Istologia: cellule, microscopi e tessuti osseo e muscolare

Istologia e Materia Vivente

Istologia
LA MATERIA VIVENTE
La sostanza vivente esiste a diversi livelli di organizzazione: le forma di vita più semplici sono
rappresentate da virus, a questo seguono le cellule dei procarioti e poi quelle degli eucarioti. Le unità
di misura usate in biologia sono il micrometro e il nanometro. Un'altra unità di misura oggi utilizzata
è l'angstrom.
Il potere di risoluzione è definito come la distanza minima entro la quale due oggetti risultano
separati.
L'occhio umano non può distinguere due punti separati da meno di 100 micron. Impiegando il
microscopio ottico il potere risolutivo sale a 0,2 micron con l'elettronico a 0,4 nanometro.

Le Cellule e la Loro Organizzazione

LE CELLULE
La cellula vivente è l'unità morfologica e funzionale di tuti gli organismi viventi, i quali possono essere
formati da un'unica cellula, o da più cellule, che sono tra loro unite a formare i tessuti. Le varie cellule
si specializzano per svolgere funzioni specifiche, ma tute hanno delle caratteristiche comuni quali il
nucleo, la membrana nucleare, il citoplasma, la membrana plasmatica, i cromosomi. Le cellule si
organizzano a costituire delle aggregazioni definite tessuti, che hanno diverse caratteristiche
finalizzate a compiere differenti funzioni.
L'istologia è lo studio della struttura dei tessuti e organi animali sia dal punto di vista morfologico
che funzionale.
Le cellule sono trasparenti cioè completamente attraversabili dai raggi di luce,quindi di fatto sono
invisibili al microscopio ottico, per questo motivo sono stati individuati dei coloranti che li rendono
così visibili, abbiamo coloranti acidi come l'eosina, che si legano a molecole basiche e coloranti basici
che si legano a molecola acide come ematossilina.

Immunoistochimica

IMMUNOISTOCHIMICA
E' la capacità che hanno gli anticorpi di distinguere differenze anche minime tra una proteina e l'altra.
Sono in grado di legarsi ad un antigene in maniera specifica, iniettando in un animale una molecola da
studiare si inducono i linfociti B a reagire contro questa molecola a loro estranea , producendo
anticorpi che specificamente la riconoscono. L'anticorpo si lega all'antigene ma non essendo marcato
non è di per sé visibile al microscopio ottico, pertanto si utilizzano fluorocromi per poterli osservare,
in questi casi si utilizzano microscopi a fluorescenza.

I Microscopi e l'Analisi Morfologica

I MICROSCOPI
L'analisi morfologica o strutturale dei tessuti si prefigge di conoscere la forma, le dimensioni, la
distribuzione, i rapporti e in generale l'organizzazione, strutturale della cellula, delle sue parti e dei
costituenti extracellulari. Essa si avvale dei microscopi.

Microscopio Ottico

• Ottico : è composto da parti meccaniche e parti ottiche che permettono di muovere il vetrino
  e mettere a fuoco il campione. I componenti ottici, comprendono il condensatore , l'obbiettivo
  e l'oculare. Il condensatore raccoglie e focalizza la luce producendo un cono luminoso che
  illumina l'oggetto da osservare. Le lenti dell'obbiettivo ingrandiscono l'oggetto e ne
  proiettano l'immagine illuminata in direzione dell'oculare. L'oculare ingrandisce
  ulteriormente l'immagine di un fattore 10x e la proietta sulla retina dell'osservatoreproducendo ingrandimenti totali 40x, 100x, 400x. Il microscopio ottico è basato sul principio
  che un fascio di luce attraversa la struttura da studiare e l'immagine cosi ottenuta passando
  per una serie di lenti giunge ingrandita all'occhio dell'osservatore. Per ottenere questo
  occorre che il materiale da studiare sia attraversabile dalla luce e non vi siano sovrapposizioni
  tra più cellule. Occorre quindi effettuare delle sezioni dei tessuti da osservare.

Microscopio a Contrasto di Fase

• A contrasto di fase, sebbene le strutture biologiche siano in gran parte trasparenti alla luce
  visibile esse presentano lievi differenze dell'indice di ritrazione che determinano piccoli
  cambiamenti di fase nelle radiazioni trasmesse attraverso di esse. Il microscopio in questione
  amplifica queste piccole differenze di fase e le trasforma in cambiamenti di ampiezza.

Microscopio a Fluorescenza

• A fluorescenza, il preparato viene illuminato con la luce ultravioletta che è invisibile. Alcune
  sostanze chimiche presenti in alcuni tessuti o organi hanno la proprietà di emettere luce
  visibile quando sono colpite da un fascio di luce UV . Questo tipo di fluorescenza si distingue
  da quella secondaria che può essere indotta con fluorocromi.

Microscopio Confocale

• Confocale, si differenzia da un tradizionale microscopio a fluorescenza per l'utilizzo di un
  sistema ottico ed elettronico che permette di effettuare la scansione di una o più sezioni dei
  campioni osservati questo strumento è in grado di mettere a fuoco piani diversi di un
  preparato istologico.

Microscopio Elettronico

• Elettronico, più consono per lo studio della morfologia ultrastrutturale o submicrobica dei
  tessuti. Permette di distinguere strutture di dimensioni corrispondenti a quelle di grosse
  molecole. Viene utilizzato un fascio di elettroni anziché un fascio di luce visibile. Gli elettroni
  sono emessi da un filamento di tungsteno detto catodo e vengono accellerati da un potenziale
  elettrico di circa 100.000 volts. Le lenti sono sostituite da un campo elettromagnetico che ha
  l'effetto di deflettere gli elettroni. Il limite teorico di risoluzione del microscopio elettronico è
  tra 0,3 e 0,5 nm, ma in pratica dell'ordine di 0,2-1 nm. Esistono due tipi di microscopio
  elettronico:
  
  1. A trasmissione, TEM
  2. A scansione, SEM
  Il microscopio elettronico a scansione ha potere risolutivo più basso, ma permette di valutare il rilievo
  degli oggetti.
  Il TEM fornisce un'immagine che deriva dall'attraversamento delle strutture biologiche da parte degli
  elettroni, mentre il SEM, è basato sul principio di un'immagine riflessa derivante dal rimbalzare degli
  elettroni sulla superficie del campione, c'è la stessa differenza che corre tra la fotografia di una
  persona, sem e la radiografia tem.

Generalità sulla Cellula Eucariotica

GENERALITA' SULLA CELLULA
Le cellule eucariotiche presentano una struttura interna caratterizzata dalla suddivisione del
protoplasma in due compartimenti separati dall'involucro nucleare: Il nucleo e il citoplasma.
Il nucleo contiene i cromosomi nei quali il DNA è associato a proteine. E' circondato da citoplasma che
è delimitato esternamente dalla membrana plasmatica. Le cellule sono provviste di altre membrane
interne che delimitano e danno forma ad una serie di organelli cellulari specializzati e altamente
organizzati. Gli spazi delimitate dalle membrane interne, costituiscono compartimenti intracellulari.

Membrana Plasmatica

MEMBRANA PLASMATICAMembrana cellulare o plasmalemma, delimita lo spazio intracellulare rispetto a quello extracellulare.
Permette una costante comunicazione tra i due lati della membrana attraverso gli scambi bidirezionali.
E' la sede delle interazioni con l'ambiente extracellulare da cui la cellula ricava informazioni per
svolgere la sua funzione e per integrarsi nelle strutture pluricellulari. E' una struttura fluida capace di
deformarsi per garantire l'adattamento ai cambiamenti di forma della cellula derivanti dal movimento
dell'adesione o dalle interazioni extra-cellulari. La fluidità è dovuta ai lipidi, i fosfolipidi sono i più
abbondanti nella membrana plasmatica grazie a cui si forma uno strato polare all'esterno ossia le teste
e una parte apolare all'interno ossia le code. Importante è il colesterolo. Oltre ai lipidi si hanno anche
le proteine transmembrana

Nucleo Cellulare

NUCLEO
E' un organello che caratterizza la cellula eucariotica, consiste in un compartimento delimitato da
involucro nucleare e va incontro a profonde variazioni strutturali in relazione alle 2 fasi del ciclo
cellulare. Contiene il materiale genetico e le proteine che insieme formano la cromatina. E' la sede dei
processi fondamentali quali duplicazione, trascrizione, riparo del DNA.
Il nucleolo è il compartimento più evidente all'interno del nucleo.

I Cromosomi Umani

I CROMOSOMI
Nella specie umana sono 46, 23 coppie pertanto si definisce corredo genomico diploide. Durante
l'interfase non sono visibili a causa della loro despiralizzazione.

Reticolo Endoplasmatico

RETICOLO ENDOPLASMATICO
Intricato reticolo continuo di tubuli e cisterne deputato alla sintesi accumulo e trasporto di molecole
di varia natura.

Reticolo Endoplasmatico Liscio

• Liscio : indistinguibile al microscopio , sintesi di lipidi, accumulo e rilascio di ioni calcio,
  detossificazione, metabolismo del glicogeno

Reticolo Endoplasmatico Rugoso

• Rugoso: sintesi e trasporto di proteine di secrezione, intrinseche di membrana e enzimi
  lisosomiali.

Apparato del Golgi

APPARATO DEL GOLGI
Costituito da pile di quattro-otto cisterne a forma di disco incurvate e appiattite. Ogni pila è costituita
da tre compartimenti funzionale: regione cis, intermedia e trans.

Lisosomi

LISOSOMI
Vescicole circondate da membrana contenenti un'elevata concentrazione di vari enzimi litici in grado
di degradare molecole organiche.

Mitocondri

MITOCONDRI
Sono organelli di forma bastoncellare estremamente dinamici in grado di fondersi dividersi e cambiare
forma e distribuzione. Sono centrali energetiche in quanto generano energia sottoforma di ATP, sono
coinvolti nell'apoptosi. La membrana esterna ha dei ripiegamenti conosciuti come creste
mitocondriali. L'interno prende il nome di matrice mitocondriale, lo spazio tra le due membrane è
definito spazio intermembrana.

Perossisomi

PEROSSISOMIHanno forma normalmente rotondeggiante, il loro numero è molto vario, sono corpuscoli molto
dinamici per cui non hanno una distribuzione citoplasmatica fissa, ma si muovono lungo i microtubuli
del citoscheletro attraverso le proteine motrici. Nella loro matrice sono stati trovati oltre 50 enzimi
che sono coinvolti nel metabolismo del perossido di idrogeno e di altre specie reattive dell'O2 nonché
detossificazione di composti nocivi.

Citoscheletro

CITOSCHELETRO
La forma e la struttura di una cellula sono strettamente legate alla sua funzione e possono variare in
risposta a stimoli. La struttura è mantenuta e regolata da una rete di strutture filamentose ossia
microfilamenti, microtubuli, e filamenti intermedi che formano il citoscheletro. Il citoscheletro è anche
coinvolto nella compartimentalizzazione e nel traffico intracellulare, nella migrazione e nella divisione
cellulare. Strettamente associato con i processi di segnalazione e adesione cellulari.

Microfilamenti

MICROFILAMENTI
Sono la classe più sottile dei filamenti del citoscheletro, si organizzano in strutture altamente ordinate
formando fasci o reti tridimensionali con le proprietà di gel semi solidi . Sono le strutture più dinamiche
del citoscheletro hanno un ruolo strutturale e sono fondamentali nei processi di migrazione.
Attraversano il citoplasma in tutte le direzioni. Partecipano al mantenimento della forma cellulare al
movimento ameboide alla divisione cellulare e nei processi di endocitosi e esocitosi. Svolgono un ruolo
importante anche nei sistemi di giunzione che si stabiliscono fra cellule adiacenti o fra cellule e
componenti della matrice extracellulare. Esistono varie isoforme di actina che sono state divise in due
gruppi principali:

1. Muscolo-specifiche o alfa actina
2. Non muscolari o beta/gamma actina

L'actina è presente sottoforma di monomeri, G-actina o globulare o di microfilamenti F-actina o
filamentosa.
L'assemblaggio dell'actina avviene in due fasi:

1. Il monomero si associa a formare un trimero che costituisce il sito di nucleazione del
   microfilamento e funge quindi da innesco. E' la fase lenta del processo e si chiama
   nucleazione.
2. E' più rapida, ed e' la fase di allungamento che vede l'aggiunta di G-actina.

Ciascun monomero di actina è ruotato di 166 gradi, il microfilamento appare come una doppia elica. I
filamenti F di actina hanno un'estremità + e una -.

Microtubuli

MICROTUBULI
Sono strutture cilindriche cave dal diametro di 25 nm che vanno incontro a un continuo assemblaggio
e disassemblaggio. Costituiscono un'impalcatura a forma di reticolo che occupa gran parte della cellula
e che si estende a raggiera formando sia strutture transienti che strutture permanenti. Sono coinvolti
nel mantenimento della forma della cellula e nel trasporto intracellulare degli organelli. I microtubuli
sono costituiti da 13 protofilamenti lineari che si assemblano parallelamente a formare una struttura
tubulare cava. Ogni protofilamento è formato dalla polimerizzazione testa-coda di eterodimeri di di
tubulina alfa e tubulina beta. I protofilamenti sono strutture polarizzate con due distinte estremità
una a crescita veloce e l'altra a crescita lenta. I microtubuli originano dal centro di organizzazione dei
microtubuli, che è localizzato vicino al nucleo.