Citologia, la cellula in ogni sua parte

Citologia

La cellula e la sua funzione

La cellula è l'unità dell'organismo morfo-funzionale. La morfologia condiziona la funzione. Sono come due lati della stessa medaglia. La morfologia intesa nel suo senso generale ne condiziona la funzione. Forma e funzione vanno in parallelo. Una cellula può svolgere determinate funzioni solo se ha determinate forme. Le cellule di un organismo animale sono varie, possono avere forma e funzione molto diverse. In un organismo troveremo delle cellule che avranno forma e funzione differenti tra loro. Come facciamo a stabilire com'è fatta una cellula? Si parla di "cellula tipo", una cellula in cui ritroviamo un po' tutte le caratteristiche delle cellule. È costituita sempre dalla membrana cellulare al cui interno sono presenti il nucleo e il citoplasma. Se manca uno di questi elementi non si può parlare di cellula (es. globuli rossi dei mammiferi che sono infatti definiti elementi figurati). Le cellule possono avere dimensioni molto differenti (da pochi a centinaia di micron ad alcuni cm).

Legge di Driesch

Legge di Driesch: la dimensione di un determinato tipo cellulare è indipendente dalla mole somatica dell'animale. Quindi un epatocita di topo ha le stesse dimensioni di un epatocita di balena, all'interno del fegato dei due animali varia quindi solo il numero di cellule. Esistono delle eccezioni. Noi definiamo dei criteri generali però in biologia e medicina non è tutto così certo. Un cane con una bronchite solitamente ha determinati sintomi ma non è detto che si manifestino sempre tutti. La legge di Driesch non si applica a tutte le cellule (es. i neuroni sensitivi dei gangli spinali dell'animale).

Membrana cellulare o plasmalemma

È una struttura che definisce il limite cellulare e che regola i molteplici rapporti tra una cellula e l'altra e tra le cellule e l'ambiente cellulare. Possiamo descriverla al microscopio ottico e al microscopio elettronico. Il microscopio ottico non permette di vedere la membrana, definisce solo i contorni della cellula. Vedo un limite cellulare ma non posso dire che la linea che vedo è la membrana cellulare. Per vederla devo utilizzare la microscopia elettronica. La membrana appare così formata da due linee scure (in microscopia definite elettrondense) separate da una banda chiara (elettrontrasparente). Come mai la posso vedere solo al microscopio ottico? Perché ha uno spessore medio di circa 7,5nm. Per lo stesso motivo il microscopio ottico non permette di vedere i virus. Dal punto di vista chimico è costituita da: proteine, lipidi e glucidi.

Lipidi di membrana

I lipidi di membrana sono di 3 categorie: fosfolipidi, colesterolo e glicolipidi. I lipidi della membrana cellulare in generale si dispongono in un doppio strato per cui avremo un monostrato di lipidi esterno, rivolto cioè verso l'ambiente extracellulare, ed un monostrato interno, rivolto verso il citoplasma. I lipidi di membrana presentano due porzioni, una polare o idrofila e una apolare o idrofoba. La porzione idrofila è rivolta sempre verso l'ambiente acquoso, che sia esso esterno (ambiente extracellulare) o interno alla cellula (citoplasma). La parte idrofoba di un monostrato sarà invece rivolta alla parte idrofoba dell'altro monostrato. Le molecole con questa conformazione (idrofila - idrofoba) vengono definite anfipatiche.

I fosfolipidi hanno una testa polare e due code apolari di cui una piegata e una distesa. Le due code sono catene di acidi grassi, la catena lineare è costituita da atomi di carbonio legati da legami semplici ed è quindi un acido grasso saturo. L'acido grasso ripiegato è invece un acido grasso insaturo, tra due atomi di carbonio si viene a creare un doppio legame che strutturalmente comporta la ripiegatura della catena. È proprio grazie alla presenza di questa ripiegatura che la membrana cellulare si mantiene elastica. Questi fosfolipidi non sono degli elementi statici possono infatti subire degli spostamenti che possono essere di varia natura:

• Diffusione laterale = i fosfolipidi si spostano lungo il monostrato di appartenenza;
• Rotazione = ruotano intorno al proprio asse;
• Flessione = spostano il doppio legame;
• Flip-Flop = il fosfolipide cambia il monostrato di appartenenza.

La membrana cellulare è quindi una struttura dinamica. Il colesterolo è formato da una parte polare ed una apolare. In alcune membrane cellulari la quantità di colesterolo è pari a quella dei fosfolipidi. I rapporti quindi di colesterolo possono cambiare a seconda del tipo di cellula. È importante perché permette di mantenere la membrana cellulare fluida. Consente un certo grado di deformabilità della membrana cellulare.

Proteine di membrana

Estrinseche (appoggiate alla membrana, non penetrano nello strato lipidico) ed intrinseche (integrali o periferiche), le proteine integrali possono essere transmembrana che penetrano nello strato lipidico attraversandolo completamente.

• Estrinseche
• Intrinseche
  • Integrali (possono essere transmembrana)
  • Periferiche

Le proteine, sulla membrana cellulare, svolgono diverse funzioni:

• Intervengono nel regolare i messaggi tra le diverse cellule;
• Intervengono nel regolare i rapporti tra cellula e matrice extracellulare;
• Intervengono nel trasporto attraverso la membrana cellulare.

Le proteine sono catene polipeptidiche di amminoacidi. Nell’ambito delle proteine transmembrana ritroviamo due tipologie: proteine transmembrana a passaggio singolo (la catena polipeptidica attraversa una sola volta lo strato lipidico) o a passaggio multiplo (attraversa più volte lo strato lipidico). Le proteine di trasporto saranno sempre a passaggio multiplo.

Glucidi di membrana

I glucidi sono sempre coniugati o ai lipidi o alle proteine, non si trovano mai da soli. Glicocalice = insieme di glicolipidi e glicoproteine che rivestono esternamente la membrana cellulare. In realtà sulla superficie cellulare può capitare che vengano assorbite delle proteine extracellulari che hanno del glicocalice s’inseriscono anche loro dei glucidi. Nella costituzione quindi anche queste proteine.

Meccanismi di trasporto attraverso la membrana cellulare

La membrana cellulare è semipermeabile. Molecole idrofobiche (O₂, CO₂) sono molecole liposolubili quindi attraversano liberamente la membrana cellulare sciogliendosi nel doppio strato lipidico. Piccole molecole polari prive di carica elettrica (H₂O) sono anch’esse in grado di attraversare il doppio strato (meno velocemente rispetto alle molecole idrofobiche). Grosse molecole polari prive di carica (glucosio) e ioni non attraversano il doppio strato se non tramite le proteine di membrana. Le proteine che si occupano del trasporto possono essere di due categorie: proteina trasportatrice (o permeasi) e proteina canale.

Nucleo

È una struttura che dev'essere presente in una cellula perché l'assenza di nucleo, come nei globuli rossi dei mammiferi, fa sì che non si possa più parlare di cellula ma di elemento figurato. Negli uccelli anche i globuli rossi maturi hanno il nucleo. Normalmente le cellule presentano un solo nucleo, quindi sono mononucleate. Troveremo cellule però che possono contenere due o più nuclei e quindi sono polinucleate.

Struttura

Il nucleo è composto dall’involucro nucleare esternamente, dalla matrice nucleare nella quale sono immersi la cromatina e il nucleolo. L’involucro nucleare (o cisterna perinucleare) è una struttura che delimita il nucleo e lo separa dal citoplasma cellulare. È una struttura complessa perché è costituita da 2 membrane chiamate membrana nucleare interna e membrana nucleare esterna che non sono a mutuo contatto ma sono separate da uno spazio di circa 40nm. La membrana interna, nel versante rivolto verso la matrice nucleare, è...