Istologia - cellula e giunzioni cellulari

Istologia

L'istologia è lo studio dei tessuti. I tessuti sono fatti da un insieme di cellule, che sono le unità funzionali più piccole della materia vivente. Ogni tessuto è costituito da cellule dello stesso tipo, uguali, quindi, sia da un punto di vista morfologico che funzionale. Vari tipi di tessuti possono organizzarsi a formare degli organi.

La cellula

Si tratta di strutture che non possono essere osservate ad occhio nudo, infatti per quanto riguarda le dimensioni della cellula siamo nell'ordine dei micron, dove un micron è un millesimo di millimetro. Se pensiamo che il potere di risoluzione del nostro occhio è di 0,2 mm, dove con il termine potere di risoluzione si fa riferimento alla più piccola distanza a cui vediamo due punti separati, è normale che per osservare una struttura così piccola abbiamo bisogno di un microscopio.

Per quanto riguarda invece le strutture ultra-cellulari si parla di addirittura di nanometri, e un nanometro è pari a un millesimo di micron.

Microscopi

I microscopi possono essere divisi in: ottico ed elettronico. Un microscopio ottico è un'organizzazione di lenti, dove abbiamo:

• Lenti oculari: sono quelle attraverso cui noi guardiamo;
• L'obiettivo: la lente che capta l'immagine del tessuto;

Possiamo vedere solo il nucleo e il contorno della cellula, senza riuscire ad osservare le strutture ultra-cellulari, neanche la membrana.

Una cellula tipica è una struttura delimitata da una membrana, al cui interno c'è un nucleo, che delimita il materiale genetico. Il nucleo è presente nelle cellule eucariote, ossia negli organismi pluricellulari più complessi. Negli organismi primitivi come le cellule procariote il materiale genetico non è circondato da nucleo.

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, poiché ha la funzione di contrarsi ed allungarsi;
• Le cellule epiteliali hanno una forma diversa a seconda della funzione che svolgono, ad esempio le cellule epiteliali di rivestimento presenti nella cute sono appiattite, 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 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 perché 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.

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.

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 perché 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.