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
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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
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Capitolo 2
Le cellule e i tessuti
10. Il tessuto connettivo
11. Il tessuto muscolare
12. Il tessuto nervoso
13. Le membrane del corpo
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1. Panoramica generale della
cellula
La cellula è l’unità
strutturale e
funzionale
fondamentale del
corpo.
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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.
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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.
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2. La struttura della membrana
plasmatica
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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.
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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;
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
I fluidi cellulari sono soluzioni acquose di gas, nutrienti,
ioni e altre sostanze utili alla vita.
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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.
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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.
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
I processi passivi possono avvenire per diffusione semplice.
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
I processi passivi possono
avvenire per diffusione
facilitata.
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
I processi
passivi possono
avvenire per
osmosi.
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
L’ osmosi è il movimento netto di molecole d’acqua
attraverso una membrana a permeabilità selettiva.
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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.
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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.
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3. Il trasporto attraverso la
membrana plasmatica
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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).
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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.
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
Gli organuli sono strutture specializzate interne alla cellula
in cui avvengono processi specifici.
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
Gli organuli principali sono:
• citoscheletro;
• centrosoma;
• ciglia e flagelli;
• ribosomi;
• reticolo endoplasmatico;
• apparato di Golgi;
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
•
lisosomi;
•
perossisomi;
•
proteasomi;
•
mitocondri.
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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.
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
Centrosoma: è una
struttura posta vicino
al nucleo e da cui
prende avvio la
divisione cellulare.
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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).
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
Ribosomi: sono i
centri di sintesi delle
proteine e sono ricchi
di acido ribonucleico
(RNA).
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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).
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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4. Il citoplasma e i suoi organuli
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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.
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5. Il nucleo cellulare
Il nucleo contiene i geni (costituiti da DNA) che
immagazzinano le istruzioni per la sintesi proteica.
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5. Il nucleo cellulare
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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.
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6. La sintesi della proteine
Il DNA contenuto nei geni fornisce le istruzioni per
effettuare la sintesi proteica.
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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.
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6. La sintesi della proteine
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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.
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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.
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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.
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6. La sintesi della proteine
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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.
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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.
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6. La sintesi della proteine
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6. La sintesi della proteine
3. L’anticodone di un nuovo tRNA riconosce il
successivo codone complementare sull’mRNA e
vi si lega.
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6. La sintesi della proteine
4. Si formano i legami peptidici tra amminoacidi
adiacenti.
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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.
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6. La sintesi della proteine
6. La sintesi termina
quando il ribosoma
raggiunge un codone di
stop: la proteina
completata si stacca dal
tRNA.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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;
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7. Il ciclo cellulare e la divisione
cellulare somatica
3. anafase: separazione dei cromatidi ai poli opposti
della cellula;
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7. Il ciclo cellulare e la divisione
cellulare somatica
4. telofase: formazione di un nuovo involucro nucleare,
disfacimento del fuso mitotico;
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8. Le cellule organizzate in tessuti
I tessuti del corpo sono classificati in quattro tipi
fondamentali sulla base della relativa struttura e funzione.
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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.
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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.
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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.
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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;
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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.
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9. Il tessuto epiteliale
Gli epiteli di rivestimento vengono classificati in base
alla disposizione e numero degli strati e alla forma delle
cellule.
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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.
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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.
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10. Il tessuto connettivo
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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.
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11. Il tessuto muscolare
Il tessuto muscolare è costituito da cellule allungate dette
fibre muscolari.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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