Istologia - Appunti

CITOLOGIA

La Citologia è la scienza che studia la cellula e gli organuli in essa contenuti.

Ogni cellula è formata da una certa quantità di organuli diversa in ogni tipologia di cellula. Tutti i tessuti sono

formati da cellule dello stesso tipo, tessuti deversi sono formati da gruppi di cellule uguali tra loro ma

morfologicamente diverse in base ai tessuti che vanno a formare e questa diversità consiste nella specificità

della cellula. Una cellula che ha una determinata Nucleo

funzione è provvista maggiormente degli organuli che Cromatina Nucleolo Poro nucleare Membrana nucleare

possono consentire di svolgere quell’attività.

Ad esempio le cellule che caratterizzano il tessuto Ribosomi

adiposo hanno una morfologia estremamente diversa Reticolo endopl. ruvido

da quelle del tessuto osseo; questa specificità è dovuta Reticolo endopl. liscio

alla quantità di organelli contenuti nella cellula. Mitocondrio

Lisosoma

Una cellula generalmente è formata da: Apparato del Golgi

- Mitocondri

- Nucleo - Lisosomi

- Membrana Plasmatica Citoplasma

- Ribosomi

- Reticolo Endoplasmatico Ruvido Citoscheletro

- Microtubuli

- Reticolo Endoplasmatico Liscio Membrana plasmatica

- Centrioli

- Citoscheletro - Ciglia e Flagelli

- Apparato del Golgi

Mediamente tutte le cellule sono costituite da questi organelli e la differenza sostanziale tra le cellule consiste

proprio nella maggiore o minore quantità di determinati organelli all’interno di essa, che conferisce alla

cellula la sua propria specificità. Ognuno di questi organuli è presente nella cellula e svolge una determinata

funzione. Ad esempio i mitocondri sono depositari di energia perché producono ATP; in tutte le cellule sono

presenti i mitocondri, tuttavia sono presenti maggiormente nelle cellule muscolari. I lisosomi contengono

enzimi in grado di scindere e degradare componenti organici, si trovano maggiormente nelle cellule per la

risposta immunitaria, perché devono combattere contro virus e batteri.

Membrana Plasmatica

La Membrana Plasmatica o Plasmalemma è l’involucro che

delimita la cellula, separandola dall’ambiente esterno.

Ancor prima dell’avvento della microscopia

elettronica, utilizzando il microscopio ottico, si scoprì

che la cellula avesse una membrana plasmatica. Furono

fatti degli esperimenti e furono viste delle cellule con il

microscopio ottico; fu iniettato su queste cellule del

colorante rosso; se in queste cellule non ci fosse stata

una delimitazione, questo colorante si sarebbe sparso

anche nello spazio tra le cellule, ossia nella matrice

extracellulare. Invece gli scienziati scoprirono che

ciascuna cellula mantiene il colorante e scoprirono che

la matrice non si colorava; quindi questo dava un limite

alla cellula.

Sempre con il microscopio ottico furono fatti altri

esperimenti e si scoprì che la membrana era formata da

fosfolipidi, (molecole anfipatiche cioè che hanno affinità

sia per i coloranti acidi che per quelli basici) che sono

molecole che hanno la testa idrofila e la coda idrofoba, e si

notò che veniva a formare all’interno della matrice un doppio strato, un bilayer fosfolipidico, con i fosfolipidi

che si dispongono con le code idrofobe che interagiscono tra di loro rivolte le une verso le altre all’interno, e le

teste idrofile all’esterno a formare le pareti della membrana stessa, quindi a contatto con l’acqua del

citoplasma e della matrice extracellulare. In un mezzo acquoso come la cellula, composta per il 99% di acqua,

questa è la diposizione dei fosfolipidi.

Immerse nella membrana si trovano le proteine. Ci fu un primo esperimento che dimostrava che le proteine si

attaccavano a tappeto sulle teste dei fosfolipidi nella parte esterna; poi questo fu smentito da Singer e

Nicholson, che dimostrarono che le proteine possono essere idrofile e idrofobe, che passano attraverso i

fosfolipidi e che possono avere diverse disposizioni. Dimostrando ciò, osservarono che la membrana

plasmatica è semipermeabile, cioè che serve a mantenere ciò che è all’interno della cellula senza farla

svuotare, negando agli organuli il passaggio all’esterno, ma facendo passare attraverso i pori, all’occorrenza

verso l’esterno o verso l’interno, l’acqua e le sostanze ATPiasiche. Studi specifici hanno ricondotto

l’organizzazione della membrana a “mosaico fluido” in cui le proteine di membrana, anch’esse anfipatiche, si

organizzano a formare dei canali; queste proteine si rotolano all’interno dei fosfolipidi della membrana

cambiando posizione (le proteine di membrana come iceberg alla deriva in un mare di fosfolipidi). Quando

queste proteine sono abbastanza lunghe da attraversare tutta la membrana, e si dispongono concentricamente,

formano in questo modo dei pori, detti pori della membrana.

La presenza delle proteine all’interno della membrana è importante in quanto i canali che esse formano, i pori,

sono necessari per il passaggio di sostanze. Le sostanze che riescono a passare attraverso questi canali sono:

acqua, ioni e comunque piccoli metaboliti e, per quanto riguarda quelle di dimensioni maggiori, addirittura le

proteine si staccano. L’acqua e alcune sostanze attraversano la membrana plasmatica con un normale

processo di osmosi o di diffusione che non comportano dispendio di energia e vengono quindi detti di

trasporto passivo; tuttavia esistono delle sostanze che non passano per osmosi ma necessitano di un

consumo energetico: si parla quindi di trasporto attivo.

Il Trasporto Attivo della Membrana Plasmatica

L’interno della cellula è carico negativamente perché c’è un accumulo di cariche negative, mentre l’esterno

della cellula è carico positivamente. Infatti all’interno della cellula troviamo un accumulo di Ioni Potassio

-

nevativi (K ) che è maggiore rispetto all’ambiente esterno, in cui invece, troviamo una maggiore quantità di

+

Ioni Sodio positivi (Na ). Per mantenere questa situazione di differenza si potenziale, alcune proteine di

membrana funzionano da pompe sodio-potassio ATPiaso dipendenti, ovvero sono pompe che agiscono

perché si legano all’ATP, scindendo tale molecola energetica: l’energia liberata viene immagazzinata da

queste proteine che funzionano come canali di sbarramento. Se nella membrana non ci fossero queste pompe

il sodio, che è positivo, sarebbe attirato all’interno della cellula da un gradiente elettrico e di concentrazione:

- +

all’interno della cellula ci sono gli Ioni Potassio nevativi (K ) e una quantità minore di sodio; quindi il Sodio

+

viene bloccato dalla pompa Na antibiotica, che chiude questi canali per non farlo entrare; di contro, anche il

-

Potassio ha una pompa che non gli permette la fuoriuscita. Queste pompe ATPiasiche dipendenti (dette anche

pompe antibiotiche perché lavorano prendendo energia dalla cellula), in una situazione di riposo lavorano

attivamente pompando sodio all’esterno della cellula e potassio all’interno con un consumo energetico.

Quando la cellula riceve un impulso, questa situazione di equilibrio si altera, e si crea un potenziale d’azione:

+ -

nella cellula entra Sodio e esce Potassio , quindi l’interno della cellula viene in maniera temporanea caricato

positivamente e l’esterno negativamente (l’ingresso del sodio è passivo, visto che per qualche secondo la

pompa del sodio non funziona). In questo in modo si genera una corrente elettrica tra le cellule che provoca

l’impulso elettrico che serve per trasmettere l’impulso alle cellule vicine o alla cellula per contrarsi.

Ad esempio, nel momento in cui un neurone decide di trasmettere un impulso (che può essere una qualsiasi

funzione vitale, o la contrazione di un muscolo, o quando ci arrabbiamo), l’interno della cellula diviene

+

positivo grazie all’ingresso di Sodio che crea all’interno della cellula la positività grazie alla quale essa potrà

trasmettere l’impulso ad altri neuroni.

Potenziale d’azione per il Trasporto Attivo: la corrente elettrica viene generata dall’apertura di questi

cancelli (le pompe) e dalla momentanea entrata di sodio e fuoriuscita di potassio dall’interno della cellula.

- +

Finito l’impulso la situazione si ristabilisce con K interno e Na esterno.

Le Glicoproteine

I fosfolipidi non sono gli unici costituenti del bilayer. Per quanto riguarda le proteine, come abbiamo visto,

alcune funzionano da canali per il passaggio di acqua, altre partecipano attivamente per il passaggio di

sostanze, altre funzionano da pompe sodio-potassio. Altre proteine di membrana sono le glicoproteine, che

Queste proteine di membrana non sono quelle che si dispongono

sono proteine che si legano ai carboidrati.

concentricamente a formare un canale.

Nella parte citoplasmatica le glicoproteine sono agganciate al citoscheletro della cellula e hanno la funzione

di conferire alla membrana plasmatica un’asimmetria, perché da una parte sono legate ai carboidrati e

dall’altra parte al citoscheletro.

Nel lato esterno della membrana alcune glicoproteine sono molto importanti in quanto una parte di esse sono

recettori di membrana. In queste glicoproteine i carboidrati, legati alla proteine di membrana, formano il

“glicocalice”, che è una sostanza filamentosa che si trova all’esterno della membrana plasmatica e ha

proprietà adesive che fornisce punti di ancoraggio ai recettori per il riconoscimento delle molecole segnale.

Quindi è fondamentale per la comunicazione e il riconoscimento cellullare.

Anche le membrane di cui sono rivestiti gli organuli sono simili al plasmalemma: costituite da un bilayer di

fosfolipidi e proteine. Quindi la membrana plasmatica non delimita solo la cellula, ma tutti gli organuli.

Ribosomi

I Ribosomi sono gli organuli cellulari destinati alla sintesi delle proteine e si trovano sia nelle cellule

procariotiche che si in quelle eucariotiche, ma differiscono tra loro per le Subunità maggiore Polipetdide

dimensioni delle subunità, il tipo di rRNA ed il numero di proteine presenti.

Sono complessi formati da molecole di rRNA e da oltre 50 proteine,

organizzate in una subunità maggiore ed una subunità minore. Un ribosoma

da solo all’interno della cellula lo si trova soltanto quando la cellula non deve

moltiplicarsi e deve autodistruggersi in poco tempo. Vari ribosomi si

uniscono e vengono attraversati, tra la subunità maggiore e quella minore, da mRNA

un filamento di mRNA (messaggero), così si uniscono vari ribosomi e si va a Subunità minore

creare un Polisoma, che sintetizza le proteine destinate a rimanere all’interno della cellula. Per fabbricare

delle proteine che possano spostarsi all’esterno della cellula, alla ce