Istologia - cellula e giunzioni cellulari

Nella cellula sono presenti diverse componenti, prime fra tutte l'acqua

(rappresenta circa il 60% della cellula), abbiamo poi proteine, lipidi, carboidrati ed

acidi nucleici, dove per acidi nucleici intendiamo appunto RNA, e DNA.

Le cellule sebbene siano fatte allo stesso modo, hanno forme diverse, in quanto la

forma varia a seconda della funzione della cellula, per esempio:

- la cellula muscolare è una cellula allungata, poichè ha la funzione di contrarsi e

di allungarsi;

- le cellula epiteliali hanno una forma diversa a seconda della funzione che

svolgono, ad esempio le cellule epiteliali di rivestimento presenti nella cute sono

appiattiate, in quanto devono formare una specie di barriera contro l'ambiente

esterno; se hanno una funzione di assorbimento come nell'intestino, hanno una

forma allungata e presentano in un superficie delle strutture ( i microvilli) che

aumentano la superficie di assorbimento;

- la cellula nervosa, ha una forma rotondeggiante e stellata, ha infatti molte

diramazioni, in quanto deve inviare e captare impulsi.

Membrana cellulare

Il primo organulo che troviamo nella cellula è la membrana cellulare.

La membrana cellulare è la struttura che permette di separare l'ambiente esterno

dall'ambiente interno; infatti una delle sue funzioni è proprio quella di difendere

l'ambiente interno.

Essa è costituita da lipidi, proteine e glucidi.

Per quanto riguarda i lipidi, si tratta di lipidi amfipatici, (quindi soprattutto

fosfolipidi, ma anche colesterolo), cioè di lipidi che hanno una testa idrofila e una

coda idrofoba. Quando mettiamo queste molecole lipidiche in un ambiente

acquoso, esse si organizzano in un preciso modo: le code idrofobe si affrontano

tra di loro,mentre le teste idrofile si dispongono ai lati opposti, una testa rivolta

verso l'esterno e una rivolta verso l'interno della cellula; in quanto sia l'esterno

che l'interno sono ambienti acquosi. Si forma così un doppio strato lipidico.

Nel corso del tempo sono stati ipotizzati diversi modelli della membrana cellulare;

il primo fu quello di Dovson-Danielli, i quali credevano che la membrana fosse

costituita semplicemente da un doppio strato di fosfolipidi e da proteine poggiate

sulle teste idrofile. Successivamente Robertson notò la presenza sulla membrana

di glucidi; il modello attualmente usato è quello a mosaico fluido, di Singer e

Nicholson, i quali scoprirono che la membrana è costituita da un doppio strato

lipidico, e da proteine sia estrinseche, cioè poggiate sulle teste idrofile, che

intrinseche, cioè proteine che attraversano la membrana. Sempre Singer e

Nicholson notarono che i glucidi presenti sulla membrana (scoperti da Robertson)

non sono disposti in modo casuale ma si legano sia ai lipidi che alle proteine della

membrana, formando glicolipidi e glicoproteine. Questi glucidi rappresentano il

glicocalice della membrana, che ha importanti funzioni; esso infatti favorisce

l'adesione cellulare, e l'interazione cellulare. Per quanto riguarda la colorazione,

mentre il nucleo viene colorato con l'ematossilina, che è un colorante basico di

colore blu (si usa questa perche il nucleo, contenendo DNA, è acido), il glicocalice

viene colorato con una reazione PAS, che utilizza l'acido periodico; l'acido

periodico trasforma i gruppi alcolici in aldeidici; successivamente si usa il reattivo

di Shiff che è trasparente, il quale interagendo con i gruppi aldeidici diventa

rosso-magenta; la presenza del rosso-magenta indica la presenza dei glucidi.

Il termine fluido fa riferimento al fatto che questo doppio strato lipidico non è uno

strato statico, ma le molecole si muovono, e addirittura possono capovolgersi, nel

cosiddetto movimento flip-flop.

La membrana ha uno spessore di circa 7,5 nm, e quindi non può essere osservata

con il microscopio ottico.

1. Scheletro della membrana

La membrana plasmatica è sottile e delicata, per ovviare a questa delicatezza, al

di sotto di essa si dispongono una serie di proteine, solitamente di carattere

filamentoso (nei globuli rossi ad esempio abbiamo la spettrina), che danno

consistenza a questa struttura. In caso di necessità esse si depolarizzano,

quando invece la cellula deve mantenere la sua stabilità restano

polarizzate.

Esse si legano alla membrana attraverso le proteine intrinseche, che formano da

ponte tra le proteine del citoscheletro e la membrana.

2. Trasporto attraverso la membrana

La membrana è una barriera che non isola l'ambiente cellulare dall'esterno, ma le

permette di interagire con esso. Attraverso questa membrana infatti possiamo

avere due tipi di trasporto:

-trasporto passivo, così chiamato perchè avviene senza dispendio di energia e

quindi secondo gradiente di concentrazione (da una concentrazione maggiore ad

una concentrazione minore). Esso permette ad alcune molecole piccole, polari

quindi senza carica elettrica netta, come l'acqua, l'ossigeno e l'anidride carbonica,

di entrare facilmente nella cellula attraverso un procedimento chiamato per

diffusione. Possono entrare, inoltre anche molecole più grandi, senza comunque

dispendio di energia grazie ad alcune proteine, chiamate proteine trasportatrici.

Sono proteine intrinseche della membrana, che cambiano di forma quando

devono portare una molecola dall'interno verso l'esterno; queste molecole

possono essere inoltre trasportate da veri e propri canali. Questi canali sono

sempre costituiti da proteine, queste proteine, avvolte ad alfa elica, attraversano

tutta la membrana; essi presentano infatti una parte interna idrofila e una esterna

idrofoba, che interagisce con i lipidi);

-trasporto attivo, così chiamato perchè avviene con dispendio di energia, e

quindi contro gradiente di concentrazione (da una concentrazione minore ad una

concentrazione maggiore). L'esempio tipico è dato dalla pompa sodio-potassio:

viene trasportato Na+ all'esterno e viene trasportato K- all'interno, tutto contro

gradiente elettrochimico.

Organuli cellulari

All'interno della cellula, delimitato dalla membrana plasmatica abbiamo il

citoplasma, una sostanza dalla consistenza gelatinosa che contiene gli organuli.

Gli organuli sono anche essi delimitati da membrana, e permettono alla cellula di

svolgere le proprie funzioni.

1.Retilo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico è costituito da cisterne, o tubuli, o sacchi che

comunicano tra loro. Il reticolo si divide in due tipi: liscio e rugoso; il liscio è

solitamente costituito da tubuli, la sua funzione è quella di sintetizzare soprattutto

lipidi. (Infatti le cellule secernenti ormoni sono ricche di questo reticolo liscio).

Esso demolisce tossine o farmaci, inoltre nelle cellule muscolari ha la funzione di

immagazzinare calcio. Il reticolo rugoso, si trova molto vicino al nucleo, in realtà

lo stesso nucleo rappresenta una cisterna più sviluppata del RER. Esso è infatti

costituito soprattutto da cisterne interconnesse tra loro. La sua caratteristica

risiede nella presenza di ribosomi sulle cisterne del reticolo. E a questo fa

riferimento il nome rugoso.

Quando c'è una grande quantità di reticolo endoplasmatico rugoso, esso può

essere osservato anche con la microscopia ottica, grazie alle intense zone di

basofilia dovute ai ribosomi. I ribosomi contengono infatti acidi nucleici, e sono

quindi basofili; le strutture acide si colorano infatti con coloranti basici.

Ribosoma: I ribosomi sono degli organuli costituiti da due subunità, una più

piccola e una più grande, e sono i principali attori della sintesi proteica. E' infatti il

ribosoma che legge il messaggio derivante dal nucleo e trasportato

dall'RNA-messaggero.

I ribosomi degli eucarioti sono più grandi rispetto a quelli che troviamo nei

procarioti. Esso è costituito da RNA-ribosomiale e da proteine, circa 80 proteine.

Durante la sintesi proteica le due subunità che generalmente sono separate, si

uniscono, e il ribosoma che si trova sul RER interagisce con la membrana del RER

attraverso la sua subunità maggiore. Ci sono anche dei ribosomi liberi nel

citoplasma, questi ribosi però non possono fare singolarmente la sintesi proteica,

c'è bisogno che siano più ribosi, e che si formi quindi un poliribosoma. La sintesi

proteica che avviene nei ribosomi liberi, dà origine a proteine che devono restare

nella cellula. Quelle che si formano nei ribosomi del RER sono proteine che

vengono escrete o vanno a sostituire le proteine di membrana.

Sintesi proteica: Il gene è un piccolo tratto di DNA che codifica per una specifica

proteina. E' necessario che ci siano: DNA con il suo gene che codifica per una

specifica proteina; e tre tipi di RNA, RNA-messaggero, RNA-ribosomiale e

RNA-transfert.

L'RNA-messaggero si forma a stampo sul gene: il DNA, costituito da una doppia

elica, viene aperto grazie ad un DNA-polimerasi il quale dà avvio alla sintesi di un

RNA-messaggero uguale al gene che stiamo copiando, ma complementare. E'

avvenuta la trascrizione dell'informazione.

Una volta formatosi, l'RNA-messaggero va nel citoplasma, questo arriva a livello

dei ribosi, (che possono essere liberi, o legati al reticolo endoplasmatico) poichè

deve avvenire la traduzione, cioè il messaggio trasportato dall'RNA-messaggero

deve essere trasformato in proteina. A questo punto quindi interviene

l'RNA-ribosomiale, che permette la traduzione.

Dopo di che interviene l'RNA-transfert, che ha un ruolo fondamentale : da una

parte trasporta l'amminoacido, e da un'altra legge il codone, e quindi la tripletta

presente sull'RNA-messaggero. Ad ogni tripletta di basi, corrisponde un

anticodone ad esso complementare presente sul transfert. In questo modo il

transfert riconosce il messaggero.

Via via che viene letto il messaggio gli amminoacidi si uniscono e si forma la

proteina. Ad un certo punto si presenta una tripletta che non è complementare a

nessuno, questa tripletta è chiamata "tripletta di stop" che indica che la proteina

si è formata.

Una volta formatasi la proteina essa può seguire due strade: se la proteina si è

formata sui ribosi del RER allora la proteina entra del RER, se invece si è formata

sui ribosi liberi resta nel citoplasma, e sarà una proteina che servirà alle

membrane degli organuli citoplasmatici.

2. Apparato di Golgi

L'apparato di Golgi è costituito da circa 10 cisterne, appiattite, disposte l'una

sull'altra e rivestite da membrana liscia. Queste cisterne, appiattendosi l'una

sull'altra si incurvano e quindi presentano due facce:

- una faccia convessa che guarda verso il nucleo della cellula, chiamata faccia cis;

- una faccia