Compendio Esaustivo di Biologia e Anatomia Umana
Origine ed Evoluzione delle Cellule
Classificazione Fondamentale:
Cellule Procariotiche: Privo di involucro nucleare, con genoma meno articolato, assenza di organelli citoplasmatici delimitati da membrana e privo di citoscheletro. Dimensioni tipicamente comprese tra e .
Cellule Eucariotiche: Possiedono un nucleo ben definito in cui il materiale genetico è separato dal citoplasma da una doppia membrana. Presentano organelli membranosi e citoscheletro. Dimensioni tra e (fino a nelle cellule vegetali).
Omologia primordiale: Entrambe le tipologie condividono i medesimi meccanismi molecolari fondamentali, indicando la derivazione da un unico antenato comune primordiale.
Origine della Vita sulla Terra:
Tempistica: La vita ha avuto origine almeno , circa dopo la formazione della Terra.
Condizioni Prebiotiche: Negli anni '20 si ipotizzò la sintesi e polimerizzazione spontanea di semplici molecole organiche in macromolecole complesse nell'atmosfera primordiale.
Atmosfera Riducente Primordiale: Priva di ossigeno libero (), composta prevalentemente da anidride carbonica () e azoto molecolare (), con tracce di idrogeno (), acido solfidrico () e monossido di carbonio ().
Esperimento di Stanley Miller (Anni '50): Dimostrò la formazione spontanea di amminoacidi applicando scariche elettriche a una miscela gassosa di , metano () e ammoniaca () in presenza di acqua ().
Sintesi delle Macromolecole e Replicazione:
Polimerizzazione Prebiotica: I monomeri come gli amminoacidi possono polimerizzare spontaneamente se riscaldati in miscele secche, formando polipeptidi.
Molecola Informativa Primordiale: La macromolecola di origine della vita doveva possedere la capacità di autoreplicarsi dirigendo la sintesi di sé stessa tramite l'appaiamento specifico delle basi complementari.
Scoperta del Mondo ad RNA (Primi Anni '80 - Sid Altman e Tom Cech): Scoprirono che l'RNA non funge solo da stampo genetico, ma ha proprietà catalitiche (ribozima), in grado di catalizzare la polimerizzazione dei nucleotidi. L'RNA è stato quindi il primo sistema genetico autoreplicante.
Evoluzione Molecolare Successiva: L'interazione tra RNA e amminoacidi ha generato il codice genetico; successivamente il DNA ha sostituito l'RNA come materiale genetico primario per la sua maggiore stabilità.
La Cellula Primordiale e la Membrana Fosfolipidica:
Incapsulamento: La prima cellula si è formata racchiudendo l'RNA autoreplicante all'interno di una membrana di fosfolipidi.
Natura Anfipatica dei Fosfolipidi: Formati da lunghe catene idrocarburiche idrofobiche legate a una testa polare idrofila contenente un gruppo fosfato.
Doppio Strato Fosfolipidico: In ambiente acquoso, i fosfolipidi si auto-assemblano in un doppio strato stabile con le teste idrofile rivolte verso l'esterno acquoso e le code idrofobiche orientate all'interno, creando una barriera tra l'interno cellulare e l'ambiente esterno.
Evoluzione del Metabolismo Cellulare:
Dipendenza Iniziale: Le prime cellule ottenevano nutrimento ed energia direttamente dalle molecole organiche prebiotiche dell'ambiente.
Uso dell'ATP: Tutte le cellule attuali utilizzano l'adenosina trifosfato (ATP) come moneta energetica per la sintesi dei componenti e per il lavoro meccanico (es. contrazione muscolare).
Fasi di Sviluppo del Metabolismo:
Glicolisi (Metabolismo Anaerobico): Conversione anaerobica del glucosio in acido lattico con un guadagno netto di . Conservata in tutti gli organismi viventi.
Fotosintesi: Emergenza della capacità di sfruttare l'energia solare (>3 miliardi di anni fa). I primi batteri fotosintetici utilizzavano come donatore di elettroni per fissare la . L'evoluzione successiva dell'uso di come donatore di elettroni ha liberato ossigeno molecolare () come sottoprodotto, alterando la composizione atmosferica.
Metabolismo Ossidativo (Rivoluzione Aerobica): L'accumulo di ha consentito la degradazione ossidativa completa del glucosio ad e , producendo un guadagno netto di per molecola di glucosio.
Origine Evolutiva degli Eucarioti e Teoria Endosimbiontica:
Divergenza delle Tre Linee Evolutive: Cirka , da un antenato comune primordiale si sono separate tre linee di discendenza: Archaea, Eubatteri ed Eucarioti. Gli Archaea condividono una vicinanza genetica maggiore con gli eucarioti rispetto agli eubatteri.
Ipotesi Endosimbiontica:
I mitocondri derivano dall'inglobamento di batteri aerobici da parte di una cellula ospite anaerobica.
I cloroplasti derivano dall'inglobamento di batteri fotosintetici (cianobatteri).
Molti geni originari degli organelli si sono trasferiti nel genoma nucleare dell'ospite durante l'evoluzione.
Caratteristiche Comparative di Procarioti ed Eucarioti
Organizzazione Strutturale dei Procarioti:
Assenza di nucleo delimitato da membrana; il DNA è concentrato nella regione del nucleoide.
Il DNA è tipicamente una singola molecola circolare priva di istoni.
Assenza di organelli citoplasmatici delimitati da membrane e assenza di reticolo endoplasmatico.
Ribosomi: Presenti unicamente liberi nel citoplasma, classificati come 70S.
Parete Cellulare Batterica: Composta da peptidoglicano (mureina), un polimero di catene polisaccaridiche collegate da legami peptidici.
Flagelli Procariotici: Composti da un'unica proteina, la flagellina, con meccanismo di rotazione distinto da quello eucariotico.
Plasmidi: Piccole molecole circolari di DNA extracromosomico ad replicazione autonoma, contenenti geni adattativi (es. resistenza agli antibiotici).
Mesosomi: Invaginazioni della membrana plasmatica contenenti enzimi metabolici.
Endospore: Strutture metabolicamente quiescenti ed estremamente resistenti prodotte da alcuni batteri per sopravvivere a condizioni ambientali avverse.
Riproduzione: Esclusivamente asessuata tramite scissione binaria (assenza di mitosi e meiosi).
Organizzazione Strutturale degli Eucarioti:
Presenza di un nucleo delimitato da una doppia membrana nucleare (involucro nucleare) dotata di pori.
DNA lineare complesso, associato a proteine basiche dette istoni a formare la cromatina.
Nucleolo: Struttura intranucleare non delimitata da membrana, sede della sintesi dell'RNA ribosomiale (rRNA) e dell'assemblaggio delle subunità ribosomiali.
Ribosomi: Classificati come 80S, presenti sia liberi nel citosol sia adesi alle membrane del reticolo endoplasmatico rugoso (RER).
Citoscheletro e Ciglia/Flagelli: Citoscheletro complesso; le ciglia e i flagelli eucariotici presentano una struttura microtubulare interna organizzata nella disposizione tipica "9+2" (assonema).
Riproduzione: Divisione cellulare per mitosi (somatiche) e meiosi (germinali).
Confronto Tra Cellule Animali e Vegetali
Organelli e Strutture Condivise: Nucleo con involucro, reticolo endoplasmatico (liscio e rugoso), apparato di Golgi, ribosomi, mitocondri, perossisomi, citoplasma, citoscheletro e membrana plasmatica.
Differenze Nutrizionali e Metaboliche:
Cellula Animale: Eterotrofa, ricava il glucosio e i nutrienti dall'ingestione di materia organica esterna.
Cellula Vegetale: Autotrofica, sintetizza autonoma il glucosio tramite la fotosintesi clorofilliana nei cloroplasti.
Pareti e Comunicazione Intercellulare:
Cellula Animale: Priva di parete cellulare; delimitata solo dalla membrana plasmatica flessibile, assumendo forme variabili (10-30 µm).
Cellula Vegetale: Sostenuta da una rigida parete cellulare esterna composta prevalentemente da cellulosa. Presenta una forma geometrica e rigida (fino a 100 µm). La parete è attraversata da plasmodesmi, canali citoplasmatici per la comunicazione e il trasporto diretto tra cellule adiacenti.
Funghi: Parete cellulare presente, costituita da chitina.
Il Vacuolo Centrale:
Nelle cellule vegetali mature occupa fino al del volume cellulare, confinando citoplasma e nucleo alla periferia.
Delimitato da una membrana chiamata tonoplasto, racchiude la linfa cellulare (acqua, sali, zuccheri, amminoacidi, pigmenti idrosolubili come gli antociani, e scorte/rifiuti che possono cristallizzare).
Garantisce la pressione di turgore per il sostegno meccanico e regola la pressione osmotica.
Nelle cellule animali i vacuoli sono piccoli, rari e frammentati.
I Plastidi (Esclusivi delle Cellule Vegetali):
Cloroplasti: Organelli a doppia membrana contenenti lo stroma e un sistema di membrane interne impilate dette tilacoidi (organizzate in grana). Contengono clorofilla (verde), carotenoidi (arancione) e xantofille (giallo).
Leucoplasti: Plastidi incolori adibiti al riserva di sostanze; gli amiloplasti accumulano amido (es. tubero di patata).
Cromoplasti: Accumulano pigmenti carotenoidi lipofili rossi, gialli e arancioni nei frutti e nei fiori (es. pomodoro, carota).
Organelli Specifici e Meccanismi di Divisione:
Lisosomi: Presenti nelle cellule animali per la digestione intracellulare tramite enzimi idrolitici acidi; nelle vegetali la funzione digestiva/litica è prevalentemente svolta dal vacuolo centrale.
Gliossisomi: Microcorpi specifici delle cellule vegetali (soprattutto nei semi in germinazione) che convertono i lipidi di riserva in zuccheri via ciclo del gliossilato.
Centrioli: Presenti nelle cellule animali (organizzano il centrosoma e il fuso), assenti nella stragrande maggioranza delle piante superiori.
Citodieresi:
Animale: Formazione di un anello contrattile di actina e miosina che genera un solco di segmentazione dalla periferia verso il centro.
Vegetale: Formazione della piastra cellulare (fragmoplasto) al centro della cellula tramite la fusione di vescicole staccate dall'apparato di Golgi, che cresce verso l'esterno fino a saldarsi alla parete preesistente.
Struttura e Dinamica della Membrana Cellulare
Funzioni Generali e Proprietà Fisiche:
Delimita la cellula e i compartimenti interni (organelli), garantendo la compartimentazione funzionale.
Spessore molecolare compreso tra .
Sede di sistemi enzimatici, recettori e fotosistemi (Fotosistema I e II inseriti nelle membrane dei tilacoidi).
Costituita dal modello a mosaico fluido (Singer e Nicolson, 1972): un doppio strato fluido di lipidi in cui le proteine sono parzialmente o completamente immerse e libere di diffondere lateralmente.
Composizione Lipidica:
Fosfolipidi Principali (Cellule Animali): Fosfatidilcolina, fosfatidiletanolammina, fosfatidilserina e sfingomielina (costituiscono oltre il dei lipidi totali).
Asimmetria del Doppio Strato: I fosfolipidi e i glicolipidi sono distribuiti in modo asimmetrico tra il foglietto interno (citosolico) ed esterno (extracellulare).
Glicolipidi: Presenti esclusivamente nel foglietto esterno con le catene glucidiche esposte verso l'ambiente extracellulare; rappresentano il dei lipidi di membrana e partecipano al riconoscimento cellulare.
Fluidità della Membrana: Determinata dalla composizione degli acidi grassi. Gli acidi grassi insaturi con doppi legami cis introducono pieghe (kinks) che impediscono l'impacchettamento rigido delle catene, aumentando la fluidità.
Ruolo dello Sterolo (Colesterolo):
Il colesterolo è abbondante nelle cellule animali (in quantità molecolare quasi pari ai fosfolipidi), assente nei batteri. Le piante possiedono fitosteroli con funzioni analoghe.
Si inserisce orientando il gruppo ossidrile polare ($-OH$) vicino alle teste polari dei fosfolipidi.
Azione Modulatrice Termica: Ad alte temperature limita lo scorrimento delle catene idrocarburiche riducendo la fluidità; a basse temperature si frappone tra le catene impedendone la cristallizzazione e la solidificazione.
Proteine di Membrana:
Rappresentano circa il della massa totale della membrana (numericamente vi è circa 1 proteina ogni 50-100 molecole lipidiche).
Proteine Periferiche: Non penetrano nel nucleo idrofobico; sono legate indirettamente alla superficie esterna o interna tramite interazioni ioniche o legami idrogeno non covalenti con proteine integrali o teste lipidiche. Dissociabili con trattamenti polari (pH estremi o alta concentrazione salina) senza distruggere il doppio strato.
Proteine Integrali: Penetrano o attraversano il doppio strato lipidico; rimovibili solo mediante l'uso di detergenti che disgregano i lipidi.
Proteine Transmembrana: Attraversano completamente il doppio strato. Le loro regioni intramembrana sono costituite da uno o più domini ad -elica formati da 20-25 amminoacidi idrofobici. Sono spesso glicoproteine con catene oligosaccaridiche esposte sul lato extracellulare.
Proteine Ancorate ai Lipidi:
Foglietto Esterno: Ancorate tramite il glicolipide GPI (glicosilfosfatidilinositolo).
Foglietto Interno: Ancorate tramite legame covalente con acido miristico (catena a 14 atomi di carbonio) all'estremità N-terminale, acido palmitico (16 atomi di carbonio) su cisteine, o gruppi prenilici al C-terminale. Coinvolte nella trasduzione del segnale intracellulare.
Mobilità e Restrizioni della Membrana:
Movimento Laterale: Dimostrato dall'esperimento di Larry Frye e Michael Edidin (1970) mediante fusione di cellule umane e murine e marcamento anticorpale fluo.
Restrizione del Movimento: Alcune proteine sono ancorate al citoscheletro (es. lamina nucleare, microfilamenti) o alla matrice extracellulare.
Polarità Cellulare: Nelle cellule epiteliali, la membrana è divisa nei domini apicale e basolaterale. Il movimento laterale delle proteine tra questi due domini è bloccato dalle giunzioni strette (tight junctions).
Meccanismi di Trasporto Attraverso la Membrana
Permeabilità Selettiva del Doppio Strato:
Molecole altamente permeabili per diffusione semplice: Piccole molecole non polari e idrofobe (, , ).
Molecole impermeabili: Ioni (, , , ) e piccole molecole polari cariche (zuccheri, amminoacidi), che necessitano di proteine di trasporto trasmembrana.
Osmosi:
Passaggio passivo netto di molecole d'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione a minor concentrazione di soluto (ipotonica) a una a maggior concentrazione di soluto (ipertonica).
L'acqua diffonde attraverso il doppio strato lipidico ma sfrutta canali proteici coordinati chiamati acquaporine per velocizzare il flusso osmotico pasivo.
Trasporto Passivo (Secondo Gradiente Elettrochimico):
Avviene senza alcun consumo di energia metabolica (ATP), guidato dal gradiente di concentrazione o dal potenziale elettrochimico (somma del gradiente chimico e del gradiente elettrico trasmembrana).
Diffusione Semplice: Il soluto idrofobo attraversa direttamente la matrice lipidica.
Diffusione Facilitata tramite Canali Ionici: Proteine canale integrali che formano pori idrofili altamente selettivi per specifici ioni (es. canali del potassio). Possono essere:
Voltaggio-dipendenti: Si aprono/chiudono in risposta a variazioni del potenziale elettrico di membrana.
Controllati da ligando: Si aprono in seguito al legame specifico con una molecola segnale (es. acetilcolina, adrenalina).
Meccano-sensibili: Si attivano in risposta a sollecitazioni e deformazioni meccaniche della membrana.
Diffusione Facilitata tramite Carrier (Trasportatori): La proteina carrier lega lo specifico soluto su un lato, subisce un cambio conformazionale reversibile e rilascia il soluto sul lato opposto. Se trasporta un solo soluto si parla di uniporto passivo.
Trasporto Attivo (Contro Gradiente Elettrochimico):
Richiede consumo diretto o indiretto di energia metabolica per spostare soluti da zone a minore concentrazione/potenziale a zone a maggiore concentrazione/potenziale.
Trasporto Attivo Primario: Utilizza direttamente l'energia ricavata dall'idrolisi dell'ATP tramite attività enzimatica ATPasica intrinseca alla proteina di trasporto.
Esempio fondamentale: Pompa ATPasi. Per ogni molecola di ATP idrolizzata in ADP e fosfato inorganico (), la pompa espelle all'esterno della cellula e introduce all'interno del citoplasma, mantenendo il potenziale di riposo e la gradazione ionica.
Trasporto Attivo Secondario: Non scinde direttamente l'ATP, ma sfrutta l'energia potenziale immagazzinata nel gradiente elettrochimico di un altro ione (solitamente o ) precedentemente generato da una pompa primaria.
Simporto: Il soluto trasportato contro gradiente e lo ione guida si muovono nella stessa direzione attraverso la membrana.
Antiporto: Il soluto trasportato e lo ione guida si muovono in direzioni opposte.
Organelli e Strutture della Cellula Eucariotica
Il Nucleo Cellulare:
Delimitato dall'involucro nucleare (doppia membrana) perforato dai pori nucleari per lo scambio selettivo di RNA e proteine con il citoplasma.
Contiene la cromatina (DNA associato a istoni) e il nucleolo (sede di trascrizione dell'rRNA e assemblaggio dei ribosomi).
Reticolo Endoplasmatico (RE):
Sistema continuo di cisterne e tubuli delimitati da membrana che racchiudono un lume interconnesso.
Reticolo Endoplasmatico Liscio (REL): Privo di ribosomi; deputato alla sintesi dei lipidi (fosfolipidi, colesterolo, ormoni steroidei), al metabolismo del glicogeno e alla detossificazione di farmaci e veleni.
Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER): Costellato di ribosomi sul lato citosolico; adibito alla sintesi, ripiegamento e prima modificazione (glicosilazione) delle proteine destinate alla secrezione, ai lisosomi o alle membrane.
Apparato di Golgi:
Formato da pile di cisterne appiattite e non interconnesse dette dittiosomi.
Presenta una polarità funzionale: il lato cis-Golgi (rivolto verso il RER) riceve le vescicole di trasporto; il lato trans-Golgi (rivolto verso la membrana) smista le molecole elaborate verso la destinazione finale.
Modifica le catene oligosaccaridiche delle glicoproteine e sintetizza polisaccaridi complessi.
I Lisosomi:
Vescicole sferiche contenenti enzimi idrolitici acidi (idrolasi acide) attivi a , mantenuto da una pompa protonica ATP-dipendente.
Lisosomi Primari: Vescicole inattive gemmate dal Golgi.
Lisosomi Secondari: Formati dalla fusione di lisosomi primari con fagosomi o vescicole endocitiche; effettuano la digestione intracellulare di materiale extracellulare (endocitosi/fagocitosi) o di organelli danneggiati (autofagia).
I Perossisomi:
Organelli sferici () delimitati da una singola membrana, privi di genoma proprio.
Contengono enzimi ossidativi che producono perossido di idrogeno ().
L'enzima chiave catalasi decompone la tossica in acqua e ossigeno: .
Svolgono la -ossidazione degli acidi grassi a catena lunga e la detossificazione dell'alcol e di sostanze nocive.
I Mitocondri:
Sede della respirazione cellulare aerobica e della sintesi della maggior parte dell'ATP tramite fosforilazione ossidativa.
Dimensioni: lunghezza , diametro . Dinamici, in grado di muoversi lungo il citoscheletro e di fondersi o dividersi per scissione autonoma.
Struttura a Doppia Membrana:
Membrana Esterna: Permeabile a piccole molecole grazie alle proteine porine.
Spazio Intermembrana: Compartimento tra le due membrane con composizione simile al citosol per i piccoli soluti.
Membrana Interna: Altamente impermeabile, ripiegata in creste mitocondriali per aumentare la superficie. Ospita i complessi della catena di trasporto degli elettroni e l'ATP sintasi.
Matrice Mitocondriale: Fluido interno contenente il genoma mitocondriale (DNA circolare), ribosomi di tipo procariotico e gli enzimi del ciclo di Krebs.
Il Citoscheletro:
Microtubuli: Cilindri cavi ( di diametro) formati da dimeri di - e -tubulina. Originano dal centrosoma (contenente una coppia di centrioli nelle cellule animali). Formano il fuso mitotico, le ciglia, i flagelli e i binari per il trasporto vescicolare.
Filamenti Intermedi: Fibre intrecciate () composte da proteine fibrose (es. cheratine, vimentina, neurofilamenti, e lamina nucleare per la struttura del nucleo). Conferiscono resistenza meccanica alle sollecitazioni.
Microfilamenti (Filamenti di Actina): Strutture doppiamente elicoidali () formate da monomeri di actina G che polimerizzano in actina F. Responsabili della forma cellulare, della motilità, del solco di scissione citodieretico e della contrazione muscolare in associazione con la miosina.
Dinamica del Ciclo Cellulare Eucariotico
Fasi Fondamentali del Ciclo:
Interfase: Occupa la maggior parte della vita cellulare (circa nelle cellule umane coltivate). Si suddivide in:
Fase G1 (Gap 1): Intensa attività metabolica e sintesi proteica. La cellula aumenta di dimensioni e raddoppia gli organelli citoplasmatici.
Fase S (Sintesi): Replicazione precisa e completa del DNA nucleare. Ogni cromosoma viene duplicato in due cromatidi fratelli uniti al centromero. In parallelo avviene la duplicazione del centrosoma.
Fase G2 (Gap 2): Ulteriore accrescimento cellulare, sintesi delle proteine necessarie per la divisione (es. tubulina) e controlli di integrità del DNA prima dell'ingresso in mitosi.
Fase M (Fase Mitotica): Comprende la divisione nucleare (mitosi) e la divisione citoplasmatica (citodieresi).
Fase G0 (Quiescenza): Stato fuori dal ciclo proliferativo in cui la cellula cessa di dividersi. Può essere temporaneo (cellule staminali) o permanente per cellule terminalmente differenziate (es. neuroni, cardiomiociti).
Regolazione Molecolare:
Il passaggio tra le diverse fasi è regolato dai complessi formato dalle cicline (proteine la cui concentrazione oscilla ciclicamente) e dalle chinasi ciclina-dipendenti (CDK), enzimi che fosforilano bersagli proteici specifici per guidare la progressione del ciclo.
Mitosi e Meiosi
Organizzazione Cromosomica:
Cellule Somatiche Umane: Diploidi ( cromosomi), organizzate in 23 coppie omologhe (22 coppie di autosomi e 1 coppia di cromosomi sessuali XX o XY).
Gameti: Aploidi ( cromosomi non appaiati).
Stadi della Mitosi:
Profase: Condensazione della cromatina in cromosomi visibili guidata dalle proteine condensine (con consumo di ATP). Scomparsa del nucleolo. Frammentazione dell'involucro nucleare. Migrazione dei centrosomi verso i poli opposti e assemblaggio del fuso mitotico.
Prometafase: Scomparsa completa della membrana nucleare. I microtubuli del fuso si agganciano ai complessi proteici stabiliti sui centromeri, chiamati cinetocori.
Metafase: I cromosomi raggiungono la massima condensazione e si allineano lungo il piano equatoriale della cellula, formando la piastra metafasica (stadio ideale per la determinazione del cariotipo).
Anafase: Degradazione enzimatica delle coesine che mantengono uniti i cromatidi fratelli. I cromatidi si separano diventando cromosomi indipendenti e vengono trascinati verso i poli opposti del fuso dall'accorciamento dei microtubuli cinetocorici.
Telofase: I cromosomi giunti ai poli iniziano a decondensarsi formando nuova eucromatina. Si riassembla l'involucro nucleare attorno a ciascun gruppo di cromosomi e ricompaiono i nucleoli. Disintegrazione del fuso mitotico.
Citodieresi:
Cellule Animali: Contrazione di un anello equatoriale di microfilamenti di actina e miosina che solcano e strozzano la membrana plasmatica al centro.
Cellule Vegetali: Fusione al centro della cellula di vescicole golgiane cariche di polisaccaridi a formare la piastra cellulare.
Meiosi (Divisione Riduzionale ed Equazionale):
Consiste in due divisioni nucleari consecutive (Meiosi I e Meiosi II) precedute da un'unica duplicazione del DNA durante la fase S dell'interfase.
Meiosi I (Divisione Riduzionale):
Profase I: Lungo e complesso stadio diviso in sottofasi. I cromosomi omologhi si appaiano strettamente (sinapsi) formando strutture a quattro cromatidi dette tetradi. Avviene il crossing-over: lo scambio reciproco di segmenti corrispondenti di DNA tra cromatidi non fratelli di omologhi in corrispondenza dei punti di incrocio detti chiasmi. Genera ricombinazione genetica.
Metafase I: Le tetradi si allineano sulla piastra equatoriale. L'orientamento di ciascuna coppia omologa è casuale (assortimento indipendente).
Anafase I: Gli omologhi della coppia si separano e migrano ai poli opposti (i cromatidi fratelli rimangono uniti al centromero).
Telofase I: Formazione di due cellule figlie contenenti ciascuna un corredo aploide di cromosomi ancora duplicati ( cromosomi, contenuto di DNA).
Meiosi II (Divisione Equazionale):
Avviene dopo una breve interchinesi senza replicazione del DNA. Segue fasi analoghe alla mitosi (Profase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II).
Durante l'Anafase II si separano i cromatidi fratelli ricombinati.
Risultato Finale: Formazione di 4 cellule figlie aploidi (), tutte geneticamente diverse tra loro e dalla cellula madre.
Struttura, Funzione ed Esperimenti Storici su DNA e RNA
Tappe Storiche Fondamentali:
Friedrich Miescher (1869): Isola per primo dai leucociti del pus una sostanza acida ricca di fosforo dal nucleo, denominata nucleina (poi ribattezzata acido nucleico da Richard Altmann).
Albrecht Kossel: Identifica le basi puriniche e pirimidiniche, gli zuccheri e il fosfato nella nucleina.
Erwin Chargaff (Anni '40): Dimostra la costanza delle proporzioni delle basi nel DNA per ogni specie: la quantità di Adenina () è sempre pari alla Timina (), e la Guanina () è pari alla Citosina (). Nel genoma umano: , , , .
Frederick Griffith (1928): Dimostra l'esistenza di un "fattore trasformante" iniettando nei topi una miscela di batteri Streptococcus pneumoniae ceppo R (non virulenti vivi) e ceppo S (virulenti uccisi dal calore), provocando la morte per polmonite e isolando ceppi S vivi.
Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty (1944): Dimostrano che il principio trasformante è il DNA. La trasformazione batterica persiste rimuovendo proteine, lipidi o RNA, ma viene completamente bloccata dal trattamento con l'enzima DNAsi.
Alfred Hershey e Martha Chase (1952): Utilizzano il batteriofago T2 marcato isotopicamente con (per le proteine) e (per il DNA). Dimostrano che solo il DNA marcato con penetra nel batterio E. coli durante l'infezione, confermando definitivamente che il DNA è il materiale genetico.
Rosalind Franklin e Maurice Wilkins (1953): Ottengono immagini di cristallografia a diffrazione di raggi X della molecola di DNA, mostrando la natura elicoidale.
James Watson e Francis Crick (1953): Sulla base dei dati di diffrazione della Franklin e delle regole di Chargaff, deducono la struttura tridimensionale della doppia elica del DNA (pubblicata su Nature).
Struttura Molecolare del DNA:
Polimero lineare di nucleotidi. Ogni nucleotide comprende: uno zucchero pentoso (desossiribosio), una base azotata e un gruppo fosfato legato al carbonio 5'.
Basi Azotate: Purine a doppio anello (Adenina , Guanina ); Pirimidine a singolo anello (Citosina , Timina ).
Legame N-Glicosidico: Unisce il carbonio 1' del desossiribosio alla base azotata.
Legame Fosfodiesterico: Scheletro zucchero-fosfato formato dall'unione covalente tra il gruppo fosfato al 5' di un nucleotide e il gruppo idrossilico ($-OH$) al 3' del nucleotide successivo.
Doppia Elica:
Costituita da due catene polinucleotidiche antiparallele (un filamento corre in direzione , l'altro ).
Elica destrorsa con solco maggiore e solco minore alterati.
Le due catene sono tenute insieme da legami ad idrogeno tra le basi complementari interposte all'interno: 2 legami a idrogeno tra e ; 3 legami a idrogeno tra e .
Dimensioni nel Genoma Umano: Una cellula diploide umana contiene circa di DNA impaccato nei 46 cromosomi (: 1-22, X e Y, più il DNA mitocondriale).
Eucromatina ed Eterocromatina:
Eucromatina: Struttura aperta e decondensata della cromatina, trascrizionalmente attiva e accessibile alle RNA polimerasi.
Eterocromatina: Struttura altamente condensata e inattiva, stabilita anche dalla metilazione del DNA, inaccessibile alla trascrizione.
Struttura Chimica dell'RNA:
Singolo filamento polinucleotidico (salvo eccezioni secondarie). Contiene lo zucchero ribosio (con gruppo $-OH$ in posizione 2') e la base pirimidinica Uracile () al posto della Timina ().
Più labile ed degradabile del DNA. Proposto come messaggero genetico da François Jacob e Jacques Monod.
Meccanismi di Duplicazione del DNA ed Espressione Genica
Livelli di Compattazione del DNA:
Nucleosoma: Unità fondamentale costituita da un nucleo ottamerico di istoni (2 molecole ciascuna di H2A, H2B, H3, H4) attorno al quale si avvolge il DNA per circa 1,65 giri.
Fibra di 30 nm: Solenoide formato dall'interazione dell'istone H1.
Dominî ad ansa (Fibra di 300 nm).
Cromatide (700 nm): Massimo grado di condensazione visibile in metafase mitotica.
Replicazione Semiconservativa (Esperimento di Meselson e Stahl, 1958):
Batteri fatti crescere in terreno con azoto pesante () e poi trasferiti in azoto leggero ().
La centrifugazione in gradiente di densità dopo una generazione dimostrò una banda a densità intermedia (), confermando che ogni nuova molecola di DNA è composta da un filamento parentale conservato e da un filamento di nuova sintesi.
Enzimologia della Replicazione del DNA:
DNA Polimerasi: Sintetizza DNA unicamente in direzione , aggiungendo deossinucleosidi trifosfati (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) all'estremità libera di una catena preesistente. Possiede attività di correzione delle bozze (proofreading) tramite un'attività esonucleasica per rimuovere nucleotidi errati.
Primasi: RNA polimerasi che sintetizza un breve primer di RNA () fornendo il libero necessario all'innesco della DNA polimerasi.
Elicasi: Srotola la doppia elica rompendo i legami a idrogeno all'origine della replicazione e lungo la forcella.
Proteine SSB (Single-Strand Binding): Stabilizzano i singoli filamenti di DNA separati per impedirne il riappaiamento prematuro.
Topoisomerasi: Tagliano temporaneamente i filamenti di DNA per allentare la tensione torsionale e il sovraavvolgimento generato dall'avanzamento della forcella.
DNA Ligasi: Unisce i frammenti adiacenti creando il legame fosfodiesterico mancante tra il di un segmento e il \text{-fosfato} del successivo.
Sintesi alla Forcella di Replicazione:
Filamento Guida (Principale): Sintetizzato in modo continuo nella direzione , seguendo l'avanzamento della forcella di replicazione.
Filamento Ritardato: Sintetizzato in modo discontinuo in direzione opposta al movimento della forcella, sotto forma di frammenti di Okazaki ( nei procarioti). Ogni frammento richiede un nuovo primer di RNA. Una DNA polimerasi con attività esonucleasica rimuove i primer di RNA, riempie i gap con DNA e la DNA ligasi salda le giunzioni.
Confronto tra Procarioti ed Eucarioti:
Procarioti: DNA circolare con un'unica origine di replicazione (oriC) da cui partono due forcelle replicative bidirezionali.
Eucarioti: DNA lineare con molteplici origini di replicazione lungo ciascun cromosoma.
Problema della Replicazione Terminale: La rimozione dell'ultimo primer all'estremità 5' del filamento ritardato lascia un vuoto incolmabile dalla DNA polimerasi, causando l'accorciamento progressivo del cromosoma ad ogni ciclo cellulare.
Telomeri e Telomerasi:
Telomeri: Estremità cromosomiche contenenti sequenze altamente ripetute in tandem (nell'uomo: TTAGGG, ripetuta da 100 a oltre 1000 volte).
Telomerasi: Enzima trascrittasi inversa fornito di un componente interno di RNA che funge da stampo per allungare l'estremità 3' dello stampo telomerico, prevenendo la perdita di informazione genetica essenziale nelle cellule germinali e staminali.
Organizzazione del Gene Eucariotico:
Struttura: Regione regolatrice (promotore con TATA box), esoni (sequenze codificanti) intervallati da introni (sequenze non codificanti).
Maturazione del pre-mRNA (Trascritto Primario):
Capping al 5': Aggiunta di un nucleotide 7-metilguanosina invertito mediante un legame fosfodiesterico, essenziale per la stabilità e l'inizio della traduzione.
Poliadenilazione al 3': Aggiunta di una coda di Poli-A () per proteggere il trascritto dalla degradazione citosolica.
Splicing: Rimozione degli introni e saldatura degli esoni condotta dal complesso dello spliceosoma.
Splicing Alternativo: Meccanismo che consente di combinare diversamente gli esoni di un singolo pre-mRNA, permettendo a un singolo gene di codificare per più varianti proteiche (riguarda circa il dei geni umani). Il genoma umano possiede circa 20.000-25.000 geni codificanti, che costituiscono solo l' del DNA totale.
Meccanismi di Trascrizione dell'RNA
L'Enzima RNA Polimerasi:
Catalizza la sintesi dell'RNA in direzione utilizzando come stampo un solo filamento di DNA ().
Caratteristiche: Non richiede un primer per iniziare la sintesi. Utilizza come precursori i ribonucleosidi trifosfati (ATP, UTP, CTP, GTP) con rilascio di pirofosfato ().
Bolla di Trascrizione: L'RNA polimerasi srotola circa due giri della doppia elica di DNA, formando un eteroduplex temporaneo DNA-RNA di circa 12 nucleotidi all'estremità catalitica
Trascrizione nei Procarioti:
Un'unica RNA polimerasi sintetizza tutti i tipi di RNA.
Si lega a sequenze specifiche sul DNA dette promotori (es. box a -10 e -35 rispetto al sito di inizio) con l'ausilio del fattore .
Regolazione tramite attivatori (aumentano la trascrizione) e repressori (la bloccano, come nell'operone lac di E. coli).
L'mRNA batterico è policistronico ed è immediatamente pronto per la traduzione (spesso accoppiata alla trascrizione).
Trascrizione negli Eucarioti:
Avviene nel nucleo all'interno della cromatina. Utilizza tre principali RNA polimerasi (RNA Pol I per l'rRNA; RNA Pol II per mRNA e snRNA; RNA Pol III per tRNA e rRNA 5S).
Richiede l'assemblaggio dei Fattori di Trascrizione Generali (GTF) sul promotore del core per posizionare l'RNA Pol II.
Enhancer (Intensificatori): Sequenze di controllo distanti dal promotore alle quali si legano proteine attivatrici specifiche. Gli attivatori reclutano co-attivatori e complessi di 'remodeling' della cromatina per aprire gli istoni e facilitare il legame dell'apparato trascrizionale.
Repressori Eucariotici: Agiscono bloccando il legame degli attivatori, impedendo le interazioni proteiche necessarie o compattando localmente la cromatina.
Il Codice Genetico e il Meccanismo di Traduzione Proteica
Attori Molecolari della Traduzione:
Ribosomi: Complessi ribonucleoproteici formati da una subunità minore e una maggiore. L'rRNA della subunità minore catalizza la formazione del legame peptidico fungendo da ribozima (centro peptidil-transferasico).
tRNA (RNA di Trasporto): Molecole adattatrici a singolo filamento ripiegate a trifoglio. Possiedono una tripletta di basi detta anticodone (complementare al codone dell'mRNA) e un sito di aggancio per l'amminoacido specifico all'estremità \text{-OH} (sequenza CCA).
Amminoacil-tRNA Sintetasi: Famiglia di enzimi che catalizzano l'esterificazione dell'amminoacido specifico al proprio tRNA. Reazione ATP-dipendente in due fasi: formazione dell'amminoacil-AMP con rilascio di pirofosfato, e successivo trasferimento dell'amminoacido al tRNA.
Fasi della Traduzione negli Eucarioti:
Inizio:
Il complesso di inizio riconosce il cappuccio 5' dell'mRNA nel citoplasma.
La subunità minore (40S), legata al tRNA iniziatore caricato con Metionina e ai fattori di inizio (eIF), scansiona l'mRNA lungo il 5' UTR fino a individuare il codone di inizio AUG.
L'anticodone del tRNA-Met () si appaia al codone AUG.
Si unisce la subunità maggiore (60S) a formare il ribosoma 80S completo, posizionando il tRNA-Met nel Sito P (peptidilico).
Allungamento:
Ingresso nel Sito A (Amminoacidico): Un amminoacil-tRNA specifico entra nel sito A accoppiato a un fattore di allungamento legato al GTP. Se l'anticodone è corretto, l'idrolisi del GTP stabilizza il tRNA.
Formazione del Legame Peptidico: L'rRNA catalizza il trasferimento della catena polipeptidica o dell'amminoacido dal tRNA nel sito P al gruppo amminico dell'amminoacido nel sito A, formando un legame peptidico tra l'estremità C-terminale della catena e l'N-terminale del nuovo amminoacido.
Traslocazione: L'idrolisi del GTP da parte del fattore di allungamento EF-G (o eEF2) fa scorrere il ribosoma di una tripletta lungo l'mRNA. Il tRNA scarico passa dal sito P al Sito E (Exit) per uscire; il tRNA peptidico passa dal sito A al sito P. Il sito A torna libero per il successivo codone.
Terminazione:
Il ribosoma incontra uno dei tre codoni di stop (, , ) sul sito A.
I codoni di stop non sono riconosciuti da tRNA ma dal fattore di rilascio (RF1).
RF1 idrolizza il legame esterico tra il polipeptide e il tRNA nel sito P, liberando la proteina finita.
Il complesso ribosomiale si dissocia nelle due subunità ed viene riciclato.
Specificità Procariotiche:
Posizionamento dell'mRNA sulla subunità minore (16S rRNA) guidato dalla sequenza di Shine-Dalgarno presente sul filamento di mRNA a monte del codone AUG.
Il primo amminoacido della sintesi è la N-formilmetionina (fMet).
Anatomia e Biomeccanica del Sistema Articolare
Classificazione Funzionale delle Articolazioni:
Sinartrosi: Articolazioni immobili.
Anfiartrosi: Articolazioni ipomobili (mobilità limitata).
Diartrosi: Articolazioni sinoviali ad ampia mobilità.
Classificazione Strutturale delle Articolazioni:
Articolazioni Fibrose (Ossa unite da tessuto connettivo denso ricco di collagene):
Suture: Tipiche del cranio (es. sutura dentata, squamosa). Immobili.
Gonfosi: Fissaggio dei denti negli alveoli dentari tramite il legamento parodontale.
Sindesmosi: Ossa collegate da una membrana interossea fibrosa (es. tra radio e ulna, o tra tibia e perone). Dotate di lieve mobilità.
Sinostosi: Fusione ossea completa di articolazioni originariamente separate (es. ossa frontali, vertebre sacrali).
Articolazioni Cartilaginee (Ossa unita da cartilagine):
Sincondrosi: Unite da cartilagine ialina; immobili (es. placca metafisaria epifisaria nelle ossa lunghe in accrescimento, prima costa-sterno).
Sinfisi: Unite da un disco fibrocartilagineo flessibile e resistente; anfiartrosi (es. dischi intervertebrali, sinfisi pubica).
Articolazioni Sinoviali (Diartrosi):
Caratterizzate da una cavità articolare contenente liquido sinoviale (prodotto dalla membrana sinoviale interna, ricco di acido ialuronico per lubrificare e nutrire la cartilagine articolare) e rivestite da cartilagine articolare ialina priva di vasi.
Racchiuse da una capsula articolare esterna di connettivo denso rinforzata da legamenti.
Possono presentare menischi o dischi fibrocartilaginei intrarticolari per ammortizzare il carico (es. ginocchio).
Tipologie di Articolazioni Sinoviali:
Artrodie (Piane): Consentono solo movimenti di scivolamento (es. tra ossa del carpo/tarso, intervertebrali, sterno-clavicolare).
A Sella: Superfici concavo-convesse ad incastro; movimenti biassiali (es. articolazione trapezio-metacarpale del pollice).
Condiloidee (Ellissoidee): Condilo ovoidale in una cavità ellittica; movimenti biassiali (es. radio-carpica del polso).
Trocoidi (A Perno): Rotazione attorno ad un unico asse verticale (es. articolazione atlanto-assiale mediana, radio-ulnare prossimale).
Ginglimi Angolari (A Cerniera): Movimenti unassiali di flessione ed estensione su un solo piano (es. gomito, interfalangee).
Enartrosi (Sferiche): Testa sferica in una cavità ricettiva; massima mobilità triassiale su tutti i piani (es. spalla / articolazione gleno-omerale, anca / articolazione coxo-femorale).
Istologia, Organizzazione e Anatomia dello Scheletro
Istologia e Matrice dell'Osso:
Tessuto connettivo specializzato mineralizzato.
Matrice Extracellulare:
Componente Organica (Osteoide - ): Formata da fibre collagene di tipo I, proteoglicani e glicoproteine.
Componente Inorganica (): Deposito di sali di fosfato di calcio e carbonato di calcio organizzati in cristalli di idrossiapatite e apatite, che conferiscono rigidità e durezza.
Popolazione Cellulare:
Cellule Osteoprogenitrici: Cellule staminali mesenchimali prive di attività di sintesi; danno origine agli osteoblasti in ambienti vascolarizzati o ai condroblasti.
Osteoblasti: Cellule attive nella sintesi dell'osteoide e nella regolazione della mineralizzazione (osteogenesi).
Osteociti: Cellule ossee mature intrappolate nelle lacune della matrice, con prolungamenti citoplasmatici nei canalicoli per la nutrizione e la meccano-sensibilità.
Osteoclasti: Cellule giganti multinucleate derivate dalla linea dei monociti-macrofagi; secernono acidi ed enzimi proteolitici per riassorbire e degradare la matrice ossea (osteolisi).
Organizzazione del Tessuto Osseo:
Tessuto Osseo non Lamellare: Osso primario o immaturo (intrecciato), privo di lamelle stabili, caratteristico dello sviluppo fetale o della riparazione di fratture.
Tessuto Osseo Lamellare: Osso maturo organizzato in lamelle stratificate. Si suddivide in:
Osso Compatto: denso e privo di spazi cavi visibili. L'unità strutturale è l'osteone (sistema di Havers), costituito da lamelle concentriche disposte attorno al canale di Havers (contenente vasi e nervi). I canali trasversali od obliqui detti canali di Volkmann collegano i canali di Havers tra loro e con il periostio.
Osso Spugnoso: Formato da una rete tridimensionale di trabecole ossee delimitate da cavità comunicanti contenenti midollo osseo. Privo di osteoni completi.
Classificazione Morfologica delle Ossa (206 Ossa nell'Adulto):
Ossa Lunghe: Prevale la lunghezza (es. omero, femore). Composte da una parte centrale cavitata (diafisi) contenente il canale midollare, e due estremità ingrossate (epifisi) di osso spugnoso rivestito da compatto.
Ossa Brevi: Dimensioni equivalenti sui tre assi (es. ossa del carpo e tarso).
Ossa Piatte: Sottili e allargate; formate da due tavolati di osso compatto che racchiudono uno strato di spugnoso (diploe) (es. ossa del cranio, sterno).
Ossa Irregolari: Forme complesse (es. vertebre, sfenoide).
Ossa Sesamoidi: Sviluppate all'interno di tendini sottoposti a forte attrito (es. rotula/patella).
Ossa Suturali (Wormiane): Piccole ossa soprannumerarie lungo le suture craniche.
Midollo Osseo:
Midollo Rosso: Altamente vascolarizzato e attivo nella produzione delle cellule del sangue (emopoiesi); riempie le cavità dell'osso spugnoso.
Midollo Giallo: Tessuto adiposo di riserva, derivato dalla conversione del midollo rosso con l'avanzare dell'età.
Divisione dello Scheletro Umano:
Scheletro Assile (80 Ossa): Sviluppato lungo l'asse longitudinale (Cranio, Colonna vertebrale, Gabbia toracica).
Cranio: Diviso in Neurocranio (8 ossa: Frontale, Occipitale, 2 Parietali, 2 Temporali, Sfenoide, Etmoide) e Splancnocranio (14 ossa facciali tra cui Mascellari, Zigomatiche, Nasali, Lacrimali, Vomere, Palatini, Cornetti inferiori, Mandibola - unica mobile). Contiene i 3 ossicini dell'udito (Martello, Incudine, Staffa) e i seni paranasali.
Osso Ioide: Osso isolato a forma di U alla base del collo; non si articola direttamente con nessun altro osso, sostenuto da muscoli e legamenti per la deglutizione e la parola.
Colonna Vertebrale: 24 vertebre mobili (7 Cervicali, 12 Toraciche, 5 Lombari) + Sacro (5 vertebre fuso) + Coccige (3-5 vertebre fuse). Ogni vertebra comprende un corpo anteriore e un arco vertebrale posteriore che racchiude il forame vertebrale (passaggio del midollo spinale). Dall'arco nascono i processi trasversi, articolari e il processo spinoso. Atlante (C1) privo di corpo si articola con l'occipitale; Epistrofeo (C2) presenta il dente per la rotazione del capo.
Gabbia Toracica: 12 paia di coste (1-7 vere; 8-10 false; 11-12 fluttuanti) articolate posteriormente con le vertebre toraciche, e Sterno anteriore (Manubrio, Corpo, Processo Xifoideo).
Scheletro Appendicolare (126 Ossa):
Cingolo Scapolare: Clavicola e Scapola.
Arto Superiore: Omero (braccio); Radio e Ulna (avambraccio); Carpo (8 ossa su 2 file: Scafoide, Semilunare, Piramidale, Pisiforme; Trapezio, Trapezoide, Capitato, Uncinato); Metacarpo (5 ossa); Falangi (14 ossa: 2 per il pollice, 3 per le altre dita).
Cingolo Pelvico (Pelvi/Bacino): Due ossa dell'anca fuse (formate ciascuna da Ileo, Ischio, Pube) unite anteriormente dalla sinfisi pubica e posteriormente articolate con il sacro. L'acetabolo recepisce la testa del femore.
Arto Inferiore: Femore (coscia); Rotula/Patella (sesamoide); Tibia e Perone/Fibula (gamba); Tarso (7 ossa: Astragalo/Talus, Calcagno, Scafoide/Navicolare, Cuboide, 3 Cuneiformi); Metatarso (5 ossa); Falangi (14 ossa).
Istologia Muscolare e Biomeccanica della Contrazione
Tipi di Tessuto Muscolare:
Muscolo Scheletrico Striato: Cellule cilindriche lunghissime multinucleate (fibre muscolari/miociti) derivate dalla fusione di mioblasti, con i nuclei confinati alla periferia sottosarcolemmica. Presenta una marcata striatura trasversale per l'organizzazione dei sarcomeri. Volontario, controllato dal sistema nervoso somatico.
Muscolo Cardiaco Striato (Miocardio): Cardiomiociti corti, ramificati, mononucleati, ricchi di mitocondri per la sintesi continua di ATP. Uniti da dischi intercalari contenenti desmosomi (ancoraggio) e giunzioni comunicanti/gap (conduzione elettrica diretta a formare un sincizio funzionale). Involontario, autocontratto da cellule pacemaker e modulato dal sistema autonomo.
Muscolo Liscio: Cellule fusiformi, mononucleate, prive di striature trasversali, di sarcomeri strutturati e di tubuli T. I filamenti di actina e miosina si ancorano ai corpi densi citoplasmatici. Involontario, controllato dal sistema autonomo e da ormoni; presente nella parete degli organi cavi e dei vasi sanguigni.
Organizzazione del Muscolo Scheletrico:
Epimisio: Guaina esterna di connettivo denso che avvolge l'intero muscolo.
Perimisio: Strato connettivale che suddivide il muscolo in fascicoli muscolari; trasporta vasi e nervi.
Endomisio: Sottile strato di connettivo lasso che circonda la membrana plasmatica (sarcolemma) di ogni singola fibra muscolare.
Tendini: Strutture fibrose passive composte da fasci paralleli di collagene che continuano dall'epimisio/perimisio/endomisio per ancorare saldamente il muscolo al periostio dell'osso.
Architettura Muscolare e Classificazione:
Paralleli / Fusiformi: Fibre parallele all'asse longitudinale (es. sartorio, retto dell'addome); consentono ampi ed rapidi accorciamenti.
Pennati: Fibre disposte obliquamente rispetto al tendine centrale. Producono grande forza con ridotta velocità ed ampiezza. Possono essere unipennati (es. flessore lungo del pollice), bipennati (es. retto del femore) o multipennati (es. deltoide).
Circolari (Sfinteri): Fibre concentriche attorno a un orifizio (es. orbicolare dell'occhio/bocca).
Convergenti (A ventaglio): Base ampia che converge su un singolo tendine stretto (es. grande pettorale).
Dinamica Funzionale dei Muscoli:
Origine: Ancoraggio del muscolo a una struttura ossea fissa.
Inserzione: Ancoraggio sulla struttura mobile che viene trainata verso l'origine durante la contrazione.
Agonista: Muscolo principale responsabile dell'esecuzione del movimento.
Antagonista: Muscolo che si oppone all'azione dell'agonista rilassandosi in modo coordinato.
Sinergico: Muscolo che assiste l'agonista nel movimento o stabilizza le articolazioni intermedie (fissatori).
Ultrastruttura del Sarcomero e Contrazione:
Sarcomero: Unità funzionale contrattile della miofibrilla, delimitata da due linee Z successive.
Filamenti Sottili: Composti principalmente da actina sferica (polimerizzata in F-actina), accoppiata alla tropomiosina (che copre i siti di legame per la miosina a riposo) e al complesso della troponina (subunità T, I e C, quest'ultima deputata a legare il calcio).
Filamenti Spessi: Composti da molecole di miosina, ciascuna dotata di una coda e due teste globulari con attività ATPasica e sito di legame per l'actina.
Meccanismo dello Scorrimento dei Filamenti:
Il potenziale d'azione viaggia lungo il sarcolemma ed entra nei tubuli T (invaginazioni trasversali).
La depolarizzazione stimola la triade (1 tubulo T + 2 cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico), determinando il rilascio massivo di ioni nel sarcoplasma dal reticolo sarcoplasmatico.
Il si lega alla troponina C, inducendo un cambio conformazionale che sposta la tropomiosina ed espone i siti attivi dell'actina.
Le teste della miosina, ricaricate dalla scissione dell'ATP in ADP e , si legano saldamente all'actina formando i ponti trasversali.
Il rilascio di ADP e provoca il colpo di forza (power stroke): la testa della miosina si piega trascinando il filamento di actina verso il centro del sarcomero (linea M).
Il legame di una nuova molecola di ATP sulla testa della miosina ne causa il distacco immediato dall'actina.
L'ATP viene idrolizzato riposizionando la testa della miosina allo stato energetico di partenza.
Metabolismo Energetico Muscolare:
Sistema della Fosfocreatina: Cede un gruppo fosfato all'ADP per formare ATP in modo immediato e anaerobico. Sostiene sforzi massimali per pochi secondi.
Glicolisi Anaerobica: Degradazione parziale del glucosio a piruvato/lattato senza ossigeno. Genera rapido ATP per sforzi brevi e intensi ma causa accumulo di acido lattico.
Respirazione Aerobica: Ossidazione di glucosio, acidi grassi e amminoacidi nei mitocondri in presenza di . Lenta ma ad altissimo rendimento, sostiene l'esercizio prolungato.
Controllo Nervoso (Unità Motoria):
L'Unità Motoria è costituita da un singolo motoneone alpha e da tutte le fibre muscolari da esso innervate. Il rapporto varia da pochissime fibre (muscoli oculari, movimenti fini) a centinaia di fibre (muscolo quadricipite, forza grossolana).
Struttura e Funzioni dell'Apparato Tegumentario
Funzioni Generali:
Barriera fisica di protezione contro traumi, radiazioni UV e perdita d'acqua.
Difesa immunitaria attiva tramite la produzione di peptidi antimicrobici (AMP: defensine e catelicidine), lipidi barriera nello strato corneo (sfingomielina, glucosilceramidi) e cellule di Langerhans (APC dendritiche epidermiche).
Sintesi della Vitamina D3 (Colecalciferolo): I raggi UV-B convertono il 7-deidrocolesterolo in vitamina D3 nella pelle, che subisce poi una prima idrossilazione nel fegato () e la definitiva attivazione renale in calcitriolo (), essenziale per l'assorbimento del calcio.
Regolazione termica (vasodilatazione/vasocostrizione, sudorazione, eruzione dei peli) e percezione sensoriale.
Struttura Stratificata della Pelle:
Epidermide: Epitelio pavimentoso stratificato cheratinizzato, privo di vasi sanguigni (si nutre per diffusione dal derma). Composto da cheratinociti (in continua rigenerazione dallo strato basale fino allo strato corneo di cellule morte cheratinizzate), melanociti (sintetizzano melanina), cellule di Langerhans e cellule di Merkel.
Derma: Tessuto connettivo vascolarizzato e innervato. Diviso in uno strato papillare superficiale (connettivo lasso con papille dermiche) e uno strato reticolare profondo (connettivo denso ricco di fibre collagene ed elastiche). Ospita ghiandole, follicoli piliferi e recettori.
Ipoderma (Tessuto Sottocutaneo): Costituito da tessuto areolare e tessuto adiposo. Isolante termico e ammortizzatore di traumi meccanici.
Fasi di Guarigione delle Ferite Cutanee:
Emostasi: Formazione immediata del coagulo di fibrina e piastrine.
Infiammazione: Reclutamento di neutrofili e monociti/macrofagi per eliminare patogeni e detriti necrotici.
Proliferazione: I fibroblasti e le cellule epiteliali formano nuovo tessuto di granulazione, riepitelizzando la lesione e sintetizzando nuova matrice.
Rimodellamento: Riorganizzazione delle fibre collagene guidata dalle metalloproteasi (MMP) secrete dai macrofagi per ripristinare la resistenza.
Recettori Sensoriali Cutanei:
Corpuscoli di Meissner: Tatto leggero e vibrazioni a bassa frequenza (adattamento rapido, pelle glabra).
Corpuscoli di Pacini: Pressione profonda e vibrazioni ad alta frequenza (adattamento molto rapido).
Terminazioni di Ruffini: Stiramento cutaneo (adattamento lento).
Cellule/Dischi di Merkel: Tatto sostenuto, pressione continua e percezione dei margini/forme (adattamento lento).
Terminazioni Nervose Libere: Nocicezione (dolore) e termocezione (caldo/freddo).
Annessi Cutanei:
Peli e Capelli: Originano dal follicolo pilifero epidermico posizionato nel derma. La crescita segue tre fasi: Anagen (crescita attiva), Catagen (involuzione regressiva), Telogen (riposo e caduta). Associati ai muscoli erettori del pelo.
Unghie: Lamina di cheratina dura prodotta dalla matrice ungueale per proteggere le falangi distali.
Ghiandole Cutanee:
Sudoripare Eccrine: Distribuite su tutto il corpo; secernono sudore fluido ipotonico direttamente sulla pelle per la termoregolazione.
Sudoripare Apocrine: Localizzate ad ascelle e regione pubica; sfociano nel follicolo pilifero e secernono un fluido più denso ricco di lipidi/proteine, degradato dai batteri con produzione di odore.
Sebacee: Secernono sebo (sostanza lipidica oleosa) nel follicolo pilifero con funzione emolliente e antimicrobica.
Ceruminose (condotto uditivo) e Mammarie (sudoripare modificate).
Anatomia e Fisiologia dell'Apparato Digerente
Anatomia del Canale Alimentare:
Cavità Orale: Delimitata dalle arcate dentarie, palato duro e molle, lingua e solco sottolinguale. Inizia con il vestibolo e prosegue con la cavità orale propriamente detta, comunicando con la faringe tramite l'istmo delle fauci.
Ghiandole Salivari Maggiori (Pari):
Parotide: Struttura acinosa composta; il suo dotto principale, il dotto di Stenone, sbocca di fronte al secondo molare superiore.
Sottomandibolare: Il suo condotto, il dotto di Wharton, sbocca ai lati del frenulo linguale.
Sottolinguale: Il dotto di Bartolino (o dotti minori) sbocca anch'esso vicino al frenulo linguale.
Esofago: Condotto muscolare lungo circa . Attraversa il diaframma tramite lo iato esofageo. La sua parete comprende: mucosa con epitelio squamoso stratificato non cheratinizzato, sottomucosa con plesso di Meissner e ghiandole esofagee, tonaca muscolare (1/3 superiore striata, 1/3 medio mista, 1/3 inferiore liscia) e tonaca avventizia. Privo di sierosa.
Stomaco: Organo cavo a forma di J (capacità da 30 mL nel neonato a nell'adulto). Suddiviso in Cardias, Fondo, Corpo e Antro gastrico che termina nello sfintere del Piloro. Presenta rughe gastriche longitudinali. La tonaca muscolare possiede tre strati: obliquo interno, circolare intermedio, longitudinale esterno.
Intestino Tenue (Lungo 6-7 metri):
Duodeno (): Conformazione a C adesa al pancreas, in gran parte retroperitoneale. Presenta la papilla duodenale maggiore (di Vater), protetta dallo sfintere di Oddi, in cui sboccano congiuntamente il dotto coledoco (bile) e il dotto pancreatico principale di Wirsung (succo pancreatico). Ospita nelle sottomucosa le ghiandole di Brunner, che secernono muco alcalino ricco di bicarbonato per neutralizzare l'acidità del chimo.
Digiuno () e Ileo (): Tratti intraperitoneali mobili ancorati dal mesentere. Specializzazioni di assorbimento: pliche circolari (valvole di Kerckring), villi intestinali (estensioni della mucosa contenenti un vaso linfatico centrale detto vaso chilifero e una rete capillare) e microvilli dell'orletto a spazzola degli enterociti. Le cripte di Lieberkühn sono invaginazioni basilari secretorie.
Intestino Crasso (Lungo ):
Comprende: Cieco (con l'appendice vermiforme e la valvola ileocecale per impedire il reflusso), Colon (Ascendente, Flessura epatica, Trasverso [, intraperitoneale], Discendente, Sigmoideo), Retto (, dotato delle pieghe trasversali di Houston) e Canale Anale ().
Il canale anale è controllato dallo sfintere anale interno (muscolatura liscia involontaria) e dallo sfintere anale esterno (muscolatura scheletrica volontaria).
Ghiandole Annesse all'Apparato Digerente:
Fegato: Ghiandola più grande dell'organismo. Produce la bile (emulsionante dei lipidi), secreta dagli epatociti nei canalicoli biliari che confluiscono nei dotti epatici fino al dotto epatico comune. Quest'ultimo si unisce al dotto cistico della colecisti (che immagazzina e concentra la bile) a formare il dotto coledoco. Riceve una doppia irrorazione: arteria epatica (sangue ossigenato) e vena porta (sangue venoso ricco di nutrienti assorbiti dal tubo digerente).
Pancreas: Ghiandola mista retroperitoneale.
Pancreas Esocrino: Acini sferici che secernono il succo pancreatico ricco di bicarbonato ed enzimi digestivi (zimogeni inattivi) veicolati dal dotto di Wirsung e dal dotto accessorio di Santorini.
Pancreas Endocrino: Isole di Langerhans (cellule secernono glucagone, cellule secernono insulina, cellule secernono somatostatina).
Processi della Digestione Meccanica e Chimica:
Cavità Orale: Masticazione (meccanica) + saliva contenente la lipasi linguale e l'amilasi salivare (ptialina), che inizia la scissione dell'amido in maltosio e maltotriosio ad un . Il cibo impastato forma il bolo.
Stomaco: Impastamento meccanico trasformando il bolo in chimo. Nessuna digestione dei carboidrati.
Ghiandole Ossintiche (Corpo/Fondo): Le cellule parietali secernono acido cloridrico (, ) che denatura le proteine e uccide i batteri, e il fattore intrinseco (indispensabile per l'assorbimento della Vitamina B12 nell'ileo terminale). Le cellule principali secernono pepsinogeno, trasformato dall'HCl nella proteasi attiva pepsina ().
Ghiandole Piloriche (Antro): Le cellule G secernono l'ormone gastrina, che stimola la produzione acida delle parietali.
Intestino Tenue (Duodeno): Sede principale della digestione chimica (). Il chimo viene mescolato a bile e succo pancreatico.
Attivazione degli Zimogeni Pancreatici: L'enzima duodenale enterochinasi converte il tripsinogeno in tripsina attiva. La tripsina attiva poi a cascata il chimotripsinogeno in chimotripsina, la procarbossipeptidasi in carbossipeptidasi e la proelastasi in elastasi.
Digestione dei Lipidi: I sali biliari della bile emulsionano i trigliceridi idrofobi in micelle; la lipasi pancreatica (coadiuvata dalla colipasi) idrolizza i trigliceridi in acidi grassi liberi e monoacilgliceroli.
Digestione dei Carboidrati: L'amilasi pancreatica completa la scissione dell'amido. Successivamente le disaccaridasi dell'orletto a spazzola (maltasi, lattasi, saccarasi) scindono i disaccaridi nei monosaccaridi assorbibili (glucosio, galattosio, fruttosio).
Digestione Proteica Finale: Endopeptidasi ed esopeptidasi pancreatiche, insieme alle dipeptidasi di membrana, convertono i peptidi in singoli amminoacidi, dipeptidi e tripeptidi assorbibili.
Anatomia e Fisiologia dell'Apparato Respiratorio
Organizzazione Topografica e Funzionale:
Porzione di Conduzione: Cavità nasali, cavità orali, faringe, laringe, trachea, bronchi principali e ramificazioni bronchiali fino ai bronchioli terminali. Funzioni: filtraggio, riscaldamento (), umidificazione dell'aria e fonazione.
Porzione Respiratoria: Bronchioli respiratori, dotti alveolari, sacchi alveolari e alveoli polmonari. Sede effettiva dello scambio gassoso.
Epitelio Respiratorio: Epitelio pseudostratificato cilindrico ciliato con cellule caliciformi mucipare. Le cellule presentano circa 200 ciglia ciascuna che battono sincronicamente (1000 volte/min) muovendo il muco verso la faringe per l'eliminazione (clearance mucociliare). Orofaringe, corde vocali ed alveoli presentano invece epitelio pavimentoso.
Anatomia delle Vie Aeree:
Cavità Nasali e Seni Paranasali: Contengono i meati per aumentare la superficie e l'epitelio olfattivo. Comunicanti con i seni paranasali (Frontali, Mascellari, Etmoidali, Sfenoidali).
Faringe: Canale muscolare comune alla via aerea e digerente. Divisa in Rinofaringe (solo aerea), Orofaringe e Laringofaringe. Durante la deglutizione, un riflesso inibisce il centro respiratorio e provoca il sollevamento del palato molle e l'abbassamento dell'epiglottide.
Laringe (da C3 a C5): Connette la faringe alla trachea. Formata da cartilagini impari (Tiroidea col pomo d'Adamo, Cricoide a forma di anello completo, Epiglottide) e pari (Aritenoidi, Cornicolate, Cuneiformi). Contiene le corde vocali reali che delimitano la glottide. Innervata dal nervo vago (tramite i nervi laringei superiore e ricorrente).
Trachea (da C6 a T5): Condotto lungo sostenuto da 15-20 anelli cartilaginei incompleti a forma di C, chiusi posteriormente dal muscolo tracheale. Termina bifurcandosi nella carena tracheale nei due bronchi principali.
Albero Bronchiale: Bronchi principali (il destro è più corto, largo e verticale del sinistro) Bronchi lobari Bronchi segmentari Bronchioli terminali (privi di cartilagine, ricchi di muscolatura liscia) Bronchioli respiratori.
Anatomia dei Polmoni e delle Pleure:
Polmoni contenuti nelle logge pleuriche della cavità toracica. Peso media ciascuno. Presentano un apice superiore, una base diaframmatica, una superficie costale e una mediastinica ospitante l'ilo polmonare.
Polmone Destro: Più grande, diviso da due scissure (orizzontale ed obliqua) in 3 lobi (Superiore, Medio, Inferiore).
Polmone Sinistro: Più piccolo per l'incisura cardiaca, diviso da una scissura obliqua in 2 lobi (Superiore ed Inferiore).
Pleura: Membrana sierosa a doppio foglietto: Pleura Viscerale (aderisce al polmone, insensibile) e Pleura Parietale (riveste la parete toracica, innervata da fibre somatiche dolorifiche). La cavità pleurica virtuale contiene il liquido pleurico lubrificante a pressione negativa.
Membrana Suprapleurale: Ispessimento connettivale sopra la cupola pleurica cervicale (esteso da C7 alla prima costa).
Istologia Alveolare e Surfactante:
Alveoli Polmonari: Circa 300 milioni di sacchetti microscopici ad altissima vascolarizzazione.
Pneumociti di Tipo I: Cellule epiteliali pavimentose sottilissime che ricoprono il della superficie alveolare; formano la barriera emato-gassosa per la diffusione rapida dei gas.
Pneumociti di Tipo II: Cellule cubiche che secernono il surfactante polmonare (miscela di fosfolipidi come la dipalmitoilfosfatidilcolina, e proteine).
Macrofagi Alveolari (Cellule della Polvere): Fagocitano particelle e patogeni inalati.
Ruolo del Surfactante e Legge di Laplace:
La legge di Laplace stabilisce che la pressione d'impalcatura interna di una sfera è: (dove è la tensione superficiale e il raggio).
Il surfactante abbassa drasticamente la tensione superficiale all'interno degli alveoli, impedendo il collasso alveolare (atelettasia) alla fine dell'espirazione e pareggiando la stabilità tra alveoli piccoli e grandi.
Fisiologia degli Scambi Gassosi:
Pressioni Parziali nei Distretti:
Aria Alveolare: , .
Sangue Venoso Capillare (in entrata): , .
Sangue Arterioso Sistemico: (leggermente inferiore ai 100 mmHg alveolari per la miscela fisiologica con la circolazione venosa bronchiale nutrizionale), .
Liquido Interstiziale dei Tessuti: , .
Meccanismo: L' diffonde passivamente dagli alveoli al sangue secondo gradiente di pressione parziale (); la diffonde in senso opposto ().
Composizione e Fisiologia del Sangue
Proprietà Generali e Funzioni del Sangue:
Tessuto connettivo fluido. Volume totale nell'adulto: circa 5,6 litri (pari all' del peso corporeo totale di un individuo di 70 kg).
Costituito da una fase liquida (Plasma - ) e da una fase corpuscolata (Elementi Figurati - ).
Funzioni: Trasporto respiratorio (, ), nutritivo, escretore, ormonale, termoregolativo, di mantenimento dell'equilibrio idrico e del pH (tampone a pH 7,4), e difesa immunitaria.
Composizione del Plasma:
Acqua: rappresenta circa il del volume plasmatico.
Soluti Minori (): Ioni elettroliti (, , , , , ) e piccole molecole organiche (glucosio, amminoacidi, urea).
Proteine Plasmatiche ():
Albumina: Prodotta dal fegato, proteina più abbondante; determina la pressione osmotica colloidale (oncotica) del sangue e trasporta acidi grassi e ormoni.
Globuline: - e -globuline (trasporto di lipidi, colesterolo, ormoni e metalli); -globuline (corrispondono agli anticorpi o immunoglobuline, prodotte dalle plasmacellule).
Fibrinogeno: Proteina fondamentale per la coagulazione del sangue. Il plasma privo di fibrinogeno e fattori di coagulazione prende il nome di siero.
Soluzione Fisiologica: Soluzione di allo (o ), isotonica rispetto alla pressione osmotica del plasma sanguigno.
Gli Elementi Figurati del Sangue:
Globuli Rossi (Eritrociti / Emazie):
Costituiscono il della componente corpuscolata.
Disco biconcavo privo di nucleo e di organelli nei mammiferi (diametro ). Impossibilitati a dividersi o sintetizzare proteine.
Saturi di emoglobina (proteina tetramerica contenente un atomo di ferro ferroso nel gruppo eme per il legame reversibile dell').
Portano sulla superficie glicolipidi che determinano i gruppi sanguigni (sistema ABO e Rh).
Vita media: 120 giorni. Vengono prodotti tramite eritropoiesi nel midollo osseo rosso guidata dall'ormone eritropoietina (EPO) renale. Vengono eliminati dai macrofagi di milza e fegato; l'eme viene convertito in pigmenti biliari (bilirubina).
Globuli Bianchi (Leucociti):
Rappresentano lo degli elementi figurati. In grado di muoversi per chemiotassi ed uscire dai vasi capillari nei tessuti infetti per diapedesi.
Granulociti (Immunità Innata):
Neutrofili (): Nucleo lobato, fagociti primari contro i batteri.
Eosinofili (): Difesa contro parassiti elmintici e risposte allergiche.
Basofili (): Rilasciano istamina ed eparina nelle reazioni infiammatorie.
Agranulociti:
Monociti (): Cellule grandi che migrano nei tessuti trasformandosi in macrofagi.
Linfociti (): Responsabili dell'immunità adattativa (Linfociti T, Linfociti B) e innata (Cellule NK).
Piastrine (Trombociti):
Frammenti citoplasmatici anucleati prodotti nel midollo osseo dal distacco dal megacariocito (trombopoiesi).
Vita media: 9 giorni. Ruolo primario nell'emostasi e nella formazione del coagulo sanguigno.
Struttura e Dinamica dell'Apparato Circolatorio
Anatomia Comparata dei Vasi Sanguigni:
Struttura a Tre Tonache (Arterie e Vene):
Tonaca Intima: Endotelio monostrato appiattito adagiato su una lamina propria connettivale.
Tonaca Media: Formata da tessuto muscolare liscio e fibre elastiche/collagene. Particolarmente spessa nelle arterie.
Tonaca Esterna (Avventizia): Guaina di connettivo ricco di collagene ed elasticità per l'ancoraggio.
Arterie: Pareti spesse, elastiche e strutturate per resistere alle alte pressioni sfigmiche del ventricolo. Conservano il lume pervio al taglio. Si dividono in:
Arterie Elastiche (Grosso Calibro): es. Aorta (fino a di diametro) e suoi rami primari; tonaca media sature di elasticità.
Arterie Muscolari (Medio Calibro): es. Carotidi esterne, femorali (); prevale la muscolatura liscia per regolare la distribuzione periferica del flusso.
Arteriole (): Piccoli vasi ad elevata muscolatura liscia regolati dal sistema autonomo; determinano la maggior parte delle resistenze vascolari periferiche e della pressione arteriosa tramite vasocostrizione e vasodilatazione.
Vene: Pareti più sottili e meno elastiche delle arterie, soggette a collassare se vuote. Pressione interna molto bassa. Nelle vene di medio e grosso calibro (specialmente negli arti inferiori) sono presenti valvole a nido di rondine (a tasca) che consentono il flusso unidirezionale verso il cuore impedendo il reflusso per gravità.
Capillari: Vasi microscopici costituiti unicamente da un singolo strato di cellule endoteliali appoggiate su una membrana basale. Formano le reti dei letti capillari dove avvengono gli scambi metabolici con il liquido interstiziale. Connessioni dirette tra arteriole e venule sono dette anastomosi arterovenose.
I Due Circuiti Circolatori:
Piccolo Circolo (Circolazione Polmonare):
Percorso: Ventricolo Destro Tronco Polmonare Arterie Polmonari Destra e Sinistra (trasportano sangue deossigenato) Letti capillari alveolari polmonari (ossigenazione e rilascio di ) 4 Vene Polmonari (trasportano sangue ossigenato) Atrio Sinistro.
Grande Circolo (Circolazione Sistemica):
Percorso: Ventricolo Sinistro Aorta (Ascendente, Arco Aortico, Aorta Toracica ed Addominale) Arterie sistemiche Capillari di tutti gli organi ed tessuti del corpo Vene sistemiche Vena Cava Superiore e Vena Cava Inferiore Atrio Destro.
Principali Arterie e Vene Sistemiche:
Arteria Aorta: L'arco aortico dà origine all'arteria anonima (brachiocefalica), carotide comune sinistra e succlavia sinistra. L'aorta addominale si biforca nelle due arterie iliache comuni, che si dividono in iliaca interna e iliaca esterna (quest'ultima prosegue come arteria femorale, poi poplitea, e tibiale anteriore/posteriore). Nell'arto superiore l'arteria ascellare diventa brachiale, che si divide in radiale ed ulnare.
Vene Sistemiche: Vena Giugulare Interna ed Esterna drenano la testa. Le vene degli arti inferiori confluiscono nelle vene femorali, che diventano iliache esterne, si uniscono alle iliache interne formano le vene iliache comuni, le quali si fondono a costituire la Vena Cava Inferiore. La Vena Cava Superiore raccoglie il sangue da testa, collo, arti superiori e torace.
Anatomia del Cuore
Posizione, Pericardio e Parete Cardiaca:
Posizionato nel mediastino toracico tra i due polmoni. Base all'altezza della 3ª cartilagine costale; Apice orientato a sinistra al 4°-5° spazio intercostale. Peso: nelle femmine, nei maschi.
Pericardio (Sacco Pericardico):
Pericardio Fibroso: Strato esterno robusto di connettivo denso ancorato alle strutture circostanti.
Pericardio Sieroso: Diviso in foglietto parietale (adeso al fibroso) e foglietto viscerale (Epicardio, adeso al muscolo cardiaco). La cavità pericardica interposta contiene liquido sieroso lubrificante.
Strati della Parete Cardiaca:
Epicardio: Foglietto viscerale sieroso esterno.
Miocardio: Spesso strato muscolare intermedio disporso a spirale (ad 8 attorno ad atri e ventricoli). Il miocardio del ventricolo sinistro è notevolmente più spesso di quello del destro per vincere la maggiore resistenza del circolo sistemico.
Endocardio: Rivestimento interno di endotelio monostrato sotteso da connettivo. Secerne endoteline ad azione vasocostrittrice.
Setti e Camere Cardiache:
Quattro camere: due Atri (destro e sinistro) superiori riceventi e due Ventricoli (destro e sinistro) inferiori pompanti.
Setto Interatriale: Separa gli atri; reca la fossa ovale (residuo del forame ovale fetale chiuso dal septum primum dopo la nascita).
Setto Interventricolare: Spesso setto muscolare che separa completamente i ventricoli.
Apparato Valvolare Cardiaco:
Valvole Atrioventricolari (AV): Impediscono il reflusso dal ventricolo all'atrio durante la sistole ventricolare.
Valvola Tricuspide (AV Destra): Presenta 3 cuspidi/lembi.
Valvola Mitrale / Bicuspide (AV Sinistra): Presenta 2 cuspidi.
Ancoraggio: I lembi delle valvole AV sono trattenuti dalle corde tendinee, ancorate ai muscoli papillari della parete ventricolare. La contrazione dei papillari in sistole mantiene tese le corde impedendo il ribaltamento dei lembi negli atri.
Valvole Semilunari: Impediscono il reflusso dalle grandi arterie ai ventricoli durante la diastole. Formate da tre tasche a nido di rondine prive di corde tendinee e muscoli papillari.
Valvola Semilunare Polmonare: All'uscita del ventricolo destro nel tronco polmonare.
Valvola Semilunare Aortica: All'uscita del ventricolo sinistro nell'aorta.
Irrorazione Coronarica:
Arterie Coronarie (Destra e Sinistra): Originano dai seni aortici alla base dell'aorta, subito sopra la valvola aortica; corrono nei solchi epicardici fornendo ossigeno al miocardio.
Vene Coronarie: Drenano il sangue deossigenato dal miocardio nel seno coronarico, che sfocia nell'atrio destro.
Fisiologia Cardiaca ed Elettrofisiologia
Parametri di Gittata e Riserva Cardiaca:
Gittata Cardiaca (GC): Volume di sangue pompato da ciascun ventricolo in un minuto.
Formula:
Frequenza Cardiaca (FC): Battiti al minuto (bpm). Valore di riposo .
Volume Sistolico (SV): Volume di sangue espulso ad ogni battito ( a riposo). Corrisponde al volume telediastolico () meno il volume telesistolico ().
Gittata Cardiaca Media a Riposo: .
Frazione di Eiezione (EF): Percentuale di espulsa in sistole: (Normale tra e , media ).
Adattamento all'Esercizio Fisico: La FC può salire a 150 bpm e il SV raddoppiare a 130 mL, portando la GC fino a (fino a 7-8 volte nei grandi atleti grazie alla riserva cardiaca).
Frequenza Cardiaca Massima Teorica: Stimata come: .
Regolazione Nervosa del Cuore:
Regolata dai centri cardiovascolari del midollo allungato (bulbo):
Centro Cardioacceleratore (Simpatico): Rilascia noradrenalina su recettori -adrenergici, aumentando la frequenza (effetto cronotropo positivo) e la forza di contrazione (inotropo positivo).
Centro Cardioinibitore (Parasimpatico): Tramite il nervo vago rilascia acetilcolina su recettori muscarinici, riducendo la frequenza cardiaca (cronotropo negativo).
Elettrofisiologia e Potenziale d'Azione dei Cardiomiociti Comuni:
Potenziale di riposo della fase 4 fisso attorno a .
Fase 0 (Depolarizzazione Rapida): Apertura dei canali del voltaggio-dipendenti veloci; afflusso di che porta il potenziale da a circa .
Fase 1 (Ripolarizzazione Iniziale Breve): Chiusura dei canali del e apertura transitoria di canali del .
Fase 2 (Fase di Plateau): Caratteristica esclusiva del miocardio. Pareggio temporaneo tra l'ingresso di (tramite canali del calcio voltaggio-dipendenti di tipo L) e l'uscita di . Assicura una contrazione prolungata ed un lungo periodo refrattario che impedisce la tetanizzazione muscolare.
Fase 3 (Ripolarizzazione Finale): Chiusura dei canali del e massiccio efflusso di che riporta la membrana a .
Fase 4: Ripristino dei gradienti ottimali da parte della pompa ATPasi.
Cellule Pacemaker e Conduzione dell'Impulso:
Cellule specializzate prive di potenziale di riposo stazionario, dotate di depolarizzazione spontanea di fase 4.
Fase 4 (Potenziale Pacemaker): Lento e continuo ingresso di (corrente funny, ) che porta il potenziale da alla soglia di .
Fase 0 (Depolarizzazione): Apertura dei canali del voltaggio-dipendenti di tipo T e poi di tipo L (l'ingresso di calcio guida la depolarizzazione, non il sodio).
Fase 3 (Ripolarizzazione): Uscita di che riporta il potenziale a .
Percorso della Conduzione Elettrica:
Nodo Senoatriale (SA): Situato nell'atrio destro; pacemaker primario naturale ().
Vie Internodali: Trasmettono l'impulso all'atrio sinistro e al nodo AV.
Nodo Atrioventricolare (AV): Situato nel setto atrioventricolare (). Introduce un ritardo/pausa fisiologica () nell'impulso per consentire agli atri di completare la contrazione e riempire i ventricoli prima della sistole ventricolare.
Fascio di His: Corre nel setto interventricolare.
Branche Destra e Sinistra del Fascio.
Fibre di Purkinje: Rete ramificata che distribuisce rapidamente l'impulso al miocardio ventricolare per una contrazione sincronizzata dall'apice verso la base.
Fisiologia dell'Apparato Urinario
Anatomia Macroscopica e Vascolarizzazione Renale:
Reni organi retroperitoneali collocati nella regione lombare superiore tra T12 e L3. Dimensioni: . Avvolti da capsula fibrosa, capsula adiposa perirenale e fascia renale.
Anatomia Interna: Corteccia renale esterna chiara e Midollare renale interna scura organizzata nelle piramidi renali (di Malpighi) separate dalle colonne renali (di Bertin). L'apice delle piramidi (papilla renale) drena nei calici minori, poi calici maggiori, pelvi renale e uretere.
Circolazione Renale: Arteria Renale Arterie Segmentali Arterie Interlobari (lungo le colonne) Arterie Arcuate (alla giunzione cortico-midollare) Arterie Corticali Irradiate Arteriola Afferente Glomerulo Arteriola Efferente Capillari Peritubulari / Vasa Recta Vene del sistema corrispettivo.
Il Nefrone (Unità Funzionale - oltre 1 milione per rene):
Nefroni Corticali (): Corpuscolo situato nella corteccia esterna, ansa di Henle corta.
Nefroni Juxtamidollari (): Corpuscolo vicino alla midollare, ansa di Henle lunghissima che affonda nella midollare profonda ed è affiancata dai vasa recta. Fondamentali per la concentrazione dell'urina.
Struttura del Corpuscolo Renale e Filtrazione:
Composto dal Glomerulo (gomitolo di capillari fenestrati) avvolto dalla Capsula di Bowman.
Foglietto viscerale della capsula formato da podociti, cellule dotate di prolungamenti detti pedicelli che si intrecciano formando le fessure di filtrazione.
Filtrazione Glomerulare: Processo passivo guidato dalla pressione idrostatica capillare. Produce circa di filtrato glomerulare (ultrafiltrato).
Barriera di Filtrazione: Endotelio fenestrato, lamina basale e fessure dei podociti. Trattiene cellule ematiche e proteine ad alto peso molecolare. Il filtrato contiene acqua, sali, glucosio, amminoacidi e urea, ed è isotonico al plasma ().
Funzioni dei Segmenti Tubulari e Formazione dell'Urina:
Tubulo Contorto Prossimale: Sede del riassorbimento massivo non regolato. Riassorbe attivamente circa il dell'acqua e del , e il del glucosio e degli amminoacidi filtrati (tramite simporti con il sodio). Il filtrato rimane isotonico ().
Ansa di Henle (Meccanismo a Controcorrente):
Ramo Discendente Sottile: Altamente permeabile all'acqua ma impermeabile ai soluti. L'acqua esce per osmosi nell'interstizio midollare ipertonico; il filtrato si concentra fino a all'apice dell'ansa.
Ramo Ascendente Spesso: Impermeabile all'acqua ma altamente attivo nel riassorbire soluti (, , tramite il cotrasportatore ). L'estrazione di sali senza acqua diluisce il filtrato fino a (ipotonico) e mantiene l'iperosmolarità della midollare.
Tubulo Contorto Distale: Riassorbimento selettivo di sodio regolato dall'ormone Aldosterone (prodotto dalla corteccia surrenale), che stimola le pompe ATPasi riassorbendo e secernendo .
Dotto Collettore: Sede del riaggiustamento finale sotto il controllo dell'Ormone Antidiuretico (ADH / Vasopressina) ipotalamico.
In presenza di ADH: Si inseriscono canali acquaporine nella membrana apicale del dotto, consentendo un riassorbimento passivo massiccio di acqua nell'interstizio ipertonico. Escrezione di un'urina concentrata a basso volume.
In assenza di ADH: Il dotto rimane impermeabile all'acqua. Escrezione di un'urina diluita ad alto volume.
Vie Urinarie ed Espulsione:
Ureteri: Tubi muscolari retroperitoneali () dotati di tonaca muscolare liscia che spinge l'urina verso la vescica mediante onde peristaltiche.
Vescica Urinaria: Organo muscolare cavo nella pelvi. Parete formata dal muscolo detrusore e rivestita da epitelio di transizione (urotelio estensibile). La regione basale compresa tra gli sbocchi degli ureteri e l'uretra è il trigono vescicale.
Uretra: Condotto di espulsione. Presenta lo sfintere uretrale interno (involontario, muscolatura liscia) e lo sfintere uretrale esterno (volontario, muscolatura scheletrica del pavimento pelvico). Lunghezza: donna ; uomo (divisa in uretra prostatica, membranosa e spugnosa/peniena).
Distinzione Concettuale:
Escrezione: Allontanamento dei sottoprodotti e rifiuti metabolici dall'organismo (reni, polmoni, pelle).
Eliminazione: Espulsione fisica della materia alimentare non digerita né assorbita (feci dall'intestino).
Secrezione: Rilascio cellulare di sostanze funzionali destinate a svolgere un ruolo all'esterno della cellula (ghiandole).
Anatomia e Fisiologia dell'Apparato Riproduttivo
Apparato Riproduttivo Maschile:
Testicoli (Didimi): Gonadi maschili contenute nello scroto (sacca esterna per mantenere una temperatura di inferiore a quella corporea, ideale per la spermatogenesi).
Tubuli Seminiferi: Sede della spermatogenesi (produzione di spermatozoi a partire dagli spermatogoni). Contengono le cellule di Sertoli (nutrono gli spermatozoi, formano la barriera emato-testicolare, secernono Inibina B su stimolo dell'FSH).
Tessuto Interstiziale: Contiene le cellule di Leydig, che producono Testosterone in risposta all'ormone ipofisario LH.
Vie Spermatiche: Gli spermatozoi immaturi passano dai tubuli alla rete testis, poi all'Epididimo (lungo canale appallottolato dove acquisiscono motilità e capacità fertilizzante), Dotto Deferente, Dotto Eiaculatore ed Uretra.
Ghiandole Accessorie:
Vescicole Seminali: Secernono un fluido alcalino ricco di fruttosio (nutrimento degli spermatozoi), prostoglandine e coagulanti (costituisce il del liquido seminale).
Prostata: Secerne un fluido fluido ed alcalino contenente citrato ed enzimi (es. PSA - antigene prostatico specifico).
Ghiandole Bulbouretrali (di Cowper): Secernono muco lubrificante ed alcalino prima dell'eiaculazione.
Pene: Organo copulatore formato da due corpi cavernosi dorsali e un corpo spugnoso ventrale racchiudente l'uretra. L'erezione è coordinata dal sistema parasimpatico tramite il rilascio di ossido nitrico (NO), che induce vasodilatazione e rigonfiamento ematico dei corpi cavernosi.
Apparato Riproduttivo Femminile:
Ovaie: Gonadi femminili pelviche. Sede dell'ovogenesi (maturazione degli ovociti) e della secrezione degli ormoni steroidei Estrogeni (estradiolo) e Progesterone.
Tube Uterine (di Falloppio): Condotti provvisti di frange (fimbrie) che accolgono l'ovocita rilasciato dall'ovaio. Epitelio ciliato che spinge l'ovocita. Sede della fecondazione (unione dello spermatozoo con l'ovocita II).
Utero: Organo muscolare cavo a parete spessa (miometrio muscolare). La cavità interna è rivestita dall'endometrio, mucosa soggetta a modificazioni cicliche. La porzione inferiore si stringe nella cervice / collo dell'utero.
Vagina: Canale fibromuscolare estensibile a dai lattobacilli di Döderlein per la difesa contro i patogeni.
Coordinazione del Ciclo Ovarico e Uterino (Asse HPG):
Regolato dall'asse Ipotalamo-Ipofisi-Gonadi. L'Ipotalamo secerne pulsabilmente GnRH, che stimola l'adenoipofisi a rilasciare FSH (Ormone Follicolo-Stimolante) ed LH (Ormone Luteinizzante).
Ciclo Ovarico (Durata media 28 giorni):
Fase Follicolare (Giorni 1-13): L'FSH stimola la crescita di una coorte di follicoli primari. Le cellule della teca producono androgeni che le cellule della granulosa convertono in Estradiolo tramite l'enzima aromatasi. Si seleziona un follicolo dominante (di Graaf). L'aumento graduale di estradiolo esercita inizialmente un feedback negativo su FSH/LH.
Ovulazione (Giorno 14): L'estradiolo raggiunge livelli elevati e sostenuti per 48 ore, invertendo il controllo in un feedback positivo. Si scatena l'improvviso picco di LH, che induce la rottura del follicolo di Graaf e l'espulsione dell'ovocita secondario nella tuba.
Fase Luteinica (Giorni 15-28): I resti del follicolo scoppiato si trasformano sotto l'effetto dell'LH nel Corpo Luteo, ghiandola temporanea che produce elevate quantità di Progesterone ed estrogeni. Il progesterone blocca FSH ed LH tramite feedback negativo. Se la fecondazione non avviene, il corpo luteo regredisce in corpo albicante, i livelli steroidei crollano ed inizia una nuova mestruazione.
Ciclo Uterino (Mestruale):
Fase Mestruale (Giorni 1-5): Crollo del progesterone vasocostrizione delle arterie spirali dell'endometrio, necrosi ischemica e desquamazione dello strato funzionale con emorragia.
Fase Proliferativa (Giorni 6-14): Gli estrogeni follicolari stimolano la rigenerazione e mitosi dell'endometrio, la riformazione dei vasi e rendono il muco cervicale fluido e penetrabile dagli spermatozoi.
Fase Secretoria (Giorni 15-28): Il progesterone del corpo luteo induce la maturazione delle ghiandole endometriali che diventano tortuose e secernono glicogeno, preparando il terreno per l'annidamento dell'embrione.
Basi Elettrofisiologiche della Membrana Neuronale
Genesi del Potenziale di Membrana a Riposo:
Risultato della distribuzione asimmetrica degli ioni e della permeabilità selettiva della membrana plasmatica.
Mantienuto dal lavoro costante della pompa ATPasi ( fuori, dentro).
A riposo, la membrana è molto più permeabile al (tramite canali di dispersione/leakage) rispetto al . Il potenziale di riposo dei neuroni varia tra e .
Potenziali di Equilibrio Ionico (Equazione di Nernst):
Tensione elettrica alla quale la forza chimica del gradiente di concentrazione bilancia esattamente la forza elettrica opponibile.
Potenziale di equilibrio del Sodio (): .
Potenziale di equilibrio del Potassio (): / .
Fasi del Potenziale d'Azione Neuronale (Fenomeno Tutto-o-Nulla):
Depolarizzazione: Un segnale afferente fa salire il potenziale di membrana dal valore di riposo al potenziale soglia (circa ).
Fase Ascendente (Spike): Il raggiungimento della soglia provoca l'apertura coordinata e massiva dei canali del sodio voltaggio-dipendenti (). Il rapido ingresso di causa un feedback positivo, invertendo la polarità di membrana fino a .
Inattivazione di Nav e Ripolarizzazione: Dopo circa , una porta di inattivazione citosolica chiude il poro dei canali (stato inattivato). Contemporaneamente si aprono i canali del potassio voltaggio-dipendenti () a cinetica più lenta. Il massiccio efflusso di ripolarizza la cellula verso valori negativi.
Iperpolarizzazione Postumi: La cinetica di chiusura dei canali è lenta, per cui il continua ad uscire temporaneamente portando il potenziale sotto il livello di riposo ().
Periodi Refrattari:
Periodo Refrattario Assoluto: Intervallo durante lo spike in cui i canali sono completamente inattivati. Impossibile generare un secondo potenziale d'azione, indipendentemente dall'intensità dello stimolo. Impone un limite alla frequenza massima di scarica e garantisce la propagazione unidirezionale dell'impulso.
Periodo Refrattario Relativo: Intervallo durante l'iperpolarizzazione postumi in cui i canali sono tornati allo stato chiuso riattivabile. Un nuovo potenziale può essere generato solo da uno stimolo soprasoglia più intenso del normale.
Struttura Molecolare dei Canali Voltaggio-Dipendenti:
Composti da 4 domini integrali, ciascuno contenente 6 -eliche transmembrana (da S1 a S6).
L'elica S4 ricca di amminoacidi carichi positivamente (lisina ed arginina) agisce da sensore di voltaggio: la depolarizzazione respinge S4 determinando il cambio conformazionale che apre il canale.
Propagazione e Conduzione Saltatoria:
Zona di Innesco: Il potenziale d'azione nasce tipicamente nel cono d'emergenza (monticello assonale), dove la densità dei canali è fino a 50 volte superiore rispetto al soma.
Assoni Amielinici: La conduzione è continua e lenta; le correnti locali depolarizzano progressivamente i segmenti adiacenti della membrana.
Assoni Mielinizzati: Ricoperti da guaina isolante lipidica prodotta da Oligodendrociti nel SNC e da Cellule di Schwann nel SNP. La guaina è interrotta dai Nodi di Ranvier, privi di mielina ed ad altissima densità di canali .
Conduzione Saltatoria: La corrente elettrica viaggia passivamente e velocemente all'interno dell'assone isolato e 'salta' da un nodo di Ranvier al successivo, dove rigenera lo spike. Aumenta la velocità di conduzione di oltre un ordine di grandezza.
Organizzazione ed Embriologia del Sistema Nervoso
Anatomia Microscopica e Tipi di Neuroni:
Struttura: Soma/Pirenoforo (contiene il nucleo e gli organelli; dimensioni fino a nei motoneuroni), Dendriti (prolungamenti afferenti ramificati) ed Assone (prolungamento efferente sottile rivestito da assolemma, privo di ribosomi, terminante nel terminale sinaptico).
Classificazione Morfologica: Multipolari (molti dendriti, 1 assone; i più comuni), Bipolari (1 dendrite, 1 assone; retina, mucosa olfattiva), Pseudounipolari (un unico prolungamento a T che si divide in ramo periferico e centrale; gangli sensoriali), Anassonici (privi di assone distinto).
Istologia dei Nervi Periferici:
Endonevrio: Sottile connettivo che avvolge la singola fibra nervosa mielinizzata o amielinica.
Perinevrio: Guaina di cellule miofibroblastiche epitelioidi che racchiude ciascun fascicolo nervosi.
Epinevrio: Robusta guaina connettivale esterna che avvolge l'intero nervo periferico e ne racchiude i vasi di nutrimento (vasa nervorum).
Suddivisione del Sistema Nervoso:
Sistema Nervoso Centrale (SNC): Encefalo e Midollo Spinale.
Sistema Nervoso Periferico (SNP): Nervi cranici (12 paia), nervi spinali (31 paia) e gangli.
Anatomia dell'Encefalo:
Emisferi Cerebrali e Corteccia: Divisi in sinistro (dominante per linguaggio, logica, matematica) e destro (creatività, intuizione, spazio). La corteccia (sostanza grigia esterna) presenta solchi e circonvoluzioni divisa in 4 lobi principali:
Lobo Frontale: Anteriore al solco centrale (di Rolando). Contiene la corteccia motoria primaria (controllo motorio volontario) e l'Area di Broca (produzione del linguaggio articolato).
Lobo Parietale: Posteriore al solco centrale. Contiene la corteccia somatosensoriale primaria (elaborazione tattile, termica, dolorifica, propriocettiva).
Lobo Occipitale: Posteriore. Contiene la corteccia visiva primaria.
Lobo Temporale: Inferiore. Contiene la corteccia uditiva primaria e l'Area di Wernicke (comprensione del linguaggio).
Nuclei Basali (Gangli della Base): Nucleo Caudato, Putamen e Globo Pallido. Situati nella sostanza bianca profonda; regolano la pianificazione e coordinazione motoria.
Diencefalo:
Talamo: Centro fondamentale di smistamento e filtro sensoriale per tutte le vie afferenti (eccetto l'olfatto) dirette alla corteccia.
Ipotalamo: Centro primario di integrazione dell'omeostasi (temperatura, sete, fame, ritmo circadiano, sistema autonomo) e regolazione endocrina tramite l'ipofisi.
Tronco Encefalico:
Ponte: Connette midollo allungato, cervelletto e talamo.
Midollo Allungato (Bulbo): Contiene i centri vitali autonomi per il controllo della respirazione, pressione arteriosa, frequenza cardiaca e riflessi primari (vomito, tosse, deglutizione).
Cervelletto: Posizionato posteriormente. Contiene le cellule di Purkinje. Modula ed affina la coordinazione motoria, la precisione e l'equilibrio.
Sistema Limbico: Comprende ippocampo (memoria a lungo termine), amigdala (elaborazione della paura e delle emozioni), corteccia piriforme e nucleo accumbens. Regola memoria, motivazione ed emozioni.
Formazione Reticolare (RAS): Rete neuronale del tronco encefalico che mantiene lo stato di veglia, vigilanza e coscienza filtrando gli stimoli deboli.
Anatomia del Midollo Spinale:
Esteso dal foro occipitale alla 2ª vertebra lombare (L2), proseguendo con il cono midollare e ancorandosi al coccige tramite il filum terminale.
Sostanza bianca esterna (fasci ascendenti sensoriali e discendenti motori) e sostanza grigia interna a forma di H:
Corna Dorsali (Posteriori): Contengono interneuroni che ricevono informazioni sensoriali dai gangli delle radici dorsali.
Corna Ventrali (Anteriori): Contengono i corpi cellulari dei motoneuroni somatici efferenti.
Corna Laterali: Presenti nei segmenti toracici e lombari; contengono i neuroni pregangliari del sistema ortosimpatico.
Organizzazione della Componente Efferente del SNP:
Sistema Nervoso Somatico (Volontario): Innerva direttamente i muscoli scheletrici con un unico motoneurone mielinizzato.
Sistema Nervoso Autonomo (Involontario / Viscerale): Innerva muscolatura liscia, miocardio e ghiandole. Formato da una catena di due neuroni (pregangliare e postgangliare):
Sistema Simpatico (Ortosimpatico): Catena gangliare paravertebrale. Si attiva nelle situazioni di stress, emergenza e pericolo (Risposta Attacco o Fuga / Fight or Flight): dilata le pupille (midriasi), aumenta frequenza cardiaca e respiratoria, inibisce motilità gastrica ed urinaria, broncodilata e stimola la sudorazione.
Sistema Parasimpatico: Origine craniosacrale (nervo vago X cranico). Si attiva nelle condizioni di riposo e digestione (Rest and Digest): riduce la frequenza cardiaca, stimola la peristalsi e le secrezioni digestive, contrae la vescica.
Sistema Nervoso Enterico ("Secondo Cervello"): Rete intrinseca della parete gastrointestinale autonoma dal SNC. Composto dal Plesso Mioenterico di Auerbach (tra i due strati muscolari, regola la motilità e peristalsi) e dal Plesso Sottomucoso di Meissner (nella sottomucosa, regola secrezione ed irrorazione locale).
Sviluppo Embriologico del Sistema Nervoso:
Origina dall'ectoderma alla 3ª settimana tramite la formazione della piastra neurale, solco neurale e chiusura del tubo neurale.
Vescicole Cerebrali Primarie (Anteriore):
Prosencefalo: Originerà Telencefalo (emisferi cerebrali, corteccia, nuclei basali) e Diencefalo (talamo, ipotalamo).
Mesencefalo: Rimane indiviso (tetto, peduncoli cerebrali).
Rombencefalo: Originerà Metencefalo (ponte e cervelletto) e Mielencefalo (midollo allungato).
Le cellule della cresta neurale originano i gangli sensoriali, le cellule di Schwann e le meningi.
Sistema Linfatico e Meccanismi dell'Immunità
Anatomia del Sistema Linfatico:
Funzioni: Drenaggio del fluido interstiziale in eccesso e suo ritorno al sistema venoso; assorbimento e trasporto dei lipidi digeriti (chilomicroni) dai vasi chiliferi intestinali; sede della risposta immunitaria.
Linfa: Liquido trasparente derivato dal drenaggio del fluido interstiziale all'interno dei capillari linfatici a fondo cieco.
Grandi Dotti Linfatici:
Dotto Linfatico Destro: Drena la linfa dal quadrante superiore destro del corpo (testa, collo, torace ed arto superiore destro) e sfocia nella giunzione tra giugulare interna e succlavia destra.
Dotto Toracico: Grande condotto che origina dalla cisterna del chilo nell'addome e drena la linfa dal resto del corpo (arti inferiori, addome, quadrante superiore sinistro), sfociando nella giunzione venosa sinistra.
Organi e Tessuti Linfoidi:
Linfonodi: Piccoli organi capsulati intercalati lungo i vasi linfatici; agiscono da filtri biologici per eliminare patogeni e detriti mediante macrofagi e linfociti.
Timo: Organo mediastinico prominente nell'infanzia e soggetto ad involuzione adiposa nell'adulto. Secerne l'ormone timosina ed è la sede della maturazione e selezione dei Linfociti T.
Milza: Organo addominale nell'ipocondrio sinistro. Divisa in Polpa Rossa (fagocitosi ed eliminazione dei globuli rossi invecchiati o danneggiati - emocateresi) e Polpa Bianca (tessuto linfoide per la risposta immunitaria contro patogeni ematici).
Noduli Linfatici / MALT: Aggregati linfoidi non capsulati sotto le mucose (es. Tonsille e Adenoidi nella faringe; Placche di Peyer nell'ileo).
Componenti dell'Immunità Innata (Aspecifica):
Barriere Fisico-Chimiche: Cute integra, epiteli mucosi, pH acido gastrico, lisozima nelle lacrime/saliva, flora microbica residente.
Cellule Fagocitiche: Neutrofili e Macrofagi (derivati dai monociti) che inglobano e distruggono patogeni tramite fagosomi usanti specie reattive dell'ossigeno ed enzimi idrolitici.
Mastociti: Sentinelle dei tessuti perifilici; degranulano rilasciano istamina (vasodilatazione ed aumento della permeabilità capillare) durante l'infiammazione e le allergie.
Cellule Natural Killer (NK): Linfociti dell'immunità innata. Riconoscono cellule infettate da virus o tumorali che hanno perso o ridotto la presenza di molecole MHC di Classe I. Uccidono le cellule bersaglio rilasciando perforine e granzimi che inducono apoptosi.
Citochine: Messaggeri proteici intercellulari:
Interferoni (): Secrezione da cellule infettate da virus; inducono uno stato antivirale nelle cellule adiacenti e stimolano le NK.
Interleuchine: Regolano la differenziazione, proliferazione ed infiammazione dei leucociti.
Sistema del Complemento: Circa 30 proteine plasmatiche (da C1 a C9) che agiscono con una cascata enzimatica. Tre vie di attivazione:
Via Classica: Attivata dal legame del complesso agli anticorpi ( o ) fissati sull'antigene del patogeno.
Via Alternativa: Attivazione spontanea diretta della proteina sulle superfici polisaccaridiche batteriche (immediata, senza anticorpi).
Via della Lectina: Attivata dal legame della lectina ai residui di mannosio dei patogeni.
Effetti del Complemento: Opsonizzazione dei patogeni (), reclutamento chemiotattico dell'infiammazione () e lisi cellulare diretta tramite assemblaggio del Complesso di Attacco alla Membrana (MAC - C5b-C9) che perfore la membrana patogena.
Immunità Acquisita (Adattativa / Specifica):
Caratterizzata da specificità anticorpale/recettoriale e memoria immunologica.
Antigene ed Epitopo: L'antigene è una macromolecola estranea riconosciuta dal sistema immunitario; l'epitopo (determinante antigenico) è la specifica Porzione molecolare ristretta legata dal recettore anticorpale.
MHC (Complesso Maggiore di Istocompatibilità): Glicoproteine di membrana che espongono i frammenti peptidici agli antigeni ai linfociti T:
MHC di Classe I: Espresse su tutte le cellule nucleate dell'organismo. Presentano frammenti di antigeni endogeni (es. sintesi virale interna o tumorale) ai Linfociti T Citotossici ().
MHC di Classe II: Espresse esclusivamente dalle Cellule Presentanti l'Antigene professioniste (APC): cellule dendritiche, macrofagi e Linfociti B. Presentano peptidi derivati da antigeni esogeni (fagocitati e processati) ai Linfociti T Helper ().
Linfociti T: Maturano nel timo, responsabili dell'Immunità Cellulo-Mediata.
Linfociti T Helper (): Riconoscono i peptidi su MHC-II. Secernono citochine per attivare e coordinare i Linfociti B, i macrofagi ed i T citotossici.
Linfociti T Citotossici (): Riconoscono peptidi su MHC-I. Distruggono direttamente cellule infette o alterate tramite apoptosi.
Linfociti B e Immunità Umorale: Maturano nel midollo osseo. Presentano recettori BCR (anticorpi di membrana). Quando attivati da un antigene specifico e dal soccorso dei T helper, proliferano e si differenziano in Plasmacellule (secernono grandi quantità di anticorpi solubili) e Cellule della Memoria.
Fisiologia del Sistema Endocrino
Natura del Sistema Endocrino:
Sistema di comunicazione e regolazione ad azione lenta, diffusa e duratura. Secerne ormoni (messaggeri chimici) direttamente nel torrente ematico per raggiungere cellule bersaglio dotate di recettori specifici.
Principali Ghiandole Endocrine e Loro Ormoni:
Ipotalamo:
Secerne ormoni di rilascio ed inibizione ipofisari (TRH, CRH, GnRH, GHRH, Dopamina/PIH).
Sintetizza l'Ormone Antidiuretico (ADH / Vasopressina) (stimola il riassorbimento d'acqua nei dotti collettori renali) e l'Ossitocina (stimola le contrazioni uterine nel parto e la spremitura del latte materno). Entrambi vengono trasportati lungo gli assoni e rilasciati dalla neuroipofisi.
Ipofisi (Ghiandola Pituitaria):
Adenoipofisi (Lobo Anteriore): Secerne ormoni tropici: GH (Ormone della crescita), ACTH (stimola la corteccia surrenale), TSH (stimola la tiroide), FSH ed LH (gonadotropine), Prolattina (PRL) (stimola la produzione di latte).
Neuroipofisi (Lobo Posteriore): Magazzino di rilascio per ADH ed Ossitocina sintetizzati dall'ipotalamo.
Tiroide:
Situata anteriormente al collo. Le cellule follicolari producono gli ormoni iodati Tiroxina () e Triiodotironina (), che regolano il metabolismo basale, il consumo di ossigeno e lo sviluppo del sistema nervoso.
Le cellule parafollicolari (Cellule C) secernono Calcitonina, ormone ipocalcemizzante che riduce il calcio ematico stimolandone il deposito nelle ossa e l'escrezione renale.
Paratiroidi:
Quattro piccole ghiandole sulla superficie posteriore della tiroide. Secernono il Paratormone (PTH), ormone ipercalcemizzante (antagonista della calcitonina): stimola il riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti, aumenta il riassorbimento renale del calcio e ne promuove l'assorbimento intestinale attivo (tramite l'attivazione della Vitamina D).
Ghiandole Surrenali (Situate sopra i reni):
Corteccia Surrenale: Divisa in tre zone che secernono ormoni steroidei:
Glucocorticoidi (Cortisolo): Risposta allo stress a lungo termine, stimola la gluconeogenesi, inibisce l'infiammazione ed il sistema immunitario.
Mineralcorticoide (Aldosterone): Regola l'equilibrio idrosalino stimolando il riassorbimento renale di ed l'escrezione di .
Androgeni surrenalici.
Midollare Surrenale: Origine nervosa simpatica. Secerne le catecolamine Adrenalina (Epinefrina) e Noradrenalina (Norepinefrina), responsabili della risposta immediata allo stress breve (Fight or Flight), aumentando pressione, frequenza cardiaca e glicemia.
Pancreas Endocrino (Isole di Langerhans):
Insulina (Cellule ): Ormone ipoglicemizzante. Promuove l'ingresso del glucosio nelle cellule muscolari ed adipose e stimola la glicogenosintesi epatica.
Glucagone (Cellule ): Ormone iperglicemizzante. Stimola la glicogenolisi e la gluconeogenesi epatica durante il digiuno.
Somatostatina (Cellule ): Inibisce paracrinamente la secrezione sia di insulina che di glucagone.
Gonadi:
Ovaie: Secernono Estrogeni (sviluppo caratteri sessuali secondari femminili e prolificazione endometriale) e Progesterone (fase secretoria ed mantenimento gravidanza).
Testicoli: Secernono Testosterone (sviluppo caratteri secondari maschili e spermatogenesi).
Ghiandola Pineale (Epifisi): Situata nel cervello. Secerne Melatonina, ormone che regola i ritmi circadiani sonno-veglia, rilasciata prevalentemente nelle ore notturne in assenza di luce.