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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Panoramica generale della cellula La struttura della membrana plasmatica Il trasporto attraverso la membrana plasmatica Il citoplasma e i suoi organuli Il nucleo cellulare La sintesi delle proteine Il ciclo cellulare e la divisione cellulare somatica Le cellule organizzate nei tessuti Il tessuto epiteliale Il tessuto connettivo Il tessuto muscolare Il tessuto nervoso Le membrane del corpo Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 3

1. PANORAMICA GENERALE DELLA CELLULA La cellula è l’unità vivente strutturale e funzionale fondamentale del corpo. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 4

1. PANORAMICA GENERALE DELLA CELLULA 1. La membrana plasmatica costituisce e delimita la superficie esterna della cellula: separa l’interno dall’esterno. 2. 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. 3. Il nucleo è l’organulo più grande della cellula e agisce da centro di controllo. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 5

1. PANORAMICA GENERALE DELLA CELLULA Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 6

2. LA STRUTTURA DELLA MEMBRANA PLASMATICA La membrana plasmatica è costituita da un doppio strato fosfolipidico in cui sono parzialmente o interamente inserite delle proteine. È dotata di 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 7

2. LA STRUTTURA DELLA MEMBRANA PLASMATICA Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 8

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 extra-cellulari; • alcune rivestono una funzione di riconoscimento. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 9

3. IL TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA Gran parte dell’organismo è costituita da fluidi distinguibili in due compartimenti: Fluido intracellulare Rappresenta i due terzi dei fluidi totali. È contenuto all’interno delle cellule (citosol). Fluido extracellulare È presente negli spazi microscopici fra cellule adiacenti per cui viene detto anche fluido interstiziale. 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 10

3. IL TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA Le sostanze attraversano le membrane cellulari tramite processi PASSIVI Non viene utilizzata energia se non quella cinetica poiché si segue il gradiente di concentrazione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 Per diffusione: passaggio di sostanze da zone a maggiore a zone a minore concentrazione fino a raggiungere l’equilibrio. Può essere semplice o facilitata. Per osmosi: passaggio passivo di acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva da un’area a bassa concentrazione di soluto a un’area ad alta concentrazione di soluto. 11

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3. IL TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA Le sostanze attraversano le membrane cellulari tramite processi ATTIVI Si utilizza l’energia sotto forma di ATP per forzare la sostanza contro il gradiente di concentrazione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 Trasporto attivo: l’energia ottenuta con la scissione dell’ATP cambia la conformazione di una proteina di trasporto o pompa che fa passare una certa sostanza attraverso la membrana plasmatica contro il suo gradiente di concentrazione. 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). 15

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4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI 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 18

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI Organuli: sono strutture specializzate interne alla cellula in cui avvengono processi specifici. • citoscheletro; • centrosoma; • ciglia e flagelli; • ribosomi; Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 19

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI • reticolo endoplasmatico; • apparato di Golgi; • lisosomi; • perossisomi; • proteasomi; • mitocondri. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 20

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 21

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI Centrosoma: è una struttura posta vicino al nucleo da cui prende avvio la divisione cellulare. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 22

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI Ciglia e flagelli: sono estensioni della membrana cellulare di diversa lunghezza protesi 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 23

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 24

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: RE liscio e RE ruvido. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 25

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4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI RE ruvido (RER): si estende a partire dalla membrana nucleare e 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 27

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI RE liscio (REL): reticolo di tubuli membranosi del tutto lisci perché privi di ribosomi dove avviene la sintesi di acidi grassi e steroidi. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 28

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 29

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI Lisosomi: sono vescicole racchiuse in membrane che contengono proteine enzimatiche in grado di scindere una grande varietà di molecole, infatti trasportano e liberano nel citosol i prodotti finali della digestione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 30

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) a svariate sostanze organiche, svolgendo così una funzione di detossificazione. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 31

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 32

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 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 33

4. IL CITOPLASMA E I SUOI ORGANULI Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 34

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 che 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. 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 35

5. IL NUCLEO CELLULARE Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 36

6. LA SINTESI DELLE 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 37

6. LA SINTESI DELLE PROTEINE Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per effettuare la sintesi proteica per sintetizzare una determinata proteina. 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 38

6. LA SINTESI DELLE 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 39

6. LA SINTESI DELLE PROTEINE Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 40

6. LA SINTESI DELLE PROTEINE Dal DNA si formano tre tipi di RNA: • RNA messaggero (m. RNA): dirige la sintesi proteica. . • RNA ribosomiale (r. RNA): in associazione alle proteine ribosomiali costituisce i ribosomi. • RNA transfer (t. RNA): si lega a un amminoacido e lo porta sul ribosoma perché nella trascrizione venga incorporato nella proteina che si sta sintetizzando. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 41

6. LA SINTESI DELLE 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. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 42

6. LA SINTESI DELLE 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 43

6. LA SINTESI DELLE PROTEINE 3. L’anticodone di un nuovo t. RNA riconosce il successivo codone complementare sull’m. RNA e vi si lega. 4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi adiacenti. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 44

6. LA SINTESI DELLE PROTEINE 1. 5. La proteina neoformata si sposta e un nuovo t. RNA con il suo amminoacido va a legarsi al codone successivo allungando la proteina. 2. 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 45

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. Culmina con la divisione cellulare, il processo con cui le cellule si riproducono. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 46

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 47

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 oppure 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 48

7. IL CICLO CELLULARE E LA DIVISIONE CELLULARE SOMATICA La fase mitotica della cellula consiste in mitosi e citodieresi. La mitosi è la divisione del nucleo; la citodieresi è la suddivisione del citoplasma e di tutti gli organuli in due cellule indipendenti. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 49

7. IL CICLO CELLULARE E LA DIVISIONE CELLULARE SOMATICA Profase: formazione del fuso mitotico nel nucleo che comincia a disintegrarsi. Metafase: le coppie di cromatidi si allineano lungo i tubuli del fuso. Anafase: separazione dei cromatidi ai poli opposti della cellula. Telofase: formazione di un nuovo involucro nucleare, disfacimento del fuso mitotico. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 50

7. IL CICLO CELLULARE E LA DIVISIONE CELLULARE SOMATICA Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 51

8. LE CELLULE ORGANIZZATE NEI TESSUTI I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione. • 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 52

8. LE CELLULE ORGANIZZATE NEI 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 53

9. IL TESSUTO EPITELIALE • L’epitelio ha caratteristiche generali comuni, 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; gli scambi, quindi, avvengono per diffusione. • È dotato di un proprio corredo di fibre nervose. • È caratterizzato da un continuo rinnovamento cellulare degli strati più superficiali invecchiati o danneggiati. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 54

9. IL TESSUTO EPITELIALE Le cellule epiteliali presentano una superficie apicale esposta all’esterno o alla superficie degli organi interni, superfici laterali a contatto con le cellule adiacenti e una superficie basale a contatto con il tessuto connettivo sottostante mediante una membrana basale Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 55

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 56

9. IL TESSUTO EPITELIALE Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 57

10. IL TESSUTO CONNETTIVO Il tessuto connettivo è uno dei tessuti più abbondanti dell’organismo e svolge svariate funzioni. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 58

10. IL TESSUTO CONNETTIVO È costituito da cinque tipi di cellule e da matrice extracellulare a sua volta composta da sostanza fondamentale e fibre proteiche. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 59

10. IL TESSUTO CONNETTIVO Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 60

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 61

11. IL TESSUTO MUSCOLARE Il tessuto muscolare è costituito da cellule allungate dette fibre muscolari altamente specializzate per generare forza. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009 62

11. IL TESSUTO MUSCOLARE A seconda della localizzazione delle funzioni viene classificato 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 63

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

13. LE MEMBRANE DEL CORPO Le membrane sono strati piani di tessuto flessibile che ricoprono o rivestono le varie superfici del corpo. La 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 65

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 66

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 67

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 68