Tortora Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore

Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 1

Gerard Tortora, Brian Derrickson Conosciamo il corpo umano

Capitolo 2 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 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 3

Capitolo 2 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 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 4

Capitolo 2 Le cellule e i tessuti 10. Il tessuto connettivo 11. Il tessuto muscolare 12. Il tessuto nervoso 13. Le membrane del corpo Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 5

1. Panoramica generale della cellula La cellula è l’unità strutturale e funzionale fondamentale del corpo. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 6

1. Panoramica generale della cellula • 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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 7

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 8

2. La struttura della membrana plasmatica Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 9

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 10

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; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 11

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I fluidi cellulari sono soluzioni acquose di gas, nutrienti, ioni e altre sostanze utili alla vita. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 12

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 13

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 14

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per diffusione semplice. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 15

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per diffusione facilitata. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 16

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica I processi passivi possono avvenire per osmosi. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 17

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica L’ osmosi è il movimento netto di molecole d’acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 18

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 19

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 20

3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 21

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). Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 22

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 23

4. Il citoplasma e i suoi organuli Gli organuli sono strutture specializzate interne alla cellula in cui avvengono processi specifici. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 24

4. Il citoplasma e i suoi organuli Gli organuli principali sono: • citoscheletro; • centrosoma; • ciglia e flagelli; • ribosomi; • reticolo endoplasmatico; • apparato di Golgi; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 25

4. Il citoplasma e i suoi organuli • lisosomi; • perossisomi; • proteasomi; • mitocondri. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 26

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 27

4. Il citoplasma e i suoi organuli Centrosoma: è una struttura posta vicino al nucleo e da cui prende avvio la divisione cellulare. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 28

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). Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 29

4. Il citoplasma e i suoi organuli Ribosomi: sono i centri di sintesi delle proteine e sono ricchi di acido ribonucleico (RNA). Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 30

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). Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 31

4. Il citoplasma e i suoi organuli Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 32

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 33

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 34

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 35

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 36

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 37

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 38

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 39

4. Il citoplasma e i suoi organuli Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 40

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 41

5. Il nucleo cellulare Il nucleo contiene i geni (costituiti da DNA) che immagazzinano le istruzioni per la sintesi proteica. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 42

5. Il nucleo cellulare Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 43

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 44

6. La sintesi della proteine Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per effettuare la sintesi proteica. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 45

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 46

6. La sintesi della proteine Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 47

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 48

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 49

6. La sintesi della proteine Si formano tre tipi di RNA • RNA messaggero (m. RNA): dirige la sintesi proteica; • RNA ribosomiale (r. RNA): si unisce alle proteine ribosomiali per costruire i ribosomi; • RNA transfer (t. RNA): lega un amminoacido e lo porta sul ribosoma perché venga incorporato nella proteina in costruzione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 50

6. La sintesi della proteine Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 51

6. La sintesi della proteine La traduzione è il processo in cui l’m. RNA si associa ai ribosomi e dirige la sintesi proteica, convertendo la sequenza di nucleotidi presenti nell’m. RNA in una sequenza specifica di amminoacidi. La traduzione avviene in diverse fasi. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 52

6. La sintesi della proteine 1. Una molecola di m. RNA si lega alla subunità ribosomiale piccola e un t. RNA detto iniziatore si lega al codone di start (o di partenza) dell’m. RNA per consentire l’avvio del processo. 2. Il t. RNA ha su un’estremità un amminoacido specifico, sull’altra una tripletta di nucleotidi detta anticodone in grado di legarsi all’m. RNA. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 53

6. La sintesi della proteine Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 54

6. La sintesi della proteine 3. L’anticodone di un nuovo t. RNA riconosce il successivo codone complementare sull’m. RNA e vi si lega. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 55

6. La sintesi della proteine 4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi adiacenti. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 56

6. La sintesi della proteine 5. La proteina neoformata si sposta e un nuovo t. RNA con il suo amminoacido va a legarsi al codone successivo allungando la proteina. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 57

6. La sintesi della proteine 6. La sintesi termina quando il ribosoma raggiunge un codone di stop: la proteina completata si stacca dal t. RNA. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 58

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 59

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 60

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 61

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 62

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano ©© Zanichelli editore 2009 63

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; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 64

7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica 3. anafase: separazione dei cromatidi ai poli opposti della cellula; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 65

7. Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica 4. telofase: formazione di un nuovo involucro nucleare, disfacimento del fuso mitotico; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 66

8. Le cellule organizzate in tessuti I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 67

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 68

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 69

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano ©© Zanichelli editore 2009 70

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; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano ©© Zanichelli editore 2009 71

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 72

9. Il tessuto epiteliale Gli epiteli di rivestimento vengono classificati in base alla disposizione e numero degli strati e alla forma delle cellule. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 73

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 74

10. 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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 75

10. Il tessuto connettivo Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 76

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 77

11. Il tessuto muscolare è costituito da cellule allungate dette fibre muscolari. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano ©© Zanichelli editore 2009 78

11. 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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009 Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano ©© Zanichelli editore 2009 79

12. 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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 80

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 81

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 82

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 83

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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 84