Citologia per vetrini

CITOLOGIA

regolano anche gli enzimi e trasducono i messaggi come secondi messaggeri. Le proteine hanno funzioni

legate al trasporto:

• Passivo: secondo gradiente elettrochimico, senza dispendio di energia. Si distingue in:

o Diffusione semplice: senza aiuto, per lipidi, ossigeno, anidride carbonica, urea, glicerolo e acqua

(osmosi).

o Diffusione facilitata: mediante proteine integrali di membrana, che formano canali proteici per

calcio, cloro, sodio e potassio, controllati dal voltaggio, per controllo a ligando o per controllo

meccanico, oppure mediante proteine carrier come zuccheri e amminoacidi.

• Attivo: contro gradiente elettrochimico, con dispendio di ATP. Si distingue in:

o Uniporto: mediante la differenza di potenziale elettrochimico creato dalle molecole di ATP.

o Simporto: mediante proteine carrier in un solo senso.

o Antiporto: mediante proteine carrier in entrambi i sensi (pompa sodio/potassio).

• Modificazioni: comportano una modifica della struttura della membrana. Si distinguono in:

o Esocitosi: rilascio tramite vescicole, costitutiva o regolativa.

o Endocitosi: ingloba le sostanze, per pinocitosi, fagocitosi o endocitosi mediata da recettori.

o Transcitosi: intermedio tra eso- ed endocitosi, la sostanza attraversa la cellula.

Vi sono diverse specializzazioni di membrana:

• Glicocalice: rivestimento esterno alla membrana plasmatica, composto da glucidi legati in glicoproteine

o glicolipidi, di dimensioni tra i 10 nm e 1 micron. È carico negativamente nei GR per la presenza di

acido sialico e fa in modo che le cellule non si attacchino tra di loro. Si può trovare anche in cellule

intestinali per l’assorbimento. È coinvolto anche nella catalisi enzimatica, nel riconoscimento tra cellule e

fa da filtro e barriera.

• Microvilli: estroflessioni digitiformi specializzate in modo da aumentare la superficie di assorbimento.

Hanno uno scheletro di microfilamenti di actina e una lunghezza di 1-2 micron.

• Ciglia o flagelli: estroflessioni di circa 5-10 micron coinvolte nel movimento. Hanno uno scheletro

formato da microtubuli (cellule ciliate della trachea, tube di falloppio).

Vi sono tre sistemi di giunzioni:

• Occludenti (tight junctions o zonulae occludentes): occludono, formano una cerniera in cui le due

membrane sono fuse tra loro, formando una struttura pentalaminare. Non c’è più spazio e nessun

passaggio. La fusione comporta la comparsa di polarità: il polo apicale è rivolto verso il lume, mentre il

polo baso-laterale è rivolto verso il tessuto connettivo (epitelio intestinale, barriera ematoencefalica,

barriera ematotesticolare, epitelio pavimentoso stratificato non cheratinizzato dell’esofago).

• Aderenti: ancorano le cellule fra loro e sono di due tipologie.

o Fasce aderenti (zonulae adhaerens): distribuite in tutta le cellule dei tessuti sottoposti a forze di

trazione, facendo in modo che le cellule non si stacchino le une dalle altre. Le cellule sono divise,

ma unite fra di loro tramite proteine transmembrana chiamate caderine. All’interno della cellula sono

legate a microfilamenti di actina. Non permettono il movimento.

o Desmosomi (maculae adhaerens): regioni più o meno sferiche della membrana plasmatica, che

presentano caderine che si legano a filamenti intermedi fatti da cheratina o nel tessuto cardiaco

fatti di desmine. Formano placche di adesione dette desmoplachine (strato spinoso

dell’epidermide, epitelio delle vie respiratorie, apparato gastrointestinale e genitourinario, tessuto

cardiaco).

• Comunicanti (gap junctions o nexus o maculae): permettono la comunicazione e sono sistemi molto

veloci, zone specializzate che permettono il passaggio di messaggi, ioni e piccole molecole (sinapsi

elettriche del sistema nervoso, cellule epiteliali secernenti, cellule muscolari lisce e cardiache). Sono

formate da strutture costituite da sei subunità proteiche dette connessoni e sono proteine

transmembrana che formano un canale di pochi nanometri. La gap junction è funzionale quando il

connessone di una cellula si mette in linea con il connessone della cellula contigua. Questo canale

quindi attraversa le due membrane citoplasmatiche e lo spazio di 20 nm. L’apertura dei connessoni è

controllata dalla concentrazione del calcio o dal pH.

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Il nucleo è l’organello più importante della cellula in quanto risulta adibito alla protezione del materiale

genetico. In genere è unico, anche se vi sono eccezioni, riguardo a numero, forma e posizione. È delimitato

da un involucro nucleare, composto da una membrana nucleare interna e una membrana nucleare

esterna, di diversa composizione, anche se la struttura generale è sempre a bilayer fosfolipidico. Tutto

l’involucro delimita uno spazio detto cisterna perinucleare. La membrana esterna si rivolge verso il citosol

ed è rivestita da ribosomi, oltre ad essere in continuazione con il RER. Le due membrane ad intervalli si

fondono formando i pori nucleari, i quali permettono la comunicazione tra nucleo e citosol, oltre alla

continuità tra cisterna perinucleare e lume del reticolo. Il numero di pori varia a seconda delle capacità

sintetiche della cellula. Sono formati da circa cento proteine che formano una struttura di circa 100 nm. Gran

parte dello spazio centrale del poro è obliterata da una struttura proteica, un anello citoplasmatico o

granulo. Attraverso i pori possono passare molecole definite:

• Dal nucleo al citosol passano: mRNA, tRNA, subunità ribosomiali.

• Dal citosol al nucleo passano tutte le proteine che servono al nucleo: associate alla duplicazione del

DNA, associate alla trascrizione degli RNA, proteine istoniche che servono per la compattazione,

proteine ribosomiali che vengono assemblate con i rRNA, proteine regolative.

A seconda delle dimensioni della molecola che dovrà passare, ci potrà essere consumo di energia (< 10

nm). Comunque, tutte le molecole hanno bisogno di una sequenza segnale per passare.

Al di sotto dell’involucro nucleare si trova la lamina nucleare, a contatto con la membrana interna. È formata

dai filamenti intermedi, che qui prendono il nome di lamine (A, B e C). Questa ha la funzione di proteggere il

materiale genetico, dare integrità al nucleo e fare in modo che il materiale non venga danneggiato. Inoltre, le

lamine hanno un ruolo nell’assemblamento dell’involucro nucleare dopo la mitosi e nella disposizione di

cromatina e cromosomi nel nucleo stesso. A livello dei pori, la lamina nucleare è interrotta. Durante la

divisione mitotica, due lamine rimangono libere nella cellula, mentre la terza rimane attaccata a dei

frammenti di involucro nucleare, in modo riassemblarlo a divisione completata e da riorganizzare il materiale

genetico. Le lamine nucleari vengono controllate con la fosforilazione, in quanto al momento della divisione

cellulare, vengono defosforilate.

All’interno del nucleo si trova la cromatina, fatta di DNA e proteine. Può essere di due tipi:

• Eucromatina: viene sempre trascritta, più lassa e chiara.

• Eterocromatina: forma più condensata, quindi più scura. Può essere costitutiva, se non viene mai

trascritta, oppure facoltativa, se viene trascritta in alcune fasi.

In ogni cellula eucariotica vi sono circa 180 cm di DNA, contenuti all’interno di cellule di massimo 100 nm.

L’impaccamento del DNA è dovuto a istoni, proteine associate. Il DNA contiene le informazioni genetiche, si

duplica e viene trascritto sull’RNA. Le proteine istoniche sono altamente conservate, di piccole dimensioni e

cariche positivamente (lisina e arginina). Nell’uomo esistono due tipi di istoni:

• Istoni di giunzione: H .

1

• Istoni del core: H A, H B, H e H .

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Il primo grado di impacchettamento del DNA viene effettuato dal nucleosoma, la cui unità di base è formata

da un ottamero di 2H A, 2H B, 2H e 2H . Questo forma una perla della collana: più nucleosomi formano la

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struttura primaria della cromatina. Le 146 paia di basi del DNA si avvolgono attorno al nucleosoma, in modo

che le cariche negative del DNA interagiscano con le cariche positive degli istoni. A questo punto, entra in

azione la proteina H che si dispone in modo da bloccare la porzione di DNA, passando allo stato di

1,

solenoide. Infine, vi sono altri avvolgimenti che portano alla formazione dei cromosomi.

Il nucleolo è l’organello dall’aspetto basofilo, in cui si formano le unità ribosomiali. Non è delimitato da

membrana e si distingue in due porzioni:

• Fibrillaris: comprende fibrille di 3-5 nm, in cui si trova DNA, RNA e proteine. È la sede di sintesi degli

rRNA.

• Granularis: appare formata da granuli di circa 15 nm. È la sede dell’assemblamento degli rRNA con le

proteine ribosomiali, in modo da formare le due subunità ribosomiali.

Esistono diversi tipi diversi di RNA: ribosomiale, transfer, messaggero, small nuclear RNA. I mRNA

vengono trascritti in un trascritto primario che poi subisce modifiche, la principale delle quali è l’eliminazione

degli introni. Dopo, passano attraverso i pori nucleari e vengono tradotti dai ribosomi, coinvolti nella sintesi

proteica. I ribosomi sono formati da due subunità, presenti inizialmente separate nel citosol. I ribosomi

eucariotici sono 80S, di dimensioni circa di 25 nm, con subunità 40S e 60S. La subunità minore ha una

testa e un corpo, collegati da un collo. La subunità maggiore ha una testa e due braccia e presenta un

canale in cui la proteina neosintetizzata viene inizialmente protetta. Entrambe le subunità sono formate da

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rRNA e proteine: un rRNA per la minore e tre per la maggiore. Nelle cellule eucariotiche si trova un

polisoma, ovvero un unico mRNA circondato da un insieme di ribosomi. I ribosomi possono essere:

• Libero: quando sintetizza proteine che rimangono nel citosol, che vanno ai mitocondri, nel nucleo o ai

perossisomi.

• Del reticolo endoplasmatico: quando sintetizzano proteine che servono per il reticolo stesso, che poi

verranno convogliate all’apparato di Golgi, che vanno nei lisosomi o che vengono secrete in maniera

continua e regolata.

Per quanto riguarda la sintesi proteica, l’unità fondamentale è il tRNA, una molecola a forma di trifoglio che

possiede un anticodone e un sito di attacco per un amminoacido dalla parte opposta. A livello di ogni mRNA

vi è un codone che corrisponde a un anticodone. In realtà, il codice genetico prevede più triplette per un

medesimo amminoacido e per questo si dice degenerato. Inizialmente, le due subunità ribosomiali sono

libere nel citosol, con la minore che inizia a scorrere su un mRNA fino a che non riconosce una sequenza di

inizio (AUG, metionina). A questo punto, sulla subunità minore su cui ci sono il sito P e il sito A, il tRNA

corrispondente al codone AUG si lega