Citologia

La membrana plasmatica

La membrana plasmatica è costituita principalmente da lipidi, proteine e carboidrati, che si dispongono secondo il modello amosaico fluido.

La membrana è composta da:

• Fosfolipidi: formano un doppio strato fosfolipidico, dove le teste polari sono rivolte verso l'ambiente intracellulare ed extracellulare, mentre le code apolari sono rivolte verso l'interno della membrana. Questa disposizione fa sì che solo le sostanze apolari possano passare direttamente attraverso la membrana senza l'aiuto di proteine canale.
• Proteine: all'interno del doppio strato fosfolipidico si posizionano le proteine di membrana, che si possono localizzare solo su un lato della membrana (proteine periferiche di membrana o estrinseche) oppure possono attraversarla completamente (proteine transmembrana o intrinseche).
• Colesterolo: a basse temperature aumenta la fluidità della membrana, mentre ad alte temperature ne aumenta la rigidità.
• Carboidrati: si trovano sul lato

extracellulare della membrana legati a proteine (glicoproteine) e a lipidi (glicolipidi), dove svolgono importanti funzioni di adesione intercellulare e di riconoscimento;

Il trasporto di membrana non dipende solo dalla natura del soluto, ma anche dal suo gradiente di concentrazione; ovvero una spinta chimica che tende a spostare una sostanza dalla zona a maggior concentrazione verso la zona a minor concentrazione (gradiente chimico).

I processi di trasporto che vanno a favore di gradiente vengono chiamati processi di trasporto passivo, mentre quelli che vanno contro gradiente vengono chiamati processi di trasporto attivo.

I processi di trasporto passivo si dividono in:

• Diffusione semplice: processo che permette il passaggio dei soluti direttamente attraverso il doppio strato fosfolipidico e che coinvolge molecole apolari e molecole polari di piccole dimensioni;
• Diffusione facilitata: processo che prevede il passaggio dei soluti polari o di grandi dimensioni con l'aiuto di proteine canale.

chiamate carrier; Nella modalità di trasporto che coinvolge gli ioni, essi essendo polari, hanno bisogno di specifiche proteine canale, chiamate canali ionici, che ne permettono il trasporto tramite diffusione regolata. L'apertura dei canali ionici può dipendere dal voltaggio e dalla presenza del ligando: - Canali ionici voltaggio-dipendenti = proteine canale che si aprono nel momento in cui il potenziale della membrana raggiunge un determinato valore; - Canali ionici ligando-dipendenti = proteine canale recettoriali che si aprono solo quando a esse si lega uno specifico ligando (neurotrasmettitore); Il trasporto attivo richiede impiego di energia, la si può prendere dall'idrolisi di una molecola di ATP (trasporto attivo primario) oppure dall'accoppiamento con il trasporto di una sostanza che invece si muove secondo gradiente (trasporto attivo secondario). Nel trasporto attivo primario, la proteina canale presenta una struttura ad attività enzimatica che si

chiama ATPasi, la quale idrolizza una molecola di ATP per ottenere l'energia necessaria al trasporto della sostanza contro gradiente.

Nel trasporto attivo secondario, un soluto viene trasportato contro gradiente di concentrazione tramite accoppiamento con il trasporto di una sostanza che invece si muove secondo gradiente.

Ne esistono due tipi:

• Uniporto: è lo spostamento di una sola sostanza in una sola direzione;
• Cotrasporto: è il trasporto di due tipi di molecole diverse;
• Simporto: i due soluti si muovono nella stessa direzione;
• Antiporto: i due soluti si muovono in direzioni opposte;

L'osmosi si verifica quando due zone, separate da una membrana semipermeabile, contengono soluzioni con concentrazioni di soluto differenti; la membrana semipermeabile permette il passaggio del solvente da una zona all'altra, ma non del soluto. Questo comporta che il solvente (acqua) diffonda dalla zona a concentrazione minore di soluto verso quella a concentrazione maggiore, in modo

daraggiungere un equilibrio. La membrana cellulare è soggetta al passaggio osmotico di acqua attraverso la membrana, il quale avviene tramite alcune proteine canale che si chiamano acquaporine.

La cellula si può trovare immersa in tre ambienti diversi:

• Isotonico= se la concentrazione extracellulare dei soluti è uguale a quella dell'ambiente intracellulare;
• Ipotonico= se la concentrazione extracellulare dei soluti è minore a quella dell'ambiente intracellulare (emolisi);
• Ipertonico= se la concentrazione extracellulare dei soluti è maggiore a quella dell'ambiente intracellulare (plasmolisi);

Il trasporto di massa è un processo che permette il trasporto di grosse particelle e microrganismi per mezzo di vescicole. È rappresentato dall'endocitosi (pinocitosi= liquidi, fagocitosi= solidi, endocitosi mediata da recettori= macromolecole o materiale di maggiore dimensione) e dall'esocitosi.

Nell'endocitosi una sostanza viene

Internalizzata tramite un'invaginazione della membrana, la quale si fonde alle sue estremità formando una vescicola chiamata endosoma. Nell'esocitosi una sostanza viene impacchettata all'interno della cellula in una vescicola che, per essere esocitata, fonderà la sua membrana con quella cellulare permettendo il rilascio della sostanza all'esterno.

Citoscheletro:

Il citoscheletro è una fitta reta costituita da proteine filamentose che si trova nel citoplasma e nel nucleo. Le funzioni del citoscheletro sono:

• Forma e sostegno alla cellula;
• Posizione degli organuli;
• Polarità cellulare;
• Movimento organuli, fagocitosi, citochinesi;
• Movimento della cellula;
• Adesione cellulare;
• Trasmissione segnali;

Il citoscheletro è costituito da:

• Microtubuli: sono i componenti citoscheletrici più grandi e rappresentano la forma di un cilindro cavo;
• Filamenti intermedi: hanno uno spessore intermedio rispetto agli altri filamenti citoscheletrici,

Caratteristiche dei microfilamenti

I microfilamenti hanno funzione strutturale e sono in grado di resistere a forti tensioni meccaniche. Sono rappresentati da filamenti di actina.

Reticolo endoplasmatico liscio (REL) e reticolo endoplasmatico rugoso (RER)

Il reticolo endoplasmatico liscio è un sistema di tubuli e vescicole comunicanti tra loro. Le pareti sono formate da membrane singole composte da un doppio strato fosfolipidico e lisce per l'assenza di ribosomi.

Le funzioni del reticolo endoplasmatico liscio sono:

• Coinvolto nel metabolismo intracellulare dei lipidi
• Accumulo di ioni calcio (contrazione muscolare)
• Detossificazione delle sostanze tossiche

Il reticolo endoplasmatico liscio è più sviluppato nelle:

• Cellule della corticale del surrene e a livello delle gonadi
• Cellule del fegato (cellule epatiche)
• Cellule muscolari sottoforma di reticolo sarcoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico rugoso è un sistema di cavità

in due tipi principali: primario e secondario. Il lisosoma primario è un organulo che contiene enzimi idrolitici e si forma nel Golgi. Il lisosoma secondario si forma quando un lisosoma primario si fonde con una vescicola contenente materiale da degradare. Il perossisoma è un organulo presente sia nelle cellule animali che in quelle vegetali. La sua funzione principale è quella di degradare i perossidi tossici, come l'acqua ossigenata, attraverso l'azione di enzimi chiamati perossidasi. Mitochondria: Le mitocondrie sono organuli presenti in tutte le cellule eucariotiche. Sono responsabili della produzione di energia attraverso la respirazione cellulare. Le mitocondrie contengono una membrana interna altamente invaginata chiamata cristi, che aumenta la superficie disponibile per la produzione di energia. Cloroplasti: Le cloroplasti sono organuli presenti solo nelle cellule vegetali e algali. Sono responsabili della fotosintesi, il processo attraverso il quale le piante convertono l'energia solare in energia chimica. Le cloroplasti contengono pigmenti verdi chiamati clorofille, che catturano l'energia solare e la utilizzano per produrre zuccheri. Vacuoli: I vacuoli sono organuli presenti in tutte le cellule vegetali e in alcune cellule animali. Sono responsabili della conservazione di sostanze come acqua, sali, zuccheri e pigmenti. I vacuoli delle cellule vegetali sono molto più grandi di quelli delle cellule animali e svolgono un ruolo importante nel mantenimento della pressione osmotica all'interno della cellula. Questi sono solo alcuni degli organuli presenti nelle cellule eucariotiche. Ogni organulo ha una funzione specifica e contribuisce al corretto funzionamento della cellula.sono: - Produzione di energia tramite la respirazione cellulare - Regolazione del metabolismo dei carboidrati, dei lipidi e delle proteine - Regolazione del calcio intracellulare - Apoptosi, ovvero la morte cellulare programmata - Sintesi di alcuni ormoni e sostanze chimiche importanti per la cellula.

sono: - Respirazione cellulare; - Metabolismo dei lipidi; - Accumulo di cationi nella matrice; - Apoptosi= le alterazioni alle membrane mitocondriali possono portare alla liberazione nel citoplasma di ioni in eccesso, del citocromo C e di altri fattori che, se presenti nel citoplasma in quantità eccessiva, innescano l'apoptosi (morte cellulare programmata); Cloroplasto: I cloroplasti sono responsabili della fotosintesi clorofilliana; essi fanno parte dei plastidi, i quali svolgono una funzione di deposito: - Amiloplasti= deposito di amido, con funzione di riserva energetica; - Cromoplasti= deposito di pigmenti colorali; - Cloroplasti= deposito di clorofilla, un pigmento responsabile del colore verde delle piante; Il cloroplasto è delimitato da una doppia membrana, separate da uno spazio intermembrana; nella cavità centrale del cloroplasto, è presente lo stroma o matrice, in cui si possono individuare enzimi, DNA e ribosomi (anche i cloroplasti fanno la sintesi

proteica). Immersi nello stroma si trovano i tilacoidi, vescicole appiattite e di forma circolare impilate come colonne chiamate grani; la clorofilla è localizzata sulle membrane dei tilacoidi ed è proprio qui che si verifica la prima fase della fotosintesi (luce dipendente), la fase luce indipendente (oscura) avviene invece nello stroma del cloroplasto. La funzione principale è svolgere la fotosintesi clorofilliana, la quale ha come fine la produzione di glucosio a partire da anidride carbonica (CO2), acqua (H2O) ed energia solare.

Nucleo: Il nucleo esternamente, è delimitato dall'involucro nucleare,