Le cellule e i tessuti
1. Panoramica generale della cellula 2. La struttura della membrana
plasmatica
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Le cellule e i tessuti
5. Il nucleo cellulare
6. La sintesi delle proteine
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
8. Le cellule organizzate nei tessuti
9. Il tessuto epiteliale
Le cellule e i tessuti
10. Il tessuto connettivo 11. Il tessuto muscolare 12. Il tessuto nervoso
13. Le membrane del corpo
1. Panoramica generale della cellula
La cellula è l’unità strutturale e
funzionale
fondamentale del corpo.
• La membrana plasmatica costituisce e delimita la superficie esterna della cellula: separa l’interno
dall’esterno.
• Il citoplasma è contenuto fra la membrana citoplasmatica e il nucleo. La porzione fluida è detta citosol: al suo
interno sono presenti vari tipi di organuli.
• Il nucleo è l’organulo più grande della cellula e agisce da centro di controllo.
1. Panoramica generale della
cellula
2. La struttura della membrana plasmatica
La membrana plasmatica è una barriera flessibile ma robusta costituita da un doppio strato fosfolipidico in cui sono parzialmente o interamente inserite delle proteine.
È caratterizzata da permeabilità selettiva, meccanismo che consente il passaggio solo a determinate sostanze mentre lo impedisce ad altre.
2. La struttura della membrana
plasmatica
2. La struttura della membrana plasmatica
Le funzioni della membrana dipendono dal tipo di proteina:
•
alcune, dette recettori, riconoscono e legano una proteina specifica;•
alcune svolgono il ruolo di enzimi per la catalisi di reazioni intra- o extracellulari;•
altre rivestono una funzione di riconoscimento, identificano altre proteine o agenti estranei.3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Gran parte del nostro organismo è costituito da
•
fluido intracellulare: è contenuto all’interno delle cellule (citosol);•
fluido extracellulare: è presente negli spazi microscopici fra le cellule adiacenti e viene detto anche fluido interstiziale;3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
I fluidi cellulari sono soluzioni acquose di gas, nutrienti, ioni e altre sostanze utili alla vita.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Il gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione tra due aree diverse.
Se i soluti si muovono da un’area ad alta concentrazione a una a bassa concentrazione si muovono secondo
gradiente, se si spostano da un’area a bassa
concentrazione a una ad alta si muovono contro gradiente.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Le sostanze attraversano le membrane cellulari tramite
• processi passivi: la sostanza attraversa la
membrana secondo il gradiente di concentrazione, utilizzando solo la propria energia di movimento;
• processi attivi: l’energia cellulare, sotto forma di ATP, viene utilizzata per spingere la sostanza attraverso la membrana contro il gradiente di concentrazione.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
I processi passivi possono avvenire per diffusione semplice.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
I processi passivi possono avvenire per diffusione
facilitata.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
I processi
passivi possono avvenire per
osmosi.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
L’ osmosi è il movimento netto di molecole d’acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Nei processi attivi si utilizza l’energia sotto forma di ATP per forzare la sostanza contro il gradiente di
concentrazione.
I processi attivi possono essere trasporti attivi o trasporti con vescicole.
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Nel trasporto attivo, l’energia, ottenuta con la scissione dell’ATP, fa cambiare la conformazione di una proteina di trasporto (o pompa) che fa passare una sostanza
attraverso la membrana plasmatica, contro il suo gradiente di concentrazione.
3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Nel trasporto con vescicole, le vescicole formatesi per
gemmazione dalla membrana plasmatica raccolgono sostanze dal fluido intracellulare e lo
liberano all’esterno (esocitosi) o viceversa (endocitosi).
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Il citosol è la parte fluida del citoplasma e circonda gli organuli; è costituito da acqua (75-90%), soluti e
particelle sospese.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Gli organuli sono strutture specializzate interne alla cellula in cui avvengono processi specifici.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Gli organuli principali sono:
• citoscheletro;
• centrosoma;
• ciglia e flagelli;
• ribosomi;
• reticolo endoplasmatico;
• apparato di Golgi;
4. Il citoplasma e i suoi organuli
• lisosomi;
• perossisomi;
• proteasomi;
• mitocondri.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Citoscheletro: è una rete complessa di tre tipi di filamenti proteici che si estende per tutto il
citosol.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Centrosoma: è una struttura posta vicino al nucleo e da cui
prende avvio la divisione cellulare.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Ciglia e flagelli: sono estensioni della membrana
cellulare, di diversa lunghezza, protese verso l’esterno della cellula con il compito di spostare liquidi e secrezioni (es. nel tratto respiratorio) oppure l’intera cellula (es. negli spermatozoi).
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Ribosomi: sono i centri di sintesi delle proteine e sono ricchi di acido ribonucleico (RNA).
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Reticolo endoplasmatico (RE): è una rete di membrane ripiegate, estesa per tutto il citoplasma.
Ci sono due tipi di reticoli endoplasmatici : il RE liscio (REL) e il RE ruvido (RER).
4. Il citoplasma e i suoi organuli
4. Il citoplasma e i suoi organuli
RE ruvido (RER): si estende a partire dalla membrana nucleare; presenta un aspetto ruvido perché costellato di ribosomi, che operano la sintesi proteica di componenti della membrana plasmatica.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
RE liscio (REL): reticolo di tubuli membranosi del tutto lisci perché privi di ribosomi. Qui avviene la sintesi di acidi grassi e steroidi.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Apparato di Golgi: è un complesso di sacche
membranose appiattite, dai bordi rigonfi, impilate una sull’altra, con il
compito di modificare e immagazzinare le
proteine secrete dai ribosomi del RER.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Lisosomi: sono vescicole racchiuse in membrane che
contengono enzimi in grado di scindere una grande varietà di molecole. Trasportano e liberano nel citosol i prodotti
finali della digestione.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Perossisomi: sono simili ai lisosomi ma di minori dimensioni; contengono numerosi enzimi in grado di ossidare (sottrarre atomi di idrogeno) svariate sostanze organiche, svolgendo così una funzione di
detossificazione.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Proteasomi: sono strutture cilindriche con il compito di distruggere le proteine inutili, danneggiate o difettose.
Contengono enzimi che scindono le proteine in amminoacidi riutilizzabili.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
Mitocondri: sono considerati le centrali energetiche cellulari poiché in essi avviene la sintesi di ATP. Sono
costituiti da due membrane strutturalmente simili a quella plasmatica: la più interna è ripiegata in creste, che
racchiudono uno spazio centrale o matrice dove avvengono le reazioni di sintesi dell’ATP.
4. Il citoplasma e i suoi organuli
5. Il nucleo cellulare
Il nucleo è la struttura cellulare di maggiori dimensioni, di forma sferica o ovale, presente in tutte le cellule del corpo tranne nei globuli rossi maturi.
Al suo interno si trovano i nucleoli, corpi sferici costituiti da proteine e acidi nucleici (DNA e RNA), dove vengono
sintetizzati i ribosomi.
5. Il nucleo cellulare
Il nucleo contiene i geni (costituiti da DNA) che immagazzinano le istruzioni per la sintesi proteica.
5. Il nucleo cellulare
6. La sintesi della proteine
Le cellule sintetizzano un gran numero di proteine diverse che, a loro volta, determinano le caratteristiche fisiche e chimiche delle cellule e, quindi, di tutto l’organismo.
6. La sintesi della proteine
Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per effettuare la sintesi proteica.
6. La sintesi della proteine
L’informazione contenuta in una regione specifica del DNA viene trascritta e produce una molecola di RNA che si lega a un ribosoma. Qui, l’informazione viene tradotta in una sequenza specifica e univoca di amminoacidi da cui si otterrà una proteina.
6. La sintesi della proteine
6. La sintesi della proteine
L’informazione è contenuta nel DNA in quattro diversi nucleotidi che si appaiano in sequenze di tre.
Ogni tripletta codificherà per un determinato amminoacido.
6. La sintesi della proteine
Durante la trascrizione l’informazione delle triplette di DNA viene copiata in una sequenza complementare di codoni in un filamento di RNA.
6. La sintesi della proteine
Si formano tre tipi di RNA
• RNA messaggero (mRNA): dirige la sintesi proteica;
• RNA ribosomiale (rRNA): si unisce alle proteine ribosomiali per costruire i ribosomi;
• RNA transfer (tRNA): lega un amminoacido e lo porta sul ribosoma perché venga incorporato nella proteina in costruzione.
6. La sintesi della proteine
6. La sintesi della proteine
La traduzione è il processo in cui l’mRNA si associa ai ribosomi e dirige la sintesi proteica, convertendo la
sequenza di nucleotidi presenti nell’mRNA in una sequenza specifica di amminoacidi.
La traduzione avviene in diverse fasi.
6. La sintesi della proteine
1. Una molecola di mRNA si lega alla subunità
ribosomiale piccola e un tRNA detto iniziatore si lega al codone di start (o di partenza) dell’mRNA per
consentire l’avvio del processo.
2. Il tRNA ha su un’estremità un amminoacido specifico, sull’altra una tripletta di nucleotidi detta anticodone in grado di legarsi all’mRNA.
6. La sintesi della proteine
6. La sintesi della proteine
3. L’anticodone di un nuovo tRNA riconosce il
successivo codone complementare sull’mRNA e vi si lega.
6. La sintesi della proteine
4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi adiacenti.
6. La sintesi della proteine
5. La proteina neoformata si sposta e un nuovo tRNA con il suo amminoacido va a legarsi al codone
successivo allungando la proteina.
6. La sintesi della proteine
6. La sintesi termina quando il ribosoma
raggiunge un codone di stop: la proteina
completata si stacca dal tRNA.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
Ciclo cellulare: è l’insieme delle fasi che caratterizzano la vita di ogni cellula, dalla sua nascita alla sua morte.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
Tutte le cellule del corpo (a eccezione dei gameti) sono dette cellule somatiche e vanno incontro periodicamente alla divisione cellulare somatica.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
La divisione cellulare somatica interessa tutte le cellule del corpo (dette appunto somatiche) a eccezione di quelle sessuali (gameti), e avviene periodicamente con
duplicazione del materiale genetico (DNA), aumento delle dimensioni cellulari e divisione di cellula e nucleo.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
L’interfase è la fase intermedia che intercorre fra una divisione cellulare e l’altra; in questo periodo la cellula svolge tutte le proprie normali funzioni e si prepara alla
divisione, intensificando l’attività metabolica e duplicando il proprio DNA, altri organuli e i componenti cellulari
necessari.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
La fase mitotica della cellula consiste in
• mitosi: è la divisione del nucleo;
• citodieresi: è la suddivisione del citoplasma e di tutti gli organuli in due cellule indipendenti.
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
La mitosi si divide in
1. profase: formazione del fuso mitotico nel nucleo che comincia a
disintegrarsi;
2. metafase: le coppie di cromatidi si allineano lungo i tubuli del fuso;
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
3. anafase: separazione dei cromatidi ai poli opposti della cellula;
7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica
4. telofase: formazione di un nuovo involucro nucleare, disfacimento del fuso mitotico;
8. Le cellule organizzate in tessuti
I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi
fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione.
8. Le cellule organizzate in tessuti
• Il tessuto epiteliale: ricopre la superficie del corpo;
riveste le cavità del corpo e forma le ghiandole.
• Il tessuto connettivo: protegge e sostiene il corpo e i suoi organi; riempie gli spazi interni; costituisce le riserve energetiche dell’organismo e fornisce
protezione immunitaria.
8. Le cellule organizzate in tessuti
• Il tessuto muscolare: è specializzato per la
contrazione; costituisce tutti i muscoli del corpo tra cui il muscolo cardiaco e il rivestimento muscolare degli organi interni.
• Il tessuto nervoso: riconosce i cambiamenti interni ed esterni del corpo; trasferisce informazioni e
mantiene l’omeostasi.
9. Il tessuto epiteliale
Esistono due tipi di epitelio
• l’epitelio di rivestimento, che copre o riveste varie parti del corpo;
• l’epitelio ghiandolare, che è costituito da cellule altamente specializzate per svolgere attività di secrezione.
9. Il tessuto epiteliale
Caratteristiche generali:
• è costituito da cellule strettamente addossate le une alle altre e disposte in strati continui;
• è avascolare e irrorato da vasi che raggiungono il tessuto connettivo sottostante;
9. Il tessuto epiteliale
• è dotato di un proprio corredo di fibre nervose;
• è caratterizzato da un continuo rinnovamento cellulare degli strati superficiali invecchiati o danneggiati.
9. Il tessuto epiteliale
Gli epiteli di rivestimento vengono classificati in base alla disposizione e numero degli strati e alla forma delle cellule.
9. Il tessuto epiteliale
L’epitelio ghiandolare ha la funzione di secernere particolari sostanze all’interno delle ghiandole.
Tutte le ghiandole si dividono in endocrine ed esocrine.
10. Il tessuto connettivo
Il tessuto connettivo è uno dei tessuti più abbondanti dell’organismo e svolge svariate funzioni.
È costituito da cinque tipi di cellule e dalla matrice extracellulare.
10. Il tessuto connettivo
10. Il tessuto connettivo
Si possono distinguere cinque tipi di tessuto connettivo a seconda della matrice extracellulare e delle cellule presenti
• tessuto connettivo lasso;
• tessuto connettivo denso;
• cartilagine;
• tessuto connettivo osseo;
• tessuto connettivo liquido.
11. Il tessuto muscolare
Il tessuto muscolare è costituito da cellule allungate dette fibre muscolari.
11. Il tessuto muscolare
Il tessuto muscolare si classifica in
• tessuto muscolare scheletrico: unito alle ossa dello scheletro;
• tessuto muscolare cardiaco: forma le pareti del cuore;
• tessuto muscolare liscio: presente nelle pareti di strutture cave quali organi e vasi sanguigni.
12. Il tessuto nervoso
Il tessuto nervoso è costituito da due soli tipi di cellule:
• i neuroni, sensibili a vari stimoli che trasformano in impulsi elettrici per trasmetterli ad altri neuroni, a fibre muscolari o a ghiandole;
• le cellule gliali, con funzioni di supporto.
13. Le membrane del corpo
Le membrane sono strati piani di tessuto flessibile che ricoprono o rivestono le varie superfici del corpo.
Dalla combinazione di uno strato di tessuto epiteliale e uno sottostante di tessuto connettivo si ottiene una membrana epiteliale.
Le membrane epiteliali possono essere mucose, sierose, cutanee o sinoviali.
13. Le membrane del corpo
La membrana mucosa riveste le cavità interne degli organi che comunicano con l’esterno.
Secerne muco con funzione difensiva e protettiva.
13. Le membrane del corpo
La membrana sierosa riveste le cavità degli organi che non comunicano con l’esterno.
È costituita dai foglietti parietale e viscerale, che secernono il liquido sieroso che riduce l’attrito fra gli organi.
13. Le membrane del corpo
La membrana sinoviale riveste le cavità di alcune articolazioni e non presenta strato epiteliale.
Secerne il liquido sinoviale che lubrifica le ossa a livello delle articolazioni, nutre la cartilagine e rimuove eventuali batteri.
