Introduzione allo studio della citologia
Introduzione allo studio della citologia
Legge di Driesch
Il volume delle cellule è approssimativamente
costante per ciascun tipo cellulare nell’ambito della
stessa specie o di specie affini ed è indipendente dalle
dimensioni dell’organismo.
La diversa dimensione degli organismi è dovuta al
numero delle cellule e non alle loro dimensioni.
Unità di misura in biologia
1 mm
=
-3
10 m
occhio
1 µm
=
-6
10 m
0,2 mm
1 nm
=
-9
10 m
1Å
=
10-10
m
microscopi
Il limite di visibilità dell’occhio umano è 0.2mm
Unità di misura biologiche e potere di risoluzione
Il potere di risoluzione dell’occhio umano è 0.2 mm (200µm )
Il potere di risoluzione del microscopio ottico arriva circa a 0.2µm
(200nm)
Il limite di risoluzione del microscopio elettronico è 0.2nm
Cellule procariote
Cellule eucariote
Cellule procariote
Escherichia Coli
Sono organismi unicellulari caratterizzati dall’assenza di un sistema
di membrane che separi il materiale genetico e parte del protoplasma
dalle restanti parti. Mancano di nucleo.
Cellule eucariote
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Membrana plasmatica o
membrana cellulare o plasmalemma
E’ una sottile membrana di circa 10 nm che avvolge la cellula
separandola dall’esterno e regolando lo scambio di sostanze
trofiche.
Membrana plasmatica
La struttura della membrana è dovuta ad una percentuale
costitutiva di lipidi nell’ordine del 37-43%. Fra questi i più
rappresentati sono i fosfolipidi.
Fosfolipidi
Testa
fosfato
glicerolo
Polare
(idrofila)
acidi grassi
Coda
Apolare
(idrofoba)
Fosfolipidi
I lipidi di membrana sono molecole anfipatiche caratterizzate cioè
da un polo idrofilo e da una coda idrofoba. Questo ne determina un
preciso orientamento spaziale nella costituzione di tutte le
biomembrane cioè la costituzione del doppio strato molecolare
(bilayer lipidico)
Modello a “mosaico fluido”
Lo strato bimolecolare fosfolipidico costituisce l’intelaiatura
alla quale sono adsorbite in superficie le proteine oppure
intercalate attraversandolo in parte o in totalità.
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Nucleo
Nei
procarioti il
materiale
genetico e’
mescolato al
citoplasma
Negli
eucarioti e’
segregato
all’interno di
un territorio
circoscritto
da involucro
Nucleo
Nucleo
Nucleolo
Membrana
Nucleare
Pori nucleari
Nucleo
Nucleo
Contiene:
1) un 30 % di DNA
2) un 15 % di RNA
3) una grande quantita’ di nucleoproteine
istoniche e non istoniche
Gli istoni sono proteine che si legano bene al DNA.
Le proteine non istoniche non legano DNA.
Funzioni del Nucleo
E’ preposto:
1) alla trasmissione dei caratteri ereditari
2) alla direzione della sintesi proteica
Tutte le proteine sono sintetizzate nel citoplasma
Sintesi proteica
Nucleo
TRASCRIZIONE
Membrana
nucleare
TRADUZIONE
Citoplasma
Nucleolo
E’ un area di
produzione di
ribosomi
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Cellula
La componente fluida viene
chiamata
citosol.
Nel citosol si trovano
immersi gli
organuli
strutture metabolicamente
attive che compiono
funzioni specifiche
Organuli cellulari di una cellula eucariote
membrana cellulare
membrana nucleare
nucleolo
Citoplasma:
reticolo endoplasmatico
liscio
rugoso
ribosomi
complesso del Golgi
mitocondri
Lisosomi
Centrioli
microtubuli
microfilamenti
Resolution
The resolution of an optical microscope is defined as the shortest distance
between two points on a specimen that can still be “sufficiently”
distinguished by the observer or camera system as separate entities.
Wide-field
NA=1.3 100x oil
λex 488nm, λem 520nm
Lateral res ≅ 200 nm
Wide-field
NA=0.9 50x oil
λex 488nm, λem 520nm
Lateral res ≅ 350 nm
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Organizzazione della cellula
cellula
3
2
1
1. membrana cellulare
2. nucleo
3. citoplasma
Cellula
La componente fluida viene
chiamata
citosol.
Nel citosol si trovano
immersi gli
organuli
strutture metabolicamente
attive che compiono
funzioni specifiche
Organuli cellulari di una cellula eucariote
membrana cellulare
membrana nucleare
nucleolo
citoplasma
reticolo endoplasmatico
liscio
rugoso
ribosomi
complesso del Golgi
mitocondri
lisosomi
citoscheletro
microtubuli
microfilamenti
Organuli cellulari di una cellula eucariote
membrana cellulare
membrana nucleare
nucleolo
citoplasma
reticolo endoplasmatico
liscio
rugoso
ribosomi
complesso del Golgi
mitocondri
lisosomi
citoscheletro:
microtubuli
microfilamenti
Reticolo endoplasmatico
È costituito da membrane che circoscrivono cavità
chiuse, tubulari e cisterne.
Reticolo endoplasmatico
Distinto in due componenti
Reticolo
endoplasmatico
rugoso
(RER)
(associato ai ribosomi)
Reticolo
endoplasmatico
liscio
(REL)
Reticolo endoplasmatico rugoso
Reticolo endoplasmatico rugoso
La superficie esterna delle
membrane può essere rivestita di
granuli di 15-20 nm:
i RIBOSOMI
Sintesi proteica
Ribosomi
Reticolo endoplasmatico rugoso
I ribosomi possono essere adesi alla membrane oppure liberi nella
matrice singolarmente.
I ribosomi sono quantitativamente più rappresentati in quelle
cellule impegnate nella sintesi proteica.
Reticolo endoplasmatico liscio
FUNZIONI:
•Sintesi di lipidi e steroidi
•Detossificazione di alcuni composti
•Rimaneggiamento di tutte le membrane
della cellula
Reticolo endoplasmatico liscio
Il REL, in forma di piccole vescicole o sacculi indipendenti, è
particolarmente abbondante nelle cellule epatiche e in tutte le
cellule che producono ormoni steroidei.
Apparato del Golgi
f. maturazione
cisterne
f. formazione
E’ un sistema di membrane endoplasmatiche ordinate secondo uno
schema comune a tutte le cellule eucariote.
Apparato del Golgi
Le funzioni dell’apparato
di Golgi consistono:
1) Nel completamento della sintesi
di glicoproteine e glicolipidi
2) Condensazione dei prodotti di
sintesi e segregazione in organuli
delimitati da membrana.
Cisternae
cis face
Proteins
trans face
Golgi
apparatus
Transport
vesicle
Protein
Vesicle
Migrating
budding
transport
from rough vesicle
endoplasmic
reticulum
Ribosome
Fusion
of vesicle
with Golgi
apparatus
Lisosomi
Sono vescicole
rotondeggianti
contenenti idrolasi
acide e
costituiscono il
sistema “digestivo”
della cellula
Cytoplasm
Endoplasmic
reticulum
Phagocytosis
Food
vesicle
Golgi
apparatus
Lysosomes
Plasma
membrane
Extracellular
fluid
Digestion of
phagocytized
food particles
or cells
Transport
vesicle
Old or damaged
organelle
Breakdown
of old
organelle
Citoscheletro
E’ un complesso sistema costituito da un’intricata rete di filamenti e tubuli
proteici che concorre a determinare la forma della cellula ed il movimento
degli organuli intracellulari.
Citoscheletro
E’ costituito da proteine globulari e fibrose che si organizzano
in strutture flilamentose stabili:
1) i MICROFILAMENTI
ed in strutture cilindriche cave
2) i MICROTUBULI
Mitocondri
Sono organuli citoplasmatici presenti in tutte le
cellule eucariote animali e vegetali e assenti nelle
cellule procariote (batteri)
Mitocondri
Struttura submicroscopica dei
mitocondri
C
IM
OM
IM = membrana interna
OM = membrana esterna
C = creste
La membrana interna e quella esterna sono di natura lipoproteica.
Struttura submicroscopica dei
mitocondri
*
**
Tra le due membrane mitocondriali rimane compreso un sottile spazio di
circa 10 nm, la camera mitocondriale esterna *.
La camera mitocondriale interna ** è variabile a seconda dell’estensione
delle creste.
DNA Mitocondriale !!!
DNA Mitocondriale !!!
Il contenuto della camera interna, è la matrice mitocondriale.
Essa contiene dei ribosomi (mitoribosomi)
ed alcuni filamenti di DNA mitocondriale
Mitocondri
X 190.000
Alle differenti parti dei mitocondri sono legate funzioni differenti
e distinte il cui principale risultato, utile all’economia della cellula, è
la produzione di ATP e l’accumulo di ioni Ca++.
Funzione dei mitocondri come centrali
energetiche della cellula
I mitocondri rappresentano la centrale energetica della cellula.
L’energia liberata nel corso delle reazioni metaboliche viene
immagazzinata come ATP.
Tale energia è resa disponibile all’occorrenza della cellula
mediante scissione di ATP.
Gli spermatozoi !
