Elementi di Istologia e Cenni di Embriologia: Il Riassunto Essenziale per Studenti e Professionisti

Il modulo di Anatomia Comparata è suddiviso in due parti. La prima parte fornirà allo studente i concetti base relativi alle principali tappe che regolano lo sviluppo dei Vertebrati (dalla fecondazione all’organogenesi), che gli permetteranno di capire la derivazione embrionale di organi, apparati e sistemi, conoscenze propedeutiche per l’Anatomia comparata.

Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà saper descrivere in modo chiaro e con proprietà di linguaggio l’organizzazione morfo-funzionale della cellula eucariote animale.

Modulo di Citologia e Istologia

Il modulo di Citologia e Istologia si concentra sullo studio della cellula eucariote animale e degli organelli che la caratterizzano in termini morfo-funzionali. Le lezioni frontali saranno affiancate dall’attività di laboratorio obbligatoria in cui verranno fornite le informazioni teorico-tecniche per l’allestimento di preparati istologici. Inoltre, l’utilizzo del microscopio ottico permetterà di osservare preparati istologici al fine di riconoscere la struttura dei tessuti e le loro associazioni.

Argomenti trattati nel modulo di Citologia:

Il mondo della cellula: Morfologia della cellula procariote ed eucariote.
Struttura e funzione delle macromolecole.
Struttura e funzione delle membrane biologiche: Trasporto passivo.
Sistemi di membrane intracellulari: Struttura e funzione del reticolo e dell’apparato del Golgi. Controllo del destino delle proteine sintetizzate, Lisosomi, perossisomi.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. Rapporto tra citoscheletro e altre strutture cellulari.
Il nucleo: Morfologia. Involucro nucleare e traffico nucleo-citoplasma. Dal DNA al cromosoma: organizzazione. Cenni sulla duplicazione del DNA.
Trascrizione e traduzione dell’informazione genica: Cenni sulla struttura degli RNA. Codice genetico: definizione.
La riproduzione cellulare: Le fasi del ciclo cellulare: cenni. La fase M: tappe della mitosi e citocinesi.
Il microscopio.

Modulo di Anatomia Comparata

Comparative Anatomy Module: after an introduction to embryology, the study of the anatomical organization of Vertebrates will be addressed, considering the functional and evolutionary aspects.

Argomenti trattati nel modulo di Anatomia Comparata:

Principi generali di embriologia.
Apparato tegumentario: aspetti funzionali e strutturali generali. Il tegumento e i suoi derivati nei Vertebrati (scaglie, squame, penne, peli e ghiandole).
Apparato digerente: caratteristiche generali del tubo digerente nei Vertebrati, aspetti microscopici e funzione dei diversi tratti del tubo digerente (esofago, stomaco, intestino).
Apparato uro-genitale: anatomia ed evoluzione dell’apparato escretore nei Vertebrati. L’unità funzionale del rene: aspetti microscopici.

Tessuti e Funzioni Trofo-Meccaniche

I tessuti a funzione trofo-meccanica includono: tessuto connettivo propriamente detto (lasso, denso…), cartilagine, tessuto osseo, tessuto adiposo. Importante anche lo studio del tessuto nervoso.

Traffico Vescicolare

Il traffico vescicolare si basa su due meccanismi complementari:

La formazione di vescicole a partire da una membrana di origine.
La fusione della vescicola con il target.

È importante specificare che il traffico vescicolare è un fenomeno fortemente asimmetrico, infatti, la membrana di origine, da cui emerge una vescicola, viene definita “ampia” mentre la vescicola destinata alla membrana bersaglio è un corpuscolo di dimensioni minori.

Terminologia:

FUSIONE: è l’unione fra la vescicola e la membrana bersaglio.
FISSIONE: gemmazione, vescicolazione, produzione di un comparto membranoso nuovo a partire dalla membrana di origine.
Endocitosi: consiste nella fissione di una vescicola dal plasmalemma nel citoplasma.
Esocitosi: consiste nella fusione di una vescicola citoplasmatica con il plasmalemma.

Durante il traffico vescicolare si osserva uno spostamento di membrana, mantenendo però fisso l’orientamento dei foglietti, sia per l’endocitosi che per l’esocitosi. Inoltre, in media, per ogni esocitosi si verificherà sempre un’endocitosi; oppure, ogni volta in cui si verifica la gemmazione di una vescicola a partire da un comparto, avverrà fusione da qualche altra parte nella cellula, per mantenere costanti le funzioni della membrana.

Endocitosi mediata da clatrina

Tutto inizia dal plasmalemma, che possiede dei recettori. Il pool di proteine citosoliche interagisce con i recettori formando un rivestimento sul versante citosolico (interno della membrana, quindi con il foglietto P della membrana). La presenza di tale rivestimento provoca l’incurvamento della membrana. L’incurvamento della membrana porta quest’ultima ad assumere una forma a sacchetto (la dimensione di questa struttura è variabile, più o meno decine di nanometri): si sta infatti formando la vescicola.

Potenziale di Membrana

In una cellula, nei pressi della membrana plasmatica ho una differenza netta di potenziale elettrico chiamato potenziale di membrana. In particolare, il potenziale elettrico ha segno positivo fuori dalla membrana e segno negativo all’interno della membrana.

Questo potenziale elettrico, che è universale per tutte le cellule, si chiama anche potenziale di riposo e serve a particolari cellule (nervose e muscolari) che riescono a manipolare il potenziale di membrana per inviare segnali elettrici. Non è vero che l’interno della cellula è complessivamente elettricamente negativo e l’esterno elettricamente positivo, poiché in realtà i due fluidi (interni ed esterni) isolati risultano essere entrambi complessivamente neutri dal punto di vista elettrico.

Il potenziale elettrico si osserva solo a cavallo della membrana (1 nm dal margine della membrana plasmatica della cellula) e non influenza in alcun modo lo spazio intracellulare e lo spazio extracellulare. Oltre alla pompa sodio-potassio che favorisce l’entrata di potassio e l’uscita di sodio ci sono anche vari canali ionici per l’entrata e la fuoriuscita del potassio che tendono a far fuoriuscire nuovamente il potassio dalla cellula bilanciando il gradiente di concentrazione (trasporto passivo).

Organizzazione delle Cellule Eucarioti

Tutti gli elementi della cellula derivano da processi di invaginazioni della membrana, terminati col distacco di esse e la formazione di comparti distinti. Come il plasmalemma, questa membrana neoformata ha un bilayer fosfolipidico con componente proteica, ma la composizione di fosfolipidi e delle proteine è diversa: il corredo proteico determina l’identità di ciascuna delle componenti interne della cellula.

La cellula eucariote si divide nel comparto delle endomembrane e nel citosol. Anche il nucleo è considerato ora parte del citosol, con cui è in continuità grazie ai pori nucleari.

Differenze nei termini:

CITOSOL: soluzione acquosa all’interno del quale si svolge la maggioranza delle reazioni della cellula.
CITOPLASMA: la somma di citosol e comparti membranosi.
PROTOPLASMA: materiale all’interno della cellula (insieme di nucleo e citoplasma).

La membrana è divisa in due foglietti, che formano il bilayer fosfolipidico: il foglietto E (“Extracellulare”) è a contatto col materiale extracellulare, il foglietto P (“Protoplasma”) è a contatto col citosol. La composizione fosfolipidica dei due foglietti è leggermente diversa.

Sistema di Endomembrane

La presenza di endomembrane all’interno della cellula costituisce in essi compartimenti distinti e le diverse parti del comparto endomembranoso hanno morfologie, identità e funzioni differenti. Le endomembrane hanno una struttura di base identica a quella del plasmalemma e formano una varietà di organelli con specifiche morfologie e funzioni.

La membrana di ciascun organello è caratterizzata da una particolare composizione lipidica, e soprattutto, proteica; infatti, ciò che distingue i vari organelli cellulari è il corredo di proteine presenti sulla loro membrana. Gli organelli sono anche spazialmente distinti, tuttavia i comparti intramembranosi sono in costante comunicazione fra loro grazie al fatto che le membrane si fondono ad altre attraverso il “traffico vescicolare”. Da un organello all’altro, dal plasmalemma agli organelli e dagli organelli al plasmalemma c’è quindi un intenso e continuo traffico di membrane, sottoforma di vescicole.