Citologia e Microscopi

Introduzione alla Citologia

• La citologia studia le cellule eucariote.
• Analizza la membrana citoplasmatica, le sue funzioni e specializzazioni.
• Esamina il nucleo e il citoplasma, la morfologia e la funzione degli organuli cellulari.
• Include lo studio della divisione cellulare e delle relazioni tra le cellule.
• Unità di misura importanti: cm (organi), mm (organi), μm (cellule e organuli), nm (ultrastruttura di organuli), Å (ultrastruttura di organuli e macromolecole).

Preparazione dei Vetrini

• I vetrini vengono preparati sacrificando un animale, in passato. Il processo richiedeva un prelievo rapido dell'organo e successivi trattamenti istologici per preservarne la morfologia.
• Il tempo che intercorre tra il sacrificio e la preparazione è critico, in quanto l'azione degli enzimi litici dopo la morte può alterare la struttura dell'organo.
• Per motivi etici, la preparazione didattica dei vetrini con animali potrebbe non essere il più precisa.

Tipi di Microscopio

• Il microscopio ottico permette l'osservazione della maggior parte dei tessuti e organi.
• Il microscopio elettronico consente lo studio delle singole cellule e dei loro componenti.
• Il microscopio confocale migliora le immagini in microscopia ottica.

Microscopio Ottico

• Composto da oculari, piatto per il vetrino, obiettivi (con diversi ingrandimenti), sorgente luminosa (lampadina) e meccanica.
• Condensatore proietta un cono di luce sull'oggetto.
• Obbiettivi ingrandiscono l'oggetto.
• Oculare ingrandisce ulteriormente e proietta l'immagine alla retina dell'osservatore.
• L'ingrandimento totale è il prodotto dell'ingrandimento dell'obiettivo per l'ingrandimento dell'oculare.
• Il potere di risoluzione del microscopio è la distanza minima alla quale due punti distinti appaiono come separati.

Microscopio Elettronico

• Fornisce un aumento di risoluzione molto elevato.
• Usa un fascio di elettroni al posto della luce.
• Le lenti sono campi magnetici.
• L'immagine è in bianco e nero, o a colori tramite colorazione post-osservazione.
• Microscopio a trasmissione (2D): fornisce una "radiografia" dell'oggetto.
• Microscopio a scansione (3D): evidenzia la "tridimensionalità" della superficie.

Il Microscopio a Fluorescenza

• Il campione viene illuminato con una lunghezza d'onda specifica della luce per excitare il campione o una sostanza fluorescente che è stata inserita nel campione.
• La luce emessa viene rilevata.

Forma e Dimensioni delle Cellule

• La forma delle cellule è variabile e dipende da diversi fattori, come tipo cellulare, interazioni meccaniche e funzioni.
• Le dimensioni delle cellule tendono ad essere costanti per ciascun tipo cellulare. Le dimensioni degli organismi dipendono dal numero di cellule, non dalle dimensioni di ogni singola cellula.

Composizione Chimica delle Cellule

• L'acqua è il componente principale.
• Proteine: sono macromolecole essenziali nella cellula (strutturali, di secrezione).
• Acidi nucleici: portano l'informazione genetica. (DNA ed RNA).
• Glucidi: carboidrati (monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi).
• Lipidi: componenti delle membrane cellulare (fosfolipidi, colesterolo).

Cellule Procariote ed Eucariote

• Differenze principali: involucro nucleare, presenza di istoni, organuli membranosi (reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi).
• Dimensioni diverse (procarioti generalmente più piccoli).

Membrana Cellulare

• Struttura a doppio strato lipidico (fosfolipidi, colesterolo).
• Proteine intrinseche (integrali), estrinseche (periferiche).
• I lipidi forniscono un'impalcatura di base per le proteine di membrana.
• Regola l'ingresso e l'uscita di sostanze.

Lipidi

• Componenti della membrana (fosfolipidi, colesterolo, glicolipidi).
• Colesterolo: controllo della fluidità della membrana.
• Fosfolipidi: struttura di base della membrana.
• Glicolipidi: riconoscimento cellulare.

Proteine

• Proteine strutturali e funzionali.
• Proteine intrinseche (integrali), estrinseche (periferiche).
• Ad esempio, proteine che formano canali, recettori.
• Ruoli: regolazione, trasporto, riconoscimento, comunicazione cellulare.

Trasporto

• Passaggio di molecole attraverso la membrana cellulare.
• Diffusione (semplice, facilitata).
• Trasporto attivo (primario, secondario).
• Endocitosi (fagocitosi, pinocitosi, endocitosi mediata da recettori).
• Esocitosi.

Reticolo Endoplasmatico

• Ruvido (RER): sintesi e modificazione delle proteine.
• Liscio (REL): sintesi lipidi, detossificazione.
• Regola il trasporto di proteine e lipidi nella cellula.

Apparato di Golgi

• Modificazione, elaborazione e confezionamento delle proteine e lipidi provenienti dal RER.
• Trasporto di molecole verso la membrana cellulare oppure all'esterno della cellula.

Mitocondri

• Produzione di ATP (energia).
• Ruolo nel metabolismo cellulare, compresa la respirazione cellulare.

Lisosomi

• Digestione di materiale intracellulare (eterofagia, autofagia).
• Contengono enzimi idrolitici.
• Importanti funzioni di riciclaggio e degradazione delle molecole.

Perossisomi

• Invece di enzimi idrolitici, i perossisomi contengono enzimi per le reazioni di ossidoriduzione.
• Degradazione di acidi grassi, sostanze tossiche.

Citoscheletro

• Rete di proteine fibrose che conferiscono alla cellula la sua forma e le capacità di movimento.
• Tre componenti principali: microfilamenti, filamenti intermedi, microtubuli.
• Ruoli: movimento cellulare, supporto strutturale, trasporto intracellulare.

Filamenti Intermedi

• Proteine fibrose, non globulari, più stabili dei microfilamenti e dei microtubuli.
• Funzione strutturale, adesione cellulare.
• Si trovano principalmente nelle cellule epiteliali.

Microtubuli

• Strutture filamentose allungate formate da tubulina, proteine globulari, le più grandi dei tre tipi di citoscheletro.
• Importanti per il movimento intracellulare e cellule "mobili" (ciglia, flagelli).

Ciglia e Flagelli

• Prolungamenti cellulari importanti per il movimento cellulare e il trasporto di materiali.
• Struttura 9+2 (nove coppie di microtubuli periferici e una coppia di microtubuli centrali).

Nucleo

• Sede del DNA, informazionedi tipo genetico di un organismo.
• Involucro nucleare: membrana doppia che contiene i pori nucleari.
• Cromatina: DNA + proteine.
• Nucleolo: sito di sintesi di rRNA e ribosomi.
• Matrice nucleoplasmatica: fluido che riempie lo spazio restante nel nucleo.

Ciclo Cellulare

• Fase G1, S, G2 (interfase) e mitosi (M).
• G1: crescita della cellula.
• S: duplicazione del DNA.
• G2: crescita, preparazione alla mitosi.
• M: mitosi (divisione nucleare) + citochinesi (divisione del citoplasma).
• Controllo di qualità durante le varie fasi.
• Importanza delle check-point per la proliferazione cellulare e la prevenzione dei tumori.

Giunzioni Cellulari

• Meccanismi di connessione e comunicazione tra cellule adiacenti.
• Zonule occludenti (tight junctions).
• Zonule aderenti (adherens junctions).
• Desmosomi (desmosomes).
• Giunzioni comunicanti (gap junctions).