Biologia, fisiologia, anatomia

EPITELI

I tessuti epiteliali o EPITELI proteggono l’ambiente interno e regolano gli scambi di

materiale tra ambiente esterno ed interno.

Questi tessuti rivestono le superfici esterne e le vie di transito interne ( come il tratto

digestivo).

Struttura degli epiteli

Solitamente sono costituiti da uno o più strati di cellule connessi gli uni con gli altri,

con un sottile strato di matrice extracellulare posto tra le cellule epiteliali e i vari strati.

Questo strato di matrice viene chiamato LAMINA BASALE ed è costituito da filamenti

di:

-COLLAGENE

- LAMININA

avvolti da proteoglicani.

Tali filamenti proteici mantengono ancorati, gli uni agli altri, gli strati cellulari.

Le giunzioni che uniscono le cellule degli strati determinano la PERMEABILITA’ o

IMPERMEABILITA’ dell’epitelio.

Tipi di epitelio strutturale

Da un punto di vista possono essere divisi in:

- epiteli di rivestimento ( semplice o stratificato in base a numero strati)

- epiteli secretori (producono e rilasciano sostane nello spazio extr-cell)

( possono essere suddivisi anche in base alla forma cellulare)

Da un punti di vista funzionale riconosciamo 5 tipi di epitelio:

1-EPITELI DI SCAMBIO

Composti da cellule appaiate molto sottili che presentano aperture o pori tra cellule,

permettendo il passaggio di gas. Questo epitelio riveste vasi sanguigni e polmoni.

( in particolare ENDOTELIO= epitelio riveste cuore e vasi sanguigni)

2-EPITELI DI TRASPORTO

Regola selettivamente gli scambi di materiale ,come ioni e nutrienti, tra ambienti

interni ed esterni. Il movimento di materiale attraverso l’epitelio( esterno-interno) è

assorbimento, secrezione

detto l’inverso è detto (interno-esterno).

CARATTERISTICHE

- FORMA CELLULARE: epitelio monostrato le cui cellule sono di forma cuboidale o

colonnare

-MODIFICHE DELLA MEMBRANA:

membrana apicale: la porzione rivolta verso il lume presenta dei microvilli( sottili



strutture allungate)

basolaterale: lato cellula a contatto con matrice extr. , presenta delle

membrana

pieghe

-GIUNZIONI CELLULARI: le cellule sono unite da giunzioni poco o molto serrate. Le

sostanze devono quindi entrare nelle cellule dell’epitelio

- ORGANELLI CELLULARI: le cellule addette al trasporto presentano un gran numero

di mitocondri che forniscono energia per il trasporto.

Le proprietà di trasporto possono essere regolate/modificate in risposta a degli stimoli.

3-EPITELI CILIATI

La superficie del tessuto che si affaccia verso il lume è ricoperta da ciglia che si

muovono in modo ritmico e coordinato, spostando liquido e particelle sulla superficie

dell’epitelio stesso.

Rivestono apparato respiratorio e parte del tratto riproduttivo .

4-EPITELI DI PROTEZIONE:

Impediscono scambi tra ambiente esterno-interno e proteggono le regioni sottoposte a

stress chimico o meccanico.

Quest epiteli sono composti da più strati di cellule e sono resi più forti grazie alla

secrezione di cheratina, proteina insolubile presente anche nei capelli.

5-EPITELI SECRETORI:

Sono composti da cellule che sintetizzano sostanze che poi rilasciano nello spazio

extracellulare.

Queste cellule possono essere distribuita tra altre cellule epiteliali, oppure

GHIANDOLA.

raggrupparsi e formare una Distinguiamo:

-GHIANDOLE ESOCRINE: rilasciano le loro secrezioni nell’ ambiente esterno

DOTTI

dell’organismo, attraverso tubi aperti chiamati (es. dotto lacrimale).

Le cellule di queste ghiandole producono due tipi di secrezione:

SECREZIONI SIEROSE: soluzioni acquose contenenti enzimi

 MUCOSE: sono soluzioni viscose contenenti glicoproteine e

SECREZIONI

proteoglicani.

-GHIANDOLE ENDOCRINE: non presentano dotti e rilasciano le loro

,ORMONI,

secrezioni nel compartimento extracellulare dell’organismo. Gli ormoni

entrano nel circolo sanguigno per essere distribuiti a varie parti del corpo dove

regolano l’attività dei tessuti

TESSUTO EPITELIALE

Ha una funzione di barriera e protezione ma anche di escrezione di sostanze. È

costituito da

diversi strati: il primo è quello delle cellule staminali, che però sono già differenziate, e

che

continuano a replicare e rigenerarsi. Questi strati sono connessi ad uno strato di

matrice; la

lamina basale, mentre sotto c’è il derma.

Gli epiteli possono essere impermeabili (cute o rene) o permeabili (capillari), semplici o

stratificati.

TESSUTO CONNETTIVO

Il tessuto connettivo presenta un’estesa matrice extracellulare contenente cellule

sparse che secernono e modificano la matrice (es. sangue, cartilagine e l’osso).Questo

tessuto fornisce supporto strutturale, funge da barriera ed insieme a cellule

specializzate protegge da invasori esterni.

La matrice extracellulare del tessuto connettivo è una sostanza di proteoglicani

,acqua e fibre proteiche insolubili.

Come detto le cellule del tessuto connettivo sono immerse nella matrice e possono

essere distinte in:

- cellule fisse: sono coinvolte nella manutenzione locale ,riparazione dei tessuti e

nell’immagazzinamento dell’energia.

- cellule mobili: coinvolte in meccanismi di difesa

Le cellule del T. connettivo modificano la matrice con l’aggiunta, l’eliminazione o il

riarrangiamento di molecole. Esse si distinguono in base ai suffissi -BLASTI , -CLASTI ,

-CITI

Invece le principali proteine presenti nella matrice del tessuto connettivo sono:

- collagene funzione strutturale

- elastina ha proprietà di allungarsi e tornare a sua lunghezza normale (ELASTANZA)

- fibrillina si combina con l’elastina per formare fasci di fibre elastiche ( importanti in

polmoni, vasi)

- fibronectina connette la cellula alla matrice extracellulare.

TIPI DI TESSUTO CONNETTIVO

-TESSUTI CONNETTIVI LASSI: sono i tessuti elastici sotto la cute e fanno da

sostegno a piccole ghiandole

-TESSUTI CONNETTIVI DENSI: forniscono resistenza e flessibilità. Esempi sono:

tendini, i legamenti e le guaine. I tendini attaccano il muscolo all’osso, i legamenti

connetto un osso a un altro. La principale fibra costituente è il collagene.

-CARTILLAGINE: è solida e flessibile e priva di irrorazione sanguigna, i nutrienti

raggiungono le cellule cartilaginee attraverso un processo di diffusione.

-TESSUTO ADIPOSO: è costituita da adipociti o cellule grasse.

Si può dividere in:

-tessuto adiposo bianco: costituito da cellule che contengono una singola grande

goccia lipidica

-tessuto adiposo bruno( quasi assente nell’adulto): le cui cellule contengono più

goccioline lipidiche, ha una funzione di isolamento termico.

-IL SANGUE: è un tessuto inusuale costituito da una matrice extracellulare acquosa,

detta plasma in cui sono diluiti ioni, molecole organiche e proteine solubili

Oltre al tessuto epiteliale e connettivo gli altri due principali tipi di tessuto del corpo

umano sono:

-TESSUTO MUSCOLARE: ha la capacità di contrarsi e di produrre forza e movimento.

-TESSUTO NERVOSO: ha due tipi di cellule: i NEURONI che trasportano informazioni

sotto forma di segnali chimici ed elettrici da una parte all’altra del corpo; e le CELLULE

GLIALI che sono di supporto ai neuroni.

Morte cellulare

La morte cellulare avviene in due modi:

NECROSI Le cellule muoiono a causa di un trauma fisico, tossine ,mancanza di

nutrienti o ossigeno. Nelle cellule necrofile gli organelli si deteriorano e poi la cellula si

spacca in due rilasciando il loro contenuto compresi gli enzimi digestivi che

danneggiano le altre cellule.

APOPTOSI è un processo di suicidio cellulare dove la cellula si rimpicciolisce e si

stacca dalle altre, in seguito si rompe formando delle piccole bolle delimitate da

membrana che vengono inglobate/fagocitate delle altre cellule vicine.

ENERGIA E METABOLISMO CELLULARE

Le cellule hanno bisogno di energia per compiere le loro attività.

L’energia può essere definita come la capacità di compiere di lavoro, termine che nei

sistemi biologici assume tre significati specifici:

-IL LAVORO CHIMICO: è la formazione e rottura di legami chimici( un esempio è la

sintesi di proteine)

-IL LAVORO DI TRASPORTO: permette lo spostamento di ioni ,molecole e particelle di

maggiori dimensioni attraverso la membrana( sia cellulare che di organelli). Questo

lavoro è utile per la formazione di gradienti di concentrazione, ovvero una diversa

distribuzione di molecole/ioni tra due volumi adiacenti.

-LAVORO MECCANICO: impiegato per il movimento degli organelli ,il movimento dello

ciglia e a livello macroscopico è impiegato per il movimento.

ENERGIA

L’energia può essere classificata in due modi/forme:

-ENERGIA POTENZIALE è energia accumulata. Nei legami chimici l’energia potenziale

dipende dalla posizione assunta dagli elettroni che formano il legame.

-ENERGIA CINETICA: è l’energia di movimento, associata al movimento.

Ora osserviamo che l’energia è definita ,di solito, come la capacità di compiere un

lavoro, il quale implica sempre un movimento.

Entrambi i tipi di energia cinetica e potenziale possono essere usate per compiere

lavoro, attraverso l’impiego in modo diretto di energia cinetica; mentre l’energia

potenziale deve essere prima convertita in en.cinetica.

E’ importante quindi evidenziare che le energie posso essere convertite:

EN.CINETICA EN.POTENZIALE



Reazioni chimiche

La funzione delle reazioni chimiche cellulari è trasferire energia da una molecola ad

un'altra oppure di utilizzare l’energia accumulata nei REAGENTI per compiere lavoro.

L’energia potenziale accumulata nei legami chimici di una molecola è detta energia

libera.

( molecole complesse hanno più energia libera).

[Le reazioni a loro volta richiedono energia per potersi realizzare e questa prende il

nome di ENERGIA DI ATTIVAZIONE.]

Una proprietà caratteristica delle reazioni è la variazione di ENERGIA LIBERA e ciò

indica che la reazione ha rilasciato o intrappolato energia.

I prodotti pertanto potranno avere un livello di energia libera maggiore o minore

rispetto ai reagenti.

Reazione esoergonica se libera energia, quindi energia dei prodotti è < di quella dei

reagenti

Reazioni endoergoniche se richiede/intrappola energia, quindi energia libera dei

prodotti è > di quella dei reagenti.

[ le reazioni che consumano energia sono spesso reazioni di sintesi ]

Se una reazione che procede in un verso trattiene energia nel verso opposto la libera.

(solo se reazione è reversibile)

L’ENERGIA DI ATTIVAZIONE nelle reazioni metaboliche deriva dall’accoppiamento di

due reazioni una ESOEGONICA (I) ed una ENDOERGONICA (II), così che l’energia

liberata dalla prima possa essere utilizzata dalla seconda.

Ovviamente non sempre una cellula riesce ad accoppiare tali reazioni ,di conseguenza

immagazzina l’energia liberata/rilasciata ,e la conserva per un impiego futuro,

intrappolandola sotto forma di elettroni ad alta energia.

ENZIMI

Gli enzimi sono proteine che aumentano la velocità della reazione.

Durante le reazioni gli enzimi non vengono modificati e pertanto costituiscono dei

catalizzatori biologici.

Come altre proteine che si legano ai reagenti, gli enzimi sono caratterizzati da

specificità, competitività.

Alcuni enzimi esistono in una varietà di forme e sono detti ISOENZIMI.

Gli isoenzimi catalizzano la stessa reazione, ma in condizioni diverse o in tessuti

diversi.

La velocità delle reazioni nelle cellule è dunque alterata sia dalla quantità di reagenti

che dalla quantità di enzimi presenti.

L’azione di un enzima può essere attivata o disattivata , infatti, alcuni enzimi prima di

organici o inorganici.

poter essere utilizzati devono legarsi a cofattori I cofattori

organici sono detti COENZIMI.

Inoltre anche fattori quali temperatura o pH possono variare attività dell’enzima.

Le reazioni enzimatiche possono essere classificate in:

- OSSIDO-RIDUZIONI REDOX: sono le più importanti per l’ottenimento e il trasferimento

di energia nella cellula ( scambio di elettroni).

-IDROLISI O DISIDRATAZIONE: nelle reazioni di disidratazione si ha la formazione di

molecole (sintesi) con la conseguente perdita di acqua.

Nelle reazioni di idrolisi si ha la scissione di molecole dove viene utilizzata anche H O.

2

-REAZIONI DI ADDIZIONE, SOSTITUZIONE, ELIMINAZIONE

-REAZIONI DI CONDENSAZIONE: uniscono/assemblano molecole grazie a enzimi detti

sintetasi e all’energia ottenuta a partire da molecole di ATP.

METABOLISMO

Il termine METABILISMO indica l’insieme di tutte le reazioni che avvengono

nell’organismo.

Spesso il metabolismo è diviso in:

-CATABOLISMO: reazioni che rilasciano energia mediante la scissione di grandi

molecole ( ESOERGONICHE , distruggono)

-ANABOLISMO: reazioni che richiedono energia e sintetizzano grandi molecole

(ENDOERGONICHE, sintetizzano)

-ATP: È una molecola ad elevato contenuto energetico ed è coinvolta direttamente o

indirettamente in quasi tutti i processi metabolici. L’energia di questa

molecola( nucleotide) è contenuta nei legami fosfodiesterici e viene rilasciata

attraverso l’IDROLISI di tale legame.

Le vie metaboliche che richiedono ossigeno ,AEROBICHE, producono la maggior parte

di ATP, mentre le vie ANAEROBICHE ne producono in quantità molto minori.

Vie cataboliche che producono ATP

L’energia ottenuta dalle reazioni cataboliche viene trasferita all’ATP.

Prendiamo a riferimento la produzione di ATP a partire dal glucosio.

Questo processo prevede due vie: GLICOLISI

CICLO DELL’ACIDO CITRICO

GLICOLISI: durante questa fase si assiste ad un’ossidazione incompleta del glucosio

con conseguente formazione di piruvato e energia (2 molecole di ATP).

Successivamente il piruvato può andare incontro a due sorti

- in presenza di ossigeno RESPIRAZIONE CELLULARE

-senza ossigeno FERMENTAZIONE



RESPIRAZIONE CELLULARE

Questo processo avviene nei MITOCONDRI dove il PIRUVATO viene ossidato a H O e

2

CO 2.

La respirazione prevede 3 fasi

1- DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

Il piruvato va incontro a processo di decarbossilazione e ossidazione con

conseguente formazione di Acetile e riduzione di NAD+ a NADH

L’acetile poi si lega al coenzima A e passa alla seconda fase

2- CICLO DELL’ACIDO CITRICO

È una via metabolica composta di 8 reazioni ognuna catalizzata da un enzima,

essa si ripete 2 volte per ogni molecola di glucosio.

È di fondamentale importanza poiché l’energia liberata da queste reazioni viene

intrappolata in elettroni ad alta energia nelle molecole di NADH e FADH 2

( elettroni degli idrogeni).

3- FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

L’ultima fase della respirazione inizia con l’ingresso degli elettroni ad alta

energia nella membrana interna del mitocondrio. Qui questi elettroni vengono

ceduti a dei trasportatori elettronici (complessi proteici) e nel passare da uno

all’altro liberano energia.

Questa energia viene utilizzata per spostare protoni fuori dalla matrice, nello

spazio di intermembrana.

Ciò genera un gradiente di concentrazione dovuto alla diversa distribuzione di

protoni tra le membrane.( questo determina un alto contenuto di energia

potenziale)

Di conseguenza i protoni hanno la tendenza a spostarsi di nuovo verso la

matrice e per farlo attraversano dei canali chiamati ATP SINTASI che sfruttano

l’energia cinetica dei protoni per produrre ATP , alla quale in sostanza è stata

trasferita l’energia cinetica di questi protoni.

COMUNICAZIONE INTEGRAZIONE E OMEOSTASI

Le cellule comunicano tra di loro attraverso due segnali fisiologici: CHIMICI o

ELETTRICI.

I segnali ELETTRICI sono costituiti da variazioni del potenziale di membrana.

I segnali CHIMICI sono costituiti da molecole secrete da cellule nel liquido

extracellulare.( i messaggi chimici si comportano come ligandi che si legano a proteine

per innescare la risposta, di conseguenza obbediscono anche loro alle regole di

specificità, affinità, competizione e saturazione.)

Le cellule bersaglio o BERSAGLI rispondono ai segnali.

Nell’organismo ci sono 4 meccanismi fondamentali di comunicazione:

-comunicazione locale ,usa: 1- giunzioni comunicanti le quali permettono il

passaggio di segnali chimici ed elettrici attraverso i ponti citoplasmatici

( formati da connessine che formano i connessoni.)

2- segnali dipendenti da contatto che si trasmettono

quando delle molecole poste sulla superficie di una cellula si legano

a molecole sulla superficie di un’ altra cellula.( fanno uso delle

CAM ovvero molecole adesive che fungono da recettori)

Le CAM (cell adhesion molecules) sono glicoproteine che entrano in

contatto tra g due cellule adiacenti.

Ne esistono di diversi tipi:

x Caderine

x VCAM

x ICAM

x NCAM: simili alle immunoglobuline, sono una sottofamiglia espressa

nei neuroni.

x PECAM

Tutte queste proteine hanno:

x Dominio intracellulare

x Dominio transmembrana (dominio idrofobico che sta a contatto con la

porzione

apolare dei fosfolipidi)

x Dominio extracellulare

Le CAM posso fare interazioni:

x Omofiliche (cioè si legano a proteine simili)

x Eterofiliche (cioè si legano a proteine di tipo diverso)

Queste proteine appartengono a gruppi e sottofamiglie diverse:

x Caderine: sono abbondanti sulla superficie di cellule dei tessuti solidi.

Esse fanno interazioni omofiliche e sono calcio-dipendenti. Ne esistono diverse

classi che

saranno espresse in cellule di tipo diverso:

< Neutral (N)-Chaderins

< Placental (P)-Chaderins

< Epithelial (E)-Chaderins

L’interazione tra cellule adiacenti mediata dalle CAM,scatena delle vie di trasduzione

del segnale che culminano poi con eventi che avvengono nel nucleo.

La comunicazione locale si realizza tramite segnali autocrini o paracrini