Citologia - Le basi per istologia

Microscopia ottica ed elettronica

La risoluzione dell’occhio umano è di circa 0,1 mm. Il potere di risoluzione è la distanza minima alla quale io riesco a vedere due oggetti separati e distinti.

Microscopio ottico

Il potere di risoluzione è di 0,2 μm. Un fascio di luce attraversa il mio campione, passa attraverso un obbiettivo (che rende l’immagine ingrandita) e arriva all’oculare.

Microscopio elettronico

Il potere di risoluzione è di 0,4 μm. Un fascio di elettroni attraversa il mio preparato, arrivano ad uno schermo fluorescente e mi ingrandisce l’immagine (in bianco e nero).

Allestimento preparati

• Fissare: utilizzo delle sostanze (diverse a seconda se si utilizza la microscopia ottica o quella elettronica) nelle quali io immergo il mio campione. In questo modo io lo fisso, cioè mantengo inalterate le strutture del campione come se fosse ancora nel suo ambiente naturale.
• Tagliare: devo fare delle sezioni sottili in modo che possano essere attraversate o dalla luce del microscopio ottico o dal fascio di elettroni del microscopio elettronico.
• Includere: inserisco il mio campione in una resina in modo da poterlo tagliare più facilmente ed efficacemente. Per la microscopia ottica lo includo in una resina detta paraffina, per la microscopia elettronica li includo in una resina detta epossidica.
• Colorare: i coloranti sono di vari tipi a seconda di ciò che voglio vedere, ci sono comunque delle colorazioni standard. Se voglio vedere come sono disposte all’interno le cellule, si usano due tipi di coloranti: acidi o basici. Un colorante basico è portatore di cariche positive e per questo motivo andrà a legarsi con le strutture della cellula cariche negativamente, ossia le molecole acide, e si dicono basofile (si parla ad esempio degli acidi nucleici). Un colorante acido è carico negativamente e si legherà quindi alle strutture della cellula cariche positivamente (che sono, generalmente, le proteine) e sono dette acidofile. Le colorazioni più usate sono l’ematossilina (basico, di colore blu-violetto) e l’eosina (acido, di colore rosa-arancio). Altra colorazione molto usata è quella di PAS, che va a colorare di rosso-magenta gli zuccheri.

Caratteristiche fondamentali della materia vivente

Gli organismi viventi presentano uno schema strutturale, ovvero si possono riconoscere in essi varie parti disposte secondo un preciso rapporto. La materia vivente è dotata di:

• Adattabilità: capacità di interagire con l’ambiente modificando sé stessa e modificando l’ambiente in modo da garantire la continuità dei processi vitali;
• Irritabilità (eccitabilità): capacità di modificarsi in risposta a variazioni dell’ambiente circostante. Una variazione capace di eccitare la materia vivente è detta stimolo;
• Motilità: capacità di muoversi nello spazio e di permettere il movimento di strutture e molecole da un punto all’altro al loro interno;
• Assorbimento: capacità di assumere sostanze dall’ambiente esterno;
• Secrezione: capacità di emettere nell’ambiente sostanze diverse, per qualità o quantità, da quelle preesistenti in esso. Non rientra in questa definizione l’emissione di gas di rifiuto della fotosintesi o della respirazione;
• Catalisi: capacità di far avvenire reazioni chimiche specifiche che sarebbero impossibili, o estremamente lente, nelle medesime condizioni di temperatura e pressione. Le molecole che fungono da catalizzatori per la materia vivente sono dette enzimi;
• Generazione di fenomeni elettrici: capacità di generare differenza di potenziale e correnti elettriche;
• Riprodursi: capacità di dare origine a nuova materia vivente con caratteristiche simili a quella originaria;

La cellula

È l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi e presenta dimensioni medie di 20 – 30 μm, con limiti inferiori (ad esempio la testa dello spermatozoo, che è di 4 – 5 μm) e limiti superiori (la cellula uovo, di circa 150 – 200 μm). La forma della cellula può essere variabile (rotondeggiante, allungata, bilobata, biconcava, ramificata, filiforme, ecc.) e si può modificare a seconda delle necessità (ad esempio il globulo rosso deve avere la possibilità di passare in vasi sempre più sottili).

Le cellule, insieme ad una più o meno abbondante matrice extracellulare (fibre e sostanza fondamentale amorfa), costituiscono i tessuti. I tessuti sono porzioni di materia vivente con aspetto omogeneo o che varia gradualmente e in modo continuo all’interno di ciascun tessuto, che si ritrovano con caratteristiche simili in varie sedi del corpo. Alcune cellule sono parte essenziale di alcuni fluidi biologici, in particolare di sangue e linfa.

In linea generale, le cellule si possono dividere in due grandi gruppi:

• Procariotiche, molto piccole, appaiono omogenee al loro interno. Sono i batteri;
• Eucariotiche, più grandi rispetto alle procariotiche e più complesse.

La cellula è rivestita da una membrana plasmatica, detta plasmalemma, che è un involucro che separa la cellula dall’ambiente extracellulare; la membrana delimita quindi due ambienti: uno intracellulare e uno extracellulare. Sono entrambi ambienti acquosi molto diversi l’uno dall’altro come composizione.

È presente un nucleo, che possiamo considerare come la centrale operativa della cellula. L’insieme di nucleo e citoplasma è anche detto protoplasma.

C’è il citoplasma, in cui sono presenti gli organuli e, eventualmente, gli inclusi:

• Organuli: se paragono la cellula ad un organismo, sono gli organi della cellula. Sono quindi delle strutture necessarie per il funzionamento della cellula. In linea generale sono presenti in tutte le cellule, ci sono però alcune eccezioni (vedi globuli rossi e piastrine) in cui non sono presenti. La mancanza di un organulo è nociva per la cellula. La presenza di più organuli di un certo tipo (ad esempio di ribosomi) rispetto ad un’altra cellula dipende dalla funzione che la cellula deve svolgere.
• Inclusi: ne sono esempi la melanina, il glicogeno, ecc. Sono delle sostanze che sono presenti solo in quelle cellule in cui hanno ragione di essere, ma non sono necessarie per la vita della cellula, possono solo aiutare a farla funzionare più efficacemente. Ci sono molte cellule che non presentano inclusi perché non necessari per il loro funzionamento.

Ogni cellula nasce sempre da un’altra cellula!

Membrana plasmatica

La membrana cellulare, detta anche membrana plasmatica, o membrana citoplasmatica, o plasmalemma, è una sottile pellicola che varia dai 7,5 ai 10 nm che avvolge tutta quanta la cellula e che la separa dall’ambiente circostante, costituita da tre componenti principali: lipidi, proteine e glicidi.

• Lipidi: sono essenzialmente costituiti da fosfolipidi, molecole dette anfipatiche che presentano nella loro struttura sia una regione polare carica idrofile, che sta bene in ambiente acquoso, rappresentata dai gruppi fosfato (la “testa”) e una regione apolare idrofoba, rappresentata dagli acidi grassi (le “code”). Oltre ai fosfolipidi sono presenti delle molecole di colesterolo che danno la giusta rigidità alla cellula. La membrana plasmatica è formata da un doppio strato di fosfolipidi, messi in maniera tale che le regioni polari (teste) sono disposte verso gli ambienti acquosi, sia quello intracellulare che quello extracellulare. Le code idrofobe sono attaccate tra loro a delimitare una regione interna della membrana.
• Proteine: si inseriscono nel doppio strato fosfolipidico della membrana. Le proteine della membrana sono diverse e hanno diverse funzioni. Si possono classificare in due gruppi: estrinseche ed intrinseche. Si dicono estrinseche se presentano, nella loro struttura, delle cariche, e per questo motivo non possono passare attraverso la membrana, prendendo quindi rapporti con la membrana solo attraverso le teste polari dei fosfolipidi, sia in ambiente intracellulare che in quello extracellulare (sono quelle in rosso e in giallo). Le proteine intrinseche (o integrali) sono quelle che presentano una regione idrofoba non carica, per questo motivo possono inserirsi nel doppio strato fosfolipidico (lo possono attraversare completamente, sono dette per questo anche transmembrana).
• Glicidi: si trovano associati alle proteine (a formare le glicoproteine) o alle teste polari dei lipidi (a formare i glicolipidi) ma sempre e solo sul versante extracellulare. L’insieme dei residui zuccherini che sono legati alla membrana costituisce il glicocalice (che posso vedere grazie alla reazione PAS).

La percentuale è di circa il 50% di fosfolipidi e 50% di proteine. Solo l’1% è costituito dagli zuccheri (glicidi).