqua e il raggio cala del 10%, cioè scende a 9 µm. Calcola il volume prima e dopo, e di' di quale percentuale è calato il volume. Poi rispondi: se guardi la cellula al microscopio, ti sembra che sia cambiata del 10% o del 27%?

La mossa che sblocca. Il volume di una sfera è quattro terzi di pi greco per il raggio al cubo. Quindi il rapporto fra i due volumi è il cubo del rapporto dei raggi, e pi greco se ne va: basta fare 0,9 al cubo.

V = 4/3 · pi · r^3

r = 10 µm    V = 4/3 · 3,14159 · 1.000 = 4.188,79 µm^3
r =  9 µm    V = 4/3 · 3,14159 ·   729 = 3.053,63 µm^3

rapporto dei raggi     9 / 10   = 0,9
rapporto dei volumi    0,9^3    = 0,729
verifica               3.053,63 / 4.188,79 = 0,729

calo del volume  1 - 0,729 = 0,271  ->  27,1%
calo del raggio                        10%

Il volume è calato del 27,1%, il raggio solo del 10%. Al microscopio tu guardi una figura, cioè qualcosa di più vicino al raggio che al volume: la cellula ti sembra cambiata poco, mentre di acqua ne ha persa più di un quarto.

Errore tipico. Credere che se il raggio cala del 10% anche il volume cali del 10%. Il volume va col cubo. È lo stesso motivo per cui l'insalata appassita sembra molto più piccola di quanto si sia davvero accorciata. E lo ritrovi tale e quale nella sezione 5, dove il rapporto fra superficie e volume decide quanto può crescere una cellula.

Esercizio 11 — Trova l'errore: il trasporto passivo e l'ATP

Testo. Trova l'errore. «Il trasporto passivo consuma ATP, perché comunque la molecola deve essere trasportata attraverso la membrana e trasportare costa fatica.» Smonta la frase in due righe e scrivi qual è l'unica parola della frase che avrebbe dovuto insospettirti subito.

La mossa che sblocca. La parola è passivo. Passivo significa che la molecola va in discesa, secondo il gradiente: da dove è più concentrata a dove lo è meno. In discesa non serve spingere, e la cellula non paga niente. Si paga solo quando si va in salita, cioè nel trasporto attivo. La seconda riga smonta anche il "perché": il verbo trasportare qui inganna, perché non c'è nessuno che trasporta. C'è una porta aperta e una molecola che ci passa attraverso da sola.

Errore tipico. Pensare che se c'è di mezzo una proteina allora si paga. Anche la diffusione facilitata usa una proteina e resta gratis: a decidere non è il passaggio, è il verso.

Esercizio 12 — L'insalata in cinque passi

Testo. Racconta in cinque passi che cosa succede a una foglia di insalata dimenticata fuori dal frigo e che cosa succede se la metti in una ciotola d'acqua fredda per mezz'ora. Usa in ordine: acqua, osmosi, vacuolo (il grande sacco pieno d'acqua della cellula vegetale, che vedrai in sezione 10), turgore, parete. Due parole nuove, che ti servono qui: la parete è il guscio rigido che nelle cellule vegetali sta fuori dalla membrana, e il vacuolo è il grande sacco pieno d'acqua che occupa quasi tutto il loro interno. Tutti e due tornano per intero nella sezione 10. Poi spiega in una riga perché la parete, che c'è in tutti e due i casi, non basta a tenere dritta la foglia.

La mossa che sblocca. Chiediti ogni volta da che parte c'è più acqua libera: l'acqua va dove ce n'è meno. Fuori dal frigo, all'aria, di acqua libera fuori ce n'è meno che dentro la foglia: l'acqua esce per osmosi, il vacuolo si svuota, il turgore cala, la parete resta ma non è più spinta da dentro, la foglia si affloscia. Nella ciotola il verso si rovescia: fuori c'è più acqua libera, l'acqua rientra per osmosi, il vacuolo si riempie, il turgore risale, la parete viene di nuovo premuta da dentro e la foglia torna dritta. La parete è un'impalcatura ferma; quello che cambia è la spinta che l'acqua esercita da dentro. Il vacuolo e la parete li rivedi in faccia nella sezione 10, dove la cellula vegetale e quella animale finiscono nella stessa tabella.

Errore tipico. Dire che l'insalata appassisce perché «si rompono le pareti». Le pareti ci sono ancora tutte: quello che manca è la pressione dell'acqua contro di esse, ed è per questo che rimettendola in acqua torna dritta. Se si fossero rotte, non tornerebbe.

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Perché le cellule sono piccole: superficie, volume e tempo di diffusione

Nella sezione 3 hai visto di che cosa è fatta la superficie di una cellula, e nella sezione 4 che cosa la attraversa e con quale meccanismo. Adesso arriva la domanda che tiene insieme le due cose: quanta superficie serve? Perché una cellula non può semplicemente crescere finché le pare.

È la domanda meno spiegata di tutte. Quasi nessuno la svolge con i numeri: chi la tratta la racconta a parole, e c'è chi la scrive proprio al contrario. Qui invece si fa il conto, e lo puoi rifare tu.

Primo passo: il cubo

Prendi un cubo di 1 mm di lato. Ha sei facce, ognuna di 1 mm quadro: superficie 6 mm quadri. Il volume è 1 mm cubo. Il rapporto fra superficie e volume è 6 a 1.

Adesso raddoppia il lato: 2 mm. Le facce sono sei, ma ognuna vale 2 per 2 uguale 4 mm quadri: superficie 24 mm quadri. Il volume è 2 per 2 per 2 uguale 8 mm cubi. Il rapporto è 24 diviso 8, cioè 3 a 1.


È l'esempio di OpenStax Biology 2e, paragrafo 4.2. Guarda bene che cosa è successo: il cubo grande ha quattro volte la superficie del piccolo, non meno. Ma ne ha la metà per ogni unità di volume. Il cubo grande è più esposto in assoluto e più isolato in proporzione.

Secondo passo: le formule, che puoi ricontrollare

Non è un caso del cubo da 1 mm. Vale sempre, e si dimostra in due righe.

CUBO di lato l
   S   = 6 x l^2        (sei facce quadrate)
   V   = l^3
   S/V = 6 x l^2 / l^3  =  6 / l

SFERA di raggio r
   S   = 4 x pi x r^2
   V   = (4/3) x pi x r^3
   S/V = 3 / r

La superficie cresce col quadrato della misura, il volume col cubo. Il volume corre più in fretta, e il rapporto cala esattamente come uno diviso la misura: raddoppi il lato, dimezzi il rapporto. Lo moltiplichi per dieci, il rapporto si divide per dieci. Non serve altro: nessuna costante, nessuna tabella da imparare.

Nota una cosa elegante: nella sfera il rapporto è 3 diviso r e dipende solo dal raggio. Non c'è pi greco, non c'è nient'altro.

Terzo passo: perché a una cellula questo importa

Qui si passa dalla geometria alla biologia, ed è un solo passaggio.

Ogni pezzetto di citoplasma consuma ossigeno e nutrienti e produce scarti da buttare fuori: il conto del consumo si fa sul volume. Ma tutto quello che entra ed esce passa dalla membrana, che è superficie. Se la cellula cresce, il consumo cresce col cubo e la porta d'ingresso cresce solo col quadrato. A un certo punto la superficie non basta più a servire il volume che ha dentro.

Quarto passo: il limite che quasi nessuno racconta, cioè il tempo

Il rapporto superficie-volume è metà del problema. L'altra metà è quanto ci mette una molecola ad arrivare dove serve.

Nella sezione 4 hai visto che la diffusione non ha un motore: è agitazione termica, urti a caso, nessuna direzione preferita. Una molecola che si muove così non percorre una distanza a velocità costante. Il tempo medio per coprire una distanza cresce come il quadrato della distanza (Milo e Phillips, Cell Biology by the Numbers).

Rileggi piano: raddoppiare la distanza non raddoppia il tempo, lo quadruplica.

Qui teniamo solo la legge di scala e gli ordini di grandezza, dichiarati come tali — non sono numeri da cronometro:

• attraversare un batterio, cioè circa un micrometro, è questione di frazioni di secondo;
• attraversare un centimetro richiederebbe intorno a 10 alla 6 secondi, cioè circa dodici giorni.

Un centimetro è diecimila volte un micrometro. Diecimila al quadrato fa 10 alla 8: cento milioni di volte il tempo di partenza. Ecco perché si passa da un battito di ciglia a dodici giorni. Una cellula grande come una biglia non morirebbe di poca superficie: morirebbe di attesa.

Quinto passo: le soluzioni che la vita ha trovato

Il problema è geometrico, e la geometria si può imbrogliare in tre modi.

Aumentare la superficie senza aumentare il volume. Una superficie liscia si può ripiegare. I microvilli delle cellule intestinali sono migliaia di ditini che moltiplicano la superficie assorbente a parità di spazio occupato. Stessa idea dentro la cellula: le membrane degli organuli sono ripiegate, come le creste dei mitocondri.

Ridurre lo spessore. Il globulo rosso è appiattito al centro: nessun punto del suo interno è lontano dalla membrana. Non ha ridotto tanto il volume, ha ridotto le distanze.

Fare più cellule, non cellule più grandi. È la soluzione principale, e la più fraintesa. Un elefante non ha cellule da elefante: ha cellule di taglia normale, in un numero enorme. Un organismo grande è grande per numero, non per taglia.

Smettere di aspettare la diffusione e pagare. Per le distanze lunghe la cellula non si affida al caso: consuma ATP e si costruisce dei binari lungo i quali il materiale viene spinto in una direzione precisa. È così che funziona un assone lungo un centimetro: il materiale non diffonde, viene trasportato. E attenzione: assottigliare l'assone non servirebbe a niente, perché lì il problema è la lunghezza, non lo spessore. I binari sono il citoscheletro, e li incontri nella sezione 7.

E allora le cellule giganti?

È la prima obiezione che arriva dai banchi, ed è una buona obiezione. Le eccezioni ci sono davvero: guardando come ciascuna se la cava, la regola diventa più chiara, non più debole.

La cellula uovo. È grande perché è una dispensa: contiene le riserve per lo sviluppo dell'embrione. È metabolicamente quieta, non è una cellula che lavora a pieno ritmo. Il fabbisogno per unità di volume è basso, quindi il conto torna lo stesso.

Thiomargarita, un batterio visibile a occhio nudo. Dentro ha un enorme vacuolo che schiaccia il citoplasma in un guscio sottile contro la parete — esattamente come fa il vacuolo nella cellula vegetale, che vedrai nella sezione 10. Il corpo è grande, ma lo strato vivo da attraversare resta micrometrico.

La fibra muscolare, lunga centimetri. Non ha un nucleo che comanda da lontano: ne ha molti, distribuiti lungo la fibra. Nessuna informazione deve viaggiare per centimetri.

Nessuna delle tre ha abolito la fisica. Tutte e tre l'hanno aggirata.

Il raccordo

Riassumilo in una riga sola, perché è tutta la sezione:

Questo è il motivo fisico per cui esiste la divisione cellulare. Una cellula che cresce non diventa più efficiente: diventa meno efficiente, finché l'unica mossa che rimette a posto i conti è tornare piccola in due. Da qui si arriva dritti a mitosi e meiosi.

Esercizio 13 — Il cubo, tre volte

Testo. Per un cubo di lato 1, 2 e 4 unità calcola superficie, volume e rapporto superficie-volume. Poi scrivi la formula generale e verifica che valga anche per lato 10.

La mossa che sblocca. S uguale 6 per l al quadrato, V uguale l al cubo, quindi S diviso V uguale 6 diviso l. Si calcolano le tre colonne e si legge la terza come una divisione, non come una sottrazione.

lato    S = 6 l^2      V = l^3       S/V = 6/l
  1        6              1             6
  2       24              8             3
  4       96             64             1,5
 10      600          1.000             0,6

Verifica riga per riga: 96 diviso 64 fa 1,5, e 6 diviso 4 fa 1,5. 600 diviso 1.000 fa 0,6, e 6 diviso 10 fa 0,6. La formula regge. Lato per 2 significa rapporto diviso 2.

Errore tipico. Dire che il cubo più grande ha meno superficie. Ha molta più superficie: 96 contro 6. Ha meno superficie per unità di volume. È l'errore stampato su chimica-online, e lo smonti nell'esercizio 16.

Esercizio 14 — Due cellule sferiche

Testo. Calcola superficie, volume e rapporto superficie-volume di una cellula sferica di raggio 1 µm e di una di raggio 10 µm, cioè la cellula di riferimento della guida. Di quante volte cala il rapporto?

La mossa che sblocca. S uguale 4 per pi greco per r al quadrato, V uguale quattro terzi di pi greco per r al cubo. Il rapporto è 3 diviso r: dipende solo dal raggio, pi greco se ne va.

r = 1 µm      S =    12,57 µm^2    V =    4,19 µm^3    S/V = 3,0 µm^-1
r = 10 µm     S = 1.256,64 µm^2    V = 4.188,79 µm^3   S/V = 0,3 µm^-1

Raggio per 10, rapporto diviso 10. E controlla col conto diretto: 1.256,64 diviso 4.188,79 fa 0,3. Torna.

Errore tipico. Pensare che il rapporto cali col cubo del raggio: cala come uno diviso r. E dimenticare le unità: il rapporto si misura in µm alla meno 1, cioè uno diviso una lunghezza.

Esercizio 15 — Il tempo va col quadrato

Testo. Il tempo medio di diffusione cresce come il quadrato della distanza. Se una molecola impiega un tempo t ad attraversare un batterio di 1 µm, quanto impiega ad attraversare la cellula di riferimento da 20 µm di diametro? E un assone lungo 1 cm rispetto allo stesso batterio?

La mossa che sblocca. Fai il rapporto delle distanze e poi elevalo al quadrato. Non serve conoscere nessun coefficiente: la legge di scala basta da sola.

cellula da 20 µm:   20 / 1 = 20          20^2 = 400          -> 400 t
assone da 1 cm:     1 cm = 10.000 µm     10.000^2 = 10^8     -> 10^8 t

Dagli ordini di grandezza della fonte: si passa da frazioni di secondo a circa dodici giorni. Ecco perché l'assone non aspetta la diffusione e paga ATP per il trasporto.

Errore tipico. Assumere che il tempo raddoppi se la distanza raddoppia, e concludere che una cellula gigante funzionerebbe comunque, magari un po' più lenta. Non è un po' più lenta: è quattrocento volte, o cento milioni di volte.

Esercizio 16 — Trova l'errore

Testo. Leggi questa frase, che gira davvero su un sito di ripetizioni.

La conclusione è giusta ma il ragionamento è rovesciato. Scrivi in tre righe dove si rompe.

La mossa che sblocca. Separa le due frasi e giudicale una alla volta. Più superficie significa più scambio, sempre: una porta più larga fa passare più gente. Quello che peggiora crescendo è il rapporto fra superficie e volume, perché il volume cresce più in fretta della superficie. Il difetto non è nella conclusione, è nella parola «lento» attaccata a «superficie estesa» invece che al rapporto.

Errore tipico. Approvare il ragionamento perché la conclusione è quella giusta. Una conclusione vera raggiunta con un passaggio falso è la cosa più difficile da correggere, perché nessuno se ne accorge — e all'interrogazione successiva riesce fuori il passaggio, non la conclusione.

Esercizio 17 — Cinque passi, in quest'ordine

Testo. Racconta in cinque passi perché una cellula si divide invece di continuare a crescere. Devi usare, in quest'ordine: volume, superficie, rapporto, tempo di diffusione, divisione. Poi aggiungi una riga su una delle cellule giganti (uovo, Thiomargarita, fibra muscolare) e spiega perché non smentisce il ragionamento.

La mossa che sblocca. Il quinto passo non è una regola da ricordare, è una conseguenza dei quattro prima: quando il rifornimento non tiene più il passo del fabbisogno, l'unica mossa che rimette a posto il rapporto è tornare piccoli. Sulla cellula gigante, chiediti sempre la stessa cosa: quanto è lungo il tratto che una molecola deve davvero percorrere, e quanto lavora quella cellula.

Errore tipico. Dire che la cellula si divide «per riprodursi» e fermarsi lì: è il risultato, non la causa. E citare le cellule giganti come prova che la regola non vale, invece di guardare come ciascuna di esse aggira il problema — riserve inerti, guscio sottile di citoplasma, nuclei multipli.

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Il nucleo: dove sta il DNA, e perché è chiuso in una doppia membrana

Le altre guide di scienze lo danno per costruito. Quella sul DNA parla di un filamento che sta nel nucleo. Quella sulla sintesi proteica fa uscire l'RNA messaggero dal nucleo. Quella su mitosi e meiosi fa sparire e ricomparire l'involucro nucleare. Nessuna delle tre può fermarsi a spiegare che cos'è quella stanza, perché tutte e tre partono da dopo. Questa sezione è il pezzo che manca in mezzo.

L'involucro non è una membrana: sono due

Il nucleo non è delimitato da una membrana sola. È delimitato da un involucro nucleare fatto di due doppi strati fosfolipidici, uno dentro l'altro, con uno spazio fra loro. Ognuno dei due è una membrana come quella descritta nella sezione 3: doppio strato, proteine infilate dentro, non un muro.

Le due membrane non corrono parallele all'infinito. A intervalli si saldano fra loro, e nel punto della saldatura si apre un buco attraversato da un complesso di proteine: il poro nucleare. Un poro non è una falla. È una dogana. Le molecole piccole passano da sole, le grandi passano solo se hanno il documento giusto, cioè un segnale riconosciuto dalle proteine del poro. Fuori esce l'RNA messaggero, dentro entrano le proteine che al nucleo servono e che il nucleo non sa fabbricarsi (i ribosomi stanno tutti fuori). Il DNA, invece, non esce mai.

E qui torna utile una cosa detta nella sezione 3: le membrane non nascono dal nulla, si formano da membrana che c'era già. Vale anche per l'involucro nucleare. Quando la cellula si divide, l'involucro si disgrega in frammenti di membrana; alla fine della divisione non viene ricostruito da zero attorno a ciascun gruppo di cromosomi, si riforma a partire da quei frammenti e dal reticolo endoplasmatico, che con l'involucro è in continuità fisica. È il motivo per cui, nella guida su mitosi e meiosi, l'involucro può sparire in profase e ricomparire in telofase senza che nessuno abbia dovuto costruire chilometri di membrana nuova.

Cromatina e cromosoma: la scorciatoia che poi si paga

Questa è la parte da leggere lentamente, perché la semplificazione comoda che si sente in seconda è esattamente ciò che in terza rende incomprensibile la genetica.

Cromatina è il materiale: DNA più le proteine che lo tengono avvolto e organizzato. È un nome che indica una sostanza, come "legno".

Cromosoma è una singola molecola di DNA con le sue proteine. È un nome che indica un oggetto contabile, come "trave". E c'è sempre. In ogni momento della vita della cellula, anche adesso, anche quando al microscopio non vedi niente.

Quello che cambia non è l'esistenza, è il grado di raggomitolamento.

• In interfase, cioè quasi sempre, il cromosoma è disteso. Occupa un gran volume, è poco denso, e al microscopio ottico non si distingue: vedi una massa granulosa uniforme.
• Durante la divisione lo stesso cromosoma si condensa, si accorcia, diventa denso e compatto. E allora si vede.

Detto in una riga: i cromosomi non compaiono, diventano visibili. Al microscopio si vede ciò che è abbastanza condensato da fare contrasto, non ciò che esiste. Chi impara "prima c'è la cromatina, poi si trasforma in cromosomi" si porta dietro l'idea che in interfase i cromosomi non ci siano — e poi non riesce a capire come faccia il DNA a duplicarsi proprio nella fase in cui, secondo lui, i cromosomi non esistono ancora.

Una riga sola per il seguito: i geni delle leggi di Mendel stanno su questi cromosomi qui. Non altrove.

Il nucleolo non è cromatina addensata

Dentro il nucleo si vede spesso una zona più scura e più densa: il nucleolo. Diversi siti lo liquidano come "una parte della cromatina che si addensa", e la definizione è comoda quanto inutile, perché non dice che cosa ci succede.

Il nucleolo è la regione dove si assemblano i ribosomi: lì viene prodotto l'RNA ribosomiale e lì viene messo insieme con le proteine che arrivano dal citoplasma attraverso i pori. È un cantiere, non un grumo.

E siccome è un cantiere, si capisce anche una cosa che la guida su mitosi e meiosi afferma senza poterla spiegare: il nucleolo scompare durante la divisione. Non svanisce per magia. Il cantiere chiude perché la cellula, mentre condensa i cromosomi e smonta l'involucro, smette di fabbricare ribosomi; quando la divisione finisce e il lavoro riprende, il nucleolo si riforma.

I ribosomi, detti bene

Visto che nascono qui, tanto vale dire subito che cosa sono, così la sezione 7 può usarli senza spiegazioni.

• Sono fatti di due subunità, una grande e una piccola, che si accoppiano solo quando c'è da lavorare.
• Sono fatti di RNA più proteine.
• Non hanno una membrana attorno. Non sono stanze, sono macchine.
• Negli eucarioti ce ne sono sia liberi nel citosol sia adesi al reticolo endoplasmatico. Citosol è la parte fluida del citoplasma, quella che resta togliendo gli organuli: la differenza fra le due parole torna per esteso nella sezione 7. Sono gli stessi ribosomi: cambia dove finisce la proteina che stanno costruendo, non il ribosoma. Chi scrive che negli eucarioti i ribosomi sono attaccati al reticolo e basta dimentica metà del citoplasma.

Quanti sono? Un dato verificato, su un batterio: in Escherichia coli che si duplica in fretta, con tempo di duplicazione di 24 minuti, si contano circa 72.000 ribosomi per cellula, che valgono oltre un terzo della massa secca. Non sono granelli sparsi qua e là. Sono più di un terzo di tutto ciò che il batterio è, tolta l'acqua.

Quanto è grande il nucleo rispetto alla cellula

Qui bisogna stare attenti, perché in giro si legge un numero secco che non è una regola.

Il rapporto fra volume del nucleo e volume della cellula non è costante. Cambia con il tipo di cellula e cambia con il momento del ciclo cellulare. Nella nostra cellula di riferimento — nucleo da 6 µm dentro una cellula da 20 µm — il nucleo occupa il 2,7% del volume: il conto è nell'esercizio 18. Ma un linfocita a riposo è quasi tutto nucleo, con un guscio sottilissimo di citoplasma attorno; un adipocita, pieno di grasso, ha un nucleo schiacciato contro il bordo che è una frazione minima del suo volume.

Il valore di circa il 20% che circola come se fosse universale ha una provenienza precisa: viene da Milo e Phillips, ed è ricavato su quattordici specie di angiosperme erbacee. La fonte stessa avverte che un rapporto stabile fra nucleo e cellula è un'osservazione ricorrente, non una legge generale. Si cita così, con la sua origine e la sua riserva, e non lo si appiccica a una cellula animale.

La compartimentazione, una volta per tutte

Adesso il principio, che vale per il nucleo come per tutto quello che viene dalla sezione 7 in poi.

Separare significa poter avere condizioni diverse e controlli diversi in luoghi diversi. Una stanza chiusa può avere un pH suo, una concentrazione sua di ioni, una popolazione sua di proteine, e soprattutto regole sue su che cosa può entrare e uscire. Senza pareti interne, tutto sta nello stesso brodo e tutto obbedisce alle stesse condizioni.

Da qui si smonta il "centro di comando" imparato alle medie. Il nucleo non fa tutto e non ordina niente. Non c'è nessuno lì dentro che decide. Il nucleo custodisce il DNA e lascia uscire copie: l'originale resta, la copia va al lavoro. È un archivio con un ufficio fotocopie e una dogana, non un generale.

Che sia custodia e non comando lo dimostra un caso limite: il reticolocita, il globulo rosso giovane che ha già perso il nucleo e continua a produrre proteine, perché le copie erano già uscite. Sta nella guida sulla sintesi proteica, insieme al poro nucleare visto dal lato del traffico.

E per l'ordine di grandezza di quello che c'è là dentro, la guida sul DNA dà 2,12 metri di filamento dentro un nucleo di circa 6 µm. Il conto è l'esercizio 19.

Esercizio 18 — Il nucleo dentro la cellula, e il 20% che non c'entra

Testo. Con i numeri della nostra cellula di riferimento, nucleo di 6 µm dentro una cellula di 20 µm, calcola che frazione del volume cellulare occupa il nucleo. Poi confronta il risultato con la regola del 20% che si legge in giro, e calcola quanto dovrebbe misurare la cellula perché quel 20% venisse fuori con lo stesso nucleo da 6 µm.

La mossa che sblocca. Il rapporto dei volumi è il cubo del rapporto dei diametri: 6 diviso 20 fa 0,3, e 0,3 al cubo fa 0,027. Non serve nemmeno calcolare i due volumi, ma facciamoli lo stesso per controllo. Per la seconda parte si cerca il diametro che rende quel cubo uguale a 0,2.

Cellula, diametro 20 um  ->  raggio 10 um
V = (4/3) x 3,14159 x 10^3 = 4.188,79 um^3

Nucleo, diametro 6 um    ->  raggio 3 um
V = (4/3) x 3,14159 x 3^3  =   113,10 um^3

Rapporto = 113,10 / 4.188,79 = 0,027  ->  2,7%
Controllo col cubo: (6/20)^3 = 0,3^3 = 0,027   OK

Perche' faccia il 20%:
(6/d)^3 = 0,2
serve il numero che, elevato al cubo, da' 0,2. Si prova:
   0,5^3 = 0,125  poco      0,6^3   = 0,216  troppo
   0,58^3 = 0,195 quasi     0,585^3 = 0,200  ci siamo
6/d = 0,585   ->   d = 6 / 0,585 = 10,3 um

Cioè: perché quel nucleo occupasse il 20%, la cellula dovrebbe essere larga 10,3 µm, la metà della nostra. Con una cellula da 20 µm il 20% non viene fuori, e non c'è modo di farlo venire fuori.

Errore tipico. Applicare a una cellula animale una regola ricavata su quattordici specie di piante erbacee, e ripeterla come se fosse una legge generale. Il rapporto fra nucleo e cellula non è costante: un linfocita a riposo è quasi tutto nucleo, un adipocita quasi niente.

Esercizio 19 — Due metri in sei micrometri, e una fila di ribosomi

Testo. La guida sul DNA dice che in una cellula umana ci sono 2,12 m di filamento dentro un nucleo di circa 6 µm. Converti 2,12 m in micrometri e calcola quante volte il filamento è più lungo del diametro del nucleo. Poi: un ribosoma misura circa 25 nm; quanti ne stanno affiancati lungo la larghezza di un batterio, circa 1 µm (la lunghezza, quella della sezione 2, è 2 µm), e quanto sarebbe lunga in millimetri la fila dei 72.000 ribosomi di un Escherichia coli?

La mossa che sblocca. Un metro è 10 alla sesta micrometri. Per i ribosomi, porta tutto in nanometri e dividi; poi moltiplica 72.000 per 25 nm e riconverti in millimetri.

DNA
1 m = 10^6 um   ->   2,12 m = 2.120.000 um
2.120.000 / 6 = 353.333  ->  circa 353.000 volte

Ribosomi in fila lungo un batterio
1 um = 1.000 nm
1.000 / 25 = 40 ribosomi affiancati

I 72.000 ribosomi in fila indiana
72.000 x 25 nm = 1.800.000 nm
1.800.000 nm = 1.800 um = 1,8 mm

Confronto: batterio lungo 2 um
1.800 / 2 = 900 volte la lunghezza del batterio

Un filamento 353.000 volte più lungo della stanza che lo contiene, e una fila di ribosomi lunga 1,8 mm, cioè 900 volte il batterio da cui vengono. Entrambi i numeri dicono la stessa cosa: dentro non c'è vuoto, c'è roba stipata e organizzata.

Errore tipico. Fare i conti in unità diverse e sbagliare di sei ordini di grandezza: 2,12 diviso 6 fa 0,35, che è un risultato senza senso e va riconosciuto come tale. E immaginare i ribosomi come pochi granelli sparsi: in quel batterio valgono oltre un terzo della massa secca.

Esercizio 20 — Trova l'errore: la cromatina che "si trasforma"

Testo. Trova l'errore in questa frase. «Durante l'interfase nel nucleo c'è la cromatina; poi, quando la cellula si divide, la cromatina si trasforma in cromosomi, che prima non c'erano.» Correggi in due righe, e aggiungi una riga che spieghi perché al microscopio sembra proprio così.

La mossa che sblocca. Distinguere esistere da vedersi. Il cromosoma c'è sempre; in interfase è disteso e non si distingue, in divisione è condensato e diventa visibile. Al microscopio si vede solo ciò che è abbastanza denso da fare contrasto.

Correzione:

Errore tipico. Scrivere che cromatina e cromosoma «sono la stessa cosa in due momenti diversi» e considerare chiusa la faccenda: è la scorciatoia che poi, in terza, fa dire che nell'interfase i cromosomi non ci sono. Cromatina è il materiale, DNA più proteine; cromosoma è una singola molecola di DNA con le sue proteine. Non sono due stati della stessa parola, sono due parole con due mestieri diversi.

Esercizio 21 — Cinque passi per una stanza con le porte sorvegliate

Testo. Racconta in cinque passi perché conviene a una cellula tenere il DNA chiuso in una stanza con le porte sorvegliate, invece che sparso nel citoplasma. Devi usare: compartimento, involucro doppio, poro, copia, controllo. Poi spiega in una riga perché il nucleo non è «il centro di comando».

La mossa che sblocca. Parti dal vantaggio di avere condizioni diverse in luoghi diversi: separare non serve a nascondere, serve a poter fare due lavori con due regole in due stanze.

Una risposta possibile:

1) Compartimento. Chiudere uno spazio permette di tenerci dentro condizioni sue: proteine sue, ioni suoi, regole sue, diverse da quelle del citoplasma.
2) Involucro doppio. Il confine non è una membrana sola ma due, in continuità con il reticolo, e questo lo rende una struttura vera e non un semplice sacchetto.
3) Poro. Nel confine ci sono passaggi selettivi: il piccolo passa, il grande passa solo con il segnale giusto. Il traffico esiste ed è regolato.
4) Copia. Fuori non esce l'originale, esce una copia in RNA. L'archivio resta al suo posto e la copia va al lavoro sui ribosomi.
5) Controllo. Decidere quali copie escono, quante e quando, significa decidere che cosa la cellula fabbrica in quel momento. Il controllo sta nel passaggio, non in un ordine.

E la riga finale: il nucleo non comanda niente, custodisce il DNA e lascia uscire copie; il lavoro lo fanno le macchine che stanno fuori.

Errore tipico. Cavarsela con «il nucleo protegge il DNA». Protezione da che cosa? Il punto non è la difesa, è poter tenere separate due officine che lavorano con regole diverse. Ed è lo stesso principio che regge tutto il resto della cellula: quello che vale per il nucleo vale per ogni compartimento che incontrerai dalla sezione 7 in poi.

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La catena di montaggio: dove nasce una proteina e che strada fa

Qui la cellula smette di essere un elenco di nomi. Non ti serve sapere che esistono il reticolo e il Golgi: ti serve sapere in che ordine una cosa ci passa dentro, e perché.

E il flusso comincia con un bivio. Se salti il bivio impari una cosa falsa, cioè che ogni proteina passa dal Golgi. Non è così, e non è un dettaglio da triennio: è la prima domanda a cui devi saper rispondere.

Il bivio: due strade, decise all'inizio

Quasi ogni proteina comincia a essere montata da un ribosoma nel citosol: fanno eccezione le poche che mitocondri e cloroplasti si fabbricano da soli, con i ribosomi propri che hanno dentro (sezione 9). Da lì in poi le strade sono due, e quale si prende è deciso subito, dalle prime battute della proteina stessa.

Sulla proteina in costruzione può esserci una specie di etichetta iniziale. Se c'è, il ribosoma si aggancia al reticolo endoplasmatico e la proteina entra dentro il reticolo mentre viene montata. Da lì andrà a finire in tre posti: nella membrana, fuori dalla cellula, oppure dentro un lisosoma.

Se l'etichetta non c'è, il ribosoma resta libero nel citosol e la proteina finisce nel citosol. Da lì potrà essere importata nel nucleo, in un mitocondrio, in un cloroplasto o in un perossisoma — ma nel reticolo non entrerà mai, e quindi dal Golgi non passerà mai.

   proteina che comincia a essere montata
   da un ribosoma nel citosol
        |
        +-- CON etichetta ---> il ribosoma si aggancia al reticolo
        |                      la proteina entra nel reticolo
        |                      destinazioni: membrana, fuori, lisosoma
        |
        +-- SENZA etichetta -> il ribosoma resta libero
                               la proteina resta nel citosol
                               destinazioni: citosol, nucleo,
                               mitocondrio, cloroplasto, perossisoma

Ecco perché nella sezione 6 aveva senso dire che ci sono ribosomi liberi e ribosomi adesi. Non erano due tipi diversi di ribosoma da mandare a memoria: erano lo stesso ribosoma, dopo il bivio.

Un esempio solo, seguito fino in fondo

Prendiamo una proteina che deve finire fuori dalla cellula. La seguiamo dall'inizio alla fine, cinque tappe, e non nominiamo nient'altro.

Uno. Nasce su un ribosoma. Il ribosoma è la macchina che la monta, pezzo per pezzo.

Due. Ha l'etichetta, quindi il ribosoma si aggancia al reticolo endoplasmatico ruvido e la proteina entra dentro. Si chiama ruvido proprio per questo: è ruvido perché ci sono sopra i ribosomi. Il nome non descrive una qualità del reticolo, descrive chi ci sta attaccato.

Tre. Dal reticolo la proteina arriva all'apparato di Golgi, dove viene rifinita e smistata. Il Golgi è la stazione dove si decide dove va la merce, e dove la merce viene messa a punto prima di partire.

Quattro. Viaggia dentro una vescicola: un sacchetto di membrana che si stacca da un compartimento e si fonde con un altro. È il modo in cui la cellula sposta roba senza mai lasciarla libera nel citosol.

Cinque. La vescicola arriva alla membrana plasmatica, si fonde con essa, la membrana si apre verso l'esterno e la proteina esce.

(1) ribosoma
      |
      v
(2) reticolo endoplasmatico ruvido   (ruvido = con i ribosomi sopra)
      |
      v
(3) apparato di Golgi                (rifinitura e smistamento)
      |
      v
(4) vescicola                        (sacchetto di membrana in viaggio)
      |
      v
(5) membrana plasmatica  ------>  fuori dalla cellula

Cinque tappe. Se all'orale le sai dire in ordine, in questa sezione hai già preso la sufficienza.

Le varianti, una riga ciascuna

Solo adesso, e solo dopo che la strada principale è chiara, le tre varianti.

Il reticolo endoplasmatico liscio è liscio perché sopra non ha ribosomi, e fa altri mestieri: non è la stessa catena senza operai, è un'officina diversa.

I lisosomi sono il capolinea digestivo, dove il materiale viene demolito. E non sono una strada nuova: sono la stessa strada di prima — ribosoma, reticolo, Golgi, vescicola — con un'altra etichetta di destinazione.

I perossisomi sono i compartimenti dove si smaltiscono sostanze pericolose. Le loro proteine, ricordalo, vengono dal ramo dei ribosomi liberi.

Il vacuolo non lo trattiamo qui: lo trovi nella sezione 10, insieme alla cellula vegetale, dove ha senso. Te lo diciamo per non lasciarti il dubbio che ce lo siamo dimenticato.

Il citoscheletro: non un'ossatura, un'impalcatura

Il citoscheletro merita una voce sua, non una parentesi. E la prima cosa da togliersi dalla testa è l'immagine dello scheletro: non è una struttura fissa montata una volta per tutte. È un'impalcatura che si monta e si smonta di continuo, a seconda di quello che serve.

Fa tre lavori che si vedono.

Primo: dà forma alla cellula, e la cambia quando la cellula deve cambiarla.

Secondo: fa da binario alle vescicole che abbiamo appena visto viaggiare. Le vescicole non vagano a caso dal reticolo al Golgi e dal Golgi alla membrana: corrono su rotaia.

Terzo: durante la divisione costruisce il fuso che separa i cromosomi e l'anello che strozza la cellula in due. È il pezzo che ti servirà per intero nella guida su mitosi e meiosi.

I due materiali principali sono i microtubuli e i filamenti di actina. Il centrosoma è il punto da cui i microtubuli partono.

E qui si chiude un conto lasciato aperto nella sezione 5. Lì avevamo visto che la diffusione, sulle lunghe distanze, è disperatamente lenta: va bene per pochi micrometri, non per attraversare una cellula da parte a parte in tempo utile. I binari del citoscheletro sono il modo in cui la cellula batte la diffusione: invece di aspettare che una cosa arrivi da sola, la carica su una vescicola e la spinge lungo la rotaia. Non è gratis: si paga in ATP. La diffusione è gratuita e lenta, il trasporto sui binari è veloce e costa. È lo stesso schema del trasporto passivo e attivo della sezione 4, un piano più su.

Citoplasma e citosol non sono la stessa cosa

Questa distinzione non la fa quasi nessuno, e poi tutti la danno per scontata quando serve. Chiariamola adesso, in due righe.


Il citosol è quindi una parte del citoplasma, non un sinonimo. Ti serve subito, e non fra un anno: la guida su mitosi e meiosi definisce la citodieresi come divisione del citoplasma — e se citoplasma e citosol per te sono la stessa parola, quella definizione non ti dice niente.

Un'ultima nota di metodo. La tabella completa degli organuli, quella da studiare, non sta qui: a questo punto della guida ci sono ancora troppe cose che non hai incontrato, a cominciare da mitocondri, cloroplasti e vacuolo. Qui ti resta lo schema del flusso. La tabella arriva in fondo alla sezione 10, quando avrai tutti i pezzi.

Se vuoi vedere che cosa succede dentro il ribosoma della tappa uno, e da dove arriva l'informazione che dice quale proteina montare, quella è un'altra guida: la sintesi proteica.

Esercizio 22 — Quanto spazio resta alla catena di montaggio

Testo. Nella cellula di riferimento, una sfera di 20 µm di diametro, il nucleo è una sfera di 6 µm di diametro. Calcola quanto volume resta a tutto il resto — cioè al citoplasma, con dentro reticolo, Golgi, vescicole e organuli — e che percentuale del totale è.

La mossa che sblocca. Calcolare i due volumi con la formula della sfera e sottrarre. Il volume del nucleo lo hai già calcolato nella sezione 6: si riusa, non si rifà. Rifare un conto già fatto è tempo regalato al compito in classe.

cellula:  d = 20 µm  ->  r = 10 µm
          V = 4/3 x pi greco x 10 x 10 x 10 = 4.188,79 µm cubi

nucleo:   d = 6 µm   ->  r = 3 µm
          V = 4/3 x pi greco x 3 x 3 x 3    =   113,10 µm cubi

resto:    4.188,79 - 113,10                 = 4.075,69 µm cubi

quota:    4.075,69 / 4.188,79 = 0,973  ->  97,3% del volume

Errore tipico. Immaginare il nucleo come la parte grossa della cellula, perché nei disegni sta al centro ed è colorato. Il nucleo si prende meno del 3% del volume. La catena di montaggio di questa sezione lavora tutta nel 97,3% che resta.

Esercizio 23 — Rimetti in ordine le cinque tappe

Testo. Rimetti in ordine i cinque passaggi di una proteina destinata a uscire dalla cellula. Te li diamo mescolati: viaggia dentro una vescicola; viene rifinita e smistata nel Golgi; viene montata da un ribosoma; la vescicola si fonde con la membrana e la proteina esce; entra nel reticolo endoplasmatico ruvido. Poi riscrivi la sequenza corretta in cinque righe, una per passaggio, come la racconteresti all'orale.

La mossa che sblocca. Cerca il punto di partenza chiedendoti dove la proteina viene materialmente costruita. Trovato quello, tutto il resto è un viaggio, e i viaggi hanno un verso solo: non si torna indietro a caso.

1. viene montata da un ribosoma
2. entra nel reticolo endoplasmatico ruvido
3. viene rifinita e smistata nel Golgi
4. viaggia dentro una vescicola
5. la vescicola si fonde con la membrana e la proteina esce

Errore tipico. Far partire la sequenza dal nucleo, come se la proteina nascesse lì dentro. Dal nucleo esce l'informazione; la proteina viene montata fuori, da un ribosoma.

Esercizio 24 — Due proteine, due destinazioni

Testo. Due proteine, due destinazioni. La prima deve finire dentro un lisosoma. La seconda deve restare nel citosol e poi essere importata in un mitocondrio. Scrivi per ciascuna la strada che fa, dicendo in quale punto le due strade si separano e perché.

La mossa che sblocca. Il bivio è all'inizio, non alla fine: decide l'etichetta iniziale. Con l'etichetta si entra nel reticolo, senza si resta nel citosol. E chi non entra nel reticolo non passa mai dal Golgi.

prima proteina (lisosoma):
  ribosoma -> reticolo ruvido -> Golgi -> vescicola -> lisosoma

seconda proteina (mitocondrio):
  ribosoma libero -> citosol -> importata nel mitocondrio

le strade si separano subito dopo l'inizio del montaggio:
la prima ha l'etichetta ed entra nel reticolo, la seconda no

Errore tipico. Far passare tutte e due dal Golgi, perché «il Golgi smista tutto». Le proteine del citosol, del nucleo, dei mitocondri, dei cloroplasti e dei perossisomi nel reticolo non entrano mai, e quindi al Golgi non ci arrivano nemmeno per sbaglio.

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Procarioti ed eucarioti: costruiti, non definiti per sottrazione

Quasi ovunque il procariote viene presentato così: non ha il nucleo, non ha gli organuli, non ha il fuso, il DNA è nudo. Quattro assenze e via. Se una cosa te la descrivono solo per quello che le manca, tu ti fai l'idea che sia una versione incompleta dell'altra. È esattamente l'idea sbagliata.

Qui facciamo il contrario. Prima costruiamo la cellula procariote con quello che c'è dentro. Poi, e solo poi, mettiamo le due colonne a confronto.

Che cosa c'è, in positivo

Una cellula procariote ha:

• una membrana plasmatica, lo stesso doppio strato con le proteine infilate dentro della sezione 3, che fa lo stesso mestiere: decidere che cosa entra e che cosa esce (sezione 4);
• il citoplasma, dove avvengono le reazioni;
• i ribosomi, di tipo 70S, che traducono l'RNA in proteine come nella catena di montaggio della sezione 7;
• un cromosoma, di solito circolare, presente in una sola copia nella maggior parte delle condizioni — durante la crescita rapida le copie possono essere di più;
• una parete cellulare, che sta fuori dalla membrana ed è un'altra cosa dalla membrana;
• spesso dei plasmidi.

Il cromosoma sta raccolto in una regione che si chiama nucleoide. Attenzione a come è fatta la definizione, perché è tutta lì la differenza col nucleo: il nucleoide è una regione del citoplasma non delimitata da membrana, in cui il cromosoma è compattato da proteine associate, che nei batteri fanno un lavoro simile a quello degli istoni, cioè delle proteine attorno a cui il DNA si avvolge (OpenStax Microbiology 3.3). Gli istoni, i nucleosomi e il DNA che si avvolge stanno per esteso nella guida il DNA: struttura e duplicazione.

Quindi il nucleoide non è un nucleo piccolo e non è un organulo. È una regione. Non ha un confine di membrana: se ci passi dentro con un ipotetico dito, non attraversi niente. È l'errore più frequente in assoluto su questo argomento, e non è un errore da principianti: in uno studio su 160 matricole di biologia, il 65,62 per cento ha risposto che la cellula procariote ha un nucleo delimitato da un involucro nucleare (Rahma et al., 2022).

I plasmidi sono un'altra cosa ancora: molecole di DNA separate dal cromosoma, accessorie. Non confonderli col cromosoma e non contarli come «il DNA del batterio».

I compartimenti interni, detti bene

Questa va detta con precisione, altrimenti la guida si contraddice da sola due paragrafi dopo.

In genere i procarioti non hanno compartimenti interni delimitati da membrana. Le reazioni che negli eucarioti avvengono dentro i mitocondri e i cloroplasti (sezione 9), qui avvengono sulla membrana plasmatica o su sue introflessioni. Non è che quelle reazioni non si facciano: si fanno altrove.

Le eccezioni esistono, e vanno dichiarate come eccezioni. Sono anche la prova migliore che la funzione non richiede l'organulo:

• i cianobatteri fanno fotosintesi su membrane interne;
• in Thiomargarita magnifica il DNA sta in compartimenti delimitati da membrana (Volland et al., 2022).

La riga che manca su tutte le altre pagine

Sul piano metabolico i procarioti fanno cose che noi non sappiamo fare: fissare l'azoto atmosferico, produrre metano, ricavare energia dalla chimica dei composti inorganici invece che dalla luce o dal cibo. Nessuna cellula del tuo corpo sa fare niente di tutto questo.

Non sono cellule incomplete. Sono cellule con un'altra architettura.

La S che non si somma

I ribosomi si contano in S, e la S fa inciampare tutti:

procarioti   30S + 50S  ->  70S
eucarioti    40S + 60S  ->  80S

30 più 50 fa 80 in aritmetica, non 70. E infatti il conto non torna, perché la S non è una massa. È l'unità Svedberg, cioè un coefficiente di sedimentazione: dice quanto in fretta una particella scende quando la si fa sedimentare, e dipende da massa, forma e attrito.

L'appiglio, invece della definizione secca: se incolli due oggetti che cadono in acqua, non ottieni la somma delle due velocità, perché incollandoli cambia anche la forma dell'oggetto. Stessa cosa qui. Le subunità, unendosi, cambiano forma, e la S dell'insieme non è la somma delle S.

Le dimensioni, e le fonti che non concordano

Qui bisogna essere onesti: le fonti danno forbici diverse.

• 0,1-5 µm secondo OpenStax;
• 1-10 µm secondo Cooper;
• circa 2 µm come lunghezza tipica, secondo Volland et al. 2022.

Non c'è un numero secco da imparare. C'è un ordine di grandezza: qualche micrometro. Tienilo agganciato alla scala della sezione 2.

E poi ci sono le eccezioni, che smontano la regola «procariote uguale piccolo»:

• Epulopiscium fishelsoni: individui oltre 600 per 80 µm (Angert, Clements e Pace, Nature 362:239-241, 1993);
• Candidatus Thiomargarita magnifica: lunghezza media oltre 9.000 µm, visibile a occhio nudo (Volland et al., Science 376:1453-1458, 2022).

Nove millimetri. Un batterio lungo quasi un centimetro.

Correttivo: eucariote non significa «più evoluta»

Due pagine fra le prime dei risultati di ricerca scrivono che le cellule eucariotiche «sono più evolute» (chimica-online) e «più evoluta» (FocusJunior). Sono giudizi di valore, non biologia. Batteri e archei sono qui da molto più tempo di noi, occupano ambienti che a noi sono letali e fanno chimica che noi non sappiamo fare: se «evoluto» volesse dire qualcosa, non vorrebbe dire quello.

Nella stessa pagina di chimica-online, per un refuso di sostituzione, i procarioti risultano più grandi di 10 µm e divisi per mitosi. Sono false entrambe. Qui sotto c'è che cosa è vero.

La tabella, prima vuota

Prova a riempirla da solo. La versione piena è subito dopo, ma coprila.


E adesso piena.


La scissione binaria e la mitosi, fase per fase, stanno nella guida su mitosi e meiosi. E c'è una conseguenza dell'assenza di nucleo che nella cellula eucariote è impossibile: nei batteri la traduzione può cominciare mentre la trascrizione è ancora in corso, perché non c'è nessun involucro a separare le due cose. Il perché sta nella guida sulla sintesi proteica.

Esercizio 25 — Venti volte più larga, ottomila volte più grande

Testo. Considera un batterio sferico di 1 µm di diametro e la cellula eucariote di riferimento, sferica di 20 µm. Quante volte è più grande il diametro? E il volume? Poi calcola quante volte Thiomargarita magnifica (9.000 µm) è più lunga di un batterio tipico di 2 µm, e converti 9.000 µm in millimetri.

La mossa che sblocca. Il rapporto dei volumi è il cubo del rapporto dei diametri; le conversioni si fanno per fattori di 1.000.

diametri     20 µm / 1 µm      =  20 volte
volumi       20 x 20 x 20      =  8.000 volte

lunghezze    9.000 µm / 2 µm   =  4.500 volte
conversione  9.000 µm / 1.000  =  9 mm

Novemila micrometri sono 9 millimetri, cioè quasi un centimetro: si vede a occhio nudo, senza microscopio.

Errore tipico. Trasferire al volume il rapporto dei diametri, cioè dire «20 volte più grande» pensando al volume: sono 8.000. E credere che nessun procariote possa essere visto a occhio nudo.

Esercizio 26 — Quattro errori in due righe

Testo. Trova gli errori. «I batteri sono cellule eucariote, in genere più grandi di 10 µm, che si dividono per mitosi; nelle cellule eucariote i ribosomi sono 30S più 50S, cioè 80S.» Sono quattro errori in due righe, e stanno tutti scritti su pagine che compaiono fra i primi risultati di ricerca. Trovali e correggili uno per uno.

La mossa che sblocca. Prendere la frase pezzo per pezzo e controllare ogni affermazione contro una cosa sola che sai.

1) "cellule eucariote"     -> i batteri non hanno nucleo: sono procarioti
2) "piu grandi di 10 µm"   -> qualche micrometro: 0,1-5 (OpenStax),
                              1-10 (Cooper), ~2 di lunghezza tipica
3) "si dividono per mitosi"-> scissione binaria
4) "30S + 50S = 80S"       -> 30S + 50S = 70S, ed e' il ribosoma
                              procariote; l'eucariote e' 40S + 60S = 80S

Domanda aperta per la prossima sezione: e dentro un mitocondrio, secondo te, quale ribosoma trovi?

Errore tipico. Fidarsi perché la pagina compare per prima nella ricerca, e in particolare accettare la somma delle S perché «torna il conto»: 30 più 50 fa 80 in aritmetica, ma le S non sono masse e non si sommano.

Esercizio 27 — La tabella a celle vuote, senza un solo «non ha»

Testo. Riempi la tabella a celle vuote qui sopra. Le righe sono: materiale genetico, nucleo, compartimenti interni delimitati da membrana, ribosomi, parete, dimensione tipica, come si divide. Le colonne sono procariote e eucariote. Compilala senza guardare, poi confrontala con quella della guida e correggi solo le celle sbagliate.

La mossa che sblocca. Compilare prima la colonna dei procarioti descrivendo che cosa c'è, non che cosa manca. Se in una cella ti viene da scrivere «non ha», riformula dicendo che cosa c'è al posto suo: al posto del nucleo c'è il nucleoide, che è una regione; al posto dei mitocondri c'è la membrana plasmatica con le sue introflessioni.

Errore tipico. Riempire tutta la colonna dei procarioti con dei «no». Una descrizione fatta solo di assenze è esattamente quella che fa credere che i procarioti siano cellule incomplete — ed è il motivo per cui questa sezione esiste.

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Mitocondri e cloroplasti: che cosa fanno, e da dove vengono

Qui si chiude il cerchio. Nelle sezioni precedenti hai messo insieme la membrana, il nucleo, la catena di montaggio delle proteine. È rimasta aperta una domanda, quella dell'esercizio sui ribosomi: perché dentro una stessa cellula ci sono ribosomi di due tipi diversi? La risposta sta qui, e non è un dettaglio: è la storia di come è nata la cellula che sei.

Prima la funzione, e una parola da togliere

Il mitocondrio viene chiamato dappertutto la centrale energetica della cellula. La metafora è comoda e fa danni, perché porta con sé un verbo sbagliato: creare.

Nessun organulo crea energia. Nessuna cosa al mondo crea energia.

Il mitocondrio prende molecole che l'energia ce l'hanno già dentro — gli zuccheri e i grassi che arrivano dal cibo — e ne ricava l'energia, trasferendola a una molecola che la cellula sa spendere subito: l'ATP. È un cambio di valuta, non una stampa di moneta. Le monete arrivano dal cibo; il mitocondrio le cambia in spiccioli spendibili.

Il cloroplasto fa il lavoro dal verso opposto. Non ricava energia da molecole già ricche: costruisce molecole ricche, gli zuccheri, usando l'energia della luce. Nelle piante è il punto in cui l'energia entra nel mondo vivente da fuori, e la stessa cosa la fanno i cianobatteri, che cloroplasti non ne hanno; altri procarioti la ricavano dalla chimica dei composti inorganici (sezione 8). Quasi tutto il resto — piante comprese, che di notte respirano come te — spende quello che la fotosintesi ha messo da parte.

Tieni fermi questi due verbi. Ricava e trasferisce per il mitocondrio. Costruisce per il cloroplasto.

Poi la struttura: tre stranezze che vanno tenute insieme

Se guardi un mitocondrio e un cloroplasto come guarderesti un lisosoma o un apparato di Golgi, trovi tre cose che non tornano.

Prima stranezza: la doppia membrana. Non una, due, una dentro l'altra. Il reticolo endoplasmatico ne ha una, i lisosomi una, le vescicole una. Questi due no. Anche il nucleo della sezione 6 ne ha due, è vero: ma le sue due membrane sono in continuità con il reticolo e si riformano a partire da lì, mentre queste no.

Seconda stranezza: hanno DNA proprio. Non un pezzo di DNA del nucleo prestato: un loro DNA, dentro di loro, separato da quello del nucleo. È la ragione per cui la guida sul DNA: struttura e duplicazione scrive, con una parentesi che sembra muta, «nel nucleo (e nei mitocondri)». Quella parentesi non era un dettaglio pignolo. Era questa storia, non ancora raccontata.

Terza stranezza: hanno ribosomi propri. E qui arriva la risposta che aspettavi. Nel mitocondrio umano il ribosoma completo ha un coefficiente di sedimentazione di 55S (Aibara, Andréll, Singh e Amunts, J Vis Exp 140:57877, 2018). Non è il ribosoma del citoplasma della stessa cellula. Non è nemmeno identico a quello batterico. È simile per origine a quello batterico: della stessa famiglia, non dello stesso stampo. Dentro una tua cellula convivono due macchine per fabbricare proteine di due parentele diverse, e una delle due somiglia più a un batterio che alla cellula che la ospita.

Aggiungici il fatto della sezione sulla sintesi proteica: nei mitocondri e nei cloroplasti la prima proteina comincia con la N-formilmetionina, esattamente come nei batteri e diversamente dal resto della cellula; e i mitocondri dei vertebrati usano una tabella genetica leggermente diversa da quella universale. Se hai fatto quella guida — la sintesi proteica — quegli indizi li hai già letti senza sapere che cosa fossero. Sono le impronte digitali di un batterio.

Forma e taglia del cloroplasto: il disco, non la sfera

Prima di andare avanti, una precisazione che sembra pignola e invece salva i conti.

Sulle fonti trovi che un cloroplasto occupa circa 20 µm cubi, con un diametro di circa 5 µm. Se provi a rifare il conto trattandolo come una sferetta, il risultato non torna: una sfera di 5 µm di diametro ha un volume di circa 65 µm cubi, più del triplo.

Il motivo è che il cloroplasto non è una sfera: è un disco, schiacciato, spesso circa 1 µm. Un disco di 5 µm di diametro e 1 µm di spessore ha un volume di circa 19,6 µm cubi, e quello sì che torna con i circa 20 delle fonti.

Lo scrivo perché senza questa riga chi rifà i conti trova un'incoerenza — e ha ragione lui. Nei disegni gli organuli sono tondi perché disegnarli tondi è facile. Il volume, però, si calcola sulla forma vera.

E adesso la domanda che quasi nessuno fa: perché?

Doppia membrana, DNA proprio, ribosomi di tipo batterico. Tre stranezze insieme non sono tre coincidenze. Sono una traccia.

La spiegazione si chiama teoria endosimbiotica: mitocondri e cloroplasti non sono strutture che la cellula si è costruita. Sono batteri inglobati da una cellula ospite, che invece di essere digeriti sono rimasti dentro, e ci sono rimasti per sempre.

La storia dell'idea, in ordine:

1905 — Konstantin Mereschkowski propone per primo che i cloroplasti derivino da batteri fotosintetici vissuti in simbiosi dentro una cellula ospite.

Anni Venti — Ivan Wallin sostiene di aver coltivato mitocondri fuori dalla cellula ospite. Su quel punto aveva torto, e l'errore contribuì a far mettere da parte l'ipotesi per decenni. Lo scrivo apposta: nella storia della scienza chi ha ragione sull'idea generale può avere torto sull'esperimento, e questo non salva l'esperimento.

1967 — Lynn Sagan, che più tardi firmerà come Lynn Margulis, pubblica On the origin of mitosing cells, J Theor Biol 14(3):255-274. È la forma moderna della teoria, quella che ha retto. Con un'avvertenza onesta: quel lavoro includeva anche i corpi basali dei flagelli, cioè le strutture da cui partono i flagelli, fra le cose di origine simbiotica. Quella parte non è stata confermata. Una teoria può essere giusta per i due terzi e sbagliata per un terzo, e restare una grande teoria.

Le prove, e quanto pesa ciascuna

Queste sono prove, non suggestioni. Le elenco dalla più diretta alla più indiretta (OpenStax Microbiology 3.2).


La riga sulla divisione è la più fragile del gruppo, e va detto. Il mitocondrio non si divide da solo come farebbe un batterio libero: nella sua divisione intervengono anche proteine codificate dal nucleo dell'ospite. Una guida che dice di distinguere le prove dalle suggestioni deve farlo anche quando gli costa una riga.

La prova filogenetica principale è di un'altra natura. Confrontando le sequenze, il mitocondrio si colloca dentro il gruppo degli alfa-proteobatteri: non «somiglia a un batterio», ma sta dentro un ramo preciso dell'albero dei batteri (Gray, Cold Spring Harb Perspect Biol 4(9):a011403, 2012). Nello stesso lavoro l'ancestralità batterica del mitocondrio è data per indiscussa e l'ipotesi endosimbiotica ha ormai lo statuto di teoria.

Per il biennio ti basta questo: il mitocondrio discende da un batterio, e sappiamo anche da quale grande gruppo.

Il dato che dovrebbe far riflettere chi insegna

Su 160 matricole di biologia, alla domanda sulla funzione dei mitocondri risponde correttamente l'83%. Alla domanda sulla loro origine risponde correttamente solo il 32%, e il 52% non sa rispondere (Bouali Rahma et al., 2022).

Si sa che cosa fa il mitocondrio. Si ignora da dove viene. La causa indicata dagli autori è semplice: la storia degli organuli non viene raccontata. Tu adesso ce l'hai. All'orale è la differenza fra ripetere «centrale energetica» e saper spiegare perché quella cellula ha due tipi di ribosomi.

Esercizio 28 — Sfera o disco?

Testo. Un cloroplasto ha un diametro di circa 5 µm. Calcola quanto sarebbe il suo volume se fosse una sfera, e quanto è invece se lo tratti come un disco di 5 µm di diametro e 1 µm di spessore. Quale dei due risultati sta d'accordo con il valore di circa 20 µm cubi che si legge nelle fonti?

La mossa che sblocca. Sfera: V uguale quattro terzi di pi greco per il raggio al cubo, con raggio uguale 2,5 µm. Disco: V uguale pi greco per il raggio al quadrato per lo spessore.

SFERA    d = 5 µm  ->  r = 2,5 µm
V = 4/3 x pi x r^3
V = 4/3 x 3,1416 x 15,625 = 65,45 µm cubi

DISCO    d = 5 µm  ->  r = 2,5 µm    spessore h = 1 µm
V = pi x r^2 x h
V = 3,1416 x 6,25 x 1 = 19,63 µm cubi

Le fonti dicono ~20 µm cubi  ->  torna il DISCO

Errore tipico. Prendere per sferico qualunque organulo, perché nei disegni è tondo. Con la sfera il volume viene più del triplo, e tutti i conti successivi saltano.

Esercizio 29 — Quanto della cellula è cloroplasto

Testo. Una cellula del mesofillo, cioè del tessuto interno della foglia, non è una sfera: è più o meno un cilindro di 20 µm di diametro e 60 µm di lunghezza. Contiene circa 100 cloroplasti da circa 20 µm cubi l'uno. Calcola il volume della cellula, il volume totale dei cloroplasti e la percentuale che occupano. Poi rifai il conto sapendo che il grande vacuolo centrale occupa circa l'80% della cellula: che percentuale del citoplasma occupano i cloroplasti?

La mossa che sblocca. Volume del cilindro: pi greco per il raggio al quadrato per l'altezza. Poi due divisioni: una sul volume totale, una sul volume che resta dopo aver tolto il vacuolo.

CELLULA (cilindro)   d = 20 µm -> r = 10 µm    h = 60 µm
V = pi x r^2 x h = 3,1416 x 100 x 60 = 18.849,6 µm cubi

CLOROPLASTI          100 x 20 = 2.000 µm cubi

sul totale           2.000 / 18.849,6 = 0,106  ->  10,6%

vacuolo 80%  ->  al citoplasma resta il 20%
                 0,20 x 18.849,6 = 3.769,9 µm cubi

sul citoplasma       2.000 / 3.769,9 = 0,531  ->  53,1%

Più della metà del citoplasma è cloroplasto. La foglia non è verde per decorazione.

Errore tipico. Trattare la cellula del mesofillo come una sfera di 20 µm: verrebbe fuori quasi il 48%, cioè quasi metà, che è geometricamente e biologicamente falso. E dimenticare il vacuolo, che è la ragione per cui i cloroplasti stanno schiacciati contro la parete, dove arriva la luce.

Esercizio 30 — Il mitocondrio e il batterio, in fila

Testo. Un mitocondrio è lungo circa 2 µm e largo circa 1 µm; un batterio tipico è lungo circa 2 µm. Confronta i due ordini di grandezza. Una cellula di mammifero ne contiene fra mille e diecimila: se li mettessi in fila per il lungo, quanti millimetri occuperebbero nel caso minimo e nel caso massimo?

La mossa che sblocca. Moltiplicare la lunghezza per il numero e convertire in millimetri, con 1 mm uguale 1.000 µm.

mitocondrio  ~2 µm di lunghezza, ~1 µm di larghezza
batterio     ~2 µm di lunghezza
             stesso ordine di grandezza: 10^-6 m

caso minimo    1.000 x 2 µm =  2.000 µm =  2 mm
caso massimo  10.000 x 2 µm = 20.000 µm = 20 mm = 2 cm

Errore tipico. Considerare la somiglianza di taglia fra mitocondrio e batterio una coincidenza, invece che uno degli indizi che portarono all'ipotesi endosimbiotica.

Esercizio 31 — Trova l'errore: la centrale energetica

Testo. Trova l'errore. «Il mitocondrio è la centrale energetica della cellula: crea l'energia che serve a farla funzionare, e viene fabbricato dalla cellula stessa a partire dal reticolo endoplasmatico.» Correggi le due affermazioni sbagliate, una riga ciascuna.

La mossa che sblocca. Sulla prima: nessun organulo crea energia; la si ricava da molecole che già la contengono e la si trasferisce all'ATP. Sulla seconda: il mitocondrio non viene costruito da zero, discende da un batterio e si divide per conto suo.

Errore tipico. Lasciare passare «crea» perché «centrale energetica» suona giusto. La metafora funziona troppo bene: una centrale sembra produrre energia dal nulla, e nessuna lo fa.

Esercizio 32 — Cinque prove, e la più debole

Testo. Racconta in cinque passi le prove che portano a dire che il mitocondrio discende da un batterio. Una prova per passo, e alla fine scrivi quale delle cinque ti sembra la più debole e perché.

La mossa che sblocca. Ordinare le prove dalla più diretta alla più indiretta: prima il DNA, poi il genoma ridotto, poi i ribosomi, poi la divisione, infine gli endosimbionti che si vedono ancora oggi. La più fragile è la divisione, perché nel dividersi il mitocondrio usa anche proteine della cellula ospite.

Errore tipico. Elencare le somiglianze come se fossero tutte ugualmente forti. Una somiglianza di taglia è un indizio, una somiglianza di sequenza del DNA è una prova: chi non distingue i due livelli, all'orale, non sa difendere niente.

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Cellula animale e cellula vegetale: la tabella che nessuno fa, e a che cosa serve

Ho scaricato undici pagine italiane che spiegano la cellula. Tabelle: zero. Nemmeno una.

È l'argomento più naturalmente tabellare di tutto il programma di biologia. Due colonne, dieci righe, si legge in trenta secondi e si ricopia a mano in due minuti. E viene servito ovunque come prosa continua o elenco puntato da mandare a memoria. Questa sezione fa la tabella. Anzi due: quella animale-vegetale, qui sotto, e alla fine la tabella di tutti gli organuli incontrati dalla sezione 6 in poi, quella da fotocopiare.

Prima però una cosa che quasi nessuno dice: le due cellule non sono nemmeno della stessa taglia.

Esercizio 33 — Cinque volte il diametro, centoventicinque volte il volume

Testo. La cellula animale di riferimento misura 20 µm, una cellula vegetale può arrivare a circa 100 µm. Quante volte è maggiore il diametro? E il volume? Poi confronta il diametro della cellula vegetale con il limite di circa 0,1 mm entro cui l'occhio nudo riesce a distinguere due punti vicini.

La mossa che sblocca. Rapporto dei diametri, poi cubo per i volumi; infine converti 0,1 mm in micrometri, così il confronto si fa nella stessa unità.

diametro    100 µm : 20 µm = 5 volte
volume      5 x 5 x 5      = 125 volte
occhio      0,1 mm         = 100 µm

La cellula vegetale da 100 µm sta proprio al limite di ciò che l'occhio saprebbe separare da un vicino. Quella animale da 20 µm sta cinque volte sotto.

Errore tipico. Concludere che la cellula vegetale, essendo più grande, sia più efficiente: cresce il volume, ma il rapporto superficie-volume peggiora, ed è il conto della sezione 5. E dire «allora si vede a occhio nudo»: 0,1 mm è il limite entro cui l'occhio distingue due punti vicini, non la soglia oltre cui una cosa esiste per noi. La differenza fra separare e vedere è la sezione 11.

La tabella, con la cautela della fonte

OpenStax Biology 2e, paragrafo 4.3, la scrive così: le cellule animali hanno ciascuna un centrosoma e i lisosomi, mentre la maggior parte delle cellule vegetali no; le cellule vegetali hanno parete, cloroplasti e altri plastidi specializzati, e un grande vacuolo centrale, che le animali non hanno.

Tieni la sfumatura. La fonte dice «la maggior parte delle cellule vegetali no», non «nessuna cellula vegetale». È una riga che costa tre parole e ti salva dal rispondere una falsità secca a un professore che ha letto il libro.

Esercizio 34 — La tabella a celle vuote

Testo. Riempila tu, prima di guardare la soluzione. Poi, accanto a ogni riga in cui hai scritto sì per la vegetale, aggiungi in tre parole una conseguenza che si vede a occhio.


La mossa che sblocca. Comincia dalla riga dei mitocondri, che è quella su cui quasi tutti sbagliano: sì in tutte e due le colonne. E per centrosoma e lisosomi ricordati che la fonte dice «la maggior parte delle cellule vegetali no».


Errore tipico. Scrivere no ai mitocondri nella colonna delle vegetali, come se cloroplasto e mitocondrio fossero alternativi, uno per regno. Convivono nella stessa cellula, e senza mitocondri la pianta non passerebbe la notte.

I mitocondri ci sono anche nelle cellule vegetali

Lo scrivo tre volte perché è la misconcezione più diffusa dell'intero argomento, e perché la tabella qui sopra non serve a niente se ti resta in testa storta.

Uno. Le cellule vegetali hanno i mitocondri. Alberts, capitolo 14: i mitocondri sono presenti nelle cellule di praticamente tutti gli eucarioti — funghi, animali e piante compresi — mentre i plastidi, e in particolare i cloroplasti, si trovano solo nelle piante. L'asimmetria è tutta da una parte sola: il cloroplasto è esclusivo, il mitocondrio no.

Due. Le cellule vegetali hanno i mitocondri, quindi la pianta respira sempre, anche di notte, anche al buio totale. E respirano anche le radici e i semi, che di cloroplasti non ne hanno nemmeno uno.

Tre. Le cellule vegetali hanno i mitocondri, e i due organuli lavorano in serie dentro la stessa cellula: il cloroplasto produce zuccheri, il mitocondrio li ossida ad ATP. È il seguito naturale della sezione 9.

Da qui cade anche un automatismo che gira dappertutto, «cellula vegetale uguale fa fotosintesi». Falso in questa forma. Fanno fotosintesi le cellule vegetali che hanno cloroplasti. La cellula di una radice è una cellula vegetale a tutti gli effetti e non fa fotosintesi: mangia zuccheri che arrivano dalle foglie e li brucia nei suoi mitocondri, esattamente come una cellula tua.

Fotosintesi e respirazione non sono lo stesso processo visto di giorno e di notte

È la scorciatoia che sembra elegante: la pianta di giorno fa una cosa, di notte fa quella al contrario. Non è così. Sono due processi diversi, con reagenti diversi, in organuli diversi, e la respirazione non si ferma mai.

Il dato interessante è che questa idea sbagliata peggiora con l'età invece di sparire: la sceglie circa uno studente su due e mezzo in prima media — diciamo 4 su 10 — e circa 3 su 4 in terza, su classi di 29 e di 26 studenti (Švandová 2014, risultati dichiarati preliminari dagli autori stessi). Su una trentina di ragazzi il decimale prometterebbe una precisione che non c'è, quindi te la do come frazione. Ma la direzione è chiara: più si va avanti, più la scorciatoia si incrosta, perché i libri presentano le due reazioni in modo simmetrico e dimenticano di dire che avvengono in due posti diversi della cellula.

Esercizio 35 — Trova i tre errori

Testo. «Nelle cellule vegetali la separazione fra nucleo e citoplasma non è marcata e manca l'involucro nucleare; in compenso hanno i cloroplasti e quindi non hanno bisogno di mitocondri, perché di giorno fanno la fotosintesi e di notte la respirazione.» Ci sono tre errori. Smontali uno per uno, due righe ciascuno.

La mossa che sblocca.

Primo errore. La cellula vegetale è eucariote. Quindi ha un nucleo vero, chiuso in un involucro a doppia membrana con i pori, esattamente come quella animale: sezione 6 e sezione 8.

Secondo errore. I mitocondri ci sono, e servono. Il cloroplasto non li sostituisce, li rifornisce.

Terzo errore. Fotosintesi e respirazione non sono lo stesso processo a orari diversi. Stanno in organuli diversi e la respirazione va avanti giorno e notte, anche nelle radici, che cloroplasti non ne hanno.

Errore tipico. Correggere solo il terzo pezzo, che è il più famoso, e lasciar passare il primo, che è il più grave. Se una cellula non avesse involucro nucleare non sarebbe eucariote, e la pianta smetterebbe di essere una pianta.

Non è un errore inventato per l'esercizio, per inciso: la frase sulla separazione «non marcata» sta oggi, tale e quale, sulla prima pagina italiana che esce cercando le differenze fra cellula animale e vegetale.

Tre agganci al mondo reale, e uno va corretto

Il primo lo sbagliano tutti. Si legge dappertutto che la pianta sta in piedi senza scheletro grazie alla parete. Per una pianta erbacea non basta. A tenerla dritta è la pressione di turgore: l'acqua che spinge da dentro contro la parete, come l'aria in una camera d'aria contro il copertone. La prova è nel frigorifero. L'insalata appassita ha ancora tutte le sue pareti cellulari, nessuna si è dissolta, eppure si affloscia — perché ha perso acqua, non perché ha perso parete. Il turgore è quello della sezione 4: parete rigida più acqua che entra per osmosi. Nelle parti legnose, invece, il lavoro strutturale lo fa il legno.

Il secondo è il vacuolo. Occupa gran parte del volume della cellula vegetale adulta, ed è anche il motivo per cui i cloroplasti si trovano schiacciati contro la parete, in periferia: sono spinti lì dal vacuolo, e per fortuna, perché è proprio dove arriva la luce.

Il terzo sono i cloroplasti, e spiegano in una riga perché le piante non devono mangiare. Non è che si nutrano di acqua e sali dalle radici, come pensa circa un ragazzo su quattro anche a fine terza media: acqua e sali sono materia prima, il carbonio arriva dall'aria e l'energia dalla luce.

Né esagoni, né palline

Nei disegni la cellula vegetale è un esagono e quella animale un cerchio. È una convenzione tipografica, non biologia. Le cellule vegetali reali hanno forme molto varie e le animali quasi mai sono sferiche: pensa a un neurone lungo un metro, o a un globulo rosso schiacciato al centro.

E la cellula animale non è il modello «uovo al tegamino»: due cerchi concentrici, la membrana e il nucleo, in mezzo il vuoto. Dentro c'è tutto quello che hai incontrato nelle sezioni 6, 7 e 9, più un citoscheletro che tiene insieme la baracca.

La tabella degli organuli, quella da fotocopiare

Ora che sono stati incontrati tutti, eccoli in una griglia sola. La colonna della membrana usa la definizione di organulo dichiarata all'inizio di questa guida e tenuta fino a qui: una struttura interna con un compito preciso, delimitata da membrana oppure no.

Dove finisce questo pezzo

La riga del centrosoma e quella del Golgi si riaprono nella guida su mitosi e meiosi, e vale la pena sapere in anticipo che cosa cercarci.

Quando una cellula animale si divide, si strozza a metà. Una cellula vegetale non può: la parete non si strozza. Costruisce invece una piastra cellulare dal centro verso l'esterno, e i mattoni glieli portano le vescicole del Golgi, cariche di materiale per la parete nuova. È lo stesso Golgi della catena di montaggio della sezione 7, con un altro indirizzo di consegna.

E il fuso: nelle piante superiori si forma senza centrosoma, che è esattamente la riga «la maggior parte delle cellule vegetali no» della tabella qui sopra, vista in azione.

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Il microscopio: ingrandire non è risolvere (e risolvere non è vedere)

A scuola il microscopio viene raccontato con un numero solo: quanti ingrandimenti fa. Ed è il numero meno interessante dei tre che contano. Perché fra te e una cellula ci sono tre passaggi diversi, e se salta uno degli altri due il primo non serve a niente: ingrandire, risolvere, vedere. Sono tre cose separate. Tenerle in due, come fanno quasi tutti, è esattamente il modo per credere che con abbastanza ingrandimenti prima o poi compaiano i ribosomi.

Ingrandire: moltiplicare quello che c'è già

L'ingrandimento è una moltiplicazione, e si calcola così:

ingrandimento totale = obiettivo x oculare

Un obiettivo 40x con un oculare 10x fa 400 ingrandimenti. I microscopi ottici di un laboratorio scolastico arrivano più o meno lì: circa 400 ingrandimenti, e fino a 1.000 con la tecnica dell'immersione in olio.

Fin qui è aritmetica. Il punto è che l'ingrandimento moltiplica l'immagine che lo strumento è già riuscito a formare. Non aggiunge informazione: la ingrandisce. Se il dettaglio non c'è nell'immagine, girare la vite lo rende più grande e più sfocato, non più visibile. È lo stesso effetto che ottieni ingrandendo troppo una foto sul telefono: i pixel diventano quadrati grossi, non compaiono facce nuove.

Risolvere: quanto vicini possono stare due punti

La risoluzione è il secondo termine, ed è quello che decide davvero. La risoluzione è la distanza minima a cui due punti restano due punti invece di fondersi in una macchia sola. È il limite dello strumento, e non lo sposti con l'oculare.

Per il microscopio ottico quel limite è appena sotto 0,2 µm, nelle condizioni migliori. Non è una questione di soldi o di qualità del vetro: quel valore era già stato raggiunto dai costruttori alla fine dell'Ottocento, e da allora nessuno lo ha superato con la luce visibile, perché dipende dalla luce stessa.

La conseguenza è concreta, e la verifichi in laboratorio con un vetrino:

Se ti serve un promemoria delle unità e degli ordini di grandezza, sta nella sezione 2.

Vedere: il terzo termine, quello che quasi nessuno nomina

Qui casca il ragionamento di tutti. Anche quando l'oggetto è abbondantemente più grande del limite di risoluzione, può restare invisibile lo stesso. Serve una terza cosa: il contrasto.

Una cellula viva e non colorata è fatta quasi tutta d'acqua, immersa in acqua. Alla luce si comporta più o meno come il vetro dentro l'acqua: c'è, ma non si stacca dallo sfondo. È trasparente, non è piccola. Ed è per questo che esistono i coloranti e le tecniche che aumentano il contrasto: non servono a rendere l'oggetto più grande né a migliorare la risoluzione, servono a farlo staccare dallo sfondo.

Quindi: risolvere non basta. Al vetrino, quando non si vede niente, il caso più frequente non è che l'oggetto sia troppo piccolo. È che sia trasparente.

Il microscopio elettronico

Il microscopio elettronico non usa luce, usa elettroni. Su materiale biologico il suo potere risolutivo pratico è di circa 2 nm: cioè circa cento volte meglio dell'ottico. È lo strumento con cui sono state viste le strutture di cui parlano le sezioni 3, 7 e 9, dal doppio strato della membrana alle creste dei mitocondri.

E l'occhio nudo? Qui stiamo stimando

Su questo punto la guida dichiara di stare stimando, non citando, perché è onesto farlo.

Le due cose solide sono queste. Primo: una cellula animale di 10-20 µm è circa un quinto della più piccola particella visibile a occhio nudo. Secondo: l'acuità visiva normale vale un primo d'arco, cioè un sessantesimo di grado.

Da qui esce la nostra stima, e la diamo come nostra: a una distanza di lettura di 25-30 cm, un primo d'arco corrisponde a circa 0,07-0,1 mm, cioè grosso modo un decimo di millimetro. I due dati tornano fra loro: cinque volte una cellula da 20 µm fa appunto 100 µm, cioè 0,1 mm.

E ora la precisazione che serve per non ripetere lo stesso equivoco un piano più su. Quel decimo di millimetro è il limite entro cui l'occhio separa due punti vicini. Non è la soglia oltre la quale un oggetto isolato e ben contrastato smette di essere avvistabile. Un capello è molto più sottile e lo vedi benissimo: lo vedi come una riga scura, non ne risolvi lo spessore. Di nuovo i tre termini: risolvere e vedere non sono la stessa cosa, e vale per l'occhio esattamente come per il microscopio.

Perché Mendel, nel 1865, non poteva vedere

La nostra guida su le leggi di Mendel dice che nel 1865 i microscopi non bastavano. È corretto, e adesso puoi aggiungerci la ragione: il limite ottico di cui parliamo oggi, quei 0,2 µm, fu avvicinato dai costruttori solo verso la fine dell'Ottocento. A Mendel, trent'anni prima, non era disponibile. Non gli mancava l'idea giusta: gli mancava lo strumento per guardare dentro il nucleo e trovarci i corpi che si dividono. Quella parte della storia, e quali coloranti la resero possibile, la scriveremo quando l'avremo verificata su fonte primaria. Fin qui, non oltre.

Esercizio 36 — L'ingrandimento si moltiplica, non si somma

Testo. Un microscopio ha obiettivo 40x e oculare 10x. Qual è l'ingrandimento totale? Quanto appare grande, in millimetri, la cellula di riferimento da 20 µm? E una cellula da 10 µm osservata a immersione in olio, a 1.000 ingrandimenti?

La mossa che sblocca. Prima moltiplica obiettivo per oculare. Poi moltiplica la dimensione reale per l'ingrandimento, e converti in millimetri ricordando che 1.000 µm fanno 1 mm.

40 x 10 = 400 ingrandimenti

20 µm x 400   =  8.000 µm =  8 mm
10 µm x 1.000 = 10.000 µm = 10 mm = 1 cm

Una cellula da 10 µm, a mille ingrandimenti, ti appare grande un centimetro. Tienilo a mente: è tutto qui il potere dell'ingrandimento.

Errore tipico. Sommare invece di moltiplicare: 40 più 10 uguale 50. E, subito dopo, credere che un ingrandimento maggiore mostri sempre più dettagli. Non è così: mostra più grande lo stesso dettaglio.

Esercizio 37 — Chi vede che cosa

Testo. Il limite di risoluzione dell'ottico è circa 200 nm, quello pratico dell'elettronico su materiale biologico circa 2 nm. Quante volte è migliore l'elettronico? Un ribosoma di 25 nm e un mitocondrio di 1 µm: quali dei due si distinguono con l'uno e con l'altro? E la cellula di riferimento da 20 µm, rispetto ai circa 0,1 mm dell'occhio nudo?

La mossa che sblocca. Porta tutto nella stessa unità, i nanometri, e confronta ogni dimensione con il limite dello strumento. Si distingue solo ciò che è più grande del limite.

200 nm : 2 nm = 100 volte meglio

mitocondrio  1 µm = 1.000 nm    1.000 > 200  ->  ottico sì
ribosoma            25 nm          25 <  200  ->  ottico no
                                   25 >    2  ->  elettronico sì

occhio nudo  0,1 mm = 100 µm
100 µm : 20 µm = 5

La cellula di riferimento è cinque volte più piccola di quello che l'occhio riesce a separare.

Errore tipico. Credere che visibile e ingrandibile siano la stessa cosa, e contare di vedere i ribosomi a scuola. Non è una questione di modello di microscopio: è la luce che non ce la fa.

Esercizio 38 — Trova l'errore: «basta un microscopio abbastanza potente»

Testo. Leggi questa affermazione e correggila usando i tre termini della sezione.

La mossa che sblocca. Chiediti che cosa fa ciascuno dei tre. L'ingrandimento moltiplica quello che c'è già. La risoluzione decide se due punti restano due. Il contrasto decide se l'oggetto si stacca dallo sfondo. Se manca il secondo o il terzo, il primo non serve a niente.

Correzione: i ribosomi (25 nm) non compaiono a nessun ingrandimento con un microscopio ottico, perché stanno sotto il limite di risoluzione, che è poco sotto 0,2 µm cioè 200 nm; per loro serve l'elettronico. E se al vetrino non si vede niente, la causa più probabile non è l'ingrandimento basso: è che il campione sia trasparente. Colora, e comparirà senza toccare la vite.

Errore tipico. Fermarsi alla risoluzione e dimenticare il contrasto. Al vetrino, il caso più frequente non è che l'oggetto sia troppo piccolo. È che sia trasparente.

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La teoria cellulare: che cosa afferma, e che cosa vieta

Nei riassunti la teoria cellulare è un elenco di cognomi e di date da mandare a memoria. È un peccato, perché la teoria cellulare è una delle poche cose del programma di biologia che si può capire davvero in dieci minuti — a patto di guardarla per quello che è: un'affermazione forte, cioè un'affermazione che si può smentire.

I tre enunciati

Nella formulazione classica, quella che trovi su OpenStax Biology 2e al paragrafo 4.1, gli enunciati sono tre.

1) Tutti gli esseri viventi sono composti da una o più cellule.
2) La cellula è l'unità fondamentale della vita.
3) Ogni cellula nuova deriva da una cellula preesistente.

Esiste anche una forma moderna più stretta, a due enunciati, che trovi su OpenStax Microbiology al paragrafo 3.2: tutte le cellule derivano da altre cellule, e le cellule sono le unità fondamentali degli organismi. È la stessa cosa detta in due righe invece che in tre: il primo enunciato della lista sopra è contenuto nel secondo di questa.

Fermati un attimo sul primo. Dice composti da, non contengono. Non è pignoleria: è il punto già visto nella sezione 1. Il tuo corpo non contiene cellule come un sacchetto contiene biglie. È fatto di cellule, e basta.

Perché è un'affermazione forte: perché vieta qualcosa

Ecco il punto che quasi nessuno scrive. Una teoria non vale per quello che elenca. Vale per quello che esclude.

Il terzo enunciato — ogni cellula viene da una cellula — non è una descrizione gentile di come vanno le cose. È un divieto. Dice che nel mondo vivente, così com'è adesso, non può succedere che una cellula compaia dal nulla. Non nella carne lasciata fuori, non nell'acqua stagnante, non nel brodo dentro una bottiglia.

E quindi vieta la generazione spontanea: l'idea, per secoli ragionevole, che dalla materia non vivente la vita potesse riaffiorare da sola. Non la giudica improbabile. La esclude.

Tienilo come metro anche fuori da qui: quando studi una teoria, chiediti sempre quale osservazione la manderebbe a gambe all'aria. Se non ne trovi nessuna, sei davanti a una frase, non a una teoria.

Primo confine: e la prima cellula, allora?

È la prima domanda che arriva dai banchi, e ha ragione chi la fa. Se ogni cellula viene da una cellula, la primissima da dove è venuta?

La risposta onesta è che quella domanda sta fuori dal campo di questa teoria. La teoria cellulare descrive il mondo vivente così com'è adesso, e come lo è stato per tutta la storia che possiamo osservare. L'origine della vita è un altro problema, con altri metodi e altre incertezze, e non è comunque "una cellula nata dal nulla".

Attenzione a non prendere questo per una scappatoia. Ogni teoria ha un campo di validità, e dichiararlo è il contrario di barare: è dire in anticipo dove ci si può andare a controllare. Un controesempio, per contare, deve cadere dentro il campo. L'origine della prima cellula sta fuori, quindi non smentisce nulla.

Secondo confine: e i virus, che non sono fatti di cellule?

Seconda domanda che arriva sempre, e anche questa è buona. Un virus non è una cellula: non ha membrana plasmatica con dentro un citoplasma che lavora, come quella costruita nella sezione 3. Se i virus fossero esseri viventi, il primo enunciato avrebbe un'eccezione clamorosa.

Qui la cosa più corretta che posso fare è dirti che la domanda è aperta e lasciarla aperta. Se un virus vada contato fra gli esseri viventi è una questione discussa, non un dato da imparare, e la discussione dipende da quale definizione di "vivente" si sceglie prima. La riprenderai al triennio, quando avrai in mano metabolismo, replicazione e materiale genetico e potrai valutarla sul serio invece che accettare la risposta di qualcuno.

Quello che puoi già dire in un'interrogazione, e che vale più di una risposta secca: i virus si replicano solo dentro una cellula ospite, e questo li mette in una posizione scomoda rispetto a un enunciato che parla di esseri viventi composti da cellule.

Il riquadro storico, con una sola idea dentro

Sulla formula latina, una riga sobria

La forma che circola più spesso è omnis cellula e cellula. OpenStax la riporta come omnis cellula a cellula. Segnalo la variante e non dichiaro sbagliata nessuna delle due: il significato è lo stesso, ogni cellula da una cellula.

Dove porta il terzo enunciato

Il terzo enunciato non è un punto di arrivo, è una porta. Se ogni cellula viene da una cellula, allora come una cellula ne fa due diventa la domanda successiva obbligata — ed è tutto il contenuto della guida su mitosi e meiosi.

E si riaggancia a un conto che hai già fatto. Nella sezione 5 abbiamo visto che una cellula non può crescere all'infinito, perché il fabbisogno segue il volume e il rifornimento segue la superficie. Quindi un organismo che cresce non gonfia le sue cellule: ne fa di nuove. Il terzo enunciato e il rapporto superficie/volume dicono la stessa cosa da due lati: la vita si allarga dividendosi, non ingrandendosi.

Esercizio 39 — La linea del tempo, con tre sottrazioni

Testo. Metti in ordine cronologico la Micrographia di Hooke, Schleiden, Schwann, Remak, Virchow e gli esperimenti di Pasteur. Poi calcola: quanti anni passano fra la Micrographia e la frase di Virchow; quanti fra Schwann e la prova di Remak; quanti fra Remak e Virchow.

La mossa che sblocca. Prima si costruisce la linea del tempo con le date verificate, poi si sottrae. Non il contrario: se le date le tiri a memoria, le sottrazioni sono giuste e la risposta è sbagliata lo stesso.

1665  Hooke, Micrographia
1838-39  Schleiden (piante)
1839  Schwann (animali)
1852  Remak, prova della divisione
1855  Virchow, la formula celebre
1859-1861  Pasteur, generazione spontanea

Micrographia  ->  Virchow    1855 - 1665 = 190 anni
Schwann       ->  Remak      1852 - 1839 =  13 anni
Remak         ->  Virchow    1855 - 1852 =   3 anni

Guarda l'ultimo numero: 3 anni. La prova arriva nel 1852, la frase famosa nel 1855. Non è un dettaglio, è tutta la controversia in una sottrazione.

Errore tipico. Datare la Micrographia al 1667 — è l'errore che sta su Studenti.it — e attribuire a Virchow la prova sperimentale, che è di Remak.

Esercizio 40 — Che cosa vieta

Testo. Rispondi in tre righe, una per domanda. Che cosa vieta il terzo enunciato della teoria cellulare? Quale osservazione, se qualcuno la facesse davvero, lo smentirebbe? E perché l'origine della prima cellula non è quell'osservazione?

La mossa che sblocca. Una teoria si capisce da ciò che esclude, non da ciò che elenca. Il terzo enunciato esclude che una cellula compaia senza una cellula che la preceda. Lo smentirebbe l'osservazione, ripetibile e controllata, di una cellula che nasce da materia non cellulare. L'origine della vita non è quell'osservazione perché sta fuori dal periodo e dal campo di cui la teoria parla: non è un controesempio, è un'altra domanda.

Errore tipico. Rispondere elencando i tre enunciati invece di dire che cosa vietano. E usare l'origine della vita come «prova che la teoria è sbagliata»: una teoria ha un campo di validità, e dichiararlo non è una scappatoia.

Esercizio 41 — Trova l'errore

Testo. «La teoria cellulare fu dimostrata da Virchow nel 1855; prima di lui Schleiden e Schwann avevano già capito tutto, e da allora nessuno ha più discusso nulla.» Correggi in tre righe, dicendo chi ha portato la prova, su che cosa Schleiden sbagliava e perché la storia della formula latina è una storia di controversie.

La mossa che sblocca. Separare tre cose che la frase impasta: chi ha proposto, chi ha dimostrato, chi è diventato famoso. Non sono la stessa persona, ed è proprio questo che rende la vicenda interessante. La prova convincente della divisione cellulare è di Remak, 1852. Schleiden sbagliava proprio sul terzo enunciato, perché credeva alla formazione delle cellule per cristallizzazione. E la discussione non è finita: OpenStax Microbiology intitola un riquadro «Science and Plagiarism» e scrive che esiste una controversia su chi meriti il credito.

Errore tipico. Correggere solo la data. Il vero errore è attribuire a Virchow la prova, che è di Remak del 1852, e credere che chi propone una teoria abbia ragione su tutto: Schleiden sbagliava proprio sul terzo enunciato.

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Errori tipici, riga delle equivalenze e ripasso lampo

Questa sezione non aggiunge argomenti. Prende gli errori che la ricerca didattica trova più spesso, e quelli che ho trovato scritti nero su bianco sui siti di ripetizioni, e li rimette a posto uno per uno. Ogni voce dice da dove viene, e ti rimanda alla sezione in cui la cosa giusta è già stata spiegata. Se una voce ti sorprende, non correggerla a memoria: torna alla sezione e rileggila.

Sulle percentuali degli studi qui sotto trovi numeri arrotondati e la taglia del campione. Il perché è nell'esercizio 42, in fondo alla sezione.

La cellula in generale

La cellula di cipolla è una cipolla piccolissima. Quasi tutti: la disegnano con gli strati concentrici e la puntina. Lo documentano Hasiloglu ed Eminoglu 2017 su 87 bambini di quinta elementare: circa nove disegni su dieci sbagliati prima di guardare al microscopio, e gli autori scrivono che i bambini pensavano alla cellula di cipolla come a una cipolla vera. Sembra giusto: il nome contiene la cosa. Se si chiama così, sarà fatta così. Davvero: il nome dice soltanto da dove hai preso il campione. La forma non si conserva rimpicciolendo, e la scala è quella di sezione 2. Te ne accorgi: se il tuo disegno somiglia all'oggetto di partenza, l'hai sbagliato.

Tutto ciò che è microscopico ha più o meno la stessa taglia. Quasi tutti: mettono atomo, molecola, virus, batterio e cellula nello stesso cassetto: «piccolissimi». Parthasarathy 2023 la elenca alla lettera fra le misconcezioni dei manuali analizzati, senza percentuali: è un'analisi di cinque libri di testo, non una rilevazione su studenti. Sembra giusto: sotto la soglia dell'occhio non hai più riferimenti, e senza riferimenti tutto si appiattisce. Davvero: fra una proteina globulare e una cellula animale ci sono quattro ordini di grandezza. La scala completa è in sezione 2. Te ne accorgi: se non sai dire quante volte un batterio sta in una cellula animale, la scala non ce l'hai.

La cellula è piatta. Quasi tutti: la pensano come un disco disegnato sul foglio, senza spessore. L'informazione è di seconda mano: sta nelle note per insegnanti BEST/UYSEG BCL1.3 p. 3, che riportano Vijapurkar e colleghi 2014, articolo che non ho potuto aprire. Sembra giusto: tutte le figure che hai visto sono sezioni, e una sezione è piatta per costruzione. Davvero: se fosse piatta non avrebbe volume, e senza volume il conto di sezione 5 non esisterebbe. La cellula è un oggetto a tre dimensioni tagliato a fette per poterlo disegnare. Te ne accorgi: prova a dire dove passa il taglio della figura del tuo libro. Se non sai rispondere, la stai leggendo come un disegno e non come una sezione.

Esistono solo due tipi di cellula, animale e vegetale. Quasi tutti: si fermano alle due figure affiancate del manuale. Le note BEST/UYSEG BCL1.2 p. 4 lo elencano fra i quattro fraintendimenti generati dalla didattica, riportando Dreyfus e Jungwirth 1988, lavoro non aperto e citato di seconda mano. Sembra giusto: sono le due che hai disegnato, e nessuno te ne ha mostrata una terza. Davvero: la partizione vera è quella di sezione 8, procarioti ed eucarioti, e dentro gli eucarioti ci sono anche funghi e protisti. La tabella animale contro vegetale di sezione 10 è un confronto, non una classificazione. Te ne accorgi: se alla domanda «di che tipo è la cellula di un lievito» rispondi «vegetale».

Il corpo contiene cellule. Quasi tutti: immaginano cellule che galleggiano dentro il corpo, come pesci in un liquido. Stessa fonte di seconda mano: BEST/UYSEG BCL1.2 p. 4. Sembra giusto: le uniche cellule umane che hai visto in foto sono i globuli rossi, e quelli galleggiano davvero. Davvero: il corpo non contiene cellule, ne è fatto. Ed è proprio l'eccesso di globuli come esempio a ingannarti: secondo la stima di Sender, Fuchs e Milo 2016 circa il 90% delle cellule del corpo umano appartiene alla linea del sangue, e sono le meno rappresentative di tutte. Il punto è in sezione 1. Te ne accorgi: se, dovendo indicare una cellula del tuo corpo, pensi solo al sangue.

La membrana e il trasporto

La membrana è un muro rigido che però decide chi entra. Quasi tutti: tengono insieme le due idee senza vedere la contraddizione. Johann e colleghi 2022 la registrano parola per parola: per gli studenti la membrana è insieme rigida come un muro e capace di «decidere» che cosa entra ed esce. È uno studio qualitativo su 6 studenti, quindi nessuna percentuale. Sembra giusto: «protezione» nella lingua di tutti i giorni vuol dire due cose insieme, un muro e un guardiano. Davvero: non decide niente e non è rigida. È un doppio strato fluido, e chi seleziona sono le proteine che ci stanno infilate dentro, come in sezione 3. Te ne accorgi: se nel tuo tema la membrana ha un verbo umano — vuole, sceglie, permette — stai usando il modello sbagliato.

Le proteine stanno spalmate sopra la membrana, e il trasporto passivo consuma ATP. Quasi tutti: le disegnano appoggiate sulla superficie. Bouali Rahma e colleghi 2022, Tabella 1 p. 132, elencano proprio «la membrana plasmatica è rivestita di proteine»; alla domanda 41 p. 131, su 160 studenti, solo il 12% risponde correttamente sul trasporto e il 15% afferma che il trasporto passivo richiede energia. Sembra giusto: «passivo» suona come «lento», e lento non suona come gratis. Davvero: le proteine attraversano il doppio strato, non lo ricoprono (sezione 3). E passivo vuol dire secondo gradiente, cioè in discesa: l'ATP serve solo per andare in salita (sezione 4). Te ne accorgi: se non sai dire in che verso va la sostanza, non sai ancora se il trasporto è passivo o attivo.

La membrana è spessa 0,05 µm. Quasi tutti: copiano il numero dal primo sito che capita. Questo l'ho verificato nel sorgente di Studenti.it, che scrive «uno spessore tra 0,05 um e 0,01 um», per giunta con gli estremi in ordine rovesciato. Sembra giusto: è un numero con la virgola e l'unità giusta, e nessuno controlla. Davvero: il doppio strato è spesso circa 5 nm, cioè 0,005 µm: dieci volte meno di quel valore, e la forbice delle misure raccolte sta fra 4 e 10 nm. I riferimenti sono Alberts capitolo 10, BioNumbers e Glushkova, Böhm e Beck 2026, e la conversione è quella di sezione 2. Te ne accorgi: se un dato in micrometri non lo sai riscrivere in nanometri, non puoi accorgerti che è sbagliato.

Nelle cellule vegetali la parete fa le veci della membrana. Quasi tutti: pensano che dove c'è la parete la membrana non serva. Johann e colleghi 2022 lo usano come distrattore esplicito nella loro Figura 3, e riportano che gli studenti erano incerti se le vegetali abbiano una membrana, perché nei disegni si vedono solo le pareti. Sei studenti, nessuna percentuale. Sembra giusto: nelle figure la parete è la linea più spessa e più visibile, e la membrana ci sparisce sotto. Davvero: la parete è un guscio di sostegno, poroso, che non seleziona. La membrana c'è sempre, sotto la parete, in tutte le cellule (sezione 3 e sezione 10). Te ne accorgi: se nel tuo disegno di cellula vegetale conti una sola linea di contorno.

Le dimensioni

Le cellule crescono per diventare più efficienti. Quasi tutti: lo danno per scontato. Parthasarathy 2023 elenca alla lettera due misconcezioni gemelle dei manuali: «più grande è la cellula, maggiore è la sua efficienza» e «le cellule crescono per essere efficienti». Analisi di manuali, nessuna percentuale. Sembra giusto: nel mondo delle cose grandi, più grosso spesso vuol dire più potente. Davvero: crescendo peggiorano. Il fabbisogno segue il volume, il rifornimento segue la superficie, e il rapporto crolla: il conto è in sezione 5. Per restare efficienti le cellule si dividono, non crescono. Te ne accorgi: se spieghi la crescita di un organismo con cellule più grandi invece che più numerose.

Più superficie significa scambio più lento. Quasi tutti: invertono il verso del ragionamento. L'ho verificato nel sorgente di chimica-online, che scrive che più la superficie è estesa più lento è lo scambio. Sembra giusto: si confonde la superficie con il rapporto fra superficie e volume, e il rapporto in effetti peggiora. Davvero: più superficie significa più scambio. A peggiorare crescendo è il rapporto, perché il volume cresce più in fretta (sezione 5). Per questo esistono microvilli, neuroni sottilissimi e globuli rossi appiattiti. Te ne accorgi: se nella frase che scrivi non compare la parola «rapporto», la stai sbagliando.

Procarioti ed eucarioti

Anche il procariote ha un nucleo, solo più piccolo. Quasi tutti: non riescono a immaginare una cellula senza nucleo. Bouali Rahma e colleghi 2022, p. 126: circa due matricole su tre, su 160, affermano che la cellula procariote ha un nucleo delimitato da un involucro nucleare. Gli autori lo spiegano così: a scuola avevano visto un solo modello di cellula, quello con il nucleo ben definito. Sembra giusto: tutte le figure che hai studiato ce l'hanno. Davvero: nel procariote il DNA sta libero nel citoplasma, senza involucro. È la differenza fondativa di sezione 8 e il motivo per cui l'involucro di sezione 6 è una conquista, non un dato di fatto. Te ne accorgi: se disegnando un batterio ti viene la voglia di chiudere il DNA dentro una linea.

Il nucleoide è il nucleo dei procarioti. Quasi tutti: trattano le due parole come sinonimi. Parthasarathy 2023, Tabella 2 p. 10, la elenca testualmente. Sembra giusto: la parola somiglia, e il posto è quello. Davvero: il nucleoide è una regione, non un compartimento: non ha membrana e non ha confine. Nucleo, nucleolo e nucleoide sono tre cose diverse (sezione 6 e sezione 8). Te ne accorgi: se non sai dire quale dei tre è delimitato da una membrana.

I procarioti hanno mitocondri e cloroplasti. Quasi tutti: collocano respirazione e fotosintesi negli organuli, in qualunque cellula. Briggs e colleghi 2017 riportano questo tema di misconcezione fra quelli emersi dal loro inventario, con la risposta di uno studente che mette i due processi negli organuli sia degli eucarioti sia dei procarioti. Attenzione: quel lavoro non pubblica una percentuale per questo tema, e non ne va inventata una. Sembra giusto: se il processo esiste, deve pure avvenire da qualche parte, e l'unico «da qualche parte» che conosci è l'organulo. Davvero: nei procarioti i processi avvengono nella membrana e nel citoplasma, senza organuli (sezione 8 e sezione 9). Te ne accorgi: se per spiegare un batterio ti servono parole che valgono solo per gli eucarioti.

La cellula eucariote è più evoluta. Quasi tutti: lo ripetono perché lo hanno letto. L'ho verificato nel sorgente di chimica-online, che scrive che le eucariote «sono più evolute», e in quello di FocusJunior, che scrive «più evoluta» della cellula col nucleo. Sembra giusto: più complesso suona come più avanzato. Davvero: «più evoluto» non vuol dire niente fra due linee entrambe viventi oggi. I procarioti sono più semplici e straordinariamente efficaci: complessità e successo evolutivo sono due cose diverse (sezione 8). Te ne accorgi: se nella tua frase «evoluto» si potrebbe sostituire con «migliore» senza cambiare nulla.

I procarioti sono più grandi di 10 µm, si dividono per mitosi, e i batteri sono eucarioti. Quasi tutti: non lo pensano da soli: lo copiano. Nel sorgente di chimica-online c'è la riga in cui «procariotiche» compare due volte per errore, e ne esce che i procarioti superano i 10 µm e si dividono per mitosi. Nel sorgente di Studenti.it i batteri sono elencati fra gli eucarioti. Sembra giusto: è scritto sul primo risultato di ricerca, con l'aria di una pagina scolastica. Davvero: i procarioti sono i più piccoli, la loro divisione è la scissione binaria, e i batteri sono procarioti per definizione (sezione 8, con le taglie in sezione 2). Te ne accorgi: quando una pagina ti dà due volte la stessa parola ai due lati di un confronto. Se il confronto non oppone due termini diversi, la riga è rotta.

I ribosomi degli eucarioti sono 30S più 50S, che fa 80S. Quasi tutti: sommano le S e attribuiscono agli eucarioti i valori dei procarioti. Errore verificato nel sorgente di chimica-online, che nella sezione sulle strutture comuni a cellula animale e vegetale dà le subunità 50S e 30S. Sembra giusto: sono numeri, e i numeri si sommano. Davvero: la S è un coefficiente di sedimentazione, non una massa: non è additiva. Nei procarioti 50S più 30S danno 70S, non 80S; nel citosol degli eucarioti le subunità sono 60S e 40S e il ribosoma è 80S. E i ribosomi dei mitocondri sono a parte: il mitoribosoma umano è 55S, secondo Aibara e colleghi 2018, ed è uno degli indizi dell'origine di sezione 9. Dove lavorano i ribosomi è spiegato in sezione 7. Te ne accorgi: ogni volta che una grandezza non si somma e tu la sommi lo stesso.

Piante e organuli

Le cellule vegetali non hanno mitocondri. Quasi tutti: pensano che il cloroplasto sostituisca il mitocondrio. Nessuno studio didattico che io abbia potuto aprire pubblica una percentuale per questa affermazione letterale, quindi non ne cito nessuna: il riferimento per il fatto biologico è Alberts, capitolo 14. Sembra giusto: nella tabella dei manuali il cloroplasto compare come «in più», e sembra un cambio, non un'aggiunta. Davvero: la pianta ha entrambi. Il cloroplasto cattura energia luminosa, il mitocondrio libera quella immagazzinata nelle molecole, anche di notte e anche nelle radici (sezione 9 e sezione 10). Te ne accorgi: se non sai spiegare come vive una radice, che luce non ne vede mai.

Solo gli animali ricavano energia dal cibo. Quasi tutti: attribuiscono le funzioni vitali a una sola delle due cellule. Suhel e Rusyati 2021, Tabella 1: circa 3 studenti su 4, su 31 studenti di prima superiore, sbagliano l'item sul fatto che sia le cellule vegetali sia quelle animali estraggono energia dal cibo. Sembra giusto: le piante non mangiano, quindi sembra che non digeriscano niente. Davvero: il «cibo» della pianta se lo fabbrica lei, e poi lo demolisce come tutti, nel mitocondrio (sezione 9). Te ne accorgi: se separi le funzioni vitali per regno invece che per organulo.

Fotosintesi e respirazione sono lo stesso processo, uno di giorno e uno di notte. Quasi tutti: è la misconcezione più frequente rilevata da Švandová 2014, e peggiora con l'età: circa 4 studenti su 10 in prima media e circa 3 su 4 in terza, su classi di 29 e di 26 studenti. Sembra giusto: i manuali presentano le due reazioni come simmetriche, una l'inverso dell'altra, e l'autrice indica proprio questo come causa didattica. Davvero: sono due processi diversi, in due organuli diversi, che nella pianta avvengono insieme. La respirazione non si spegne all'alba (sezione 9). Te ne accorgi: se per raccontarli ti serve la parola «invece» al posto di «contemporaneamente».

Tutte le cellule vegetali fanno fotosintesi. Quasi tutti: estendono la fotosintesi a tutta la pianta. Parthasarathy 2023, Tabella 2 p. 9, la elenca testualmente, con la rettifica: fanno fotosintesi solo le cellule che hanno cloroplasti. Sembra giusto: la pianta è verde, quindi sembra verde tutta. Davvero: le cellule della radice non hanno cloroplasti e non fanno fotosintesi (sezione 9 e sezione 10). Te ne accorgi: se «cellula vegetale» nella tua testa ha sempre i cloroplasti disegnati dentro.

Il mitocondrio crea energia. Quasi tutti: lo chiamano «centrale che produce energia». Parthasarathy 2023, Tabella 2 p. 11, elenca alla lettera «il mitocondrio crea energia», con la rettifica: la libera da molecole che già la contengono. Sembra giusto: «produrre energia» è un'espressione che si sente ogni giorno. Davvero: l'energia non si crea. Il mitocondrio la trasferisce dalle molecole del cibo all'ATP (sezione 9). Te ne accorgi: se il verbo che usi è «creare» o «fabbricare» invece di «trasferire» o «liberare».

I mitocondri li fabbrica la cellula, o il reticolo endoplasmatico. Quasi tutti: non conoscono la loro origine. Bouali Rahma e colleghi 2022, p. 129, su 160 studenti: solo circa uno su tre riconosce l'origine batterica dei mitocondri e circa la metà non risponde affatto, mentre più di quattro su cinque sanno benissimo che cosa fanno. Nella loro Tabella 1 le due voci sono proprio «i mitocondri sono di origine nucleare o del reticolo endoplasmatico» e «i mitocondri sono sintetizzati dal reticolo endoplasmatico». Sembra giusto: nella cellula quasi tutto viene costruito dalla catena di sezione 7, quindi sembra ragionevole che valga anche per loro. Davvero: si dividono da soli, e vengono da batteri inglobati: doppia membrana, DNA proprio, ribosomi propri. La filogenesi è ricostruita in Gray 2012 e il racconto è in sezione 9. Te ne accorgi: se sai dire a che serve un organulo ma non da dove viene, hai studiato metà pagina.

Le cellule vegetali non hanno l'involucro nucleare. Quasi tutti: non se lo inventano: lo leggono. Errore verificato nel sorgente di skuola.net, dove si legge che la membrana nucleare distinguerebbe le animali dalle vegetali, perché nelle vegetali la separazione «non è marcata». Sembra giusto: è scritto sul primo risultato di ricerca per la differenza fra le due cellule. Davvero: la cellula vegetale è eucariote, e eucariote vuol dire esattamente questo: nucleo chiuso in un involucro (sezione 6 e sezione 8). Se le mancasse l'involucro non sarebbe una cellula vegetale, sarebbe un procariote. Te ne accorgi: quando una presunta differenza fra due cellule contraddice la loro definizione. In quel caso è la pagina a sbagliare, non la definizione.

Esercizio 42 — Quanti ragazzi ci sono dietro una percentuale

Testo. Gli studi didattici citati in questa guida danno percentuali con il decimale, ma sono fatti su pochi studenti. Ricava il numero di ragazzi dietro ogni percentuale: 65,62% su 160 matricole; 76,9% su una classe di 26; 41,4% su una classe di 29; 74% su 31 studenti. Poi scrivi come riporteresti tu quei quattro dati in una riga di testo.

La mossa che sblocca. Moltiplicare la percentuale per il numero di studenti e arrotondare all'intero: una percentuale è sempre una frazione travestita, e ritrovare il numeratore fa capire quanta precisione c'è davvero.

0,6562 x 160 = 104,99  ->  105 studenti su 160
0,769  x  26 =  19,99  ->   20 studenti su 26
0,414  x  29 =  12,01  ->   12 studenti su 29
0,74   x  31 =  22,94  ->   23 studenti su 31

Come li riporterei io, in una riga: circa due matricole su tre (105 su 160), circa tre studenti su quattro (20 su 26), circa quattro su dieci (12 su 29), circa tre su quattro (23 su 31).

Errore tipico. Prendere il decimale per un segno di accuratezza. Con 26 studenti l'unico salto possibile è di circa 3,8 punti percentuali alla volta: scrivere 76,9% invece di «20 su 26» promette una precisione che il campione non ha.

Esercizio 43 — Cinque errori in quattro righe

Testo. Trova gli errori. «La cellula è come un mattoncino piatto; la membrana è un muro rigido spesso 0,05 µm che decide che cosa entra, e per far entrare le sostanze usa il trasporto passivo, che consuma ATP. Più la cellula cresce, più diventa efficiente, perché ha più superficie.» Ci sono sei errori. Per ognuno scrivi la battuta Davvero: in una riga sola, e accanto il numero della sezione in cui la guida lo ha spiegato.

La mossa che sblocca. Procedere in ordine e fermarsi a ogni sostantivo: mattoncino, piatto, 0,05 µm, decide, passivo che consuma, più grande più efficiente. Se sai dire in quale sezione l'hai imparato, vuol dire che l'hai imparato davvero.

Errore tipico. Cavarsela con «è tutto sbagliato». Un errore che non sai nominare torna alla verifica successiva: la battuta Davvero: va scritta per intero, una riga per errore.

La riga delle equivalenze

Gli stessi oggetti cambiano nome da un libro all'altro, e all'orale un nome che non riconosci ti blocca. Questi sono sinonimi, non cose diverse.

• micron uguale micrometro uguale µm
• membrana plasmatica uguale membrana cellulare uguale plasmalemma
• involucro nucleare uguale membrana nucleare uguale carioteca
• citodieresi uguale citocinesi
• parete cellulare uguale parete
• organulo uguale organello

Ripasso lampo

Il ripasso non si ripete qui, per non farti studiare due volte le stesse righe. Se la verifica è domani, risali in cima alla guida, al blocco «Se la verifica è domani»: c'è il minimo indispensabile in ordine di priorità. Poi torna qui e leggi solo i Davvero: di questa sezione, uno di seguito all'altro. Sono ventiquattro righe e coprono quasi tutto quello che si sbaglia.

Continua con:

• mitosi e meiosi — perché è lì che l'involucro nucleare di sezione 6 si disgrega e si riforma, compare il fuso, e nelle vegetali la parete di sezione 10 obbliga a chiudere la divisione con la piastra cellulare invece che con uno strozzamento.
• il DNA: struttura e duplicazione — perché i 2,12 metri di DNA che stanno in un nucleo da 6 µm sono il problema di impacchettamento che sezione 6 ha soltanto posto, e lì si vede come è risolto.
• la sintesi proteica — perché la catena di montaggio di sezione 7 qui si guarda da vicino: il poro nucleare, i ribosomi liberi e quelli sul reticolo ruvido, e che cosa fa la differenza fra i due.
• le leggi di Mendel — perché i geni non stanno in astratto: stanno sui cromosomi, cioè dentro quel nucleo lì, e senza sezione 6 i quadrati di Punnett restano un gioco di lettere.