Tutti i viventi, pur nella loro grande diversità, sono costituiti da unità fondamentali, le cellule, ciascuna delle quali è in grado di svolgere tutte le funzioni che caratterizzano la vita.
La disciplina che in particolare studia la cellula è la citologia.

La teoria cellulare, formulata nel XIX secolo, afferma che:

• la cellula è la più piccola unità di materia vivente;
• tutti gli organismi sono formati da una o più cellule;
• le cellule derivano da altre cellule preesistenti.

Le cellule sono state osservate per la prima volta dallo scienziato inglese Robert Hooke (1635 - 1703) nel 1665 grazie all'uso del microscopio. Le cellule sono dunque piccole, mediamente delle dimensioni di 10-20 µm, con alcune eccezioni, come le cellule uovo degli uccelli, visibili a occhio nudo perché contengono una grande quantità di materiale di riserva per permettere lo sviluppo dell'embrione.

Le cellule non possono essere però troppo piccole, perché devono contenere tutti i componenti necessari per la loro attività, ma non possono neppure essere troppo grandi perché, col crescere delle dimensioni, il volume aumenta molto più rapidamente della superficie e ciò non consente uno scambio sufficiente di sostanze e un controllo delle attività per la sopravvivenza della cellula stessa. Infatti, al raddoppiare delle dimensioni del lato di una cellula di forma circa cubica, la superficie aumenta di 4 volte ma il volume di 8 volte.

Per avere una grande superficie senza accrescere eccessivamente il volume, le cellule hanno approntato diverse strategie.
Una cellula può ripiegare la sua membrana verso l'interno oppure verso l'esterno con delle protuberanze, può appiattirsi o allungarsi, oppure può avere delle cavità.

 

Un'altra strategia per la crescita è di avere molte cellule piccole invece di una sola grande così, a parità di volume, la superficie è enormemente aumentata. Un organismo grande non ha dunque cellule grandi ma un maggior numero di cellule piccole.

 

 

Esistono dunque organismi formati da una sola cellula (unicellulari) oppure formati da moltissime cellule (pluricellulari). In questo caso le cellule non sono tutte uguali, ma si specializzano per compiere determinate funzioni.

Cellule dello stesso tipo che si riuniscono per espletare la medesima funzione, costituiscono un tessuto. Diversi tipi di tessuti messi in relazione tra loro e formanti un'unità funzionale costituiscono un organo. Più organi che cooperano ad una funzione formano un sistema, se c'è un solo tipo di tessuto, o un apparato, se costituito da organi con tessuti diversi. I diversi apparati, organizzati in un livello superiore, costituiscono l'organismo.

 

Le cellule dei diversi organismi - e anche nello stesso individuo - presentano una grande varietà di forma e dimensione ma, se le esaminiamo al microscopio, notiamo che hanno alcune parti in comune:

1. la membrana plasmatica, il confine che separa l'interno dall'ambiente esterno;
2. il corpo cellulare, che contiene una sostanza gelatinosa nella quale sono immerse le molecole chimiche e gli enzimi necessari allo svolgimento delle reazioni;
3. il materiale genetico (DNA)  per l'attività e la riproduzione della cellula.

Ci sono due tipi fondamentali di cellula: procariote ed eucariote. La principale differenza è l'assenza del nucleo nei Procarioti, ma ci sono altre differenze, riassunte nella seguente tabella.

 

DIFFERENZE TRA PROCARIOTI E EUCARIOTI

	Procarioti	Eucarioti
Dimensioni	1 - 10 µm	10 - 100 µm
Velocità di riproduzione	10 minuti	circa 3 ore
Membrana plasmatica	presente	presente
Nucleo	assente	presente
Membrane intracellulari	assenti	presente
Compartimentazioni	assenti	presente
Organuli	assenti	presenti
Ribosomi	piccoli	grandi