Morfologia umana I

Corso di laurea in biotecnologie, indirizzo medico farmaceutico:

Morfologia umana I, Vannucchi-Bani

Lorenzo Mangani

2021

Contents

1 Citologia 3

1.1 Membrana plasmatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.1 Struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.2 Proteine di membrana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.3 Glicocalice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.4 Trasporto di membrana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.5 Specializzazioni del plasmalemma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Citoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Ribosomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4 Reticolo Endoplasmatico Ruvido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5 Reticolo Endoplasmatico Liscio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.6 Apparato di Golgi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.7 Mitocondri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.7.1 Teoria endosimbiontica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.8 Lisosomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.9 Citoscheletro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.10 Inclusi citoplasmatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.11 Nucleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.12 Mitosi e ciclo cellulare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 Istologia 13

2.1 Tessuto epiteliale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.1 Epitelio di rivestimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.2 Neuroepitelio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.1.3 Epitelio ghiandolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2 Tessuto connettivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.2.1 Cellule del tessuto connettivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.2.2 Sostanza intercellulare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2.3 Membrana basale o lamina reticolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.4 Classificazione tessuti connettivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3 Tessuto muscolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.3.1 Tessuto muscolare striato scheletrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.3.2 Tessuto muscolare striato cardiaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.3.3 Tessuto muscolare liscio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.4 Tessuto nervoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1

3 Embriologia 42

3.1 Gametogenesi maschile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.2 Gametogenesi femminile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.2.1 Follicologenesi ormono-indipendente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.2.2 Follicologenesi ormono-dipendente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.2.3 Ovulazione e luteinizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.2.4 Ciclo ovarico e ciclo uterino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.3 Fecondazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.4 I settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.5 II settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

3.6 Placenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.7 III settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.8 IV settimana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.9 Morfogenesi della faccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.10 Regione faringea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.11 Derivati del mesoderma parassiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.12 Derivati del mesoderma intermedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.13 Sviluppo di gonadi e vie genitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.14 Formazione cellule del sangue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.15 Metameria e geni omeotici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2

1 Citologia

L’occhio umano ha un potere di risoluzione che arriva fino a 0,1mm, con il microscopio ottico si può arrivare

fino a 0,2µm mentre quello elettronico fino a 0,4µm. Le cellule hanno forma e dimensione diversa a seconda

della funzione, queste hanno diversi organuli che durante la differenziazione possono essere persi (questi però

vi sono per forza nella parte iniziale della sua vita).

1.1 Membrana plasmatica

1.1.1 Struttura

Il modello della membrana plasmatica attualmente in uso è quello a ”mosaico fluido” proposto da Singer

e Nicolson. Il processo con cui si arrivò a questo iniziò con il teorizzare che la membrana fosse formata

da lipidi, osservando che le sostanze idrofobe passavano più facilmente all’interno delle cellule. Notando la

natura anfipatica della membrana si arrivò anche a capire che il principale tipo di lipidi sono i fosfolipidi, che

possiedono una testa idrofila e una coda idrofoba. Per spiegare poi come le sostanze passino dal doppio strato

fosfolipidico si arrivò al ”modello a sandwich”, secondo questo sopra al doppio strato vi sono uniformemente

distribuite delle proteine di trasporto, questo modello fu però scartato poichè si notò che le fosfolipasi agivano

troppo facilmente sulla membrana. Si arrivò quindi alla fine al ”modello a mosaico fluido”, con proteine

che si trovano in posizione sparse nel doppio strato. Oltre ai fosfolipidi nella membrana troviamo anche

il colesterolo, sempre anfipatico, che fa da tampone di fluidità, questo è in grado di entrare nello strato

fosfolipidico impedendo le interazioni tra acidi grassi vicini e rendendo quindi la membrana più rigida.

1.1.2 Proteine di membrana

Per quanto riguarda le proteine di membrana possiamo trovare sia quelle transmembrana, quando attraver-

sano almeno uno dei due strati, sia quelle periferiche, quando si legano a dei fosfolipidi di membrana.

1.1.3 Glicocalice

Sullo strato membranoso si può formare a seconda delle diverse cellule uno strato più o meno spesso di zuc-

cheri chiamato glicocalice con funzione di protezione, riconoscimento, adesione ed assorbimento. Prendendo

come esempio il globulo rosso possiamo trovare in questo tipo di cellula un glicocalice con con due funzioni

essenziali: riconoscimento degli antigeni e , grazie alla presenza su di questo dell’acido sialico, formazione di

una carica negativa sulla membrana in modo da favorire il respingimento tra globuli rossi, impedendo quindi

l’agglutinamento.

1.1.4 Trasporto di membrana

• Trasporto passivo: in questo caso le molecole passano attraverso la membrana a favore del gradiente

di concentrazione o del grandiente elettrochimico. Quando la diffusione di un soluto o di uno ione è

spontanea e passa per la membrana senza bisogno di intermediari si parla di diffusione semplice. Nel

caso in cui invece la diffusione passi per degli intermediari proteici allora si parla di diffusione facilitata:

le proteine di questo tipo possono essere sia canale, quando vi sono dei canali che fanno da filtro per

determinati soluti o ioni, sia permeasi, delle proteine allosteriche in grado di accogliere del soluto e

cambiare conformazione verso l’interno o l’esterno per il rilascio.

3

Figure 1: Esempio di una permeasi: proteina GLUT1

• Trasporto attivo: in questo caso le molecole passano in senso contrario al gradiente di concentrazione

o elettrochimico, per fare ciò quindi vi sono dei trasportatori proteici che attuano il passaggio. Questo

tipo di trasporto può essere o favorito da ATP oppure favorito da un gradiente a discapito dell’altro.

Quando si utilizza ATP si parla di trasporto diretto e le proteine di trasporto in questo caso sono

le pompe ATP-dipendenti, la più significativa tra queste è la pompa sodio/potassio: la proteina è

+

aperta verso l’interno e accoglie 3N a , successivamente la pompa viene fosforilata e viene indotto il

cambiamento conformazionale verso l’esterno con cio vengono rilasciati i tre ioni e vengono accolti

+ +

2K , defosforilando poi la pompa questa ritorna nella posizione iniziale e rilascia anche i 2K .

Figure 2: Pompa sodio/potassio

Nel caso in cui si voglia andare contro gradiente di concentrazione senza fosforilazione è possibile

sfruttare il favoritismo del gradiente elettrochimico, si parla in questo caso di trasporto indiretto. Un

+

esempio di questo tipo di meccanismo è il simporto N a /glucosio: per questa funzione si sfrutta il fatto

+

che la membrana interna abbia carica negativa, 2N a vengono accolti da una proteina aperta verso

l’esterno e questo legame porta l’unione anche di una molecola di glucosio, cosı̀ si induce il cambiamento

conformazionale e vengono rilasciati sia gli ioni che il glucosio (successivamente poi tramite le pompe

sodio/potassio vengono espulsi nuovamente gli ioni).

Figure 3: Carrier sodio/glucosio

• Trasporto vescicolare: la cellula è in grado anche di modificare il proprio plasmalemma scambiando

cosı̀ molecole di grandi dimensioni:

- Gemmazione; si forma un raggruppamento di molecole da trasportare nei pressi del plasmalemma

interno provocando l’avvicinamento di due lembi fino al distacco

- Endocitosi; si accumulano molecole sulla membrana esterna creando un invaginazione ed il con-

seguente distacco. Questa può essere di tre tipi:

4

∗ Pinocitosi, in cui si concentra materiale in un unico punto fino all’endocitosi. In alcuni tessuti

viene effettuata solo per portare materiale da un versante all’altro senza che questo entri a

contatto con la cellula (transcitosi).

∗ Endocitosi mediata da recettore, in cui quest’ultimo sceglie selettivamente cosa far entrare. Un

esempio di questo meccanismo è il trasporto del ferro. Il ferro circola legato alla transferrina

formando il complesso ferrotransferrina (che quando non vi è il ferro è solo apotransferrina).

Un recettore di membrana riconosce il complesso, lo lega e lo ingloba in una vescicola. La

vescicola viene quindi segnata con la clatrina (necessaria per non utilizzare immediatamente

il contenuto della vescicola). Nel caso in cui si debba usare il contenuto si degrada la clatrina

e la vescicola si fonde con un endosoma che abbassa il pH dell’ambiente vescicolare e stacca

la transferrina, cosı̀ il ferro si accumula per diffusione o viene utilizzato per formare il gruppo

eme, l’apotransferrina rimasta nella cellula uscirà a questo punto per esocitosi e ricomincerà

il ciclo.

∗ Fagocitosi, in cui materiali di grandi dimensioni vengono avvolti da delle estroflessioni per

fali entrare in una vescicola chiamata fagocita.

- Esocitosi; una vescicola interna alla cellula si fonde al plasmalemma liberando il proprio materiale

verso l’esterno

Esocitosi ed endocitosi devono avvenire nello stesso momento per garantire la dimensione costante della

membrana plasmatica.

1.1.5 Specializzazioni del plasmalemma

In alcuni casi il plasmalemma può cambiare la propria forma per formare delle specializzazioni che possono

essere sia funzionali che giunzionali.

1. Specializzazioni funzionali: sono apicali (microvilli, stereociglia e ciglia vibratili) oppure basali (in-

foldings). I microvilli non sono generalmente visibili al microscopio ottico ma si nota che c’è una

zona apicale sulla cellula striata che non si colora. La loro funzione è quella di aumentare la super-

ficie della cellula per permettere un maggiore assorbimento, hanno un glicocalice molto sviluppato.

All’interno i microvilli sono formati da microfilamenti e da proteine spaziatrici che li tengono saldi

(fimbrina e villina), all’apice e alla base di questi vi è un cappuccio di proteine amorfe che impediscono

la polimerizzazione e depolimerizzazione dei microfilamenti. Lateralmente i microvilli hanno miosina

I e calmodulina necessarie ad accorciare i microfilamenti, la seconda serve a legare il calcio che poi è

necessario alla miosina e al microfilamento insieme all’ATP per la contrazione. I microvilli si trovano

principalmente nelle cellule intestinali. Le stereociglia sono più grandi dei microvilli e si trovano prin-

cipalmente nell’epididimo dell’apparato riproduttore maschile e servono a nutrire e a far maturare

definitivamente gli spermatozoi.

Le ciglia vibratili hanno un diametro di circa 10µm e sono presenti nelle vie aeree con la funzione

5

di rimuovere il secreto che qua viene continuamente prodotto muovendosi dall’interno verso l’esterno,

questo secreto serve a diminuire la tensione superficiale delle vie per non farle chiudere e ad intrappolare

particelle dell’aria; sono situate però anche nelle vie uterine per trasportare lo zigote dalle tube all’utero.

Il ciglio si divide in una parte fissa chiamata corpo basale e una parte mobile chiamata assonema, il

primo è formato come un centriolo (9 triplette), infatti è proprio questo a formarlo, mentre il secondo

formato da una struttura 9 coppie + 2, le coppie sono formate da un microtubulo completo, filamento

A, e uno invece che si forma su quello completo, filamento B (di 11 protofilamenti solitamente); tra le

due parti del ciglio si interpone una piastra basale amorfa. Il movimento dei cigli è metacrono, non

sincrono, quindi spostano il materiale un ciglio alla volta muovendosi a colpo di frusta. Il movimento

avviene grazie ad una dineina a due braccia, questa è stabilmente collegata al microtubulo A e tramite

ATP si collega anche al B, con ciò visto che i microtubuli non possono spostarsi la dineina scorre in

basso e flette il ciglio, quando poi la proteina arriva in forndo il tutto ritorna alla posizione di partenza.

Le infoldings sono delle introflessioni del plasmalemma su cui vi sono mitocondri e pompe di mem-

brana, quest’ultime servono a creare un gradiente elettrochimico. Queste le si trovano nelle ghiandole

salivari e nel rene a formare delle strutture bacillari, nel primo caso trasformano la pre-saliva in saliva

mentre nel secondo servono al riassorbimento di acqua e soluti.

2. Giunzioni cellulari: l’adesione tra cellule può essere cellula-cellula oppure cellula-matrice, per la for-

mazione delle giunzioni il primo passo è il riconoscimento tramite recettori adesivi, questo tuttavia non

basta e quindi si formano altre interazioni. I recettori adesivi sono le caderine, le selectine, le CAM e

le integrine. Le giunzioni che si formano sono:

• giunzioni adesive, queste sono formate tramite recettori adesivi e si dividono in:

– giunzioni aderenti; sono cellula-cellula formate da caderine-E che si legano tra loro fuori dalla

cellula, poi vengono integrate con proteine adattatrici che si connettono ai microfilamenti. I

microfilamenti si estendono per l’intera cellula e poi da una giunzione all’altra a formare una

cintura di microfilamenti.

– desmosomi; sono cellula-cellula formate da desmogline e desmocolline (caderine) che si legano,

sempre tramite proteine adattatrici, ai filamenti intermedi. I punti di contatto sono simili

a bottoni ma, come nelle aderenti, rimane uno spazio tra le due membrane, la funzione di

queste giunzioni è quella di resistenza meccanica, infatti si trovano ad esempio nella parete

uterina e nel cuore.

– adesioni focali; sono cellula-matrice formate da integrine che si connettono a fibronectine e

microfilamenti. Le adesioni focali vengono formate da dei prolungamenti della cellula per

attuare il movimento ameboide, in questo modo la cellula è in grado di spostarsi per un

tessuto connettivo.

– emidesmosomi; sono cellula-matrice formate da integrine che si connettono con i filamenti

intermedi, hanno la funzione di resistenza meccanica e sono tipiche della lamina basale. Queste

giunzioni sono simili ai desmosomi ma sono a metà.

• giunzioni occludenti, formate da proteine specializzate e sigillano completamente uno spazio tra

due cellule. Le proteine specializzate sono le claudine e le occludine, queste si distibuiscono su

gran parte della membrana e formano delle barriere di permeabilità in cui fluidi e sostanze si

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fermano. La membrana di permeabilità ha la funzione di creare una polarità sulla membrana e,

per esempio, nello stomaco concentrano i trasportatori sui microvilli.

• giunzioni comunicanti, formate da proteine specializzate, chiamate connessine, che permettono

una connessione tra cellule. Le connessine creano dei canali tra cellule, ogni canale è formato da

6 connessine che si dispongono in connessoni e sono regolati da uno stimolo.

1.2 Citoplasma

Gli organuli stanno in una zona liquida chiamata citosol. Per individuare l’acidità o la basicità di una cellula

viene utilizzata la colorazione ematossilina-eosina (l’ematossilina colora di blu i substrati acidi mentre l’eosina

di rosso i substrati basici). Il nucleo si colora sempre di blu poichè ha al suo interno DNA e RNA, che sono

due acidi, ciò che si col