ISTOLOGIA - OPD 1° anno 2024-25 PDF

**ISTOLOGIA** **BERTINI Mercoledì 16/10** GiuseppeBertiniDoc su YT, video sui tessuti **Libro**: Istologia umana, Idelson Gnocchi e Embriologia umana, Idelson Gnocchi Citologia: studio della cellula Cellula del cuore: nucleo tondeggiante Microscopio elettronico a scansione, permette di vedere la forma tridimensionale degli oggetti Immuno-fluorescenza, per vedere alcune cose specifiche della cellula Microscopia elettronica a trasmissione, ci permette di vedere gli organelli della cellula Microscopia ottica, permette di vedere l'insieme della cellula **BERTINI Venerdì 18/10** **Metodi per lo studio morfologico di cellule e tessuti** Gli oggetti di interesse sono troppo piccoli per essere osservati a occhio nudo, un oggetto è piccolo rispetto alla nostra esperienza quotidiana ma quanto piccolo? Per saperlo noi facciamo riferimento agli ordini di grandezza; tipicamente non è necessario sapere la misura esatta dell'oggetto ma è invece importante sapere inserirlo in un ordine di grandezza. Si utilizzano le scale di grandezza, Angstrom è un decimo di nanometro. L'istologia studia oggetti che non ci sono familiari, bisogna bene capire gli ordini di grandezza di questi oggetti (ad esempio la proteina ha un ordine di grandezza molto più grande di quello di uno ione). È importante anche sapere la differenza dell'ordine di grandezza tra termini simili: ad esempio i villi che sono grandi circa 1mm e microvilli che sono grandi circa 1micron, ogni cellula di quelle che compongono l'epitelio intestinale contengono centinaia di microvilli, mentre un villo è composto da tantissime cellule. **Esempi di strutture di interessa e relativi ordini di grandezza** Villo intestinale: 1mm Diametro di un capello: 100micron Linfocito: 10 micron Batterio: 1 micron Virus: 100 nanometri Anticorpo: 10 nanometri Glucosio: 1 nanometro L'occhio ci consente di vedere oggetti fino a una certa dimensione, la capacità di distinguere oggetti piccoli si chiama potere risolutivo (quello dell'occhio umano è di circa 100 micron, cioè oggetti più sottili di un capello). Il potere risolutivo è la capacità di distinguere due oggetti vicini. Per osservare oggetti più piccoli è necessario utilizzare strumenti dotati di un potere risolutivo maggiore. **Microscopio ottico** In questo tipo di microscopio luce deve attraversare il preparato, quindi la luce è trasmessa attraverso il preparato il quale lascerà passare alcuni fotoni e ne tratterrà altri, la luce residua viene convogliata o a una videocamera o direttamente agli oculari facendo comparire l'immagine istologica. Ci sono dei passaggi per preparare una sezione istologica. L'istologo, nella preparazione della sezione, incontra dei problemi tra cui: - il campione di tessuto prelevato dal corpo tende a decomporsi e quindi viene fissato, si può fare fissazione in diversi modi, ad esempio tramite immersione in aldeidi (un tessuto fissato in aldeidi può resistere per tempi molto lunghi, le aldeidi sono in grado di interagire con le proteine e legarle fra di loro, creando tutti questi legami si fermano tutte le attività biologiche del tessuto) - il tessuto deve essere sezionato, però i tessuti biologici (con qualche rara eccezione) sono molli e per poter ottenere sezioni sottili devo indurire il campione; l'indurimento si ottiene o tramite congelamento o tramite inclusione in materiale solido (il campione viene incorporato in un materiale duro, si usa solitamente la paraffina, una specie di cera) - la luce non ha una grande capacità di attraversare i corpi, e per questo le sezioni di tessuto devono essere sottili (all'incirca 10 micron di spessore); si utilizza il microtomo per tagliare i preparati inclusi in paraffina mentre si utilizza il criostato (microtomo incorporato in un congelatore) per tagliare i preparati congelati - i tessuti biologici sono per lo più incolori o privi di contrasto cromatico e quindi se metto una sezione sottile sul vetrino al microscopio, nella maggior parte dei casi vedo una cosa trasparente; per questo devo colorare il tessuto con particolari colorazioni, in particolare si marcano selettivamente solo alcune componenti di cellule e tessuti (così creo un contrasto cromatico che mi permette di distinguere gli elementi), spesso si usa una combinazione di coloranti basici e coloranti acidi (il colorante basico si lega con sostanze acide e viceversa); tecnica ematossilina**-**eosina, l'ematossilina è una sostanza basica di colore blu-violetto, l'eosina è una sostanza acida di colore rosa arancione; l'ematossilina basica si lega a sostanza acide (basofile) mentre l'eosina acida si lega a sostanza basiche (acidofile o eosinofile). Se nel tessuto c'è una sostanza basica, questa tenderà a legarsi con un colorante acido e quindi la sostanza è acidofila Ad esempio, i granulociti (globuli bianchi) possono essere acidofili, basofili o neutrofili a seconda di come si colorano i loro granuli; il nucleo è quasi sempre basofilo per via degli acidi nucleici. In questo caso i granuli dei granulociti sono delle grandi vescicole, in altri casi i granuli possono essere oggetti diversi. ![](media/image2.jpg)**Preparato di una sezione di pancreas** **[Preparato di ematossilina:]** l'anello che si nota è un dotto escretore del pancreas, le cellule che si notano sono quelle che delimitano il dotto; gli acini pancreatici sono quelli che stanno intorno e che producono gli enzimi digestivi, c'è una basofilia lungo il margine dell'acino; l'ematossilina si è legata all'eucromatina nucleare mentre ha lasciato indifferente il citoplasma. **[Preparato di eosina:]** Il citoplasma è molto ricco di nuclei; le proteine sono responsabili dell'acidofilia (si legano molto bene con coloranti acidi, perché sono basiche), le cellule secernenti sono ricche di vescicole piene di enzimi e per questo acidofile. Il nucleolo ha un'importante componente proteica, anche nel margine del nucleo c'è acidofilia perché anche lì ci sono delle proteine. Si notano due vasi sanguigni co parete eosinofila (un'arteria e una vena), l'arteria con spessore maggiore e la vena con spessore minore (la differenza sta nello spessore della parete muscolare), la parete muscolare contiene le proteine actina e miosina (basiche) della cellula muscolare liscia. **Altre colorazioni** - Cresil-violetto - Impregnazioni argentiche (Golgi) - Immunoistochimica: quando faccio una colorazione cerco di evidenziare alcune caratteristiche non di una singola sostanza ma di una classe di sostanza (ad esempio tutti gli acidi o tutte le basi), tuttavia posso dire di voler evidenziare solo una particolare componente e per fare questo devo fare un'immunoistochimica; per prima cosa devo isolare estrarre il marker (una proteina) dalle cellule, poi inietto il marker nel sottocute di un animale che viene riconosciuta come corpo estraneo, vengono prodotti anticorpi specifici per combattere il marker, si fa poi un'estrazione di sangue dall'animale e si forma il siero, nel quale ci sarà un'alta concentrazione di anticorpo specifico per il marker; si arriva ad avere gli anticorpi specifici per la sostanza iniettata, viene poi immerso il tessuto in una soluzione ricca di anticorpi specifici i quali legano la sostanza di interesse L'istochimica è una tecnica istologica che sfrutta la capacità di una componente del tessuto di entrare a far parte di una reazione chimica, non avviene una semplice adesione, affinità tra un composto acido e uno basico ma avviene una reazione chimica che da vita a una cosa colorata. Tecnica PAS: la PAS positività si usa per evidenziare nei tessuti componenti glucidiche (saccaridi) come ad esempio accumuli di glicogeno, oppure la mucina accumulata nelle cellule che producono muco. Il microscopio ottico è lo strumento ideale per esaminare l'organizzazione dei tessuti ed, entro certi limiti, anche alcune parti di cellule; ma la migliore immagine ottenibile al microscopio ottico consente di apprezzare solo alcuni dettagli subcellulari. Il microscopio elettronico è lo strumento ideale per studiare l'ultrastruttura delle singole cellule (termine "ultra" legato alla microscopia elettronica). Ultramicrotomo: è l'equivalente del microtomo per la microscopia ottica solo che: la paraffina è troppo tenera e quindi devo usare cose più dure, la resina, quindi campioni istologici inclusi in resina; l'ultramicrotomo riesce a fare sezioni di spessore 40-80 nanometri (così piccole che serve un microscopio per vedere la sezione che viene tagliata chiamato stereomicroscopio, che si usa per vedere oggetti tridimensionali). Microscopio elettronico a scansione: permette di vedere oggetti tridimensionalmente **BERTINI Mercoledì 23/10** **La membrana plasmatica** Il segreto della nostra vita è il codice genetico: esso è scritto nel DNA e tramite l'espressione genica la cellula produce proteine; inoltre, il DNA si duplica e questo da origine al principio di ereditarietà, mentre le alterazioni che avvengono a carico del DNA sono alla base del concetto di evoluzione. L'altro segreto della vita è la membrana plasmatica, tutto nasce da un brodo primordiale che contiene tutte le sostanze organiche necessarie per dare origine a un essere vivente, l'esistenza di questo brodo non ha senso finché a un certo punto la natura non trova il modo per sequestrare in un piccolo spazio chiuso una goccia di questo brodo dando origine al protoplasma racchiuso all'interno del plasmalemma (membrana cellulare). Questo involucro ha una proprietà importante, ovvero ha una permeabilità selettiva: alcune sostanze attraversano velocemente e facilmente la membrana mentre altre vengono respinte. Questo sta alla base del fatto che il materiale che si trovava all'interno dell'involucro si modificava attraverso reazioni chimiche e i prodotti derivanti da queste reazioni rimanevano all'interno dell'involucro e quindi la composizione dell'interno si modificava e di conseguenza si distingueva da quella dell'esterno. La membrana consentiva di accumulare all'interno di questo spazio dei composti di un certo tipo rispetto all'ambiente circostante che quindi progressivamente diventava distinto dall'interno. Lo spazio deve essere sufficientemente piccolo affinché le sostanze siano abbastanza vicine per reagire e sufficientemente grande affinché riesca a contenere una quantità di materiale adeguata per i processi che devono avvenire. La natura dell'involucro deve essere adeguata da riuscire contenere la gocciolina senza rompersi e senza pesare troppo sull'intera economia. Grazie alla membrana c'è una differenza nel gradiente di concentrazione delle sostanze tra l'interno e l'esterno della cellula. La membrana è plastica, deformabile e quindi può crescere di dimensioni, si può adattare agli oggetti circostanti e si può deformare fino a dividersi in due comparti chiusi definiti e distinti (questo è all'origine del principio della vita cellulare dove le cellule si dividono). Per comprendere l'organizzazione molecolare della membrana è necessario il contributo della biochimica e della fisiologia. Il materiale che costituisce la membrana plasmatica deve essere abbondante in natura (devono essere componenti chimiche facilmente sintetizzabili), deve essere facilmente assemblabile ed estendibile, deve essere deformabile ed adattabile, deve essere selettivamente permeabile. **Fosfolipidi** La membrana è costituita da fosfolipidi (costituiti da una testa polare con gruppo fosfato, un glicerolo con 3 punti di legame che si combina facilmente sia con molecole polari sia con molecole apolari, ovvero gli acidi grassi che formano le code). I fosfolipidi sono anfipatici: la testa è polare e idrofilica, le code sono apolari ed idrofobiche. I fosfolipidi hanno due code, hanno un ingombro cilindrico; se li butto in acqua si mettono uno vicino all'altro (per ridurre l'energia libera tra le code) e in doppio strato, si crea quindi un bilayer che si chiude spontaneamente su sé stesso a formare una superficie continua. La membrana può essere considerato un fluido bidimensionale: fluido perché i fosfolipidi sono legati tra di loro con legami deboli e quindi possono scorrere su di loro, muoversi lateralmente e ruotare spontaneamente (questo succede spesso e molto velocemente), "bidimensionale" perché c'è la possibilità di far passare i fosfolipidi da un lato all'altro della membrana (è un evento raro salvo quando aiutato da enzimi, che facilitano il passaggio da un lato all'altro), questo passaggio si chiama flip-flop. Le teste polari sono a contatto con la fase acquosa sia intra che extracellulare, le code apolari idrofobiche sono idrofobiche e si guardano tra di loro; lo strato di acidi grassi delle code è la parte cruciale del meccanismo di isolamento tra l'interno e l'esterno della cellula. Esistono fosfolipidi diversi e diverse membrane possono essere costituite da repertori diversi di fosfolipidi. I fosfolipidi variano in base alla testa e in base alle caratteristiche delle code (che variano in lunghezza -si va da 14 a 24 atomi di carbonio- e in saturazione, se è satura è dritta se è insatura tende a curvarsi). In base a come sono fatte le catene di acidi grassi si può dedurre come si comporta la membrana: se prevalgono catene lunghe e sature la membrana sarà spessa impermeabile rigida (perché se le catene di acidi grassi sono dritte allora sono parallele tra di loro e sono ben impacchettate), se le catene sono corte e insature allora la membrana sarà sottile permeabile e fluida. **Colesterolo** Il colesterolo è una molecola indispensabile per la cellula, la quale è in grado di sintetizzarlo da sola. È formato da uno sterolo (costituito da 4 anelli di carbonio) e da un idrocarburo. Anche il colesterolo è anfipatico, cioè ha una parte polare e una parte apolare (una parte idrosolubile e una liposolubile); il colesterolo nella membrana tende ad occupare le parti lasciate libere dalle code apolari, per compattare la membrana e renderla più rigida e meno permeabile. Le membrane di diverse cellule o quelle di diverse parti di una cellula sono tutte fatte di fosfolipidi, colesterolo e proteine ma le composizioni cambiano tra una e l'altra. **Proteine** Se la nostra membrana fosse fatta solo di fosfolipidi e colesterolo il suo grado di impermeabilità sarebbe eccessivo per rendere possibile la vita, c'è quindi bisogno di qualcosa che favorisca lo scambio di sostanze e informazioni tra l'interno e l'esterno della cellula, ovvero le proteine. Le proteine riescono a traslare e muoversi lungo la membrana a causa della fluidità del bilayer ma non riescono a fare flip-flop; ci sono dei punti della membrana dai quali le proteine non possono passare. Composizione membrana: 50% fosfolipidi e 50% di proteine di membrana Le proteine di membrana fanno 4 azioni: - favoriscono il trasferimento di sostanze, che altrimenti non potrebbe entrare o uscire dalla cellula - interazioni tra interno ed esterno della cellula, in particolare le cellule ricevono segnali sottoforma di molecole e l'interazione tra questi segnali (ligandi) e le proteine di membrana (recettori) da origine a una serie di eventi che viene chiamata **trasduzione del segnale** - adesione e riconoscimento, ci sono proteine che operano attraverso meccanismi di adesione o di riconoscimento reciproco, ad esempio alcuni tessuti possiedono proteine di membrana che si legano a proteine di membrana di cellule vicine formando le cosiddette giunzioni - attività enzimatica, moltissime proteine di membrana hanno attività enzimatica Non tutte le proteine di membrana passano parte per parte il bilayer fosfolipidico: Proteine integrali o intrinseche, almeno una loro parte è incorporata nel bilayer - proteine incorporate nella membrana ma che non attraversano il bilayer parte per parte - **transmembrana**, attraversano parte per parte il bilayer - **single pass** (attraversano una volta) - **multi-pass** (attraversano più volte) Le proteine integrali, specialmente quelle transmembrana, sono costruite in modo tale da andare il più d'accordo possibile con il bilayer fosfolipidico, per cui se si guarda la composizione in amminoacidi delle parti che sono esposte fuori dalla cellula o dentro la cellula rispetto alle parti che sono incorporate nel bilayer, si nota che gli amminoacidi che sono esposti verso l'esterno o interno della cellula sono polari (sono idrofilici quindi possono essere bagnati dall'acqua che si trova all'interno o all'interno della cellula) mentre nella parte incorporata nel bilayer gli amminoacidi sono apolari (vanno d'accordo con i fosfolipidi della membrana). Nonostante tra la proteina di membrana e i fosfolipidi non ci siano legami covalenti, estrarre una proteina di membrana è molto difficile perché l'interazione tra proteina e la membrana è molto stabile grazie all'enorme numero di legami deboli. Proteine periferiche o estrinseche: aderiscono alla membrana (grazie all'interazioni con proteine integrali tramite legami deboli, posso aderire ma anche slegarsi dalla membrana, il loro legame è reversibile) ma non sono incorporate nel bilayer fosfolipidico. Struttura secondaria delle sequenze peptidiche incorporate nel bilayer: alfa-elica e foglietto beta. L'architettura di una proteina giustifica il modo in cui si comporta, la sua funzione. Le proteine possono traslare lateralmente, ruotare su sé stesse e muoversi grazie alla fuidità della membrana, il loro flip flop è praticamente impossibile; possono esistere dei punti lungo le membrane attraverso cui le proteine non possono passare. **Glucidi di membrana** Dal punto di vista quantitativo sono la componente minoritaria, sono tipicamente aggiunti sulla superficie extracellulare. Gli zuccheri possono essere aggiunti alle proteine (glicoproteine) o ai lipidi (glicolipidi). Zattere lipidiche: ci sono delle zone lungo la membrana molto ricche di colesterolo e molto ricche di certe combinazioni di fosfolopidi che rendono la membrana più spessa, più compatta e riduce la fluidità o ovvero riduce i movimenti laterali, grazie a questo la membrana riesce a trattenere proteine che sono funzionalmente correlate fra di loro allo scopo di rendere le cascate di reazioni più rapide (se le proteine sono più vicine tra di loro fisicamente, l'azione complessiva diventa più efficiente più rapida e con meno attese, e quindi la capacità di tenere vicine fra di loro proteine di membrana che sono correlate funzionalmente è una cosa importante per le cellula). Tecnica istologica: far penetrare nell'interstizio tra le cellule vicine dei sali d'argento (sostanze nere ben visibili al microscopio) per visualizzare non direttamente la membrana ma l'interstizio che separa le membrane vicine, questa tecnica è un tipo di impregnazione argentica Al microscopio elettronico a trasmissione riesco a vedere le membrane. **BERTINI Venerdì 25/10** **[Presentazione L06]** **Organizzazione della cellula eucariotica** Le cellule eucariotiche possiedono endomembrane a differenza di quelle procariotiche. La cellula eucariotica ha un articolato sistema di endomembrane, che sono leggermente diverse tra di loro: il plasmalemma di tutte le cellule e le membrane di tutti gli organelli condividono la stessa struttura di base (proteine immerse in un bilayer lipidico) ma plasmalemmi di diversi tipi cellulari oppure diverse membrane all'interno della stessa cellula differiscono per il corredo di proteine e per la composizione in fosfolipidi. La membrana di ciascun organello è caratterizzata da un particolare corredo di proteine. La membrana ha una forte plasticità, le membrane sono in grado di cambiare forma, di estendersi e di dividersi in due compartimenti diversi, si possono anche fondere tra di loro. Non esiste una membrana che ha una discontinuità, se buco la membrana la cellula smette di vivere. Quindi la membrana ha deformabilità, plastica, capacità di creare più compartimenti a partire da uno ma anche delicatezza (ovvero la necessità di mantenere un'identità, un'integrità). Le membrane delimitano spazi rigorosamente chiusi, entro certi limiti possono deformarsi senza rompersi, possono dividersi e unirsi tra loro. Nella cellula c'è una netta distinzione in due comparti separati: il citosol e il comparto membranoso. Le endomembrane suddividono il citoplasma in citosol (ovvero la parte solubile del citoplasma, tutta la parte di citoplasma che non è racchiusa all'interno delle endomembrane) e comparto membranoso (il quale è costituito dall'insieme degli organelli membranosi della cellula, come mitocondri lisosomi ecc una). "Topologia istologica": la topologia *(studio dei luoghi)* è lo studio delle proprietà delle figure e delle forme che non cambiano quando viene effettuata una deformazione senza "strappi", "sovrapposizioni" o "incollature". Nella topologia hanno grande rilievo concetti come convergenza, limite, continuità, connessione. In citologia, indipendentemente dalle particolari forme che possono avere gli organelli, c'è sempre una rigorosa distinzione nel trovarsi dentro due organelli diversi. È importante verificare se ci troviamo dentro al citosol o dentro per esempio a una cisterna del RER. **[Come sono comparse le endomembrane?]** È possibile che tutto partisse dal plasmalemma, poi ci furono delle invaginazioni che si sono staccate dal plasmalemma e si sono creati i comparti intracellulari. In una cellula del fegato, il plasmalemma rappresenta solo il 2% di tutte le membrane della cellula, il 98% delle membrane sono endomembrane; da questo si capisce la grande importanza delle endomembrane. Il nucleo e il citosol sono in diretta comunicazione tra di loro, ci sono delle vie di passaggio tra i due, ovvero i pori nucleari, i quali rendono il nucleo e il citosol lo stesso comparto dal punto di vista topologico. C'è il comparto membranoso da una parte e c'è il citosol e nucleoplasma (il contenuto del nucleo) dall'altra. ![](media/image9.png)I due foglietti della membrana plasmatica sono distinti tra loro; il foglietto rosso è il foglietto E (extracellulare) che guarda verso l'esterno, e il blu è il foglietto P (protoplasmatico) che guarda verso il contenuto della cellula. Per quanto riguarda il comparto membranoso il foglietto P è rivolto verso citosol, quello E invece è rivolto verso l'interno dell'organello. Nella cellula in vivo c'è un continuo e intenso movimento di endomembrane chiamato traffico vescicolare, il quale è il prodotto della continua formazione di piccoli spazi membranosi, le vescicole, che si muovono all'interno del citosol e poi raggiungono una membrana bersaglio con la quale si fondono; il traffico vescicolare è rappresentato da un gran numero di vescicole che costantemente si formano a partire da una membrana preesistente, si muovono all'interno della cellula e si fondono con la membrana bersaglio. Il traffico vescicolare ha bisogno di una sua terminologia specifica, un vocabolario di alcuni termini specifici: Esocitosi: una vescicola che nasce da un comparto membranoso della cellula, si avvicina al plasmalemma e si fonde con esso sta facendo esocitosi (espulsione di una vescicola); l'esocitosi è quel fenomeno per cui una vescicola citoplasmatica si avvicina al plasmalemme, lo tocca e infine si fonde con esso Endocitosi: distacco di una vescicola intracellulare dal plasmalemma che poi viene trasportata a destinazione (un organello). L'esocitosi corrisponde a una scomparsa di una vescicola già esistente; al termine dell'esocitosi la membrana della vescicola è incorporata nel plasmalemma. Fusione: quando due membrane si fondono Fissione: quando una membrana si separa da un'altra Endocitosi: fissione, trasporto, fusione Esocitosi: fissione, trasporto, fusione La produzione di una vescicola si può chiamare anche gemmazione (budding in inglese), quest otermine è associato all'endocitosi (se immagino di guardare l'endocitosi dall'interno della cellula vedo che si forma una vescicola). 2 ragioni dell'esistenza di citosol e comparto membranoso, distinti dalla permeabilità selettiva delle membrane: - zattera lipidica (zona della membrana in cui diverse proteine sono tenute vicine tra loro affinché certe cascate di reazioni avvengano rapidamente); se noi tenessimo tutti gli enzimi e tutte le proteina della cellula e togliessimo le endomembrane le vedremmo tutte sparpagliate nel citosol, perché le lunghe sequenze di passaggi di reazioni chimiche che portano alla costruzione e anche al disfacimento di macromolecole complesse non avrebbero più un posto dove avvenire e tutto di mischierebbe rendendo il processo molto inefficiente. Invece, le membrane contengono le componenti proteiche necessarie per svolgere questi compiti molto complessi, e suddividendo la cellula in diversi comparti aumenta la nostra capacità di organizzare questi compiti. - la seconda motivazione è collegata meccanismo dell'espressione genica e della sintesi proteica -l'RNA messaggero viene prodotto quando serve per far la trascrizione di un gene, nella cellula eucariotica bisogna uscire dal nucleo e nel citoplasma avviene l'interazione fra il messaggero e il ribosoma e da qua parte la sintesi proteica-; nella cellula eucariotica a questo punto c'è un grande bivio: i ribosomi, che sono responsabili della sintesi proteica (che si svolge sempre nel citoplasma), possono operare in 2 modi distinti per fare sintesi proteica: o liberi nel citosol oppure possono aderire al reticolo endoplasmatico (rendendolo ruvido). Se la sintesi proteica avviene a carico dei ribosomi liberi, le proteine che ne derivano si trovano nel citosol; altre proteine (circa la metà) però sono sintetizzate a carico di ribosomi aderenti al reticolo endoplasmatico ruvido. Certe proteine sono sintetizzate dai ribosomi liberi nel citosol mentre altre sono sintetizzate dai ribosomi aderenti al RER, si crea quindi un bivio: alcune proteine (circa la metà) saranno rilasciate nel citosol mentre l'altra metà saranno rilasciate nel RER. Una proteina matura non può attraversare la membrana, è un limite invalicabile; quindi, questa suddivisione deve essere fatta ancora prima di cominciare a livello del ribosoma. La conseguenza di questa strategia è che le proteine derivanti dai ribosomi dispersi nel citosol, una volta sintetizzate, possono girovagare in tutto il citosol, in alcuni casi possono uscire dalla cellula per gemmazione, oppure possono entrare nel nucleo attraverso i pori nucleari. Le proteine derivanti dai ribosomi legati al RER le proteine possono spostarsi solo nel comparto membranoso; quindi, attraverso il traffico vescicolare (formazione di vescicole e fusione di vescicole con membrane bersaglio) possono raggiungere tutte le parti della cellula, e possono anche andare fuori dalla cellula attraverso l'esocitosi. C'è un secondo bivio: una parte delle proteine sintetizzate a carico del reticolo sono solubili all'interno delle cisterne, quindi possono nuotare dentro le membrane; ma un'altra grossa fetta di proteine sintetizzate a carico del reticolo sono le proteine **[integrali]** di membrana, le quali, grazie al traffico vescicolare, possono raggiungere tutte le membrane della cellula. Quindi le proteine **[integrali]** di membrana derivano dalla sintesi proteica a carico del reticolo. All'interno della cellula sono presenti tanti organelli diversi con ognuno la propria funzione e le proprie caratteristiche peculiari. Alcune caratteristiche morfologiche e funzionali delle cellule sono peculiari di tipi diversi di cellule, si può capire cosa fa una cellula in base al particolare corredo di organelli che possiede. Tutte le cellule possiedono tutti gli organelli di base ma la loro posizione, quantità relativa e certe caratteristiche morfologiche specifiche sono determinanti nel donare a ciascuna cellula le proprie caratteristiche sia morfologiche che funzionali. **[Presentazione L07]** **Traffico vescicolare** Il traffico si basa su due meccanismi complementari: - la formazione di vescicole a partire da una membrana (che termina con la fissione), detta anche vescicolazione - la fusione della vescicola con una membrana bersaglio (la membrana della vescicola è incorporata nella membrana bersaglio) Fusione delle membrane Comincia con un avvicinamento della vescicola, i due foglietti P entrano in contatto fra di loro, poi si fondono tra loro perché sono entrati in contatto e quindi per un breve momento c'è solo una membrana fatta solo di foglietti E, e infine si fondono anche loro e la membrana della vescicola viene incorporata nella membrana bersaglio; qualsiasi cosa fosse contenuta all'interno della vescicola adesso è libera di diffondere al di fuori. Questo meccanismo non è spontaneo, il processo di fusione è infatti mediato dalle proteine di membrana SNARE, esse si trovano sia incorporate nella vescicola sia incorporate nella membrana bersaglio, ad esempio il plasmalemma (nel caso dell'esocitosi). Quelle che appartengono alla vescicola sono chiamate V SNARE, mentre quelle che appartengono alla membrana bersaglio sono chiamare T SNARE (Target snare). Le proteine SNARE si riconoscono tra loro e si legano tra loro attorcigliandosi tra loro (zipping); con l'attorcigliamento delle proteine viene esercitata una pressione sulla membrana che porta prima al meccanismo di emifusione e poi alla formazione di un poro di fusione. Al termine della fusione le proteine SNARE si separano, vanno il un pool e verranno riciclate in vari modi. Le oscillazioni delle concentrazioni del calcio nella cellula sono utilizzate come segnale di attivazione di certi processi. **[Come si fa a formare una vescicola?]** Il meccanismo di formazione di una vescicola e quello di fusione di una vescicola sono molto simili, ma dal punto di vista molecolare sono molto diversi. Come si fa a deformare la membrana per eseguire una vescicolazione? Esistono tanti modi Il seguente è il metodo meglio conosciuto e compreso: la protagonista è la proteina clatrina, la quale ha 3 catene che terminano con una testolina (forma trischelion), è simmetrica e tra una catena e l'altra ci sono 120 gradi, nell'insieme queste proteine possono essere disposte sul piano. Sono proteine estrinseche di membrana, le quali fanno legami reversibili con la membrana e quindi possono appoggiarsi sulla membrana ma possono anche staccarsi facilmente. Nido d'ape formato da tante molecole di clatrina messe vicine tra loro, i trischeli si legano tra loro e creano una parete a nido d'ape. La clatrina, con un meccanismo complesso non ancora chiarito, riesce a deformare la loro geometria in modo da incurvarsi, produce prima un'invaginazione e poi una vera e propria pallina; le clatrine aderiscono alla membrana, riescono a deformarsi, e man mano che si deformano tirano verso di sé la membrana, creano le invaginazioni di membrana che terminerà alla fine con l'endocitosi. La clatrina (proteina con forma planare) si dispone lungo la membrana creando un reticolo a nido d'ape; poi, grazie a una modificazione della sua conformazione, la clatrina si incurva e da origine alla endocitosi. La clatrina determina l'incurvamento della membrana e riveste la vescicola. Per innescare l'endocitosi mediante da clatrina è necessario l'arrivo di un materiale extracellulare (un cargo, un ligando) che si lega a un recettore; quando avviene l'interazione tra il recettore e il ligando (cargo) allora si aziona la clatrina e di conseguenza avviene l'incurvamento. Spirale: c'è un passaggio finale della formazione della vescicola che è la fissione, ovvero il momento in cui le membrane si staccano tra loro; la dinamina (proteina) si avvolge a spirale attorno al colletto che si è creato e lo strozza provocando la separazione tra le due membrane. L'addensamento è la presenza di clatrina; all'esterno si trovano dei corpuscoli, sono il cargo che sta per essere catturato dall'endocitosi, il cargo aderisce alla membrana perché ci sono i recettori. I recettori attraversano la membrana (sono transmembrana) e creano quindi la comunicazione tra l'esterno della cellula dove c'è il materiale da catturare e l'interno dove ci sono gli attori dell'endocitosi; man mano che procede l'incurvamento si aggiunge clatrina, quindi man mano che procede la formazione della vescicola si aggiunge più clatrina. Poi la dinamina strozza come un laccio la membrana e si arriva al risultato finale, la vescicolazione. Il risultato finale è seguito dal distacco della clatrina, si può separare dalla membrana della vescicola e una volta separata poi è pronta per un prossimo ciclo. Quando la clatrina ha completato la vescicolazione, essa torna a far parte di un pool citosolico, ovvero una certa quantità di una certa sostanza presente nella cellula e pronta all'uso. La clatrina è una proteina sintetizzata da ribosomi liberi o da ribosomi aderenti al reticolo endoplasmatico? Le clatrine sono proteine sintetizzate da ribosomi liberi, in quanto sono estrinseche e possono legarsi facilmente alle membrane, sono proteine citosoliche che possono aderire alla membrana ma possono anche separarsi da essa. Le clatrine sono proteine sintetizzate da ribosomi liberi. I ribosomi aderenti al reticolo sintetizzano proteine **[integrali]** di membrana, non proteine estrinseche. C'è un altro modo di produrre vescicole; alcune vescicole originano da strutture chiamate caveole. Le caveole hanno l'aspetto di sacchetti o fiaschi, come se fossero appesi alla membrana; si osservano in molti tipi cellulari ma, rispetto alle vescicole prodotte tramite clatrina, tendono a essere strutture molto stabili, possono rimanere lì appese anche per tempi illimitati, talvolta danno origine a endocitosi (la caveola si stacca e da origine a una vescicola) e talvolta no. Com'è fatta la caveola? Sono strutture filamentose, simili a gomitoli. I fiocchetti fucsia sono le caveoline, cioè proteine responsabili della formazione delle caveole, sono proteine intrinseche non transmembrana (sono esposte verso l'interno della cellula, sono incorporate nel bilayer ma non sporgono all'esterno della cellula quindi non sono transmembrana). Il materiale giallo è colesterolo, è presente tanto colesterolo nella membrana della caveola, quindi la caveola è un tipo di zattera lipidica. Si delinea una zona di membrana la cui composizione con abbondante colesterolo e proteine vicine tra di loro ha un senso funzionale: bisogna evitare che le caveoline possano migrare in giro per la cellula, devono invece rimanere insieme in una certa zona circoscritta e devono fare il loro mestiere, ovvero ripiegare la superficie della membrana. Le caveole circoscrivono le caveoline e le tengono legate un quell'area. **NON CHIEDE ALL'ESAME** COP1, COP2: proteine estrinseche appartenenti ad un pool citosolico che aderiscono alla membrana, fanno vesciolazione e poi si staccano che però si trovano in un'altra parte della cellula (nella zona compresa tra il reticolo endoplasmatico e il complesso di Golgi). **BERTINI Lunedì 28/10** Con la clatrina si ha endocitosi mediata da recettore, in presenza di un cargo extracellulare si attiva la clatrina (vengono reclutate le clatrine), si fa l'invaginazione, poi arriva la dinamina e così via. La caveolina è una proteina intrinseca che da il senso della solidità, c'è una zattera lipidica che rende la caveola molto più stabile. Anche le caveole possono fare endocitosi e possono essere anche presenti in tessuti soggetti a stiramento meccanico, dove costituiscono una riserva di membrana, come se fossero una superficie di membrana in eccesso tale per cui quando la cellula viene stirata la caveola può essere appiattita e ridurre quindi il rischio di rotture a carico della membrana. La clatrina è una proteina estrinseca mentre la caveolina è una proteina intrinseca; la clatrina è dinamica, rapidamente riciclabile, a disposizione per innescare terminare l'evento mentre la caveolina è parte integrale della struttura e si trova dove il suo ruolo ha maggiore stabilità nel tempo. **[Presentazione L08]** **Reticolo endoplasmatico** Il reticolo endoplasmatico è l'organello più esteso della cellula, è un ampio sistema di cisterne e tubuli intercomunicanti; il reticolo è composto da due parti: una porzione cosiddetta rugosa e una porzione cosiddetta liscia, sono morfologicamente distinte con funzioni specifiche ma sono ampiamento intercomunicanti. Il reticolo endoplasmatico rugoso è costituito da cisterne adiacenti, intercomunicanti, appiattite con superfici esterne rivestite da ribosomi (la ruvidità è dovuta alla presenza di ribosomi sulla superficie esterna); mentre il liscio è costituito da una rete tridimensionale di tubuli intercomunicanti. Il reticolo endoplasmatico ruvido è più interno mentre quello liscio è più esterno, Il termine "cisterna" indica un oggetto che racchiude uno spazio chiuso ma che è appiattito. Per definire il reticolo liscio una rete di tubuli intercomunicanti ho bisogno di vedere in un certo numero di immagini delle forme circolari vicine tra loro, ovvero le sezioni trasversali dei tubuli. **Reticolo endoplasmatico liscio** È un organello che fa tante cose contemporaneamente, svolge più funzioni molto diverse tra di loro. Ci sono due funzioni ubiquitarie, ovvero che sono comuni a tutte le cellule, che vengono fatte in tutte le cellule (il reticolo liscio è un organello obbligatorio, fa parte dello schema di base delle eucariotiche quindi c'è sempre in tutte le cellule): - sintesi dei lipidi: nella membrana del REL sono presenti molti enzimi di membrana (proteine integrali della membrana del reticolo liscio) i cui siti attivi (ovvero i siti che provocano le reazioni chimiche che portano alla sintesi dei lipidi) sono esposti verso il citosol, quind i substrati e i prodotti delle reazioni chimiche che avvengono si trovano fisicamente nel citosol; inclusi i lipidi di membrana (fosfolipidi), tutte le membrane si estendono dal REL, ci sono delle famiglie di enzimi (flippasi e scramblasi) che traferiscono la metà dei nuovi fosfolipidi nel versante interno della membrana (se questo non avvenisse, crescerebbe solamente il foglietto esterno P della membrana del REL; inoltre i fosfolipidi fanno molta fatica a fare flip flop da soli perché sono anfipatici e perché la testa polare non vuole attraversare le code di acidi grassi, quindi hanno bisogno di un meccanismo attivo che favorisca questo passaggio) - certe membrane, incluso il reticolo liscio, hanno la capacità di spingere attivamente ioni da un versante all'altro creando un forte gradiente di concentrazione; Inoltre il reticolo liscio, nel fegato, detossifica certi composti organici che circolano nel sangue che sono tossici e quindi vanno eliminati (ad esempio barbiturici, etanolo, ecc.). Queste sostanze particolari diventano importanti in farmacologia perché da clinico devo sapere che quando si assumono certe sostanze (ad esempio l'etanolo) queste vengono degradate per via enzimatica e devo sapere che questo avviene nel fegato, devo sapere che se carico un organismo di etanolo a un certo punto il fegato ne risente. Il reticolo endoplasmatico liscio fa anche parte del metabolismo del glicogeno (prende il glucosio dal sangue, lo porta dentro l'epatocita, lo compone in molecole di glicogeno e poi lo scinde per restituire il glucosio al sangue quando ho fame). Fa sintesi di ormoni steroidei in certe ghiandole endocrine come il corticosurrene (produzione di cortisolo) e le gonadi (produzione di estrogeni e progesterone nell'ovaio e di testosterone e altri androgeni nel testicolo). **Reticolo endoplasmatico ruvido** Svolge sintesi proteica a carico del comparto membranoso; la funzione principale di questo organello è la sintesi proteica. Il reticolo ruvido in certi casi può essere visto al microscopio ottico, al microscopio elettronico si vede molto bene (si notano le singole cisterne). Il nucleo è al suo interno è privo di qualsiasi struttura membranosa. È impegnato nella sintesi di proteine che si trovano nel comparto membranoso in forma solubile si trovano dentro le cisterne e vengono trasportate attraverso il traffico vescicolare) oppure proteine integrali di membrana. Quindi i fosfolipidi delle membrane si formano nel liscio mentre le proteine di membrana nel ruvido. Le proteine non possono attraversare il bilayer fosfolipidico. Quindi **[come arrivano le proteine dentro il comparto membranoso?]** La sintesi proteica inizia sempre a livello citosolico, ci sono subunità ribosomiali indipendenti, arriva un messaggero, le subunità del ribosoma si accoppiano e inizia la sintesi del polipeptide. Un gran numero di proteine nella loro porzione iniziale possiede una sequenza segnale (che va eliminata a fine processo, è composta da una serie di amminoacidi idrofobici apolari) che serve per indicare alla cellula che quella proteina deve essere sintetizzata a carico del comparto membranoso e quindi destinata al RER; a questo punto entra in gioco un complesso ribonucleoproteico (struttura derivante dall'unione di proteine ed RNA, -come i ribosomi-) chiamato SRP (particella di riconoscimento del segnale) che si lega alla sequenza segnale, il legame provoca la completa adesione del SRP al ribosoma anche nella zona del ribosoma dove sta avvenendo la formazione di legami peptidici (cioè dove vengono aggiunti gli amminoacidi) e quindi blocca la traduzione che si ferma; a questo punto entra in gioco un terzo sito importante del SRP, costituito da un sito ad alta affinità per un recettore che si trova nella membrana del RER; il recettore porge il complesso (costituito da ribosoma con dentro il messaggero in fase di traduzione bloccata, con attaccato il SRP) a un traslocatore, il quale si apre per far passare il complesso ribosoma-RNA-polipeptide nascente, l'SRP poi si separa dal ribosoma (ed è libero di interagire con un altro ribosoma) e quindi il messaggero riprende a scorrere, la sintesi del polipeptide riprende, esso si allunga e infine viene rilasciato all'interno della cisterna RER. SRP e recettore sono ora liberi di interagire con un altro ribosoma, e vanno a finire nel pool citosolico. La proteina neoformata viene rilasciata all'interno della cisterna, la proteina avrà come destino finale una serie di possibilità. "L'SRP vede il peptide segnale, quindi vi si attacca e con l'altra parte blocca la sintesi proteica, a questo punto va al reticolo endoplasmatico dove c'è il recettore, il quale porge tutto il complesso al traslocatore che si accorge della cosa e apre il varco per far passare il polipeptide". Le componenti all'interno della cellula sono in continua agitazione e si scontrano in continuazione, ogni tanto gli elementi giusti si incontrano e quindi avvengono le interazioni; quindi gli eventi in natura non avvengono per intenzione ma perché le leggi della biodinamica, della fisica quantistica ecc. fanno sì che certe interazioni avvengano. Il peptide segnale non deve fare parte della proteina finale, viene tagliato via; in particolare l'enzima peptidasi riconosce il peptide segnale e lo taglia via. Questa è quindi un'eccezione alla regola che le proteine non possono attraversare la membrana; nel momento in cui la proteina viene sintetizzata a carico del reticolo, ha a disposizione questa via di passaggio speciale (il traslocatore) che si apre solo se c'è un ribosoma seduto sopra. **[Come questa struttura può sintetizzare una proteina transmembrana?]** Il traslocatore ha una fessura, nel momento in cui viene inserita la proteina nascente, il peptide segnale si incastra in prossimità di una fessura laterale, la quale è in diretto contatto con il bilayer (guarda direttamente le code dei fosfolipidi). C'è un tratto giallo, un tratto di polipeptide caratterizzato dalla presenza di amminoacidi apolari e quindi idrofobici; quando il tratto apolare dentro il traslocatore tende a spostarsi lateralmente e a passare attraverso la fessura ritrovandosi poi incorporato nel bilayer. Questa cosa può essere fatta più volte, posso avere più segmenti apolari che danno origine a più passaggi attraverso il bilayer, ogni volta che arriva un segmento apolare lì si fa un'ansa. Dal momento in cui la proteina è incorporata nel bilayer poi non può più essere tolta, l'unico modo per toglierla da lì è prendere il pezzo di membrana e distruggerlo. Il nucleo deve essere in comunicazione con il citosol tramite i pori nucleari. **Complesso di Golgi** Quando un ribosoma sintetizza un polipeptide, quest'ultimo non è ancora funzionale, deve avvenire il folding (ripiegamento) e devono avvenire una serie di altri passaggi che portano alla maturazione della proteina; questi passaggi sono meglio conosciuti sulle proteine che sono sintetizzate a carico del RER. Questi passaggi sono chiamati modificazioni post-traduzionali. La struttura delle proteine sintetizzate dal reticolo non è funzionale, devono avvenire dei passaggi che portano alla formazione della proteina, detti modificazioni post traduzionali Cosa succede alle proteine sintetizzate dal reticolo? Passaggio delle proteine dal reticolo endoplasmatico al Golgi attraverso il traffico vescicolare. La vescicola che origina dal reticolo endoplasmatico ruvido (che poi andrà al Golgi) si forma in un modo che ricorda la formazione di vescicole rivestite da clatrina: la proteina neosintetizzata che deve essere passata al Golgi si lega a dei recettori di membrana (che si trovano in una zona specializzata del reticolo), ci sono le proteine COP che provocano la formazione della vescicola (hanno un meccanismo simile a quello della clatrina), la dinamina taglia e alla fine si ha una vescicola che contiene le proteine sintetizzate dal reticolo endoplasmatico (che sono il cargo) che va al Golgi. Il complesso di Golgi è diverso da tutti gli altri organelli perché ha una sua polarizzazione, nel senso che ha un alto di ingresso (input) e un lato di uscita (output); è un organello formato da una pila di cisterne appiattite adiacenti non intercomunicanti. Il lato CIS (al di qua) è tipicamente rivolto verso il nucleo e il RE, il lato TRANS è tipicamente rivolto verso la periferia della cellula. Il traffico di materiale procede dal reticolo verso il Golgi CIS, attraverso il Golgi e poi si emerge dal Golgi TRANS; in questo percorso succedono due cose: - la prima funzione del Golgi è costituita dall'insieme delle modificazioni post traduzionali, che consistono in fosforilazioni, formazione di legami crociati, ecc; la modificazione post traduzionale più diffusa è la glicosilazione (le proteine di membrana possono essere glicosilate, ovvero un'aggiunta di componenti glucidiche, zuccheri semplici in bravi catenelle) fatta da enzimi i quali si trovano nella membrana (proteine incorporate nella membrana del complesso di Golgi); Gli enzimi della sintesi dei lipidi nel reticolo liscio e gli enzimi della glicosilazione nel Golgi sono diversi: gli enzimi del REL prendono il substrato dal citosol e rilasciano i lipidi nel citosol mentre gli enzimi del Golgi lavorano dentro il comparto membranoso perché le proteine sono o solubili oppure sono proteine di membrana ma con la parte su cui si deve lavorare rivolta verso l'interno della cisterna; Ciascuna cisterna è dotata di un proprio corredo enzimatico, quindi ognuna svolge una funzione specifica che è diversa da quella della cisterna vicina; inoltre sono tutte vicine e messe in una certa sequenza perché per l'aggiunta di glucidi a una molecole preesistente (ad esempio un complesso glicoproteico) deve esserci una sequenza specifica e ciascun passaggio è svolto da un set di enzimi specifici, devo andare per stazioni divise, non ci può essere un singolo comparto; il passaggio tra le cisterne avviene tramite il traffico vescicolare, cioè formo una vescicola che si stacca e va alla cisterna successiva e così via; tuttavia ogni volta che faccio una vescicolazione porto via non solo bilayer fosfolipidico ma inevitabilmente porto via anche proteine di membrana che sono caratteristiche di quella cisterna e si può contaminare la seconda cisterna con la composizione della prima cisterna, c'è un meccanismo di recupero che consiste in un traffico retrogrado di recupero (ogni volta che arriva una vescicola al Golgi ce n'è un'altra che torna indietro, è il meccanismo che consente di recuperare la membrana che è andata in avanti e riportarla indietro, in modo tale da mantenere la composizione specifica di ciascuna cisterna, la propria identità molecolare). Il complesso di Golgi da un contributo importantissimo alle modificazioni post-traduzionali delle proteine neosintetizzate che avvengono per passaggi successivi man mano che il materiale viene trasportato da una cisterna all'altra del complesso stesso. - il Golgi fa smistamento: tutto il materiale prodotto a partire dal reticolo endoplasmatico deve passare attraverso il Golgi, ma dal Golgi in uscita ho diverse destinazioni. Tutto il materiale che esce dal Golgi si trova in vescicole, le vescicole passano attraverso il complesso e possono fare 3 cose diverse: - la vescicola, se viene portata fino al plasmalemma, può portare alla secrezione extracellulare (esocitosi), attraverso l'esocitosi -la vescicola potrebbe essere destinata alla membrana plasmatica, si fonde con la membrana plasmatica e poi rilascia ciò che è stato sintetizzato dal reticolo sottoforma di proteine solubili dentro le cisterne all'esterno. - attraverso l'esocitosi si può fare anche ricambio di membrana: le proteine di membrana sono prodotte a livello del reticolo endoplasmatico, le proteine di membrana della cellula devono essere ricambiate perché si rovinano si degradano si rompono si modificano e quindi vanno sostituite, esse vengono sintetizzate nel reticolo, passano attraverso il Golgi per le modifiche post-traduzionali per poi arrivare al plasmalemma e incorporarvisi, inoltre la membrana che costituiva la vescicola che conteneva le nuove proteine preveniente dal Golgi adesso è incorporata nel plasmalemma. - ![](media/image14.png)via lisosomiale Quello che avviene nel Golgi avviene a carico della componente intramembranosa della proteina, il Golgi lavora solo internamente. Glicocalice: una struttura glicoproteica della membrana di molte cellule del corpo, specialmente cellule che sono a contatto con luoghi potenzialmente ostili (ad esempio le cellule dello stomaco). E' come un tappetino di glicoproteine disposte lungo la superficie. Abbiamo quindi il quadro completo di come si fa una membrana: i fosfolipidi sono formati nel REL, le proteine sono incorporate nel reticolo ruvido, i glucidi vengono aggiunti nel Golgi. **BERTINI Mercoledì 30/10** **Comparto endosomiale-lisosomiale** C'è un senso di marcia nei principali processi di sintesi della cellula all'interno della cellula; dal nucleo arrivano gli RNA messaggeri, che vanno nel citoplasma, vengono poi tradotti ecc. Una delle destinazioni finali delle vescicole che emergono dal Golgi è il comparto lisosomiale; il lisosoma è come se fosse l'apparato digerente della cellula. Il processo di digestione svolto dal comparto endosomiale è ubiquitario, tutte le cellule devono averlo. In prossimità del plasmalemma nelle cellule si osservano degli strani comparti membranosi di forma articolata e strana, questa struttura nasce dalla fusione di vescicole arrivate lì tramite endocitosi ed è chiamata endosoma. Nella fase iniziale questo endosoma si definisce precoce, successivamente l'endosoma va incontro a maturazione (viene spostato verso l'interno della cellula in prossimità del nucleo), man mano che viene trasportato la maturazione dell'endosoma ha diversi aspetti, riguardo l'aspetto morfologico c'è la formazione di vescicole intraluminali, cioè l'endosoma a sua volta va incontro a fenomeni di invaginazione per cui al suo interno si osservano alla fine numerose microvescicole definite vescicole intraluminali. Con la formazione di queste vescicole, alla fine, si trova un endosoma tardivo (maturo) che si chiama anche corpo multivescicolare. Durante il percorso avvengono anche altre cose: dal Golgi, attraverso traffico vescicolare, si verifica l'arrivo di numerose nuove vescicole che portano con sé gli enzimi che servono per svolgere la digestione; questi enzimi appartengono alla famiglia delle idrolasi, sono enzimi in grado di spezzare i legami delle macromolecole. In particolare si tratta di idrolasi acide, sono enzimi attivi solo quando il pH è basso quindi solo in ambiente acido; questo è ottimo perché, se non fosse così, un'idrolasi appena sintetizzata e appena trasformata attraverso il Golgi dovrebbe essere già attiva e distruggere tutto ciò che le sta intorno, invece le idrolasi devono essere pronte per intervenire gli organelli coinvolti (reticolo plasmatico e Golgi) devono proteggersi da loro, quindi devono essere funzionalmente pronte ma ancora non attive, non devono agire sempre ma solo in ambiente acido. Dentro il comparto endosomiale deve quindi abbassarsi il pH, questo è possibile attraverso una pompa a idrogeno (una pompa ionica): ioni H+ vengono prelevati dal citosol e attraverso un meccanismo attivo vengono pompati dentro il comparto; progressivamente si accumulano ioni H+, a questo punto le idrolasi entrano in azione dentro il comparto endosomiale e degradano il materiale (stadio dell'endolisosoma). Perché le idrolasi non mangiano anche le membrane dell'endosoma stesso, perché l'endosoma non si autodistrugge? Nella formazione dell'endosoma stesso vengono portare a questo comparto proteine di membrana glicosilate, quindi proteine di membrana con dei residui di carboidrati, le quali hanno un'azione protettiva per le membrane verso le idrolasi; la membrana ha un guscio protettivo molto simile a quello che si osserva al di fuori della cellula, il glicocalice. A questo punto l'intera struttura va incontro al meccanismo di digestione, incluse le vescicole intraluminali. Al termine del processo rimane un corpuscolo, un comparto membranoso molto denso, con un contenuto fortemente elettrondenso, questo è ciò che i vecchi microscopisti chiamarono lisosoma. Il lisosoma, quindi, rappresenta solo lo stadio finale di tutto il processo di digestione. Ad oggi il concetto di lisosoma si riferisce a un lungo processo che passa attraverso endosoma precoce, maturazione dell'endosoma in tardivo (che si manifesta come corpo multivescicolare), stadio dell'endolisosoma e infine lisosoma. I principali eventi della digestione enzimatica si verificano nello stadio dell'endolisosoma. Il comparto endosomiale-lisosomiale a cosa serve? - Digestione di materiale di nutrimento introdotto per endocitosi; prende macromolecole dall'esterno della cellula, le porta dentro per endocitosi, attraverso traffico vescicolare le incorpora nell'endosoma tardivo, poi dall'endosoma fa un'endolisosoma e infine lisosoma - Ricambio di proteine di membrana: la cellula rimuove dal plasmalemma delle porzioni di membrana, le porta dentro il comparto e le distrugge (questo è importante perché la membrana invecchia e ogni tanto va sostituita); il ricambio di membrana non è solo legato alla senescenza ma serve anche per seguire necessità funzionali, ad esempio nelle cellule del SNC impegnate nell'elaborazione e trasmissione di segnali dolorifici, i quali possono essere modulati in vari modi a livello del SNC e queste modulazioni possono essere simulate da farmaci, quindi somministrando un farmaco (ad esempio un antidolorifico) che agisce sui recettori posso moderare il segnale dolorifico che arriva dalla periferia. Se però si somministra il farmaco con gradi dosi e per periodi prolungati si va incontro a tolleranza, il paziente risponde meno alla stessa dose di farmaco; la cellula ha una funzione omeostatica (cerca di mantenere costanti certi equilibri) e risponde all'arrivo prolungato ed eccesivo di farmaco togliendo recettori dalla membrana, perché l'arrivo di questo segnale per la cellula è eccessivo e quindi toglie recettori di membrana attraverso endocitosi, toglie i pezzi di membrana ricchi di quel recettore e li distrugge nel comparto endosomiale. Quando si sospende il farmaco, la cellula si accorge che è diminuito il segnale e istruisce il nucleo a esprimere nuove copie del recettore, riportare alla membrana tramite esocitosi, quindi si ristabilisce la situazione precedente. Tutte le cellule devono anche poter fare un ricambio delle componenti interne, non solo la membrana; a intervalli regolari devono anche distruggere e ricambiare gli organelli, questo processo si chiama autofagocitosi ed è a carico del comparto endosomiale-lisosomiale (ad esempio i mitocondri). **Mitocondrio** Sono organelli molto complessi, la loro principale funzione è la trasformazione dell'ADP in ATP grazie all'aggiunta di un gruppo fosfato. È costituito da 2 membrane, una interna (più estesa, produce delle ripiegature chiamate creste mitocondriali) e una esterna, ha quindi una camera esterna e una interna (la matrice è il contenuto della camera interna). La camera esterna è molto sottile, Ci sono due membrane distinte ciascuna delle quali è costituita da un doppio strato fosfolipidico. Molto spesso la matrice appare elettrondensa, più densa rispetto al citosol circostante (al microscopio appare di colore grigio). I mitocondri hanno una forma variabile, con dimensioni paragonabili a quelle di un batterio (300-400 nanometri); dal punto di vista morfologico è un organello molto dinamico, si allungano si dividono si duplicano si muovono, hanno un ciclo vitale molto dinamico e cambiano forma spesso. I mitocondri sono una rete tentacolare che si muove e cambia morfologia in continuazione; è un organello che ha un forte dinamismo. La membrana esterna è piena di buchi, è una membrana diversa da tutte le altre perché è molto molto permeabile, lascia passare liberamente composti e molecole anche molto grandi. Sulla membrana esterna ci sono delle strutture proteiche (le porine) che sono da una parte simili a un canale (attraversano la membrana mitocondriale da parte a parte e hanno all'interno una cavità) ma allo stesso tempo sono ben distinte dai canali perché queste hanno un poro centrale molto più ampio di quello dei canali tanto da far passare molecole con peso molecolare fino a 5000 dalton (i canali invece fanno passare solo ioni atomici uno per volta, che sono molto piccoli). I canali sono fatti da alfa eliche, le porine sono fatte da foglietti beta. Il pH citosolico (7.35) è identico a quello della camera esterna (il pH è la concentrazione di ioni idrogeno). La membrana interna invece ha una permeabilità estremamente selettiva, regola il passaggio di sostanze in modo estremamente selettivo, è incaricata di svolgere scambi di sostanze attivi; sulla membrana della cresta sono presenti dei complessi proteici della catena degli elettroni, sono pompe protoniche della catena respiratoria i quali pescano ioni H+ dalla matrice e li portano fuori (man mano che le razioni si svolgono lungo la membrana interna, l'effetto finale è il trasporto di ioni H+ dalla matrice mitocondriale alla camera esterna). Gli ioni H+ sono quindi scarsi all'interno della matrice e di conseguenza qui il pH è più alto, c'è poco H+ libero, la soluzione è basica. Sul margine della cresta ci sono lunghe file di proteine di membrana, le ATP sintetasi. La parte transmembrana dell'ATP sintetasi consente il passaggio di ioni H+ secondo gradiente (dalla camera esterna verso la camera interna), il passaggio degli ioni provoca la rotazione di questa proteina, come una turbina; il flusso di ioni passa attraverso l'ATP sintetasi, la quale ruota, e questo movimento meccanico genera l'energia necessaria per produrre ATP, l'ATP sintetasi girando provoca la sintesi di ATP. Tomografia: tecnica di indagine in cui un certo oggetto (ad esempio il corpo umano) viene virtualmente tagliato a fette, dopo averlo sezionato è possibile fare una ricostruzione tridimensionale. La tomografia può essere fatta anche al microscopio elettronico a trasmissione. Il mitocondrio è il prodotto di una simbiosi, l'endosimbiosi. Endosimbiosi: questa teoria deriva dalla presenza di DNA, RNA, ribosomi e degli enzimi necessari per la duplicazione, trascrizione e traduzione all'interno del mitocondrio. C'era un procariote in grado di produrre ATP e venne portato dentro una cellula più eucariotica in cambio di protezione da altre cellule cattive. La spiegazione della doppia membrana mitocondriale è duplice, una possibilità è che la doppia membrana del mitocondrio sia paragonabile alla doppia membrana di batteri Gram- perché si pensa che il mitocondrio derivi da un batterio Gram- che è dotato di doppia membrana (rickettsie). In tal caso, quando la cellula eucariotica ha fagocitato il batterio, la membrana del fagosoma-endosoma a un certo punto è scomparsa, l'altra opzione è che il mitocondrio originale sia fatto da una sola membrana e che quindi la membrana esterna sia la membrana dell'endosoma dell'eucariote. Nel mitocondrio c'è il DNA, ci sono dei ribosomi, ci sono tutti i tRNA e qualche RNA messaggero; per poter far funzionare un mitocondrio servono circa 1000 proteine mitocondriali, ma il mitocondrio ha soltanto 13 geni codificanti quindi tutte le altre proteine sono state sintetizzate nel citoplasma. Questo vuol dire che ad un certo punto una certa quota di DNA è passata dal mitocondrio al nucleo. Un sacco di proteine mitocondriali riescono ad entrare nel mitocondrio, questo avviene grazie al traslocatore, la proteina per passare attraverso il traslocatore deve essere denaturata deve perdere la sua conformazione e tornare ad essere composta da una serie di peptidi; la proteina deve passare due traslocatori, quello della membrana esterna e quella della membrana interna. TIM (traslocatore mitocondriale interno) e TOM (traslocatore mitocondriale esterno) sono i due traslocatori. I mitocondri si vedono al microscopio ottico con la fluorescenza, non riusciamo a vederli con l'ematossilina-eosina anche se si riescono a vedere indirettamente. **BERTINI Mercoledì 06/11** **Il nucleo cellulare** È la caratteristica distintiva della cellula eucariotica ed è il luogo della cellula dove sono raccolti i cromosomi, i quali occupano la maggior parte del nucleo. Il nucleo, dal punto di vista istologico, è una struttura perfettamente identificabile con il microscopio ma quando lo analizziamo usando i criteri della topologia ci sono delle complicazioni: il nucleo non è come gli altri organelli, l'interno del nucleo è rappresentato come il citosol, il nucleo è racchiuso da una doppia membrana. L'involucro nucleare è diverso dagli altri comparti membranosi: è formato da una porzione specializzata di reticolo endoplasmatico ruvido, chiamata cisterna perinucleare. A rinforzare l'idea che l'involucro nucleare sia parte interante del reticolo c'è il reperto della presenza di ribosomi sulla membrana esterna, sulla membrana interna non ci sono ribosomi (infatti la sintesi proteica avviene solo nel citoplasma, non nel nucleo). Dal nucleo al citoplasma deve essere possibile il passaggio di macromolecole come gli RNA, i complessi ribonucleoproteici, un sacco di proteine che devono entrare nel nucleo come DNA polimerasi, RNA polimerasi, proteine istoniche, elicasi, ecc. Il poro nucleare è una zona di fusione tra i due foglietti dell'involucro nucleare (tra membrana interna e membrana esterna) dell'involucro nucleare), i pori nucleari sono indispensabili per consentire il traffico di macromolecole, mettono in comunicazione il citoplasma e il nucleo. Immagine che contiene schermata, testo, design Descrizione generata automaticamente Il poro è costituito da una zona di fusione di membrane e dal complesso del poro, una struttura molto articolata che contiene decine, centinaia di proteine. E' una struttura che passa da parte a parte attraverso il poro e ha una doppia funzione: ha una funzione strutturale (rende stabile la zona di fusione, che altrimenti sarebbe instabile), inoltre agisce come un cancello (impedisce il passaggio di materiale oltre una certa dimensione, ha le maglie abbastanza larghe per far passare liberamente sostanze dal basso peso molecolare, passa liberamente ciò che ha peso molecolare inferiore a 6 kDalton, poi le molecole si spostano per diffusione passiva magari rallentate fino ai 60 kDalton, poi inizia un processo selettivo; in sostanza al di sotto dei 60 kDalton le molecole passano per diffusione semplice. Sopra i 60 kDalton il complesso del poro si comporta come guardiano, si comportano come dei recettori che riconoscono certe sostanze specifiche (proteine) e le fanno passare; certe molecole presentano nella loro struttura una sequenza di riconoscimento che viene riconosciuta dal complesso del poro. Il complesso del poro permette l'uscita di RNA e complessi ribonucleoproteici (subunità ribosomiali e la SRP). ![Immagine che contiene bianco e nero, terreno, barriera corallina, muffa Descrizione generata automaticamente](media/image19.png) Microscopio elettronico a trasmissione: permette di vedere le membrane, immagine monocromatica, ottima risoluzione. Il nucleo è in alto, all'interno del nucleo non si trova nessuna struttura membranosa, I complessi del poro ben organizzati sono elettrondensi. Lungo la membrana nucleare interna c'è una struttura, la lamina nucleare (fatta di filamenti bianchi, le lamìne, proteine che formano la lamina), tappezza la membrana nucleare lungo la superficie interna. La lamina fa due cose: - stabilizza morfologicamente il nucleo, gli da forma; - fornisce dei punti di attacco per i cromosomi sull'involucro nucleare: c'è una serie di punti di attacco del DNA sulla lamina, c'è un'adesione dei cromosomi lungo l'involucro nucleare interno e ciascuno di questi tende ad essere aderente a una zona specifica di involucro nucleare interna, ognuno di questi ha una zona di involucro dove tende ad essere aderente (questo serve perché se fossero intrecciati sarebbe troppo complesso districarli per eseguire la mitosi). **Riassunto**: doppia membrana, punti di fusione tra membrana interna ed esterna con il complesso del poro per il passaggio delle macromolecole, l'involucro è una cisterna del reticolo endoplasmatico ruvido con i ribosomi fuori, dentro c'è la lamina nucleare che da forma al nucleo e è strumento di adesione tra DNA e involucro stesso. Il DNA è avvolto intorno a "rocchetti" formati da proteine dette istoni, ha diversi livelli di avvolgimento. Il DNA dentro il nucleo lo vediamo sottoforma di un materiale che si colora bene, è la cromatina che è ben colorabile con ad esempio la ematossilina-eosina, la cromatina corrisponde al DNA ovvero l'insieme dei cromosomi. La cromatina non è omogenea nel nucleo, ci sono parti più compatte e parti meno compatte, queste variazioni si vedono anche al microscopio ottico. Le due fasi della cromatina sono: - eucromatina, la componente meno densa, più dispersa, è quella che rappresenta la componente più trascrizionalmente attiva, infatti per leggere non devo avere una sostanza troppo impacchettata e quindi perché il DNA sia leggibile deve essere disperso - eterocromatina: l'eterocromatina si accumula principalmente lungo il versante interno dell'involucro nucleare, ci sono delle zone lungo l'involucro in cui non è presente perché ci sono i pori nucleari (perché dove c'è il poro non c'è lamina nucleare e quindi il DNA non si può attaccare, inoltre deve essere libero il passaggio per far passare le sostanze); ci sono anche delle zolle di eterocromatina al centro del nucleo Se in una cellula c'è tanta eucromatina la cellula è attiva, se invece la cellula ha un nucleo piccolo, compatto e fortemente basofilo allora è in fase di quiescenza (trascrizionalmente poco attiva). A parità di DNA se il nucleo è piccolo e scuro la cromatina è molto compatta e quindi meno attiva trascrizionalmente, viceversa se il nucleo è grande e chiaro il DNA è più disperso e quindi la cromatina è più attiva trascrizionalmente. **Nucleolo** Ha una forma ovalare ben definita, è una struttura obbligatoria, non è visibile quando il nucleo è così compatto che tutta la cromatina mimetizza il nucleolo (quindi l'osservazione al microscopio ottico del nucleolo va di pari passo con il fatto che il resto del nucleo è chiaro). È la sede di espressione di RNA non codificanti (ovvero tutti gli RNA esclusi i messaggeri), questi RNA non codificanti in certi casi sono combinati con delle proteine a formare complessi ribonucleoproteici (subunità ribosomiali e la SRP), quindi il nucleolo è sede anche della sintesi di ribosomi. Si possono distinguere due componenti all'interno del nucleolo: una fibrillare (dove avviene la sintesi dell'RNA) e una granulare (dove vengono assemblate le subunità ribosomiale). L'RNA messaggero è a carico di tutto il DNA nucleare, tranne dei pezzetti; la sintesi degli RNA non codificanti è parte del nostro corredo genetico quindi sta scritto nel nostro DNA, se questi RNA sono tutti trascritti nel nucleolo allora lì deve arrivarci il DNA corrispondente, ci sono 5 paia di cromosomi che mettono a disposizione una certa porzione di loro filamento fisicamente nel nucleolo ed è li che avviene la trascrizione degli RNA non codificanti. Il nucleo dal punto di vista del citologo segrega il DNA ed è la sede di questi importanti processi biologici, dal punto di vista dell'istologo il nucleo è un elemento cruciale. **Citoscheletro** Come fa la cellula ad avere la sua forma, una sua morfologia, a presentare dei prolungamenti come le ciglia o i microvilli? Come fanno certe cellule a muoversi tutte intere? Tutte le cellule sono dotate di una impalcatura proteica, che ha più funzioni. Ci sono 3 componenti di citoscheletro, in ordine di spessore: - Microtubuli, i più spessi, 25 nanometri - Filamenti intermedi, 8-12 nm - Microfilamenti 7-9 nm Microtubuli e microfilamenti hanno molte caratteristiche in comune, mentre i filamenti intermedi hanno caratteristiche specifiche peculiari. Il citoscheletro si può vedere molto bene con un'immunofluorescenza Microfilamenti, spessore di 7-9 nm Sono fatti di **actina**, la quale è una componente ubiquitaria di tutte le cellule, non solo delle cellule muscolari; la singola subunità si chiama G-actina dove G sta per globulare, le G-actine sono collegate tra loro in catena e due catene di G-actina sono attorcigliate insieme su sé stesse a elica e danno origine al filamento F-actina. L'actina nelle cellule è tendenzialmente accumulata alla periferia, quindi vicino alla membrana plasmatica; ci sono delle posizioni dove l'actina svolge un ruolo specifico, ad esempio nel citoplasma di una cellula muscolare striata, oppure all'interno dei microvilli. I microvilli stanno in piedi grazie all'actina, l'actina è organizzata in fasci che decorrono parallelamente all'asse del microvillo, all'esterno del microvillo si trova il glicocalice, ovvero proteine di membrana con componente glucidica che sono rivolte verso l'esterno e che hanno il ruolo di protezione della cellula, all'interno del microvillo si trova anche la miosina, la quale è ubiquitaria per tutte le cellule, le miosine interagiscono con altre componenti citoscheletriche e sono in grado di sprigionare energia meccanica. I filamenti di actina all'interno del microvillo non cadono verso il basso perché poggiano sulla trama parallela al plasmalemma, e così il microvillo non collassa. Molto spesso l'actina è responsabile della capacità della cellula di deformarsi, il cambio di morfologia della cellula è a carico dell'interazione tra actina e miosina in prossimità del plasmalemma che consente alla cellula di espandersi, ritrarsi ecc. L'actina è un componente citoscheletrica molto dinamica, a seconda del momento del ciclo vistale della cellula i filamenti di actina si possono allungare o accorciare molto velocemente per aggiunta e rimozione di subunità globulari. Non c'è citoscheletro nel comparto membranoso, c'è solo nel citosol. Microtubuli, spessore di 25 nm Hanno una struttura cava, anche i microtubuli sono fatti da subunità globulari (come l'actina), la subunità globulare del microtubulo si chiama **tubulina**, queste singole subunità si associano longitudinalmente in 13 protofilamenti, i quali si associano lungo la circonferenza a formare il microtubulo. I microtubuli si trovano in tutte le cellule ma dentro la cellula hanno diversa disposizione rispetto all'actina. I microtubuli emergono da un particolare punto vicino al nucleo, chiamato **centrosoma**, da cui si estendono a raggiera verso la periferia della cellula. **Ruoli funzionali** - stabilizzano la posizione degli organelli, si dispongono come per fare da ponte da un organello all'altro, quindi il fatto di trovare dentro una cellula una disposizione logica degli organelli si deve ai microtubuli - interagiscono con le miosine per il trasporto intracellulare, le vescicole seguono dei binari (ovvero i microtubuli), strutture lungo le quali le miosine trascinano le vescicole; i centrioli sono fatti di microtubuli così come le ciglia, entrambi possiedono al loro interno un citoscheletro composto da microtubuli. **BERTINI Venerdì 08/11** Filamenti intermedi Sono una famiglia di proteine, ci sono molte proteine diverse che danno origine ai filamenti intermedi, diversi tipi cellulari diventano diversi tipi di filamento intermedio. Sono molto più statici rispetto a microtubuli e microfilamenti, una volta costruiti tendono a rimanere dove si trovano; Sono molto robusti (fanno da impalcatura della cellula), sono orientati a dare solidità meccanica alla cellula, sono abbondanti in cellule che per loro natura sono soggette a deformazioni meccaniche, come l'epidermide (tessuto costantemente sottoposto a sollecitazioni esterne e aggressioni) che è ricco di un filamento intermedio che tende a stabilizzarlo, ovvero la cheratina che è la proteina che sostiene l'epidermide, è un filamento intermedio, si trova nel citoplasma di molte cellule e crea un'impalcatura robusta all'interno della cellula. Il citoscheletro interagisce con delle strutture che sono le giunzioni intercellulari, delle strutture di membrana che entrano a contatto con delle strutture appartenenti alla membrana della cellula vicina, servono a tenere unite le cellule tra di loro; sono delle proteine transmembrana, che sono espresse in maniera simmetrica dalle due cellule vicine; i tessuti in cui le cellule devono stare vicine tra loro come, ad esempio, gli epiteli sono dotati di giunzioni intercellulari (ad esempio le cellule dell'epidermide -i cheratinociti- che hanno come giunzioni intercellulari i desmosomi); all'interno della cellula le giunzioni intercellulari interagiscono con il citoscheletro. Nel versante esterno le giunzioni interagiscono con le loro metà della cellula vicina, mentre nel versante interno interagiscono con le componenti del citoscheletro. Le giunzioni cellulari sono proteine transmembrana. **FINE CITOLOGIA -- INIZIO ISTOLOGIA GENERALE** **Introduzione allo studio dei tessuti** Diverse cellule nello sviluppo acquisiscono caratteristiche di fenotipi anche diversi tra loro cambiando. la composizione, le quantità relative, la disposizione, la forma dei diversi organelli. Il differenziamento cellulare è il processo per cui a partire dalla cellula originale (lo zigote) noi ci troviamo con miliardi di cellule, anche profondamente diverse tra di loro. Il differenziamento inizia dallo stadio dell'embrione chiamato "morula" (ha un guscio chiamato zona pellucida), in questo stadio le cellule sono tutte uguali e totipotenti (cioè sono in grado di differenziarsi in tutte le vie possibili), è possibile prelevare una di queste cellule e studiarla (per vedere ad esempio per vedere se ci sono tutti i cromosomi). Man mano che le cellule totipotenti proliferano, a un certo punto, alcune iniziano ad avere un fenotipo diverso, cambiano il loro assetto di espressione genica, alla fine si forma un corredo di linee cellulari diverse che daranno vita a tutti i tessuti dell'organismo. Con il passare del tempo si assiste a una parziale scomparsa delle cellule meno differenziate, man mano che ci allontana dallo zigote le cellule meno differenziate primordiali vengono sostituite da cellule più specializzate. Com'è possibile che cellule così diverse tra di loro, con fenotipi così diversi, abbiano nel loro nucleo tutte lo stesso identico genotipo? Come in una cellula vengono espressi dei geni e silenziati degli altri per differenziarla? Il primo differenziamento avviene nello stadio della morula: tutte le cellule si scambiano messaggi costantemente, nel fenotipo delle cellule di questo stadio le cellule possono produrre e rilasciare delle proteine che fungono come segnali e influenzano l'attività di cellule vicine, ciascuna cellula ha bisogno di ricevere segnali e risponde in un certo modo e ciascuna cellula manda segnali per cui tutte le cellule parlano con tutte. I segnali provenienti dalle altre cellule vengono trasferiti nel nucleo e indicano il modo in cui vanno selettivamente scelti i geni da trascrivere. ![](media/image23.png)In questo stadio le cellule non sono tutte uguali dal punto di vista dei segnali reciproci: ci sono cellule che si trovano più internamente nell'embrione che ricevono più segnali perché ricevono segnali lungo la loro intera superficie, altre cellule più esterne invece ricevono una quantità minore di segnale perché hanno almeno una superficie sulla quale non arrivano segnali; la differenza di quantità di segnale provoca la creazione di due fenotipi distinti e di conseguenza avviene il differenziamento. Quest'ultimo avrà una grande effetto sulla gravidanza che si sta per stabilire perché tutte le cellule dell'embrione deriveranno da quelle celesti, mentre le cellule verdi saranno tutte dedicate agli annessi embrionali (placenta, villi, ecc). Al termine dello sviluppo ci saranno nel nostro corpo circa 200 tipi cellulari diversi. La prima famiglia di tessuti sono gli **epiteli** che si dividono in epiteli di rivestimento, epiteli ghiandolari, epiteli sensoriali. La seconda famiglia sono i **tessuti connettivi** che si dividono in connettivo propriamente detto, cartilagineo, osseo, emopoietico (che da origine alle cellule del sangue). La terza famiglia è il **tessuto muscolare** che si divide in scheletrico, cardiaco, liscio (che si trova nei visceri interni). La quarta famiglia è il **tessuto nervoso**, è molto articolato. **Epiteli di rivestimento** L'epidermide è il principale tessuto epiteliale di rivestimento, il quale riveste la maggior parte della superficie esterna del corpo, anche il cavo orale è rivestito da epitelio di rivestimento, così come l'esofago fino ad arrivare al canale anale. L'epitelio si trova sulla superficie esterna e lungo la superficie di tutte le cavità interne che comunicano con la superficie esterna (tratto digerente, vie aeree, vie urogenitali); ci sono anche una serie di cavità interne del corpo che non comunicano con l'esterno che si chiudono su sé stesse ma che anche queste sono rivestite da epitelio (sono le camere cardiache e tutti i vasi, cavità peritoneale, cavità pleurica e cavità pericardica). Gli epiteli sono divisi in molti tipi diversi, ad esempio possono essere pluristratificati (più spessi) o monostratificati (più sottili). **Regole generali**, regole che si osservano in tutti gli epiteli - Gli epiteli formano barriere continue e ordinate fra le superfici esterne o le cavità interne del corpo e gli altri tessuti - "Le cellule sono strettamente accollate fra di loro", quando le osservo sono così vicine che neanche si vede lo spazio extracellulare; fra queste cellule sono presenti delle strutture proteiche di collegamento lungo tutte le membrane adiacenti (sono le giunzioni intercellulari) e per questo le cellule sono così accollate tra loro; fra una cellula epiteliale e l'altra che un sottile spazio intercellulare che si chiama interstizio, si vede bene al microscopio elettronico. Quindi "le cellule sono strettamente accollate fra loro lasciando solo un sottile interstizio a livello extracellulare" - Gli epiteli di rivestimento poggiano sempre sul tessuto connettivo, ci sono delle rare eccezioni a questa regola "Soluzione di continuità" / "soluzione di continuo": interruzione, situazione in cui c'è l'interruzione di qualcosa che normalmente invece è continua Una caratteristica peculiare degli epiteli è il rapporto spaziale fisso con le cavità e con il resto del mondo e il tessuto connettivo, sono sempre messi in questa posizione; gli epiteli hanno sempre un rapporto fisso tra cavità, superficie libera e connettivo. Questo ci permette di dare un nome alle diverse parti delle cellule epiteliali: la superficie libera è la parte della cellula esposta verso la cavità e si chiama superficie apicale, superficie basale, superficie laterale. Questa nomenclatura non vale per tutte le cellule perché se considero una cellula sferica essa non ha un'organizzazione spaziale tale da poter essere descritta con questi termini. Le cellule epiteliali hanno gli organelli che hanno una disposizione molto speciale, il nucleo spesso si trova in basso oppure le ciglia si trovano solo sulla superficie apicale, le cellule epiteliali sono polarizzate (le loro parti funzionali si trovano in zone preferenziali della cellula), hanno una polarizzazione funzionale. L'epitelio poggia su una lamina basale, si chiama anche membrana basale, è una struttura extracellulare formata da proteine e glicoproteine che si organizzano in un reticolo, sono intrecciate tra di loro a formare un reticolo. La lamina basale ha due funzioni: una funzione di filtro perché impedisce a cellule e grosse componenti del connettivo di attraversare e trovarsi nelle cavità degli organi; si presta ad essere agganciata sia a cellule epiteliali che stanno sopra sia al connettivo che sta sotto, il connettivo è ancorato alla lamina basale e le cellule del tessuto epiteliale presentano delle giunzioni che sono giunzioni cellula-matrice (attaccano la cellula alla lamina basale) che impediscono che l'epidermide ad esempio si stacchi dal derma, quindi impediscono che l'epitelio si stacchi dal connettivo. Tutti gli epiteli poggiano sulla lamina basale. In un epitelio monostratificato tutte le cellule guardano sia la lamina basale sia la superficie, questo però non accade negli epiteli pluristratificati in cui solo alcune cellule guardano la superficie e solo alcune cellule la lamina basale, tutte le altre sono in mezzo. Esistono diversi tipi di epiteli di riferimento in base alla forma delle cellule e in base alla stratificazione. Le 3 morfologie cellulari delle cellule epiteliali di rivestimento: - Cellula cilindrica o colonnare o batiprismatica ("bati" vuol dire profondo) - Epitelio cubico o isoprismatico - Epitelio pavimentoso o squamoso **BERTINI Mercoledì 13/11** **Permeabilità selettiva della membrana** La membrana è impermeabile alle macromolecole come polinucleotidi (proteine), polinucleotidi (acidi nucleici) e polisaccaridi, sono troppo voluminosi troppi grandi per attraversare la membrana, inoltre hanno tanti gruppi ionici o fortemente polari. La proteina in forma nativa ha un ingombro sferico notevole e così non potrà mai passare; il traslocatore consente il passaggio del polipeptide denaturato quindi la proteina si deve denaturare, deve perdere la sua conformazione tridimensionale, si deve scomporre nella singola catena polipeptidica per poter attraversare la membrana. Diffusione semplice I gas, invece, riescono a passare liberamente attraverso la membrana, la membrana è permeabile ai gas; i gas hanno libero passaggio attraverso il bilayer fosfolipidico e questo passaggio si chiama diffusione semplice; la diffusione avviene se e solo se esistono gradienti di concentrazione, avviene secondo gradiente di concentrazione. Esempi di gas sono: ossigeno, anidride carbonica, azoto, monossido di carbonio (molto pericoloso per la cellula, quando entra blocca la respirazione), monossido di azoto, isoflurano (un gas anestetico, è somministrabile in forma gassosa per inalazione, attraversa le membrane rapidissimamente e si riesce a diffondere velocemente in tutto il corpo). Anche molecole che sono a bassissimo peso molecolare (quindi molto piccole), non ioniche (non hanno carica elettrica) e meglio se sono anfipatiche (che hanno almeno una parte apolare) riescono a passare il bilayer con diffusione semplice; l'acqua ad esempio, che è una sostanza polare ma è molto piccola quindi (anche se con una certa lentezza) riesce ad attraversare il bilayer, fa un passaggio lento. Altre piccole molecole anfipatiche fanno diffusione semplice, come l'[etanolo] (ha grandi effetti sul SNC, la rapidità di passaggio dell'etanolo attraverso la membrana è alla base della sua rapidità d'azione), l'urea, il glicerolo. Anche lipidi abbastanza grandi riescono a passare con diffusione semplice perché sono anfipatici e sono in grado di fare un flip-flop spontaneo, come il colesterolo, la vitamina D, ormoni (cortisolo, estrogeni e progesterone, testosterone). Tutto questo passa la membrana per diffusione semplice, secondo gradiente di concentrazione, senza dispendio energetico, semplicemente in base alle caratteristiche del bilayer fosfolipidico. Gli ioni non riescono assolutamente ad attraversare il bilayer perché hanno una carica elettrica, così come le molecole che hanno un grado di polarità e idrosolubilità tale da rendere il loro passaggio impossibile. Questa impermeabilità del bilayer fosfolipidico verso questo tipo molecole non può essere assoluta perché queste molecole devono poter passare la membrana, perciò entrano in campo le proteine. Laddove il bilayer isola, le proteine facilitano il passaggio. Diffusione facilitata È facilitata dalle proteine di membrana. Avviene randomicamente verso l'interno o verso l'interno della cellula, ma, data la differenza di concentrazione, statisticamente la diffusione avviene maggiormente verso l'interno che verso l'esterno. Le molecole che vengono trasportate tramite diffusione facilitata sono le molecole polari (come il glucosio) e gli ioni atomici (come sodio, potassio, calcio, cloro). Viene facilitata dalle proteine di membrana, agiscono due classi di proteine: - i **trasportatori**, ovvero complessi proteici transmembrana con struttura complessa, hanno un sito attivo sul quale va a legarsi la molecola che deve essere trasportata all'interno, ogni trasportatore ha un sito attivo specifico per una determinata molecola). Il trasportatore può muoversi costantemente in maniera random tra uno stato aperto verso l'esterno, aperto verso l'interno, chiuso (questo avviene senza l'uso di energia) e per questo, attraverso i trasportatori, la diffusione facilitata avviene sia verso l'interno che verso l'esterno, ma, data la differenza di concentrazione, è più probabile che avvenga verso l'interno. Il trasportatore per il glucosio presenta un sito di alta affinità per il glucosio sul quale avviene il legame della molecola di glucosio - **canali**: facilitano la diffusione degli ioni atomici (sodio, potassio, calcio, cloro), gli ioni possono fare diffusione facilitata se sono presenti canali specifici per quella specie ionica e i canali devono possono essere aperti, i canali in ogni caso possono essere aperti o chiusi; anche attraverso i canali la diffusione facilitata avviene in entrambe le direzioni ma prevale il passaggio verso l'interno della cellula, il passaggio di ioni avviene con velocità altissima Il fatto che esistono gradienti di concentrazione fra interno ed esterno della cellula porta alla necessità di avere nelle cellule dei meccanismi di trasporto attivo, perché per quanto una membrana possa essere impermeabile a certe particelle prima o poi i gradienti decrescono e scompaiono; quindi, sono necessari meccanismi che mantengano i gradienti di concentrazione, come le pompe ioniche. La diffusione facilitata è passiva, senza utilizzo di energia e solo secondo gradiente, per un classe di trasportatori, ma non per tutti Trasporto attivo: le pompe ioniche Trasportano attivamente contro gradiente gli ioni, utilizzano l'ATP per lavorare. Ad esempio la pompa per il calcio che si trova sulle membrana del RER e sul plasmalemma, che tende a togliere il calcio dal citosol per portarlo fuori dalla cellula o dentro il reticolo lasciando la concentrazione del calcio bassa nel citosol, questo è utile perché nella cellula ci sono molti meccanismi che si attivano in seguito all'innalzamento di concentrazione (un esempio è quello del muscolo, che inizia a contrarsi solo quando si innalza la concentrazione di calcio nel citosol). Altro esempio è la pompa sodio-potassio, che in presenza di ATP, espelle 3 ioni sodio e ne tira dentro 2 di potassio; le membrane della maggior parte delle cellule sono prive di canali per il sodio quindi quando la sodio-potassio non funziona, il suo effetto è quello di mantenere bassissima la concentrazione di sodio all'interno. A cosa può essere utile un gradiente ionico in una cellula? Ci sono dei trasportatori che lavorano in modo più complicato rispetto a quelli della diffusione passiva, che utilizzano il cotrasporto, che permette al trasportatore di trasferire molecole anche contro gradiente di concentrazione. Il cotrasporto porta due sostanze attraverso il trasportatore. Ci sono due tipi di cotrasporto: simporto (entrambe le molecole passano attraverso il trasportatore nella stessa direzione) e antiporto (una molecola entra e una esce o viceversa). **Simporto sodio-glucosio** Il trasportatore può avere tre possibili stati (aperto verso l'esterno, chiuso, aperto verso l'interno), il cambiamento di stato non può avvenire se solo uno dei siti è occupato (se è occupato solo un sito attivo, il trasportatore rimane bloccato in attesa), la presenza di uno dei due ligandi aumenta l'affinità di legame per l'altro ligando. Il simporto sfrutta il gradiente ionico esistente per trasportare molecole contro il gradiente di concentrazione. Quanto costa il simporto di una molecola di glucosio? Costa 1/3 di ATP, perché un giro di pompa sodio-potassio costa 1 ATP e porta fuori 3 ioni sodio, per far entrare una molecola di glucosio serve 1 ione sodio quindi il trasferimento di una molecola di glucosio costa 1/3 di ATP. Tutte le cellule hanno la pompa sodio-potassio, in molte cellule questa pompa consuma da sola il 20-30% dell'energia del bilancio energetico dell'intera cellula. Epitelio monostratificato pavimentoso, semplice pavimentoso Un esempio si trova nei vasi sanguigni, tutti i vasi sanguigni sono rivestiti internamente da un epitelio pavimentoso semplice chiamato endotelio (l'endotelio è l'epitelio pavimentoso semplice che riveste la superficie delle cavità cardiache e di tutti vasi, compresi quelli linfatici), i nuclei sporgono un po' verso il lume del vaso, il citoplasma delle cellule è esteso verso entrambi i lati della cellula, i vasi sono rivestiti dall'epitelio più sottile perché devono effettuare scambi gassosi (di ossigeno e anidride carbonica). Si trova anche nei polmoni. Transcitosi: passaggio della vescicola da un lato all'altro della membrana Ci sono dei tessuti in cui la necessità di scambiare velocemente materiali è così grande che possiedono un epitelio fenestrato, hanno superficie basale e superficie apicale fuse, i pori hanno diametro di 80 nm, si trovano nelle ghiandole e nell'intestino. Epitelio discontinuo, dove le cellule anziché tenersi legate lasciano degli ampi spazi tra loro, si trova nel tessuto emopoietico dove le cellule appena nate devono entrare in circolo, oppure nella milza. Epitelio cubico monostratificato, isoprismatico semplice Si trova nel dotto escretore di ghiandole esocrine, ad esempio la ghiandola salivare. Le cellule hanno l'altezza uguale alla larghezza, intorno alla cellula c'è poco citoplasma (quindi c'è un alto rapporto volumetrico nucleo-citoplasma). Talvolta i dotti escretori sono fatti di due strati, sono composti da un epitelio pluristratificato isoprismatico. Le cellule dal punto di vista dell'attività cellulare sono abbastanza quiescenti. L'epitelio è colonnare quando la cellula ha un ruolo attivo, quando la sua organizzazione interna ha abbondanti organelli, molto citoplasma, una distribuzione degli organelli asimmetrica, l'altezza delle cellule è maggiore della larghezza, in nucleo si trova generalmente in posizione basale ma non sempre, si trova nell'ovidotto. Gl epiteli colonnari posson essere costituiti da un solo gruppo colonnare o da più tipi colonnari, ad esempio il tessuto del villo (ha sia cellule colonnari -assorbenti- sia cellule caliciforme che producono e rilasciano muco -cellule mucipare-). La cellula mucipara è fortemente polarizzata, il nucleo è schiacciato alla base, sono cellule in cui il traffico vescicolare è massiccio. Nello stomaco tutte le cellule sono mucipare, in alto le cellule mucipare sono pallide perché la mucina che si trova nella vescicole è principalmente di natura polisaccaridica la quale è responsabile delle proprietà fisiche della mucina e la rende solubile in acqua, durante la preparazione istologica del vetrino l'acqua entra in contatto con la mucina e la fa gonfiare. Attraverso tecniche speciali si può visualizzare la mucina, con una reazione istochimica si colora di rosso. Epitelio pseudostratificato Non è ne mono ne pluri, tutte le cellula di questo epitelio hanno almeno un piccolo contatto con la base. Si trova nelle vie aeree (trachea e bronchi), qui è ciliato. I nuclei sono sempre ad altezze diverse tra loro,

ISTOLOGIA - OPD 1° anno 2024-25 PDF

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