Concetti Chiave
- L'osmosi è il movimento dell'acqua attraverso una membrana da una soluzione ipotonica a una ipertonica, influenzata dalla pressione osmotica e dalle acquaporine.
- Il trasporto mediante vescicole coinvolge meccanismi come endocitosi ed esocitosi, che utilizzano ATP per spostare macromolecole e fluidi attraverso la membrana cellulare.
- La matrice extracellulare (ECM) è composta da proteine e polisaccaridi, fornendo supporto strutturale e facilitando il movimento e la divisione cellulare.
- La comunicazione cellulare può avvenire tramite messaggeri chimici o giunzioni cellulari, con giunzioni di ancoraggio, occludenti e comunicanti che svolgono ruoli specifici.
- Le giunzioni cellulari consentono il trasferimento di segnali e sostanze tra cellule adiacenti, mantenendo l'integrità e la coesione dei tessuti.
Indice
Il fenomeno dell'osmosi
L’osmosi riguarda il movimento delle molecole d’acqua da un ambiente più diluito a quello più concentrato. L’ambiente più diluito prende il nome di soluzione ipotonica, quello più concentrato ipertonico. Una soluzione equilibrata si dice isotonica.
Il passaggio dell’acqua attraverso la membrana avviene tramite un canale proteico formato da acquaporina (proteina canale).
Pressione osmotica e soluzioni
La pressione osmotica nelle cellule umane (che si identifica con il pi greco) è pari ad una soluzione contenente lo 0,9% di NaCl.
Infatti, la soluzione salina viene utilizzata perché isosmotica con quella delle nostre cellule. La pressione osmotica è quella pressione da esercitare affinché la risalita dell’acqua si blocchi.Effetti dell'osmosi sulle cellule
Un globulo rosso inserito in acqua distillata (soluzione ipotonica) si riempie d’acqua fino ad esplodere, mentre se inserito in acqua e sale (soluzione ipertonica) perde acqua e si raggrinzisce. Questo non avviene nelle cellule vegetali grazie alla presenza del vacuolo centrale: in una soluzione ipotonica la cellula si gonfia perché il vacuolo esercita la pressione di turgore, mentre in una soluzione ipertonica il vacuolo perde acqua ma la cellula non si raggrinzisce. In alcuni casi, però, la cellula può incorrere alla lisi.
Gradiente di concentrazione → movimento di molecole di soluto
Gradiente elettrochimico → movimento di ioni
Trasporto di macromolecole
Le macromolecole (troppo grosse per essere trasportate mediante trasporto attivo, passivo o semplice) vengono assorbite dalla cellula mediante endocitosi ed espulse con l’esocitosi.
Un tipo particolare di endocitosi è la fagocitosi, limitatamente alle macromolecole assorbite dai lisosomi e caratteristica delle cellule del sistema immunitario.
La pinocitosi, invece, riguarda l’assorbimento di liquidi, in particolare di soluti ed acqua.
Nell’ endocitosi mediata da recettori, sono determinate proteine a riconoscere le sostanze da assorbire e che attivano quindi il processo. Tra queste vi è la clatrina, una proteina submembrana interessata nella formazione delle vescicole atte all’assorbimento.
L’esocitosi in particolare → Con l’esocitosi la cellula rilascia muco, sostanze di scarto, ormoni, anticorpi o neurotrasmettitori. La vescicola secretoria contenente il materiale da rilasciare aderisce alla membrana plasmatica fino a fondersi con essa e rilasciare il contenuto nello spazio extracellulare.
L’endocitosi in particolare → Le macromolecole da assorbire (siano esse sostanze nutritive o minacce per il sistema immunitario) si avvicinano alla membrana cellulare, che si ripiega. Si viene a formare una sorta di tasca che si separa poi all’interno del citoplasma. Prende il nome di vescicola endocitica e contiene il materiale assorbito.
La fagocitosi in particolare → La fagocitosi viene utilizzata da certe cellule immunitarie (fagociti) del nostro organismo ( cellule come i macrofagi e i leucociti neutrofili del sangue). Questi tipi particolari di cellule possono assorbire macromolecole e addirittura cellule intere. Il processo si distingue in 3 fasi: prima di tutto il materiale da fagocitare viene assorbito da alcune pieghe della membrana plasmatica. Da queste pieghe si forma un vacuolo che, una volta all’interno del citoplasma, si fonde con i lisosomi che rilasciano i propri enzimi all’interno dello spazio per eliminare le sostanze fagocitate.
Endocitosi mediata da recettore
Un esempio di endocitosi mediata da recettore → le cellule epatiche assorbono le particelle di LDL (low density lipoprotein) attraverso specifiche proteine che si legano, appunto, all’LDL (ligando). Una volta che le proteine hanno innescato il meccanismo di endocitosi, il colesterolo LDL può essere utilizzato all’interno della cellula epatica.
Matrice extracellulare e funzioni
La matrice extracellulare è presente solo nelle cellule eucariote animali. E’ costituita da proteine immerse in una matrice di polisaccaridi (in particolare da glicoproteine come collagene e fibronectine), da acido ialuronico e proteoglicani. Le fibronectine si legano a specifici recettori della membrana plasmatica chiamati integrine, che attivano vie di segnalazione cellulare.
Alcuni tessuti le cui cellule secernono ECM sono: il tessuto osseo, connettivo e la cartilagine. La ECM è utile come protezione (rappresenta la prima difficoltà della cellula tumorale che non riesce a staccarsi per formare metastasi), come movimento e per la divisione cellulare.
Comunicazione cellulare
La comunicazione tra cellule avviene in due modi: se le cellule sono distanti, la comunicazione avviene attraverso messaggeri chimici (come gli ormoni) trasportati dal sangue. Se le cellule invece sono vicine, la comunicazione avviene direttamente tramite le giunzioni cellulari.
Ci sono tre tipi di giunzioni cellulari:
Giunzioni di ancoraggio (anchoring junction), hanno la funzione di tenere vicine le cellule e distribuire gli stress meccanici lungo tutto il tessuto. L’adesione è possibile grazie a delle piccole placche proteiche chiamate desmosomi. Il desmosoma si divide in due porzioni chiamate emidesmosomi: una si ancora alle proteine transmembrana e un’altra porzione e l’altra al citoscheletro. Le sostanze possono passare.
Giunzioni occludenti (tight junction), sigillano gli spazi intracellulari grazie ad una serie di proteine (si trovano in pleura, peritoneo, intestino).
Gunzioni comunicanti (gap junction), si trovano in muscolatura liscia e cellule del miocardio. Piccole molecole e ioni passano attraverso canali proteici detti connessoni (formati da connessine). Il citoplasma passa da una cellula all’altra.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dell'osmosi nelle cellule umane?
- Come avviene il trasporto di macromolecole nelle cellule?
- Qual è la funzione della matrice extracellulare (ECM)?
- In che modo le cellule comunicano tra loro?
- Quali sono le caratteristiche delle giunzioni cellulari?
L'osmosi regola il movimento dell'acqua attraverso la membrana cellulare, influenzando la pressione osmotica che è equilibrata con una soluzione contenente lo 0,9% di NaCl, come descritto nel testo.
Le macromolecole vengono trasportate tramite endocitosi ed esocitosi, processi che richiedono ATP, e includono meccanismi come la fagocitosi e la pinocitosi.
La ECM fornisce protezione, supporto strutturale e facilita la comunicazione cellulare, essendo composta da proteine e polisaccaridi come collagene e fibronectine.
Le cellule comunicano tramite messaggeri chimici per distanze maggiori e attraverso giunzioni cellulari per distanze ravvicinate, come le giunzioni di ancoraggio, occludenti e comunicanti.
Le giunzioni cellulari includono giunzioni di ancoraggio per la stabilità meccanica, giunzioni occludenti per sigillare spazi intracellulari, e giunzioni comunicanti per il passaggio di molecole e ioni.
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