Cellule, Teoria Cellulare e Tecniche di Microscopia: Fondamenti e Strumenti

La Cellula: Unità Fondamentale della Vita

Le cellule sono le più piccole unità di vita capaci di funzionare in modo autosufficiente.

Teoria Cellulare e Biogenesi

Secondo la teoria cellulare, tutti gli organismi sono costituiti da una o più cellule; la cellula è l'unità fondamentale della vita e tutte le cellule derivano da cellule preesistenti. Questa è una delle idee fondamentali e maggiormente condivise nella biologia.

Questa teoria si contrappone alla storica teoria della generazione spontanea, secondo la quale gli esseri viventi potevano originare dalla materia inanimata. Francesco Redi smentì questa teoria attraverso i suoi esperimenti, contribuendo alla formulazione della teoria della biogenesi, secondo la quale gli organismi viventi possono originare solo da altri organismi viventi.

Osservare le Cellule: Il Mondo della Microscopia

La capacità di distinguere due punti vicini come oggetti separati è definita risoluzione. L'occhio umano è in grado di distinguere dettagli fino a circa 200 micron; pertanto, per osservare le cellule e le loro strutture, è necessario l'uso del microscopio.

Microscopi Ottici

I microscopi ottici sono strumenti ideali per ottenere immagini di cellule vive o fissate (conservate). È necessario, tuttavia, che i campioni siano sufficientemente trasparenti o preparati in sezioni molto sottili.

Per poter distinguere le diverse strutture cellulari, spesso incolori, si utilizzano speciali coloranti:

• Eosina: colora il citoplasma (tipicamente in rosa/rosso).
• Blu di metilene: colora il nucleo (in blu).
• Sonde fluorescenti: molecole che emettono luce fluorescente quando illuminate con una specifica lunghezza d'onda, utilizzate per evidenziare specifiche molecole o strutture (es. accumuli di trigliceridi).

Esistono diversi modelli di microscopi ottici, tra cui:

• Microscopio composto: il modello più comune, focalizza la luce visibile sul campione mediante un sistema di due o più lenti (obiettivo e oculare).
• Microscopio confocale: utilizza un fascio di luce (spesso laser) focalizzato su un punto molto piccolo del campione e un sistema di diaframmi (pinhole) per eliminare la luce fuori fuoco. Permette di ottenere immagini ad alta risoluzione e di ricostruire sezioni ottiche tridimensionali del campione.

Microscopi Elettronici

Questi microscopi utilizzano fasci di elettroni invece della luce visibile, offrendo una risoluzione molto più elevata.

Microscopio Elettronico a Trasmissione (TEM)

Il Microscopio Elettronico a Trasmissione (TEM) invia un fascio di elettroni attraverso sezioni ultrasottili del campione. I campi magnetici agiscono come lenti per focalizzare il fascio. Il TEM è utilizzato per osservare l'ultrastruttura interna delle cellule.

Microscopio Elettronico a Scansione (SEM)

Il Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) invia un fascio di elettroni sulla superficie di un campione, che deve essere reso conduttore (solitamente mediante metallizzazione). Gli elettroni secondari o retrodiffusi emessi dalla superficie vengono rilevati per creare un'immagine. Il vantaggio del SEM è la capacità di mettere in risalto dettagli superficiali come trame e morfologie complesse, ottenendo immagini dall'aspetto tridimensionale.

Microscopi a Scansione di Sonda (SPM)

I Microscopi a Scansione di Sonda (SPM) permettono l'analisi delle superfici a livello nanometrico (atomico o molecolare). Utilizzano una sonda fisica estremamente appuntita che esegue una scansione ravvicinata della superficie del campione, registrando le interazioni sonda-campione per realizzare una mappa topografica tridimensionale. Questa categoria comprende diverse tecniche specifiche (come il Microscopio a Forza Atomica - AFM, o il Microscopio a Effetto Tunnel - STM), ognuna basata su differenti principi fisici per l'analisi morfologica e delle proprietà fisiche delle superfici.