Morfologia umana I

Corso di laurea in biotecnologie, indirizzo medico farmaceutico: Morfologia umana I, Vannucchi-Bani

Lorenzo Mangani 2021

Contents

• 1 Citologia 3
• 1.1 Membrana plasmatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• 1.1.1 Struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• 1.1.2 Proteine di membrana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• 1.1.3 Glicocalice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• 1.1.4 Trasporto di membrana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• 1.1.5 Specializzazioni del plasmalemma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
• 1.2 Citoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• 1.3 Ribosomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• 1.4 Reticolo Endoplasmatico Ruvido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• 1.5 Reticolo Endoplasmatico Liscio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• 1.6 Apparato di Golgi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
• 1.7 Mitocondri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
• 1.7.1 Teoria endosimbiontica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
• 1.8 Lisosomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
• 1.9 Citoscheletro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
• 1.10 Inclusi citoplasmatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
• 1.11 Nucleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
• 1.12 Mitosi e ciclo cellulare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
• 2 Istologia 13
• 2.1 Tessuto epiteliale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
• 2.1.1 Epitelio di rivestimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
• 2.1.2 Neuroepitelio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
• 2.1.3 Epitelio ghiandolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
• 2.2 Tessuto connettivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
• 2.2.1 Cellule del tessuto connettivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
• 2.2.2 Sostanza intercellulare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
• 2.2.3 Membrana basale o lamina reticolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
• 2.2.4 Classificazione tessuti connettivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
• 2.3 Tessuto muscolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
• 2.3.1 Tessuto muscolare striato scheletrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
• 2.3.2 Tessuto muscolare striato cardiaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
• 2.3.3 Tessuto muscolare liscio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
• 2.4 Tessuto nervoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
• 13 Embriologia 42
• 3.1 Gametogenesi maschile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
• 3.2 Gametogenesi femminile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
• 3.2.1 Follicologenesi ormono-indipendente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
• 3.2.2 Follicologenesi ormono-dipendente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
• 3.2.3 Ovulazione e luteinizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
• 3.2.4 Ciclo ovarico e ciclo uterino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
• 3.3 Fecondazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
• 3.4 I settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
• 3.5 II settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
• 3.6 Placenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
• 3.7 III settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
• 3.8 IV settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
• 3.9 Morfogenesi della faccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
• 3.10 Regione faringea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
• 3.11 Derivati del mesoderma parassiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
• 3.12 Derivati del mesoderma intermedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
• 3.13 Sviluppo di gonadi e vie genitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
• 3.14 Formazione cellule del sangue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
• 3.15 Metameria e geni omeotici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 Citologia

L’occhio umano ha un potere di risoluzione che arriva fino a 0,1mm, con il microscopio ottico si può arrivare fino a 0,2µm mentre quello elettronico fino a 0,4µm. Le cellule hanno forma e dimensione diversa a seconda della funzione, queste hanno diversi organuli che durante la differenziazione possono essere persi (questi però vi sono per forza nella parte iniziale della sua vita).

1.1 Membrana plasmatica

1.1.1 Struttura

Il modello della membrana plasmatica attualmente in uso è quello a ”mosaico fluido” proposto da Singer e Nicolson. Il processo con cui si arrivò a questo iniziò con il teorizzare che la membrana fosse formata da lipidi, osservando che le sostanze idrofobe passavano più facilmente all’interno delle cellule. Notando la natura anfipatica della membrana si arrivò anche a capire che il principale tipo di lipidi sono i fosfolipidi, che possiedono una testa idrofila e una coda idrofoba. Per spiegare poi come le sostanze passino dal doppio strato fosfolipidico si arrivò al ”modello a sandwich”, secondo questo sopra al doppio strato vi sono uniformemente distribuite delle proteine di trasporto, questo modello fu però scartato poiché si notò che le fosfolipasi agivano troppo facilmente sulla membrana. Si arrivò quindi alla fine al ”modello a mosaico fluido”, con proteine che si trovano in posizione sparse nel doppio strato. Oltre ai fosfolipidi nella membrana troviamo anche il colesterolo, sempre anfipatico, che fa da tampone di fluidità, questo è in grado di entrare nello strato fosfolipidico impedendo le interazioni tra acidi grassi vicini e rendendo quindi la membrana più rigida.

1.1.2 Proteine di membrana

Per quanto riguarda le proteine di membrana possiamo trovare sia quelle transmembrana, quando attraversano almeno uno dei due strati, sia quelle periferiche, quando si legano a dei fosfolipidi di membrana.

1.1.3 Glicocalice

Sullo strato membranoso si può formare a seconda delle diverse cellule uno strato più o meno spesso di zuccheri chiamato glicocalice con funzione di protezione, riconoscimento, adesione ed assorbimento. Prendendo come esempio il globulo rosso possiamo trovare in questo tipo di cellula un glicocalice con con due funzioni essenziali: riconoscimento degli antigeni e, grazie alla presenza su di questo dell’acido sialico, formazione di una carica negativa sulla membrana in modo da favorire il respingimento tra globuli rossi, impedendo quindi l’agglutinamento.

1.1.4 Trasporto di membrana

• Trasporto passivo: in questo caso le molecole passano attraverso la membrana a favore del gradiente di concentrazione o del gradiente elettrochimico. Quando la diffusione di un soluto o di uno ione è spontanea e passa per la membrana senza bisogno di intermediari si parla di diffusione semplice. Nel caso in cui invece la diffusione passi per degli intermediari proteici allora si parla di diffusione facilitata: le proteine di questo tipo possono essere sia canale, quando vi sono dei canali che fanno da filtro per determinati soluti o ioni, sia permeasi, delle proteine allosteriche in grado di accogliere del soluto e cambiare conformazione verso l’interno o l’esterno per il rilascio.

3 Figure 1: Esempio di una permeasi: proteina GLUT1

• Trasporto attivo: in questo caso le molecole passano in senso contrario al gradiente di concentrazione o elettrochimico, per fare ciò quindi vi sono dei trasportatori proteici che attuano il passaggio. Questo tipo di trasporto può essere o favorito da ATP oppure favorito da un gradiente a discapito dell’altro. Quando si utilizza ATP si parla di trasporto diretto e le proteine di trasporto in questo caso sono le pompe ATP-dipendenti, la più significativa tra queste è la pompa sodio/potassio: la proteina è aperta verso l’interno e accoglie 3Na⁺, successivamente la pompa viene fosforilata e viene indotto il cambiamento conformazionale verso l’esterno con ciò vengono rilasciati i tre ioni e vengono accolti 2K⁺, defosforilando poi la pompa questa ritorna nella posizione iniziale e rilascia anche i 2K⁺.

Figure 2: Pompa sodio/potassio

Nel caso in cui si voglia andare contro gradiente di concentrazione senza fosforilazione è possibile sfruttare il favoritismo del gradiente elettrochimico, si parla in questo caso di trasporto indiretto. Un esempio di questo tipo di meccanismo è il simporto Na⁺/glucosio: per questa funzione si sfrutta il fatto che la membrana interna abbia carica negativa, 2Na⁺ vengono accolti da una proteina aperta verso l’esterno e questo legame porta l’unione anche di una molecola di glucosio, così si induce il cambiamento conformazionale e vengono rilasciati sia gli ioni che il glucosio (successivamente poi tramite le pompe sodio/potassio vengono espulsi nuovamente gli ioni).

Figure 3: Carrier sodio/glucosio

• Trasporto vescicolare: la cellula è in grado anche di modificare il proprio plasmalemma scambiando così molecole di grandi dimensioni:
  • Gemmazione; si forma un raggruppamento di molecole da trasportare nei pressi del plasmalemma interno provocando l’avvicinamento di due lembi fino al distacco.
  • Endocitosi; si accumulano molecole sulla membrana esterna creando un invaginazione ed il conseguente distacco. Questa può essere di tre tipi:
    • Pinocitosi, in cui si concentra materiale in un unico punto fino all’endocitosi. In alcuni tessuti viene effettuata solo per portare materiale da un versante all’altro senza che questo entri a contatto con la cellula (transcitosi).
    • Endocitosi mediata da recettore, in cui quest’ultimo sceglie selettivamente cosa far entrare. Un esempio di questo meccanismo è il trasporto del ferro. Il ferro circola legato alla transferrina formando il complesso ferrotransferrina (che quando non vi è il ferro è solo apotransferrina). Un recettore di membrana riconosce il complesso, lo lega e lo ingloba in una vescicola. La vescicola viene quindi segnata con la clatrina (necessaria per non utilizzare immediatamente il contenuto della vescicola). Nel caso in cui si debba usare il contenuto si degrada la clatrina e la vescicola si fonde con un endosoma che abbassa il pH dell’ambiente vescicolare e stacca la transferrina, così il ferro si accumula per diffusione o viene utilizzato per formare il gruppo eme, l’apotransferrina rimasta nella cellula uscirà a questo punto per esocitosi e ricomincerà il ciclo.
    • Fagocitosi, in cui materiali di grandi dimensioni vengono avvolti da delle estroflessioni per farli entrare in una vescicola chiamata fagocita.
  • Esocitosi; una vescicola interna alla cellula si fonde al plasmalemma liberando il proprio materiale verso l’esterno.

Esocitosi ed endocitosi devono avvenire nello stesso momento per garantire la dimensione costante della membrana plasmatica.

1.1.5 Specializzazioni del plasmalemma

In alcuni casi il plasmalemma può cambiare la propria forma per formare delle specializzazioni che possono essere sia funzionali che giunzionali.

• 1. Specializzazioni funzionali: sono apicali (microvilli, stereociglia e ciglia vibratili) oppure basali (infoldings). I microvilli non sono generalmente visibili al microscopio ottico ma si nota che c’è una zona apicale sulla cellula striata che non si colora. La loro funzione è quella di aumentare la superficie della cellula per permettere un maggiore assorbimento, hanno un glicocalice molto sviluppato. All’interno i microvilli sono formati da microfilamenti e da proteine spaziatrici che li tengono saldi (fimbrina e villina), all’apice e alla base di questi vi è un cappuccio di proteine amorfe che impediscono la polimerizzazione e depolimerizzazione dei microfilamenti. Lateralmente i microvilli hanno miosina I e calmodulina necessarie ad accorciare i microfilamenti, la seconda serve a legare il calcio che poi è necessario alla miosina e al microfilamento insieme all’ATP per la contrazione. I microvilli si trovano principalmente nelle cellule intestinali. Le stereociglia sono più grandi dei microvilli e si trovano principalmente nell’epididimo dell’apparato riproduttore maschile e servono a nutrire e a far maturare definitivamente gli spermatozoi.

Le ciglia vibratili hanno un diametro di circa 10µm e sono presenti nelle vie aeree con la funzione 5 di rimuovere il secreto che qua viene continuamente prodotto muovendosi dall’interno verso l’esterno, questo secreto serve a diminuire la tensione superficiale delle vie per non farle chiudere e ad intrappolare particelle dell’aria; sono situate però anche nelle vie uterine per trasportare lo zigote dalle tube all’utero. Il ciglio si divide in una parte fissa chiamata corpo basale e una parte mobile chiamata assonema, il primo è formato come un centriolo (9 triplette), infatti è proprio questo a formarlo, mentre il secondo formato da una struttura 9 coppie + 2, le coppie sono formate da un microtubulo completo, filamento A, e uno invece che si forma su quello completo, filamento B (di 11 protofilamenti solitamente); tra le due parti del ciglio si interpone una piastra basale amorfa. Il movimento dei cigli è metacrono, non sincrono, quindi spostano il materiale un ciglio alla volta muovendosi a colpo di frusta. Il movimento avviene grazie ad una dineina a due braccia, questa è stabilmente collegata al microtubulo A e tramite ATP si collega anche al B, con ciò visto che i microtubuli non possono spostarsi la dineina scorre in basso e flette il ciglio, quando poi la proteina arriva in fondo il tutto ritorna alla posizione di partenza.

Le infoldings sono delle introflessioni del plasmalemma su cui vi sono mitocondri e pompe di membrana, quest’ultime servono a creare un gradiente elettrochimico. Queste le si trovano nelle ghiandole salivari e nel rene a formare delle strutture bacillari, nel primo caso trasformano la pre-saliva in saliva mentre nel secondo servono al riassorbimento di acqua e soluti.

• 2. Giunzioni cellulari: l’adesione tra cellule può essere cellula-cellula oppure cellula-matrice, per la formazione delle giunzioni il primo passo è il riconoscimento tramite recettori adesivi, questo tuttavia non basta e quindi si formano altre interazioni. I recettori adesivi sono le caderine, le selectine, le CAM e le integrine. Le giunzioni che si formano sono:
  • Giunzioni adesive, queste sono formate tramite recettori adesivi e si dividono in:
    • Giunzioni aderenti; sono cellula-cellula formate da caderine-E che si legano tra loro fuori dalla cellula, poi vengono integrate con proteine adattatrici che si connettono ai microfilamenti. I microfilamenti si estendono per l’intera cellula e poi da una giunzione all’altra a formare una cintura di microfilamenti.
    • Desmosomi; sono cellula-cellula formate da desmogline e desmocolline (caderine) che si legano, sempre tramite proteine adattatrici, ai filamenti intermedi. I punti di contatto sono simili a bottoni ma, come nelle aderenti, rimane uno spazio tra le due membrane, la funzione di queste giunzioni è quella di resistenza meccanica, infatti si trovano ad esempio nella parete uterina e nel cuore.
    • Adesioni focali; sono cellula-matrice formate da integrine che si connettono a fibronectine e microfilamenti. Le adesioni focali vengono formate da dei prolungamenti della cellula per attuare il movimento ameboide, in questo modo la cellula è in grado di spostarsi per un tessuto connettivo.
    • Emidesmosomi; sono cellula-matrice formate da integrine che si connettono con i filamenti intermedi, hanno la funzione di resistenza meccanica e sono tipiche della lamina basale. Queste giunzioni sono simili ai desmosomi ma sono a metà.
  • Giunzioni occludenti, formate da proteine specializzate e sigillano completamente uno spazio tra due cellule. Le proteine specializzate sono le claudine e le occludine, queste si distribuiscono su gran parte della membrana e formano delle barriere di permeabilità in cui fluidi e sostanze si 6 fermano. La membrana di permeabilità ha la funzione di creare una polarità sulla membrana e, per esempio, nello stomaco concentrano i trasportatori sui microvilli.
  • Giunzioni comunicanti, formate da proteine specializzate, chiamate connessine, che permettono una connessione tra cellule. Le connessine creano dei canali tra cellule, ogni canale è formato da 6 connessine che si dispongono in connessoni e sono regolati da uno stimolo.

1.2 Citoplasma

Gli organuli stanno in una zona liquida chiamata citosol. Per individuare l’acidità o la basicità di una cellula viene utilizzata la colorazione ematossilina-eosina (l’ematossilina colora di blu i substrati acidi mentre l’eosina di rosso i substrati basici). Il nucleo si colora sempre di blu poiché ha al suo interno DNA e RNA, che sono due acidi, ciò che si col