Istologia e embriologia - basi biologiche

Istologia II Capitolo

La cellula è l'unità fondamentale della materia vivente, ed è anche l'unità costitutiva sia del regno animale sia di quello vegetale. Ogni cellula è prodotta da cellule preesistenti e sono in grado di mantenere l’omeostasi. Presentano delle variazioni nell’ambito della loro specializzazione, e si possono dividere in procariotiche ed eucariotiche.

Cellule procariotiche ed eucariotiche

La procariotica è più piccola e meno complessa; al suo interno non vi sono compartimenti e possiede una modalità di riproduzione più semplice. Le cellule procariotiche si aggregano solitamente nella formazione di colonie, ovvero cellule affiancate tra di loro ma che non interagiscono, e si presentano solitamente nella forma di vita di organismi unicellulari. Organismi pluricellulari, invece, coordinano tra di loro, e alla base di essi vi è la cellula eucariotica. Essa è costituita da due grandi compartimenti, nucleo e citoplasma, divisi dalla membrana nucleare. All’interno di quest’ultimo troviamo una matrice che si presenta sotto forma di un gel acquoso concentrato, al cui interno sono presenti varie molecole. Generalmente il citoplasma viene definito come il più grande compartimento cellulare.

Lo stato della matrice può variare a seconda della temperatura e della pressione, potendo dunque passare da uno stadio di sol ad uno di gel. All’interno del citoplasma sono presenti degli elementi che fanno sì che si porti a compimento la sintesi proteica e il catabolismo dei nutrienti.

Proprietà delle cellule eucariotiche

Le proprietà fondamentali delle cellule eucariotiche sono:

• Ha un suo programma genetico;
• Ha la possibilità di muoversi e cambiare;
• Ha capacità di crescita e di riproduzione;
• Ha capacità di interagire con le altre cellule;
• Necessita di energie per il proprio metabolismo;
• Ha capacità autoregolative.

Come già sappiamo, cellule con medesima funzione e morfologia possono associarsi in tessuti. Più tessuti con medesima funzione, si organizzano in organi, più organi con funzioni simili o correlate in apparati. L’autarchia non esiste in un organismo normale, è patologica.

Differenziazione e interazione cellulare

Un organismo pluricellulare è costituito da miliardi di cellule, ma tutte derivano da un’unica cellula, che è lo zigote venutosi a formare subito dopo la fecondazione della cellula uovo dallo spermatozoo (nel caso dell’uomo). Nel corso delle divisioni che lo zigote subirà, le cellule devono andare incontro ad interazioni e modificazioni a livello morfologico e funzionale che prende il nome di differenziamento. Le cellule non sono tutte uguali e possono presentare dei parametri che vanno incontro a cambiamenti.

Forma e funzione delle cellule

La forma, ad esempio, è determinata dalla tensione superficiale, ma non solo. Le cellule immerse in un liquido, infatti, dovrebbero tutte prendere una forma sferica, ma ciò passa in secondo piano se consideriamo la funzione cui la cellula è adibita. Nel caso dell’eritrocita, ad esempio, si ha una cellula a forma di lente biconcava, pur essendo immersa in un liquido. Ciò è dovuto a una concentrazione di emoglobina nelle superfici laterali della cellula per facilitare il compito di trasportare ossigeno, e ciò le conferisce la sua forma. Considerando invece l’esempio della cellula nervosa, ci si rende immediatamente conto che la sua forma è determinata principalmente dalla sua funzione di interagire con gli altri neuroni. Per questo motivo presenta un corpo centrale e dei prolungamenti, gli assoni.

La forma può anche essere determinata da costrizione esterne, come ad esempio nella cellula epiteliale che è capace di adattarsi all’ambiente grazie alla presenza di un cito scheletro molto dinamico.

Parametri morfologici e dimensioni cellulari

Ulteriore parametro morfologico è dato dalla forma, che solitamente rimane costante ed è determinato per la funzione che la cellula stessa ha nell’organismo. Per poter mantenere costante la divisione la cellula solitamente ricorre alla divisione, non appena superata la dimensione massima. La dimensione è inoltre determinata da un rapporto nucleo-plasmatico, basso nel caso di cellule molto differenziate, e quindi specializzate, alto nel caso di cellule con spiccata capacità di sintesi, ma anche da un rapporto tra la superficie cellulare e la massa totale della cellula.

Il citoplasma e gli organuli

Il citoplasma al suo interno presenta delle aree delimitate da membrana, che costituiscono dei veri e propri compartimenti, responsabili delle varie funzioni che la cellula deve svolgere, chiamati organuli, presenti in tutte le cellule con caratteristiche simili. Un prerequisito essenziale per la vita della cellula è la presenza di una struttura di separazione tra il suo protoplasma e l’ambiente extracellulare. Questa struttura deve essere immiscibile con l’acqua, ed è la membrana plasmatica, anche chiamata plasmalemma. Essa non isola tra di loro i compartimenti intra ed extracellulari, ma li mantiene in continua comunicazione grazie a degli scambi bidirezionali che permettono alla cellula di svolgere la maggior parte delle sue funzioni vitali.

Struttura della membrana plasmatica

Una caratteristica molto importante della membrana è quella di costituire una struttura non rigida, ma fluida e dotata di un certo grado di deformabilità. La membrana è costituita da fosfolipidi, perché dotati di testa idrofila e due code idrofobiche, con possibilità di unirsi tra di loro in una membrana. La membrana plasmatica è costituita dunque da una doppia membrana fosfolipidica dove la porzione idrofilica è indirizzata verso l’ambiente acquoso, mentre la porzione idrofobica è a contatto con l’interno. I fosfogliceridi sono i fosfolipidi più abbondanti in membrana.

Nella membrana è presente anche il colesterolo, che è appartenente alla famiglia degli steroli, e che contribuisce a regolare la fluidità della membrana. Possiamo trovare nella membrana cellulare anche delle proteine che, a seconda della loro posizione, vengono classificate.

• Proteine estrinseche; non sono totalmente immerse nel doppio strato fosfolipidico, ma sono situate esternamente ad esso, o sul versante extracellulare o su quello citoplasmatico. Si legano con legami deboli ai gruppi polari presenti sulla superficie del doppio strato.
• Proteine integrali, o intrinseche; sono una classe di proteine in grado di interagire fortemente con il doppio strato fosfolipidico, grazie al loro contenuto di amminoacidi idrofobici. Contengono una porzione idrofilica che può sporgere o solo su una delle due facce (extracellulare o citoplasmatica) o da entrambe, e in questo caso prendono il nome di transmembrana.
• Proteine ancorate ai lipidi; sono associate alla membrana per mezzo di legami covalenti con i lipidi.

I lipidi dunque determinano la forma della membrana e la sua dinamicità ed impediscono inoltre l’uscita di componenti solubili in acqua. Le proteine invece sono responsabili delle funzioni enzimatiche e funzionano da reattori.

Il nucleo

Il nucleo rappresenta il registra della nostra cellula e contiene al suo interno il DNA. È una struttura molto dinamica, perché si disintegra al momento della divisione e si reintegra al momento della completata divisione. Il nucleo è il più grande organello della cellula, ed è solitamente situato in posizione centrale. Questo organulo va incontro a variazioni strutturali molto vistose in relazione al ciclo cellulare. Il nucleo è solitamente studiato quando la cellula...