Appunti esame Citologia

martedì 29 novembre 2022

Citologia

Generalità

- Citologia: studio della cellula

- Istologia: studio dei tessuti, i tessuti fondamentali sono 4, con i relativi sottotipi:

epiteliali, connettivi, muscolare e nervoso. Le cellule si di erenziano in base al

tessuto che compongono. Il DNA è uguale in tutte le cellule del medesimo

organismo, ma come si spiega che una cellula nervosa sia diversa da una

epiteliale, nonostante il DNA sia sempre identico come qualità e quantità? Alcuni

geni sono espressi, altri geni sono repressi.

Le cellule si associano a formare tessuti: le varie funzioni delle cellule si

• sommano e si ottiene la funzione del tessuto

I tessuti si associano a formare organi: le varie funzioni dei tessuti si sommano e

• si ottiene la funzione dell’organo

Gli organi sono riuniti in apparati: le varie funzioni dei vari organi giusti cano la

• funzione dell’apparato che formano. Gli apparati svolgono le principali funzioni

organiche: respirazione, digestione. Si usa anche il termine “sistema” come

sinonimo di “apparato”, ma il termine “sistema” è da privilegiare quando è

presente per la maggior parte lo stesso tessuto: es. sistema nervoso

- L’Anatomia si divide in Anatomia normale non patologica, Anatomia Comparata

dove prendiamo in analisi specie diverse, Anatomia Sistematica che si occupa di

sistemi e apparati e Anatomia Topogra ca che raggruppa organi e strutture, non

in funzione di apparati e sistemi, ma in funzione di dove si trovano: ad esempio

nella testa sono presenti il cervello e l’occhio che fanno parte di apparati diversi.

- Le di erenze tra specie aumentano quando passiamo dal livello microscopico al

livello macroscopico. Ad esempio nell’anatomia macroscopica si studia la

morfologia, la tipogra a per esempio del rene e in specie diverse troveremo

di erenze signi cative. A livello microscopico, sempre prendendo in

considerazione uno stesso organo, a grandi linee si riscontreranno gli stessi dati

(le di erenze saranno molte meno). Di conseguenza in citologia e istologia le

di erenze tra diverse specie sono poche.

- COSA È LA MATERIA VIVENTE? Tutto ciò che è capace di riprodursi. Gli esseri

viventi possono essere acellulari (virus e prioni) o cellulari (procarioti e eucarioti). I

procarioti (principalmente batteri) sono cellule meno evolute mentre gli eucarioti

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sono cellule più evolute e si dividono in unicellulari (come protozoi) e pluricellulari

(ovvero metazoi e meta ti).

Qual è la di erenza tra virus e cellule? I virus sono visibili solo al microscopio

elettronico, possiedono un solo acido nucleico (dna o rna) e soprattutto sono

incapaci di vita autonoma. Le cellule sono visibili già tramite microscopio ottico,

possiedono due acidi nucleici e sono capaci di vita autonoma infatti possiedono un

sistema energetico ed enzimatico

Ma quale è la di erenza tra procarioti ed eucarioti? Le di erenze sostanziali stanno

nel fatto che i procarioti sono decine di volte più piccoli e meno voluminosi, non

possiedono un nucleo ben de nito perche sprovvisti di involucro nucleare che

separa il dna dagli altri costituenti cellulari. Inoltre mancano di organuli

citoplasmatici provvisti di membrana (sistema membranoso intracitoplasmatico o

interno) e non possiedono gli istoni, ossia le proteine legate al dna.

La cellula eucariota a di erenza di quella procariota è provvista di membrane

interne, dunque viene da pensare che questo renda la cellula più evoluta perché è

più specializzata. In particolare in tutte le cellule avvengono numerosissime e

continue reazioni chimiche che obbediscono ad una stessa regola: “tutte le reazioni

chimiche che avvengono nella materia vivente, nella cellula ma anche al di fuori di

essa (ambiente extracellulare), avvengono in presenza di un enzima”. L’enzima è

una proteina, che si lega al substrato che deve reagire e consente la trasformazione

del substrato in prodotto di reazione. In ne si stacca ed è pronto per un’altra

reazione uguale. È importante la speci cità degli enzimi per un determinato

substrato ( gurativamente come la chiave speci ca per una serratura speci ca).

Queste reazioni, solitamente non sono isolate e se ne hanno numerosissime;

dunque serve per ognuna di esse un enzima speci co. Se nella cellula ci sono

membrane, questi enzimi ci si poggiano “in la”, favorendo la velocità delle reazioni

(come nel caso delle cellule eucariotiche). Se si parla di cellule procariotiche, non

essendoci questo “ordine” dato dalla membrana, una speci ca reazione biochimica

avverrà solo quando il substrato incontrerà casualmente il suo speci co enzima

(“nel moto browniano delle sostanze”). Inoltre la cellula eucariotica è più evoluta

perché è compartimentalizzata, ovvero sono presenti varie parti preposte a diverse

funzioni.

I MICROSCOPI

(I virus possono vivere solo all’interno di un’altra cellula, se essi infettano una cellula

procariota si chiamano “fagi”. I virus non sono visibili al microscopio ottico, mentre

cellule e batteri sono visibili)

Esistono vari tipi di microscopi:

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• Microscopio Luce: utilizza un fascio di luce (si vede nucleo e citoplasma)

• Microscopio Elettronico: utilizza un fascio di elettroni (vedo cosa c’è all’interno del

citoplasma, ovvero l’ultrastruttura.

Il microscopio luce (risoluzione 0,25 micrometri) si divide in:

1. Microscopio ordinario (ottico convenzionale) : utilizza luce ordinaria in campo

chiaro su un preparato ssato e colorato

2. Microscopio a luce polarizzata (a interferenza) : sfrutta il fenomeno della

rifrangenza dei preparati

3. Microscopio a uorescenza: utilizza la luce ultravioletta e i componenti del

preparato vengono analizzati tramite la uorescenza emessa.

4. Microscopio a contrasto di fase (phaco): mette in risalto le di erenze di spessore

delle strutture cellulari. Permette l’osservazione di cellule viventi.

Ormai la frontiera microscopica si è spostata da un livello morfologico ad un livello

molecolare, ossia ci si chiede che molecole ci sono piuttosto che la struttura di una

cellula, si ricerca quindi la localizzazione o l’immunolocalizzazione. Esempio:

L’ormone aldosterone è presente nella cellula? Dove si trova? Ottengo in laboratorio

degli anticorpi anti-aldosterone?

Il microscopio elettronico vede cellule morte e si divide in:

1. Microscopio a scansione (SEM): non prevede sezioni, adatto per l’osservazione

dei rilievi e delle super ci, è utilizzato principalmente a scopo didattico

2. Microscopio a trasmissione (TEM): prevede sezioni (<1 micron), fascio di

elettroni viene assorbito o schermato dalle strutture cellulari, risoluzione a 0,4

nanometri

Allestimento del preparato:

Fase 1): Fissazione: sia nella microscopia luce che nella elettronica, impedisce

l’insorgenza di processi putrefattivi e artefatti. Bisogna cercare di ottenere qualcosa

che sia il più possibile simile al vero, ovvero un ssativo ideale.

Fase 2) Colorazione: vengono inserite nel campione delle sostanze colorate che

una volta legatesi alle diverse strutture biologiche, si comportino come da ltri

interni che mostrino le caratteristiche costitutive del preparato.

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Le cellule di eriscono tra loro per forma, dimensione e numero

Che forma hanno le cellule e da cosa dipende?

- dall’ambiente e quindi da ciò che c’è intorno, per esempio se l’ambiente è il

sangue che è liquido, esso esercita la stessa pressione in tutti i punti della cellula

che sarà quindi di forma sferica. Contatto cellula-cellula: di erenza tra tessuto

epiteliale (prismi a 6 facce) e connettivo (cellule a contatto con matrice)

- dalla funzione di un determinato tessuto: (tutte le cellule hanno le stesse funzioni

però le cellule che appartengono ad un certo tessuto si specializzano in quelle

funzioni particolari) es. tutte le cellule possiedono actina e miosina, ma alcune

cellule si specializzano nella loro contrazione—> bre muscolari, cellule a forma

allungata.

- Inoltre la morfologia della cellula ci suggerisce la funzione

- La forma sferica è tra tutte le figure quella che ha la minore superficie esterna. Per

esempio la diversa forma nei globuli rossi favorisce lo scambio (l’ematosi) e può

permettere anche al globulo di passare nei capillari presenti negli alveoli

polmonari (anche in altre parti del corpo). Qualche volta il diametro del capillare è

più piccolo di quello del globulo rosso, pur essendo una delle cellule con le

dimensioni minime (4-5 micron) ma nonostante questo si allunga ulteriormente per

ottenere la massima possibilità di scambio. I globuli bianchi invece non hanno

questa problematica perché sono sferici.

- Quali sono le altre caratteristiche delle cellule?

- La plasticità : tutte le cellule hanno proteine contrattili e sono dotate di un’

adattabilità della forma. Le cellule nervose ad esempio hanno dei prolungamenti

per portare a distanza uno stimolo (eccitazione e propagazione), per questo

l’impulso si genera e si propaga.

- Le dimensioni: Si va da un globulo rosso che ha una dimensione fra i 4 e i 5

micron, fino normalmente ai 50- 60 micron. La cellula più grande è l’ovocito che

arriva circa a 150. La sua grandezza è dovuta alla presenza del vitello, il materiale

nutritizio.

- Numero di cellule: Le cellule possono morire con morte programmata detta

apoptosi, ma ci sono anche altri processi come l'autofagia (le cellule vicine

fagocitano la cellula morta). Una legge che dice che se un animale è grande, non

è grande perché ha grandi cellule è grande perché ha più cellule. Le cellule di un

elefante hanno le dimensioni delle cellule di un topolino, seppur i due animali

abbiano grandezze differenti.

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Composizione chimica della cellula e della materia extracellulare

Parlando di protoplasma ossia di materia vivente, essa è composta per l’80% da

acqua, 15% di proteine, 2% di lipidi, 1% di acidi nucelici, glucidi e sali minerali. Il

protoplasma è pertanto una soluzione acquosa di elettroliti e di molecole organiche

di varia natura. L’acqua è la sostanza maggiormente abbondante in un organismo

perché tutto avviene in essa: ad esempio le reazioni chimiche e biochimiche sono

reazioni enzimatiche, che avvengono in presenza di un enzima speci co che si

rapporta al substrato come il modello “chiave-serratura e questo avviene

nell’acqua. La disidratazione, detta lio lizzazione, è un processo di conservazione:

tolta l’acqua gli enzimi non funzionano, i batteri non agiscono. Ci sono delle

sostanze disciolte nell’acqua che possono essere:

• come la stessa acqua, i ad esempio (sodio,

Inorganiche: sali minerali ioni

potassio, calcio, fosforo) o anche in forma di (fosfato, carbonato ecc). Altri

sale

sono elementi presenti in piccole quantità e sono chiamati oligoelementi.

Nonostante siano presenti in piccole percentuali sono comunque importanti

poiché tali ioni conferiscono ai liquidi dell’organismo una pressione osmotica pari

a quella esercitata da una soluzione di cloruro di sodio de nita siologica. Dalla

concentrazione ionica e dal ph dipendono tantissime proprietà cellulari come il

trasporto attivo e la catalisi enzimatica. Per questa ragione esistono dei sistemi di

controllo dell’omeostasi ionica.

• sostanze di piccole dimensioni come e

Organiche: sono ormoni vitamine.

Spesso queste piccole molecole organiche se disciolte nella soluzione idro-

elettrolitica costituiscono i monomeri di macromolecole organiche (proteine,

carboidrati, acidi nucleici). Ad esempio le proteine sono polimeri perché sono

formate da tanti monomeri che si chiamano aminoacidi. Queste sostanze:

aminoacidi, monosaccaridi, nucleotidi si trovano sotto forma monomerica

disciolte nella soluzione. Le grandi molecole organiche (macromolecole) come

polisaccaridi, proteine o peptidi, acidi nucleici sono particelle in sospensione

(miscela di sostanze eterogenee costituita da un componente allo stato solido

nemente suddiviso e disperso in un liquido)

Dal punto di vista sico la materia vivente è una sospensione colloidale. Essa è

• soluzione vera, solvente

formata da una composta da acqua che fa da ed

soluto.

elettroliti e piccole molecole organiche che rappresentano il In questa

colloidi.

sono immersi i grossi polimeri organici come glucidi, proteine, ecc., detti

fase disperdente mentre i

La soluzione vera costituisce la colloidi costituiscono

la fase dispersa della sospensione colloidale.

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Le particelle colloidali sono in grado di adsorbire (gel) o cedere (sol) acqua,

rendendo l’ambiente più o meno uido. Il protoplasma e la sostanza extracellulare si

trovano dunque allo stato di sol/gel reversibile. In fisica si parla di stato di sol

(=quando c’è molta acqua) e di stato di gel quando ce n’è poca. L’acqua si trova in

un stato di sol/gel reversibile. La diffusione è favorita se è in uno stato di sol perché

nel gel c’è meno acqua. Ad esempio il patogeno è più veloce nel sangue che nei

tessuti.

Glucidi

Sono composti ternari costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno e comprendono

monosaccaridi come glucosio e fruttosio, oligosaccaridi (formati da pochi

monosaccaridi) e infine polisaccaridi che si distinguono in omopolisaccaridi (costituiti

da unita identiche di monosaccaridi come nel caso della cellulosa e del glicogeno) e

in eteropolisaccardii (come acido ialuronico). I glucidi rappresentano la principale

fonte energetica di cellule vegetali e animali, alcuni sono anche sostanze di

sostegno e strutturale perche costituiscono membrane e pareti cellulari. Il tipico

glucide con funzione di riserva e fonte energetica in una cellula animale è il

glicogeno che cede molecole di glucosio (glicogenolisi) quando serve, alzando cosi

la glicemia del sangue, e lega nuove molecole di glucosio (glicogenosintesi) quando

la glicemia si alza.

Glicoproteine sono componenti glucidici che si legano alle proteine. Costituiscono

una componente essenziale nelle membrane plasmatiche e hanno una

funzione recettoriale (la parte glucidica è nella membrana mentre “l'alberello

glucidico” si affaccia all’esterno).

Proteine

Le proteine concorrono alla composizione di tutte le strutture viventi, svolgendo tra le

più importanti funzioni vitali. Si tratta di eteropolimeri costituiti da unita di base

chiamate amminoacidi. Le proteine costituite esclusivamente da amminoacidi (che

costituiscono la catena proteica) sono chiamate proteine semplici, mentre le proteine

che contengono altre molecole come ioni metallici o vitamine (costituiscono il gruppo

prostatico) sono dette proteine coniugate. Per es. l’emoglobina è una cromoproteina

perché è una proteina coniugata con una parte proteica che si chiama globina

formata da quattro catene uguali a due a due e una parte prostetica che è un

pigmento, il gruppo eme. I monomeri che costituiscono le proteine sono gli

amminoacidi, i quali sono costituiti da un carbonio centrale che lega almeno un

gruppo funzionale acido (gruppo carbossilico) e un gruppo funzionale basico (gruppo

amminico). Le proteine in soluzione acquosa possono trovarsi in forma di cationi o

anioni perche potrebbero legare un radicale basico o uno acido, in questo caso il pH

6 fl

di una proteina ci indica se essa ha carica positiva o negativa. Gli amminoacidi si

legano per mezzo di legami peptidici e questi legami si instaurano specificamente tra

il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l’azoto del gruppo amminico

di un altro amminoacido.

La funzione propria di ogni molecola proteica è definita dalla sua conformazione

spaziale, la quale è definita dalla disposizione degli amminoacidi. Le configurazioni

spaziali potenzialmente acquisibili sono 4:

• Struttura primaria: è lineare, corrisponde alla semplice sequenza aminoacidica

• Struttura secondaria: di forma elicoidale o planare (alfaelica e beta foglietto)

dovuta a ìd un gran numero di legami deboli (a H) tra i legami peptidici

• Struttura terziaria: di forma globulare, dovuta sia a interazioni forti come ponti

disolfuro ma anche interazioni deboli come forze di Van der Waals tra i residui

amminoacidi della stessa catena.

• Struttura quaternaria: globulare complessa, molecola costituita dall’unione tramite

legami deboli di più strutture terziarie.

Lipidi

I lipidi sono composti organici presenti negli organismi e caratterizzati da un elevata

solubilità in solventi organici (grasso) e insolubilità in acqua. Distinguiamo poi tra

lipidi semplici e lipidi complesso:

i lipidi semplici derivano per la maggior parte dalla esterificazione di acidi grassi con

alcoli. Per esempio dall’esterificazione del glicerolo si ottengono i gliceridi che

costituiscono la classe principale dei lipidi semplici e si suddividono in base al

numero di funzioni alcoliche esterificate: monoglideridi, digliceridi e trigliceridi. Questi

ultimi costituiscono la forma principale di riserva energetica in molti organismi, di fatti

la loro combustione produce il doppio dell’energia liberata dagli zuccheri. Hanno un

carattere prevalentemente idrofobico.

I lipidi complessi sono caratterizzati dalla presenza di una parte idrofila che

attribuisce a questi composti un carattere anfipatico (presenza nella stessa molecola

di zone polari e zone apolari). Questa proprietà caratterizza molecole che verranno

poi utilizzate nella costruzione di diverse strutture cellulari poiche in grado di

interagire completamente sia con l’acqua sia con componenti idrofobiche. Tra i lipidi

complessi si distinguono i fosfolipidi che hanno