Come Costruire Modelli 3D di Cellule Animali e Vegetali

Co-redatto da Bess Ruff, MA

Ogni studente delle scuole medie o superiori prima o poi deve imparare, durante le lezioni di scienze, la struttura e la morfologia delle cellule viventi. Forse è successo di recente anche a te e hai studiato i vari organelli delle cellule animali e vegetali. Se hai deciso di sfoggiare le tue recenti conoscenze creando un modellino tridimensionale della cellula e delle sue strutture, o se si tratta di un compito che il tuo insegnante ti ha assegnato, allora questo articolo può esserti d’aiuto.

Metodo 1

Metodo 1 di 3:

Pianificare il Modellino

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Studia le cellule. Se vuoi costruire un modello 3D accurato, devi capire quali sono gli organelli principali (i componenti della cellula essenziali alla sua vita, proprio come gli organi), come si relazionano fra loro e le differenze fra le cellule animali e vegetali.
- Devi conoscere i vari organelli se vuoi rappresentarli e soprattutto devi conoscerne la forma. I colori con cui vengono proposti nelle immagini dei libri di testo hanno solo uno scopo dimostrativo, e solitamente non coincidono con la realtà, quindi per questo aspetto puoi essere creativo. Tuttavia, devi conoscere l’esatta forma delle strutture se vuoi ricostruirle in un modello.
- È altrettanto fondamentale sapere come le varie parti si relazionano fra loro. Ad esempio, il reticolo endoplasmatico (RE) è sempre localizzato vicino al nucleo perché processa le proteine che sono utilizzate per la duplicazione del DNA. Devi comprendere questo meccanismo prima di creare il modellino.
- Impara le differenze fra cellula vegetale e animale. In particolare, ricorda che la parete cellulare vegetale è composta da cellulosa, all’interno della cellula ci sono i vacuoli grandi (un insieme di acqua ed enzimi racchiusi da una membrana) e si nota la presenza dei cloroplasti (la struttura cellulare che è in grado di convertire la luce solare in energia utile).
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Sviluppa il concetto del tuo modello. Sarà una rappresentazione in cui tutte le strutture sono sospese in un materiale trasparente? Oppure sarà una sezione, un modello in cui la cellula sembra tagliata a metà per mostrare gli organelli, senza però perdere l’aspetto tridimensionale? In seguito, questo articolo affronterà nel dettaglio entrambe le tecniche, ma per riassumere:
- La prima opzione è un modello 3D completo dove gli organelli della cellula appaiono sospesi nella gelatina trasparente.
- La seconda soluzione prevede l’utilizzo di diversi materiali per costruire una sezione di cellula dove una parte è stata rimossa per permettere la visione degli organelli interni.
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Pensa ai materiali che userai. Chiaramente questi cambieranno in base al tipo di modello che desideri realizzare.
- È più semplice usare degli oggetti che hanno già una forma simile ai vari elementi cellulari, ad esempio qualcosa di sferico per rappresentare il nucleo.
- Ovviamente, molti organelli hanno una forma stravagante ed è difficile reperire degli oggetti di uso comune che abbiano lo stesso aspetto. In tal caso dovrai affidarti a materiali flessibili che possono essere modellati come vuoi.
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Sii creativo. Il tuo modello sarà commestibile? Che tipo di colore userai per ogni struttura? Non perdere mai di vista nessuno degli elementi vitali che devono essere rappresentati nel tuo progetto, ma non è obbligatorio limitarsi nello stile.

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Metodo 2

Metodo 2 di 3:

Usare la Gelatina

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Procurati i materiali per creare le parti della cellula. Puoi utilizzare diversi cibi e prodotti da cucina. Ciò che userai dipende solo da te, ma ecco alcuni suggerimenti:
- La gelatina trasparente è perfetta per il citoplasma. Se hai scelto uno stile realistico, la gelatina trasparente non aromatizzata è la soluzione perfetta. Se vuoi costruire una cellula commestibile, scegli una gelatina non troppo scura, così da non impedire la visione degli organelli interni.
- Per il nucleo, il nucleolo e la membrana nucleare: acquista un frutto con il nocciolo come una pesca o una prugna. Il nocciolo è il nucleolo, il frutto il nucleo e la buccia è la membrana. Se un tale livello di precisione non è richiesto dal compito, puoi utilizzare un qualunque alimento dalla forma sferica.
- I centrosomi sono elementi spinosi, quindi prova a infilzare pezzetti di stuzzicadenti all’interno di una caramella gommosa o un altro alimento analogo.
- Per l’apparato del Golgi: prendi dei pezzetti di cartone, di wafer, di cracker o di bucce di banana e accatastali a fisarmonica.
- Per i lisosomi usa delle piccole caramelle sferiche o delle gocce di cioccolato.
- I mitocondri hanno una forma oblunga, quindi puoi usare dei fagioli di Lima oppure alcuni tipi di noci non sgusciate.
- Ribosomi: va benissimo qualunque oggetto piccolo e sferico come i grani di pepe, degli zuccherini colorati o il pepe macinato.
- Il reticolo endoplasmatico rugoso assomiglia molto all’apparato del Golgi. Ha una struttura formata da sezioni piatte e ripiegate su se stesse ma, diversamente dall’apparato del Golgi, ha una superficie ruvida. Puoi usare lo stesso materiale che hai utilizzato per il Golgi, ma cerca una maniera per incollare qualcosa che gli conferisca un aspetto rugoso (magari delle codette di zucchero), così potrai distinguere i due organelli.
- Il reticolo endoplasmatico liscio ha l’aspetto di una serie di tubi irregolari, aggrovigliati e connessi fra loro. Per questo motivo hai bisogno di qualcosa di liscio e pieghevole. Prova con gli spaghetti cotti, i vermi gommosi (caramelle) o del toffee allungato.
- Vacuoli: per la cellula animale puoi usare delle caramelle gommose sferiche non troppo grandi, meglio se di colore uniforme e traslucido (ricorda che i vacuoli sono sacche di acqua ed enzimi). Per la cellula vegetale, hai bisogno di materiale decisamente più grande. Se vuoi davvero fare un lavoro di precisione, puoi creare in anticipo delle sfere di gelatina (magari un tipo extra-denso) e poi cercare di inserirle nel modello della cellula.
- I microtubuli possono essere modellati con pezzi di spaghetti crudi e, in base alla scala che hai usato per il progetto, anche con delle cannucce.
- Per i cloroplasti (presenti solo nelle cellule vegetali) puoi usare dei piselli, delle caramelle di gelatina verde o dei fagioli verdi tagliati a metà. Ricorda che devono essere verdi.
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Procurati uno stampo per gelatina. Ovviamente ti serve uno stampo per creare la cellula, ma prima devi decidere che tipo di cellula vuoi rappresentare, dato che quelle animali e vegetali hanno forme differenti.
- Se vuoi riprodurre una cellula vegetale, avrai bisogno di una pirofila rettangolare, meglio se di porcellana. La pirofila sarà sia la membrana che la parete cellulare.
- Se hai deciso di creare una cellula animale, allora hai bisogno di una pirofila tonda o ellittica, come quelle per gli sformati. Anche in tal caso, il tegame può rappresentare la membrana, oppure potrai estrarre la gelatina e avvolgerla nella pellicola trasparente assumendo che questa sia la membrana.
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Prepara la gelatina. Cuocila seguendo le istruzioni che trovi sulla confezione. In genere bisogna far bollire dell’acqua sul fornello e poi aggiungere la polvere. Trasferisci con cura il liquido bollente nella pirofila e poi riponi il tutto in frigorifero per almeno un’ora o finché la gelatina è quasi indurita. Non aspettare che si sia completamente solidificata: il tuo obiettivo è che la gelatina avvolga e si solidifichi attorno alle strutture che inserirai come rappresentazione degli organelli.
- Se non trovi la gelatina trasparente, compra quella dal colore più chiaro possibile, come arancione o giallo. Puoi anche imparare a fare la gelatina da zero, fai qualche ricerca online per trovare la ricetta.
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Aggiungi gli elementi cellulari. Comincia a inserirli all'interno della gelatina. Ecco come dovresti disporli:
- Metti il nucleo al centro (a meno che si tratti di una cellula vegetale).
- Il centrosoma va vicino al nucleo.
- Il reticolo endoplasmatico liscio deve essere collocato vicino al nucleo.
- Anche l’apparato del Golgi va in prossimità del nucleo, sebbene più lontano rispetto al reticolo endoplasmatico.
- Aggiungi il reticolo endoplasmatico rugoso sul lato di quello liscio più lontano dal nucleo.
- Disponi gli altri organelli in base allo spazio disponibile rimasto. Cerca di non affollare troppo la cellula. In quelle reali, ci sono solo poche strutture che galleggiano nel citoplasma e possono essere mescolate a caso.
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Rimetti il modellino in frigorifero. Aspetta che la gelatina si indurisca del tutto per almeno una o due ore.
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Prepara una tabella o una legenda che descriva i vari elementi. Dopo avere disposto tutte le strutture della cellula, fanne una lista per identificarle nel tuo modello. Ad esempio, puoi scrivere: "Gelatina = Citoplasma", "Liquirizia = Reticolo endoplasmatico rugoso". Probabilmente dovrai spiegare il tuo modello e descrivere i vari componenti in un secondo momento.

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Metodo 3

Metodo 3 di 3:

Usare Materiali da Costruzione

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Procurati tutto il materiale. Ecco qualche idea:
- Puoi utilizzare un pezzo di polistirolo come base per la cellula. I negozi di belle arti o di artigianato hanno sfere di questo materiale (se vuoi ricreare una cellula animale) di dimensioni simili a quelle di una palla da basket. Sono disponibili anche dei parallelepipedi rettangolari (se vuoi fare una cellula vegetale).
- Il cartoncino si rivela molto utile per creare molte strutture, come l’apparato del Golgi o il reticolo endoplasmatico rugoso.
- Delle cannucce o dei piccoli tubicini sono utili per le strutture tubolari. I microtubuli possono essere rappresentati con le cannucce dritte, mentre il reticolo endoplasmatico liscio può essere costruito con quelle pieghevoli o con dei tubicini.
- Per le altre strutture (come i mitocondri o i cloroplasti) puoi affidarti a perline di varie dimensioni e forme. Ricorda di mantenere le giuste proporzioni con il resto degli organelli.
- L’argilla può essere usata per quelle strutture difficili da ricreare con materiali già esistenti.
- La vernice ti aiuterà a differenziare il citoplasma dalla parete cellulare esterna. Puoi dipingere anche le strutture in argilla che hai modellato.
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Ritaglia una sezione della base in polistirolo, deve essere ¼ di tutto il blocco. Misura la base e segna dei puntini a metà di ciascun lato. Traccia le linee di taglio e procedi con una taglierina di precisione o uno strumento analogo alla rimozione di ¼ della struttura.
- Per la cellula vegetale, traccia le linee dalla metà di due lati adiacenti fino a dove si intersecano.
- Se stai preparando una cellula animale, traccia una linea come se stessi disegnando l’equatore e i meridiani di una sfera.
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Colora la cellula. Dipingi l’interno della sezione ritagliata per mettere in evidenza le strutture. Puoi anche verniciare l’esterno con un colore di contrasto per differenziare il citoplasma.
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Prepara gli elementi della cellula. Puoi crearli con i materiali elencati in precedenza.
- Le strutture più difficili sono quelle da modellare con l’argilla. Cerca di rappresentarle nella maniera più semplice possibile, pur senza perdere di realismo. È meglio usare questo materiale solo per le strutture più semplici e affidarsi ad altri elementi già formati per gli altri organelli complessi, come i tubicini per il reticolo endoplasmatico liscio.
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Aggiungi gli organelli alla cellula. Inseriscili nella base di polistirolo con la colla a caldo, la colla normale, con degli stuzzicadenti, delle graffette o anche con delle spille – usa il metodo che preferisci. In alcuni casi dovrai letteralmente scavare o ritagliare lo spazio nel polistirolo per alloggiare le strutture.
- L’apparato del Golgi e il reticolo endoplasmatico rugoso possono essere modellati con del cartoncino. In questo caso, fai delle incisioni nel polistirolo e infila ogni pezzo di cartoncino al loro interno per creare un elemento “a fisarmonica”.
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Prepara una tabella o una legenda che descriva i vari elementi. Dopo aver disposto tutte le strutture della cellula, fanne una lista per identificarle nel tuo modello. Probabilmente dovrai spiegare il tuo modello e descrivere i vari componenti in un secondo momento.

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Consigli

Se un amico o uno dei tuoi genitori ti aiuta, sarai più veloce nel disporre le varie parti.
Assicurati di avere abbastanza tempo per far solidificare la gelatina dopo aver aggiunto gli "organelli". Se possibile, lasciala in frigorifero per una notte intera.
Fai molta attenzione quando togli il modello dal frigorifero.