Citologia/Istologia

MEMBRANA PLASMATICA

La membrana plasmatica è un sottile involucro che delimita materialmente la cellula separandola dall'ambiente esterno costituito da un doppio strato fosfolipidico.

Funzioni:

• Separazione ambiente intracellulare ed extracellulare
• Regolazione degli scambi fra ambiente intracellulare ed extracellulare
• Controllo interazioni cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare
• Controllo moltiplicazione cellulare

Composizione chimica:

Lipidi: sono sostanze insolubili in acqua per la presenza di lunghe catene di idrocarburi (H=idrogeno C=carbonio). I lipidi che costituiscono la membrana cellulare sono detti coniugati o complessi poiché contengono particolari gruppi chimici (es. Acido fosforico, zucchero..) che li rendono invece parzialmente solubili in acqua. Sono molecole ANFIPATICHE, cioè presentano:

• Un'estremità IDROFILA POLARE che interagisce con l'acqua
• Un'estremità IDROFOBA APOLARE insolubile in acqua

I lipidi che costituiscono la membrana...

cellulare sonofosfolipidi , formati da 1 molecola di glicerolo, 2 di acidigrassi legati a un gruppo fosforico legato a sua volta ad unacolina o serina.Gli acidi grassi presenti nei fosfolipidi possono essereinsaturi, cioè possono presentare doppi legami.Questo determina un ripiegamento della molecola checontribuisce sia a rendere la membrana più fluida sia acreare spazi dove si colloca il colesterolo.Il colesterolo è uno steroide (=molecola lipidica) ed è uncostituente della membrana grazie al suo carattereanfipatico, è molto importante perché rende la membranafluida.

Proteine;

• Si possono distinguere in due gruppi
• Intrinseche= sono inserite nel doppio strato fosfolipidico(possono essere enzimi, giunzioni intracellulari, proteine ditrasporto, proteine recettori…)
• Estrinseche= non sono inserite nel doppio stratofosfolipidico

Carboidrati;

• Sono generalmente legati a proteine (=glicoproteine) o alipidi (=glicolipidi).
• Sono esposti solo sulla faccia citosolica.

Residui zuccherini dei glicolipidi e delle glicoproteine nel glicocalice

Costituiscono il glicocalice, un rivestimento delle membrane importante perché:

• Coinvolto nei meccanismi di adesione e riconoscimento tra cellule e self-non self.
• Coinvolto nei rapporti tra le cellule e l'ambiente extracellulare.

Trasporto di membrana: piccole molecole

La membrana plasmatica regola gli scambi tra l'ambiente interno della cellula e quello esterno. Il passaggio di sostanze attraverso la membrana può svolgersi secondo tre modalità:

1. Diffusione semplice: le molecole attraversano il doppio strato fosfolipidico.
2. Trasporto passivo: le molecole vengono accompagnate da proteine come carrier e vettrici. Avviene in base al gradiente di concentrazione e senza dispendio di ATP.
3. Trasporto attivo: le molecole vengono accompagnate da proteine vettrici. Avviene contro gradiente di concentrazione ed è necessario dispendio di ATP.

attivo:Uniporto= una molecola in una direzione Simporto= due molecole nella stessa direzione Antiporto= due molecole in direzioni opposte Potenziale di membrana: Grazie al trasporto attivo la membrana riesce a mantenere all'interno del suo citoplasma una concentrazione di ioni diversa da quella presente nell'ambiente esterno.

pompa ionica del sodio e del potassio che trasporta contro gradiente di concentrazione ioni K+ (=potassio) verso l'interno e ioni Na+ (=sodio) verso l'esterno della cellula. (Dentro +K -Na)

Questa pompa determina la formazione di un potenziale elettrico attraverso la membrana cellulare;

Il potenziale di membrana è la tensione elettrica, misurabile in una cellula, tra il versante citoplasmatico, che presenta cariche negative, e quello extracellulare che presenta cariche positive.

La differenza tra le due faccine è pari a -70mV (=milivolt)

Potenziale di membrana a riposo= potenziale che la cellula ha in

Normali condizioni di riposo, quando non viene eccitata. Trasporto grandi molecole: Avviene attraverso meccanismi di esocitosi e di endocitosi.

Endocitosi: inglobamento di grandi molecole da parte di vescicole (=vescicole ricoperte, in grado di mantenere il materiale da inglobare separato dal resto della cellula) che si formano per introflessione della membrana. Il tutto inizia in specifici punti della membrana.

Tipi di endocitosi:

• Pinocitosi: implica la fattura di fluido extracellulare
• Endocitosi mediata da recettori: avviene in tutte le cellule che abbiano recettori specifici per un soluto.
• Fagocitosi: processo utilizzato dalle cellule del sistema immunitario (ex. macrofagi) per ingerire e distruggere microrganismi patogeni. Le particelle per essere fagocitate devono essere riconosciute da specifici recettori. Successivamente si formano vescicole i fagosomi (più grandi di quelle dell'endocitosi). Il fagosoma si fonde con il lisosoma ed è generato il fagolisosoma dove avviene la

degradazione del materiale. Esocitosi; può essere: - Inducibile: alcune cellule producono determinate sostanze e le immagazzinano in vescicole di secrezione, dopodiché in seguito a stimoli o esigenze specifiche il materiale viene rilasciato. - Costitutiva: le cellule hanno un continuo ricambio dei componenti della membrana, secernono infatti continuamente prodotti. SISTEMA MEMBRANOSO INTERNO All'interno della cellula eucariota è presente inoltre un sistema membranoso, che suddivide la cellula in vari compartimenti. I principali costituenti del sistema membranoso sono: - RER (reticolo endoplasmatico rugoso) e REL (reticolo endoplasmatico liscio) - Apparato di Golgi - Lisosoma - Perossisoma - Mitocondri - Vescicole di trasporto CITOSOL Il citoplasma è costituito dagli organelli cellulari e dal citosol, la componente acquosa del citoplasma che contiene i ribosomi. RIBOSOMI Sono organuli di natura ribonucleoproteica presenti in tutte le cellule e adibiti alla sintesi delle proteine. Sono formati da 2 sub-unità e sono associate fra loro solo al momento della sintesi proteica.sintesi proteica, durante la quale vari ribosomi si allineano lungo un filamento di mRNA a formare dei polisomi o poliribosomi. Queste due sub-unità vengono prodotte all'interno del nucleolo, una regione del nucleo, e si assemblano solo al momento della sintesi. Sub-unità degli eucarioti = 60S + 40S Sub-unità dei procarioti = 50S + 30S S = svedberg I ribosomi possono trovarsi: - Liberi nel citoplasma - Adesi al RER La sintesi proteica inizia sempre a livello dei ribosomi liberi nel citoplasma e può terminare in questo compartimento o nel RER, dipende dalla presenza di una sequenza segnale che indica dove deve terminare la traduzione. RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO Si tratta di un insieme di cisterne appiattite, parallele, in connessione tra loro, delimitate da una membrana sulla cui faccia citoplasmatica si trovano i RIBOSOMI. Funzioni: - Sintesi di proteine destinate ad essere secrete o proteine strutturali - Modificazioni post-traduzionali di proteine, ovvero glicosilazione.processo di modificazione della proteina che viene poi terminato nell'apparato di Golgi e che porta alla produzione di glicoproteine e glicolipidi. Controllo qualità proteine Il reticolo endoplasmatico liscio è caratterizzato dall'assenza di ribosomi ed è preposto alla sintesi di lipidi di membrana come fosfolipidi, alla sintesi di ormoni steroidei come il colesterolo, alla detossificazione (eliminazione di sostanze tossiche), all'immagazzinamento di calcio e all'intervento nel metabolismo del glicogeno. Apparato di Golgi L'apparato di Golgi è un organulo situato generalmente in vicinanza del nucleo, altamente polarizzato sia funzionalmente che strutturalmente. È costituito da cisterne impilate rivestite da membrane. Si distinguono tre regioni: una faccia prossimale (porta di entrata) rivolta verso il reticolo endoplasmatico rugoso, una regione intermedia e una faccia distale (porta di uscita), che si continua con una rete di tubuli detta TGN (trans Golgi network).

Funzioni:

• Rielaborazione ed il controllo-qualità di proteine e lipidi.
• La maturazione di glicolipidi e glicoproteine.
• La produzione dei lisosomi.
• Lo smistamento delle vescicole.
• Sintesi proteica: è coinvolto nel processo di

Le proteine neosintetizzate, provenienti dal reticolo endoplasmatico, vengono trasportate tramite vescicole nella faccia prossimale del Golgi. All'interno delle cisterne del Golgi le proteine subiscono una serie di modificazioni che consistono nella maggior parte dei casi in una glicosilazione. Infine, attraverso la faccia distale, vengono impacchettate in vescicole e espulse per essere veicolate verso:

• I lisosomi
• Le vescicole secretorie
• La membrana plasmatica

In altri casi, le vescicole prodotte dall'apparato di Golgi rimangono all'interno della cellula formando i lisosomi, che sono compartimenti cellulari deputati alla degradazione delle molecole endogene ed esogene.

LISOSOMI

Sono organelli citoplasmatici contenenti

1. Enzimi idrolitici, tutti idrolasi acide, si occupano della degradazione e della digestione di macromolecole estranee.
2. La membrana contiene:
   • Una pompa a che introduce ioni idrogeno nel lisosoma e mantiene basso il pH.
   • Proteine di trasporto per portare nel citosol i prodotti della digestione.
   • Glucidi come protezione sulla faccia interna.
3. Il funzionamento solo a pH acido delle idrolasi acide è importante per proteggere il citoplasma da possibili rotture dei lisosomi.
4. Le sostanze da degradare raggiungono i lisosomi per vie:
   • Endocitosi = materiale introdotto attraverso introflessione della membrana e formazione di vescicole dette endosomi (endosomi precoci posti vicino alla membrana, endosomi tardivi posti vicino all'apparato di Golgi e sono preposti alla segregazione del materiale per opera dei lisosomi).
   • Endocitosi di colesterolo LDL mediata da recettori = inglobamento di particelle LDL in endosomi, la particella viene poi degradata nei lisosomi e viene liberato.

colesterolo. -Fagocitosi: si formano vescicole chiamate fagosomi, le quali si fondono con il lisosoma e generano il fagolisosoma, dove avviene la degradazione del materiale. -Autofagia: è un processo normale di eliminazione di parti inutili della cellula che riguarda soprattutto gli organelli intracitoplasmatici invecchiati. MITOCONDRI (solo in eucarioti) Sono la centrale energetica della cellula.