Tulang merupakan tulang gerak pasif karena ....

gerakannya dipengaruhi oleh kontraksi otot

membutuhkan energi besar untuk pergerakannya

bergerak ketika diperintah oleh otot

pergerakannya dipengaruhi oleh sendi

PH Sistem Gerak | Quizalize

Lide 1: Introduction to Bioreactor A bioreactor is a vessel used for growing microorganisms, plant or animal cells Provides controlled conditions for biological reactions Maintains optimum pH, temperature, oxygen, and nutrients Widely used in fermentation, enzyme, vaccine, and antibiotic production Ensures sterile and aseptic environment Scale ranges from laboratory to industrial production Slide 2: Basic Design Requirements of a Bioreactor Must be constructed with non-toxic, corrosion-resistant materials Should allow effective mixing and mass transfer Provision for sterilization (in situ sterilization) Must maintain uniform temperature and pH Easy sampling without contamination Should support scalability and automation Slide 3: Materials Used in Bioreactor Construction Stainless steel (SS-316) for industrial bioreactors Glass for laboratory-scale bioreactors Plastic (polycarbonate) for disposable bioreactors Materials must withstand heat and pressure Should be smooth to prevent microbial attachment Resistant to chemicals and cleaning agents Slide 4: Main Parts of a Bioreactor Vessel: holds the culture medium and microorganisms Agitator (impeller): provides mixing Sparger: supplies sterile air Baffles: prevent vortex formation Sensors: monitor pH, temperature, dissolved oxygen Ports: used for inoculation, sampling, and feeding Slide 5: Agitation System Ensures uniform mixing of nutrients and cells Improves oxygen transfer rate Common impellers: Rushton turbine, marine propeller Speed controlled by motor Prevents settling of cells Affects shear stress on cells Slide 6: Aeration System Supplies oxygen for aerobic fermentation Air introduced through sparger Types of spargers: ring, nozzle, sintered Maintains dissolved oxygen concentration Air is filtered for sterility Essential for high cell density cultures Slide 7: Temperature and pH Control Temperature controlled by heating/cooling jackets pH maintained using acid or alkali addition Sensors continuously monitor parameters Automated control systems used Ensures optimal microbial growth Prevents enzyme denaturation Slide 8: Foam Control System Foam formed due to protein and agitation Excess foam reduces oxygen transfer Mechanical foam breakers used Chemical antifoam agents added Foam sensor detects foam formation Maintains efficient fermentation Slide 9: Types of Bioreactors – Based on Mode of Operation Batch bioreactor Fed-batch bioreactor Continuous bioreactor Choice depends on product type Widely used in industrial fermentation Controls productivity and yield Slide 10: Batch Bioreactor All nutrients added at the beginning No addition or removal during process Simple and easy to operate Low risk of contamination Used for antibiotics and enzymes Limited control over nutrient depletion Slide 11: Fed-Batch Bioreactor Nutrients added during fermentation Prevents substrate inhibition High product yield Widely used in industrial fermentation Allows better control of growth rate Used in insulin and enzyme production Slide 12: Continuous Bioreactor Fresh medium continuously added Culture removed at same rate Maintains steady-state conditions High productivity Risk of contamination is high Used in wastewater treatment and SCP production Slide 13: Types of Bioreactors – Based on Design Stirred tank bioreactor Airlift bioreactor Bubble column bioreactor Packed bed bioreactor Fluidized bed bioreactor Photobioreactor Slide 14: Stirred Tank Bioreactor (STR) Most commonly used bioreactor Mechanical agitation using impellers Suitable for aerobic fermentation Excellent mixing and oxygen transfer Used for bacteria and fungi Easy scale-up Slide 15: Airlift Bioreactor Mixing achieved by air circulation No mechanical agitator Low shear stress Energy efficient Suitable for shear-sensitive cells Used in wastewater treatment Slide 16: Bubble Column Bioreactor Air bubbles provide mixing Simple design and low cost No moving parts Limited mixing efficiency Used for microbial fermentation Suitable for large-scale operations Slide 17: Packed Bed Bioreactor Contains immobilized cells or enzymes Substrate flows through packed matrix High cell density Used in continuous processes Limited oxygen transfer Used in enzyme and wastewater treatment Slide 18: Fluidized Bed Bioreactor Immobilized particles kept in suspension Better mass transfer than packed bed Reduced clogging Suitable for continuous operation Used in biotransformations Higher operational complexity Slide 19: Photobioreactor Designed for photosynthetic organisms Provides light source Used for algae and cyanobacteria Controls light, CO₂, and temperature Used in biofuel and pigment production Can be tubular or flat-plate design Slide 20: Applications of Bioreactors Production of antibiotics and vaccines Enzyme and organic acid production Single cell protein production Wastewater treatment Biofertilizer and biopesticide production Biopharmaceutical manufacturing

Life Processes Identify and define the seven life processes (MRS GREN). Classification Group living organisms based on observed similarities and differences. Classify vertebrates into taxonomic groups based on visible physical characteristics. Construct a dichotomous key to classify vertebrates. Cells Compare the structure of generalised plant and animal cells, and selected microbes (e.g. bacteria, fungi and Amoeba) Distinguish among cell wall, cell membrane, nucleus, cytoplasm, temporary and permanent vacuoles, mitochondrion, chloroplast, endoplasmic reticulum and ribosomes. Relate the structure of organelles to their functions; Identify specialised cells such as blood cells, ciliated epithelial cells, nerve cells, root hair cells, sperm cells and egg cells. Explain the importance of cell specialisation in multicellular organisms; include hierarchy of cells, tissues, organs; organ systems and then organism Diffusion, Osmosis, Active transport and Osmoregulation Explain the processes of diffusion, osmosis and active transport. Identify everyday instances of these processes occurring. Discuss the importance of diffusion, osmosis and active transport in living systems. Nutrition in Plants Describe the process of photosynthesis in green plants; test for end products, starch or reducing sugar (glucose). Relate the structure of the leaf of a flowering plant to its function in photosynthesis; draw and label the external features and the internal structure (cross section) of a leaf as seen in cross section under the light microscope. Nutrition in Humans Discuss the importance of a balanced diet in humans. State components of a balanced diet (carbohydrates, fats, proteins, vitamins and minerals, water and roughage and their roles) along with the results of their deficiency or surplus. Suggest dietary recommendations for treating and preventing named deficiency and physiological diseases (such as those outlined in the manual and your notes). Perform tests to distinguish among food substances - Test for proteins (Biuret), fats (grease spot), starch (iodine), reducing sugars (Benedict’s solution). The Digestive System in Humans Relate the structures of the human alimentary canal to their functions; Draw and label simple diagrams of the alimentary canal and internal structure of a tooth required. Describe mastication and the role of teeth in the mechanical breakdown of food to be included. (Compare types of teeth in humans and compare types of teeth in herbivores and carnivores.) Explain the role and importance of enzymes role of digestive enzymes in the mouth, stomach and pancreatic enzymes in the small intestine. Discuss properties of enzymes. Deduce from tables and graphs the effects of temperature and pH on enzyme activity. Experimental Skills Follow all drawing rules as outlined in the drawing skills checklist posted in the classroom (including calculation of magnification).

Many of water’s biological functions stem from its chemical struc- ture. Recall that in the water molecule, H2O, the hydrogen and oxygen atoms share electrons to form covalent bonds. However, these atoms do not share the electrons equally. The oxygen atom has a greater ability to attract electrons to it because it pulls hydrogen’s electrons towards its nucleus. As a result, as shown in Figure 2-8, the region of the molecule where the oxygen atom is located has a partial negative charge, denoted with a , while the regions of the molecule where each of the two hydrogen atoms are located have partial positive charges, each of which are denoted with a . Thus, even though the total charge on a water molecule is neutral, the charge is unevenly distributed across the water molecule. Because of this uneven distribution of charge, water is called a polar compound. Notice also in Figure 2-8 that the three atoms in a water mole- cule are not arranged in a straight line as you might expect. Rather, the two hydrogen atoms bond with the single oxygen atom at an angle. SECTION 3 OBJECTIVES ● Describe the structure of a water molecule. ● Explain how water’s polar nature affects its ability to dissolve substances. ● Outline the relationship between hydrogen bonding and the different properties of water. ● Identify the roles of solutes and solvents in solutions. ● Differentiate between acids and bases. VOCABULARY polar hydrogen bond cohesion adhesion capillarity solution solute solvent concentration saturated solution aqueous solution hydroxide ion hydronium ion acid base pH scale buffer Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. (a) Electron cloud model (b) Space-filling model H H O The oxygen region of the water molecule is weakly negative, and the hydrogen regions are weakly positive. Notice the different ways to represent water, H2O. You are familiar with the electron cloud model (a). The space- filling model (b) shows the three- dimensional structure of a molecule. FIGURE 2-8 40 CHAPTER 2 Hydrogen bond H H H H H H H H H O O O O O O H H H H H – – – – – – – + + + + + + + + + + + + + + The dotted lines in this figure represent hydrogen bonds. A hydrogen bond is a force of attraction between a hydrogen atom in one molecule and a negatively charged region or atom in a second molecule. FIGURE 2-10 The positive region of a water molecule attracts the negative region of an ionic compound, such as the Cl portion of NaCl. Similarly, the negative region of the water molecule attracts the positive region of the compound—the Na portion of NaCl. As a result, NaCl breaks apart, or dissolves, in water. FIGURE 2-9 CI– Na+ H2O + + – – Solubility of Water The polar nature of water allows it to dissolve polar substances, such as sugars, ionic compounds, and some proteins. Water does not dissolve nonpolar substances, such as oil because a weaker attraction exists between polar and nonpolar molecules than between two polar molecules. Figure 2-9 shows how water dissolves the ionic compound sodium chloride, NaCl. In your body, ions, such as sodium and chloride, are essential to bodily func- tions, such as muscle contraction and transmission of impulses in the nervous system. In fact, dissolved, or dissociated ions, are pre- sent in all of the aqueous solutions found in living things and are important in maintaining normal body functions. HYDROGEN BONDING The polar nature of water also causes water molecules to be attracted to one another. As is shown in Figure 2-10, the positively charged region of one water molecule is attracted to the negatively charged region of another water molecule. This attraction is called a hydrogen bond. A hydrogen bond is the force of attraction between a hydrogen molecule with a partial positive charge and another atom or molecule with a partial or full negative charge. Hydrogen bonds in water exert an attractive force strong enough so that water “clings” to itself and some other substances. Hydrogen bonds form, break, and reform with great frequency. However, at any one time, a great number of water molecules are bonded together. The number of hydrogen bonds that exist depends on the state that water is in. If water is in its solid state all its water molecules are hydrogen bonded and do not break. As water liquifies, more hydrogen bonds are broken than are formed, until an equal number of bonds are formed and broken. Hydrogen bonding accounts for the unique properties of water, some of which we will examine further. These properties include cohesion and adhesion, the ability of water to absorb a relatively large amount of energy as heat, the ability of water to cool surfaces through evaporation, the density of ice, and the ability of water to dissolve many substances.

Biomedical Engineering Flashcard 1 Q: What is biomedical engineering? A: The field that designs medical solutions (devices, implants, machines, medicines) to improve health. Flashcard 2 Q: How many bones does an adult have? A: 206 bones. Flashcard 3 Q: How many bones are humans born with? A: About 270 bones. Flashcard 4 Q: What is a prosthetic? A: An artificial device used to replace a missing body part. Flashcard 5 Q: What must engineers consider when designing prosthetics? A: Connection to the body Communication with the body Life-like movement Flashcard 6 Q: What is internal fixation? A: Hardware attached inside the body directly to the bone to repair it. Flashcard 7 Q: Examples of internal fixation? A: Rods, screws, plates, pins, bone grafts. Flashcard 8 Q: What is external fixation? A: Supports outside the body used to stabilize bones while they heal. Flashcard 9 Q: Examples of external fixation? A: Casts, braces, slings, external screws. Flashcard 10 Q: What is biocompatibility? A: Materials that can safely exist in the body without causing harm or rejection. Circulatory System Flashcard 11 Q: What is the job of the circulatory system? A: Deliver oxygen and nutrients and remove wastes from cells. Flashcard 12 Q: What do arteries do? A: Carry blood away from the heart. Flashcard 13 Q: What do veins do? A: Carry blood back to the heart. Flashcard 14 Q: What do capillaries do? A: Exchange oxygen, nutrients, and waste with tissues. Flashcard 15 Q: What are the 4 main components of blood? A: Plasma Red blood cells White blood cells Platelets Flashcard 16 Q: Name 3 circulatory diseases. A: Arteriosclerosis Hypertension (high blood pressure) Coronary heart disease Flashcard 17 Q: What lifestyle choices increase circulatory disease risk? A: Tobacco use Alcohol use Poor nutrition Physical inactivity Obesity Stem Cells Flashcard 18 Q: What are stem cells? A: Cells that can develop into many different specialized cell types. Flashcard 19 Q: Why is embryonic stem cell research controversial? A: Because it involves destroying embryos, which some believe is destroying human life. pH and Indicators Flashcard 20 Q: What pH number is an acid? A: Below 7. Flashcard 21 Q: What pH number is neutral? A: 7. Flashcard 22 Q: What pH number is a base? A: Above 7. Flashcard 23 Q: Examples of pH indicators? A: Litmus paper Red cabbage indicator Anthocyanins Hydrogels Flashcard 24 Q: What is a hydrogel? A: A material made of polymer chains that can hold large amounts of water. Flashcard 25 Q: Examples of hydrogels? A: Gelatin Collagen Alginate Fireworks Flashcard 26 Q: What are the 4 main parts of fireworks? A: Oxidizer, fuel, binder, metal salt. Flashcard 27 Q: What color does Barium produce? A: Light green. Flashcard 28 Q: What color does Copper produce? A: Blue-green. Flashcard 29 Q: What color does Strontium produce? A: Dark red. Flashcard 30 Q: What color does Potassium produce? A: Light purple. Flashcard 31 Q: What color does Lithium produce? A: Orange-red. Flashcard 32 Q: What effect does Iron produce in fireworks? A: Sparks.

A solution is a mixture in which one or more substances are uniformly distributed in another substance. Solutions can be mixtures of liquids, solids, or gases. For example, plasma, the liquid part of blood, is a very complex solution. It is composed of many types of ions and large molecules, as well as gases, that are dissolved in water. A solute (SAHL-YOOT) is a substance dissolved in the solvent. The particles that compose a solute may be ions, atoms, or molecules. The solvent is the substance in which the solute is dissolved. For example, when sugar, a solute, and water, a solvent, are mixed, a solution of sugar water results. Though the sugar dissolves in the water, neither the sugar molecules nor the water molecules are altered chemically. If the water is boiled away, the sugar molecules remain and are unchanged. Solutions can be composed of various proportions of a given solute in a given solvent. Thus, solutions can vary in concentra- tion. The concentration of a solution is the amount of solute dis- solved in a fixed amount of the solution. For example, a 2 percent saltwater solution contains 2 g of salt dissolved in enough water to make 100 mL of solution. The more solute dissolved, the greater is the concentration of the solution. A saturated solution is one in which no more solute can dissolve. Aqueous (AY-kwee-uhs) solutions—solutions in which water is the solvent—are universally important to living things. Marine microorganisms spend their lives immersed in the sea, an aqueous solution. Most nutrients that plants need are in aqueous solutions in moist soil. Body cells exist in an aqueous solution of intercellu- lar fluid and are themselves filled with fluid; in fact, most chemical reactions that occur in the body occur in aqueous solutions. Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. Liquid water Solid water Ice (solid water) is less dense than liquid water because of the structure of ice crystals. The water molecules in ice are bonded to each other in a way that creates large amounts of open space between the molecules, relative to liquid water. FIGURE 2-12 solvent from the Latin solvere, meaning “to loosen” Word Roots and Origins CHEMISTRY OF LIFE 43 ACIDS AND BASES One of the most important aspects of a living system is the degree of its acidity or alkalinity. What do we mean when we use the terms acid and base? Ionization of Water As water molecules move about, they bump into one another. Some of these collisions are strong enough to result in a chemical change: one water molecule loses a proton (a hydrogen nucleus), and the other gains this proton. This reaction really occurs in two steps. First, one molecule of water pulls apart another water molecule, or dissociates, into two ions of opposite charge: H2O ∏ H OH The OH ion is known as the hydroxide ion. The free H ion can react with another water molecule, as shown in the equation below. H H2O ∏ H3O The H3O ion is known as the hydronium ion. Acidity or alkalin- ity is a measure of the relative amounts of hydronium ions and hydroxide ions dissolved in a solution. If the number of hydronium ions in a solution equals the number of hydroxide ions, the solution is said to be neutral. Pure water contains equal numbers of hydro- nium ions and hydroxide ions and is therefore a neutral solution. Acids If the number of hydronium ions in a solution is greater than the number of hydroxide ions, the solution is an acid. For example, when hydrogen chloride gas, HCl, is dissolved in water, its mol- ecules dissociate to form hydrogen ions, H, and chloride ions, Cl, as is shown in the equation below. HCl ∏ H Cl These free hydrogen ions combine with water molecules to form hydronium ions, H3O. This aqueous solution contains many more hydronium ions than it does hydroxide ions, making it an acidic solution. Acids tend to have a sour taste; how- ever, never taste a substance to test it for acidity. In concentrated forms, they are highly corrosive to some materials, as you can see in Figure 2-13. Bases If sodium hydroxide, NaOH, a solid, is dissolved in water, it dissociates to form sodium ions, Na, and hydroxide ions, OH, as shown in the equation below. NaOH ∏ Na OH Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. Eco Connection onnection Acid Precipitation Acid precipitation, more commonly called acid rain, describes rain, snow, sleet, or fog that contains high levels of sulfuric and nitric acids. These acids form when sulfur dioxide gas, SO2, and nitrogen oxide gas, NO, react with water in the atmosphere to produce sulfuric acid, H2SO4, and nitric acid, HNO3. Acid precipitation makes soil and bodies of water, such as lakes, more acidic than normal. These high acid levels can harm plant and animal life directly. A high level of acid in a lake may kill mollusks, fish, and amphibians. Even in a lake that does not have a very elevated level of acid, acid precipitation may leach aluminum and magnesium from soils, poisoning water- dwelling species. Reducing fossil-fuel consump- tion, such as occurs in gasoline engines and coal-burning power plants, should reduce high acid levels in precipitation. Sulfur dioxide, SO2, which is produced when fossil fuels are burned, reacts with water in the atmosphere to produce acid precipitation. Acid precipitation, or acid rain, can make lakes and rivers too acidic to support life and can even corrode stone, such as the face of this statue. FIGURE 2-13 44 CHAPTER 2 This solution then contains more hydroxide ions than hydronium ions and is therefore defined as a base. The adjective alkaline refers to bases. Bases have a bitter taste; however, never taste a substance to test for alkalinity. They tend to feel slippery because the OH ions react with the oil on our skin to form a soap. In fact, commercial soap is the product of a reaction between a base and a fat. pH Scientists have developed a scale for comparing the relative con- centrations of hydronium ions and hydroxide ions in a solution. This scale is called the pH scale, and it ranges from 0 to 14, as shown in Figure 2-14. A solution with a pH of 0 is very acidic, a solution with a pH of 7 is neutral, and a solution with a pH of 14 is very basic. A solution’s pH is measured on a logarithmic scale. That is, the change of one pH unit reflects a 10-fold change in the acidity or alkalinity. For example, urine has 10 times the H3O ions at a pH of 6 than water does at a pH of 7. Vinegar, has 1,000 times more H3O ions at a pH of 3 than urine at a pH of 6, and 10,000 times more H3O ions than water at a pH of 7. The pH of a solution can be measured with litmus paper or with some other chemical indicator that changes color at various pH levels. Buffers The control of pH is important for living systems. Enzymes can function only within a very narrow pH range. The control of pH in organisms is often accomplished with buffers. Buffers are chemi- cal substances that neutralize small amounts of either an acid or a base added to a solution. As Figure 2-14 shows, the composition of your internal environment—in terms of acidity and alkalinity— varies greatly. Some of your body fluids, such as stomach acid and urine, are acidic. Others, such as intestinal fluid and blood, are

Riassunto lezione precedente Caratteristiche generali degli epiteli: ● avascolarizzati ● innervati ● capacità rigenerativa Funzioni: ● Barriera ● Secrezione Specializzazioni del dominio apicale: ● Microvilli, orletto a spazzola ● Stereociglia ● Ciglia Specializzazioni del dominio laterale ● Giunzioni cellulari [Qui inizia la lezione di oggi] Classificazione morfo-funzionale degli epiteliali di rivestimento ⮚ Epiteli pavimentosi: se le cellule sono pavimentose ⮚ Epiteli cubici: se le cellule sono cubiche, quindi altezza e larghezza si equivalgono ⮚ Epiteli cilindrici: se le cellule hanno altezza maggiore della larghezza. Possono essere sia monostratificati quindi epiteli semplici, oppure pluristratificati Nell’ epitelio pluristratificato il nome dell’epitelio lo capiamo dall’ultimo strato, per esempio se l’ultimo strato ha cellule appiattite l’epitelio sarà pavimentoso, se l’ultimo strato ha cellule cubiche sarà cubico stratificato. Non importa la forma delle cellule degli strati inferiori. Possono inoltre essere pluristratificati o epiteli di transizione. Classificazione in base alle specializzazioni ⮚ Epiteli ciliati ⮚ Epiteli non ciliati La morfologia dell’epitelio riflette un po’ la sua funzione, per esempio l’epitelio semplice si trova dove non serve una grande protezione da stress meccanico. Per esempio: epitelio squamoso semplice: nel polmone, dove devono essere facilitati gli scambi gassosi di ossigeno e anidride carbonica. Epitelio cubico semplice: nei dotti delle ghiandole esocrine; nei tubuli renali dove abbiamo sempre assorbimento o secrezione Epitelio colonnare semplice: riveste l’intestino, anche qui con funzione di assorbimento. Pseudostratificato: già visto nella lezione precedente, lo troviamo ad esempio nella trachea, ed è un epitelio ciliato, dove le ciglia non servono a spostarsi. Gli epiteli semplici li troveremo in zone non sottoposte a grandi stress meccanici, ma dove c’è bisogno di facilitare la funzione di assorbimento e scambio. Mentre gli epiteli stratificati li troviamo per esempio dell’epidermide, cavità orale dell’esofago, vagina, ovvero sedi anatomiche solitamente esposte a stress meccnici. Epitelio di transizione: tipico della vescica, la cui caratteristica fondamentale è l’estensione. Esempio di epitelio pavimentoso semplice: Endotelio ovvero l’epitelio dei vasi sanguigni I vasi possono essere molto diversi fra loro ⮚ Capillare: epitelio associato alla lamina basale ⮚ Arterie: endotelio e lamina basale, e lamina elastica (formata da elastina, favorisce la dilatazione del vaso) che formano la tonaca intima; strato intermedio, tonaca media dove troviamo cellule muscolari lisce; tonaca avventizia di tessuto connettivo ⮚ Vene: stessa struttura, ma è più abbondante lo strato di tonaca avventizia (tessuto connettivale) rispetto alle arterie, dove la più abbondante è la tonaca media. Nell’immagine si vede come la dimensione di vene e arterie può cambiarne la morfologia. CAPILLARI La funzione dell’epitelio è di favorire gli scambi tra il torrente circolatorio e i tessuti. I capillari sono costituiti da una “barriera” formata dalle cellule dell’endotelio e la lamina sottostante. dall’immagine possiamo vedere all’interno del capillare un globulo rosso, quindi il diametro di un capillare è molto ridotto, può essere anche più piccolo di un globulo rosso, che per passare si deve deformare. Si vede il globulo rosso, la piastrina e la cellula endoteliale a formare la parete del capillare, dove c’è l’asterisco è una zona più elettrondensa che rappresenta la giunzione occludente. Le strutture più sottili sono capillari Le arteriole le riconosciamo dalle cellule muscolari lisce. Possiamo vedere le cellule endoteliali che costituiscono la parete di questi vasi. Classificazione dei capillari A seconda della zona anatomica dove ci troviamo cambia la morfologia dei capillari. ⮚ Capillari continui: cellule endoteliali giustapposte fra loro, giunzioni occludenti, lamina basale contigua, passaggio di sostanze è ampiamente regolato dalla cellula stessa. Possiamo trovare associati al capillare i periciti, che sono cellule staminali e vescicole che fanno pinocitosi (endocitosi di particelle liquide) ⮚ Capillari fenestrati: dove devono essere favoriti gli scambi. Si formano fenestrazioni tra le cellule della parete del capillare. Recenti studi pensano che queste fenestrazioni siano il risultato di un’abbondante pinocitosi. ⮚ Capillari discontinui/sinusoidi: le fenestrazioni sono ancora più grandi e la lamina basale è discontinua, quindi passaggio favorito. Esempio in microscopia elettronica del capillare continuo e fenestrato nella prima immagine il capillare è continuo, non ci sono interruzioni della lamina basale, non ci sono fenestrazioni, sono evidenti le giunzioni cellulari, si vedono le vescicole di pinocitosi. Nella seconda immagine ci sono interruzioni delle cellule endoteliali. In questa immagine invece vediamo un e sinusoide in cui le fenestrazioni sono più grandi, la lamina basale è discontinua, quindi passa anche il plasma. Associato alla cellula endoteliale possiamo trovare il Pericita, cellula staminale mesenchimale (cellula mesenchimale da origine a tessuto osseo, muscolare). Queste cellule hanno capacita di migrare e differenziarsi. Se per esempio rimuoviamo i periciti e induciamo una lesione per esempio a livello della spina dorsale dell'animale c’è impossibilità di rigenerazione del tessuto. CONDIZIONI PATOLOGICHE È importante mantenere la continuità di questo epitelio, infatti la lesione dell’endotelio è patologica, si chiama Arterosclerosi una delle maggiori cause di morte. la lesione parte dalla tonaca intima (endotelio, lamina basale), per esempio causata da alti livelli di colesterolo. Infiltrazione, i monociti si depositano tra lamina elastica ed endotelio, i monociti migrano in questa zona, assorbono lipidi intorno a queste cellule schiumose e si può formare questa lesione che può far sforzare di più il cuore, o provocare un embolo. Istologia di un vaso normale e un vaso con arterosclerosi. La colorazione è la Tricromica di Masson, che colora in viola i nuclei, in rosso il citoplasma e tessuto muscolare, in blu il collagene. Essendo il collagene il principale componente del tessuto connettivo nella seconda immagine notiamo deposizioni di tessuto connettivo in seguito alla lesione. [il professore nomina Histology guide, un sito consultabile online dove troviamo la maggior parte delle sezioni e immagini istologiche che lui spiega a lezione] MESOTELIO Altro esempio di epitelio pavimentoso semplice è il mesotelio, che riveste o le parti interne del corpo: mesotelio parietale; o gli organi: mesotelio viscerale. Per esempio la pleura viscerale riveste direttamente il polmone e la pleura parietale la parete del torace. Mesotelio che riveste il rene: singolo strato di cellule pavimentose. Mesotelio cardiaco: abbiamo una parete esterna: pericardio parietale; poi il liquido pericaridico che riduce l’attrito; e pericardio viscerale: diretto contatto col cuore. Nell’istologia del mesotelio vediamo uno strato di cellule e sotto la lamina basale le grosse cellule bianche sono di tessuto adiposo. Questo tipo di epitelio lo troviamo per esempio nell’intestino. Peritoneo parietale: parte esterna Dopo la parete muscolare c’è la sierosa, mesotelio Viscerale, composto da cellule pavimentose semplici, lamina basale. ALVEOLO POLMONARE Nell’alveolo Polmonare l’epitelio pavimentoso semplice svolge un ruolo fondamentale, perché deve facilitare gli scambi gassosi. Strato sottile: pneumocita dell’epitelio alveolare Capillare con globulo rosso Giunzioni occludenti tra pneumociti PATOLOGIA Rottura degli alveoli polmonari, per esempio inalando particolato, o col fumo di sigaretta, c’è il collasso dell’alveolo polmonare, quindi infiltrazione di particolato: Enfisema; oppure con un’infezione per esempio polmonite vediamo la presenza di essudato ricco di leucociti, quindi le cellule infiammatorie. EPITELIO CUBICO SEMPLICE Il nucleo della cellula è rotondo, non pù schiacciato come nelle cellule pavimentose. La cellula ha larghezza e altezza simili. Questo tipo di tessuto si trova nei dotti di alcune ghiandole, o le cellule secernenti dei follicoli tiroidei. Quindi con funzione di trasporto o secrezione. EPITELIO CILINDRICO SEMPLICE Nucleo solitamente posizionato nella parte più vicina alla lamina basale, la cellula è alta e stretta. Tra le cellule epiteliali troviamo le cellule mucipare caliciformi. Cripte intestinali Spesso troviamo una presenza abbondante di microvilli che formano l’orletto. Nelle immagini vediamo lo stesso tessuto trattato con due colorazioni diverse, nella Tricromica di Masson la struttura colorata di azzurro è la lamina basale. Nelle cripte intestinali abbiamo sia assorbimento e secrezione. ● Enterociti: dedicati all’assorbimento ● Enteroendocrine: disperse nell’epitelio, considerate i maggiori organi esocrini del nostro organismo, rilasciano Somatotossina e istamina ● Cellule di Paneth: secernono sostanze antimicrobiche, funzione di protezione ● Cellule staminali: soprattutto nella parte più basale della cripta ● Cellule caliciformi Quelle indicate dalla freccia sono giunzioni occludenti PATOLOGIA La morfologia egli epiteli è importante, alterazioni di questi tessuti sono associate a patologie. Per esempio perdita di continuità dell’epitelio dell’intestino che è rivelatore di una trasformazione neoplastica. Le cellule epiteliali assumono funzione mesenchimale e possono invadere la sottomucosa. È importante individuare la lesione prima che invada la sottomucosa perché mentre l’epitelio è avascolarizzato nella sottomucosa ci sono i vasi sanguigni, e il tumore può fare metastasi. EPITELIO CILINDRICO SEMPLICE CILIATO nelle tube uterine abbiamo sia cellule ciliate che non ciliate, che provengono dalla stessa cellula iniziale che poi differenzia. [legge la slide accanto] EPITELIO PSEUDOSTRATIFICATO Come si può riconoscere? A prima vista sembra pluristratificato perché i nuclei sono posti su nuclei differenti, ma non è così, perché tutte le cellule poggiano sulla lamina basale. Ma non tutte le cellule arrivano nello strato apicale. Quindi il nucleo è delocalizzato nella parte più grande della cellula. Possono essere ciliati o non ciliati. L’epididimo per esempio ha specializzazioni ma sono Stereociglia, quindi è epitelio pluristratificato non ciliato. Mentre un esempio di epitelio pseudostratificato ciliato è la trachea. Le ciglia sono un po’ più corte. (si riconosce la trachea perché sotto l’epitelio ci sono dischi di cartillagine) All’interno dell’epitelio della trachea possiamo trovare cellule mucipare caliciformi, che secernono muco, e non sono ciliate. Evidente nell’immagine con microscopio elettronico a scansione. TESSUTO EPITELIALE Epiteli pluristratificati Abbiamo visto gli epiteli semplici, quindi un unico strato di cellule e zero stratificazioni. Adesso vedremo alcune delle caratteristiche degli epiteli pluristratificati, che ovviamente presentano più strati di cellule; spesso la forma delle cellule cambia all’interno dei vari strati, e il nome viene dato dallo strato più superficiale. In questo caso abbiamo epitelio pluristratificato pavimentoso, anche se in effetti la cellula dello strato basale è cubica. Qual è il ruolo di questi epiteli? È quello di garantire maggiore protezione. Una delle caratteristiche di questi epiteli è che la rigenerazione, il turn-over che si fa, cioè il cambio del tessuto, è garantito dallo strato basale, perché nello strato profondo abbiamo le cellule staminali. Può essere non cheratinizzato, e lo troviamo nella bocca, nella faringe, nell’esofago, nella vagina e nel retto, oppure cheratinizzato, che è l’epitelio caratteristico dell’epidermide. Ad esempio in questo caso (foto sopra) che tipo di epitelio è? Pluristratificato pavimentoso, perché le cellule circondate di azzurro nell’ultimo strato, danno un epitelio pavimentoso. Nell’esofago abbiamo un epitelio pluristratificato non cheratinizzato. Come si può notare subito sotto l’ultimo strato abbiamo il tessuto connettivo, con la presenza di vasi sanguigni e con la mucosa muscolare. Qual è una delle caratteristiche istologiche che già si può apprezzare, come prima osservazione di questo epitelio? Cosa cambia tra questo strato (1) e questo altro strato (2) ? La densità dei nuclei. L’aspetto dello strato basale, normalmente, è appunto caratterizzato dalla maggior presenza dei nuclei, perché come accennato, sono presenti le cellule staminali, quindi le cellule sono ancora capaci di replicarsi, per rimpiazzare le cellule che sono presenti negli strati più superficiali, che sono sfaldate dallo stress meccanico. In alcuni animali anche l’esofago ha un epitelio cheratinizzato. Una delle tecniche che possiamo utilizzare per rivelare la presenza di cellule staminali, di cellule che stanno proliferando nello strato basale, è l’immunoistochimica, con la quale usiamo un anticorpo, in questo caso un anticorpo rivolto verso una proteina chiamata CD156, che è un marcatore, una proteina, presente solo nelle cellule staminali; quindi se noi coloriamo il tessuto, facciamo un’ibridazione con un anticorpo rivolto verso questa proteina, questo anticorpo è legato ad un enzima, che fa precipitare il substrato (in foto di colore marrone), e al microscopio ottico possiamo vedere dove sono presenti le cellule staminali. L’alternativa è invece coniugare l’anticorpo con il fluoroforo, e andare ad osservare con un microscopio a fluorescenza. La pelle: l’epidermide Spesso troviamo in questo tipo di epiteli, questi ripiegamenti degli strati basali, ma anche negli strati più superficiali, cosa che è evidente anche nell’epidermide. La cute è composta sia da un epitelio chiamato epidermide, sia dal derma sottostante che è un tessuto di natura connettivale. A seconda della sede anatomica che si sta analizzando, possiamo avere una cute sottile o una cute più spessa, quello che cambia è proprio lo spessore dell’epidermide, in particolare dell’ultimo strato. Questo è un esempio di cute sottile (sx), mentre questa è una cute spessa (dx). Si può apprezzare come, ad esempio, siano presenti dei ripiegamenti degli strati basali, ma in parte anche degli strati più superficiali. Dove sono più evidenti queste pieghe, ad esempio? Dove si formano le impronte digitali, viene accentuato il ripiegamento dello strato superficiale. Qui (sempre immagine sopra a dx) possiamo notare che nello strato superficiale, rispetto allo strato basale, non sono presenti i nuclei. A differenza dell’esofago in cui i nuclei sono presenti anche negli strati più superficiali, nell’epidermide le cellule proprie degli strati superficiali (i cheratinociti) perdono i nuclei. Infatti così facendo viene creato lo strato chiamato cheratina. Ovvero nello strato corneo, quello più superficiale, non abbiamo la presenza di nuclei. Quello che cambia all’interno dei vari strati è la presenza o meno di determinati tipi di giunzioni. Nello strato basale sicuramente troviamo una giunzione, che non è presente negli altri strati, ovvero gli emidesmosomi. Questo perché l’emidesmosoma è una giunzione che si trova tra la cellula epiteliale e la lamina basale, che ovviamente è a contatto solo con l’ultimo strato. Quindi l’emidesmosoma qui colorato di verde (immagine sopra), è presente solo nello strato basale. Mentre cominciamo a vedere la presenza di desmosomi tra una cellula e l’altra, che si mantengono nello strato basale ma anche nello strato spinoso. Lo strato granuloso è caratterizzato ad esempio dalla presenza di giunzioni occludenti e aderenti, che quindi rendono impermeabile l’epidermide e impediscono il passaggio di sostanze attraverso questo strato. Questi ultimi tipi di giunzioni le troviamo anche nello strato lucido, mentre i desmosomi corneificati o corneodesmosomi, li troviamo nello strato corneo. Anche il numero di cellule dei vari strati è pressoché costante. Strato basale Tramite questa sezione dell’epidermide andiamo ad ingrandire lo strato basale, a contatto con il tessuto connettivo sottostante, e possiamo vedere, come è rappresentato questo stato, ovvero la presenza massiva di nuclei, dovuti alla proliferazione delle cellule, che infatti sono positive a quest’altro marcatore, che è un importante regolatore del ciclo cellulare Ki67. Se facciamo l'immunoistochimica per questo fattore, le cellule degli strati basali lo respingono, perché sono in attiva proliferazione. Quindi se per esempio abbiamo una lesione dell’epidermide, sicuramente questo marcatore non reagirà. Quindi le cellule perdono la capacità di proliferare, nello strato spinoso e nello strato granuloso la perdono totalmente, e addirittura nello strato corneo perdono proprio il nucleo, quindi è impossibile che la cellula si replichi. E questa è l’importanza dello strato basale, che regola il turnover di questo tessuto che è di circa 30-40 giorni, cioè una cellula passa dallo strato basale a quello corneo in 30-40 giorni, e così facendo si rinnova totalmente l’epidermide. Se guardiamo lo strato basale o germinativo, abbiamo una cellula piuttosto piccola, tondeggiante, prolifera e sono presenti sia desmosomi, sia emidesmosomi. Strato spinoso Nello strato spinoso, è presente uno spazio intercellulare tra una cellula e l’altra. Si possono osservare delle spine, questi sono dei processi citoplasmatici, che servono poi a connettere un cheratinocita e l’altro. Ovvero in queste spine sono presenti i desmosomi. In questo strato inizia il differenziamento cellulare, il cheratinocita inizia ad esprimere le cheratine, quindi perde la capacità di proliferare. Strato granuloso Lo strato granuloso è chiamato così, proprio per il suo aspetto istologico, per la presenza di granuli all’interno del citoplasma in ambiente cellulare. Normalmente dovrebbe riportare 3 file di cellule in questo strato, visualizzando la presenza dei granuli in ogni cellula. Questi granuli contengono proteine come cheratoialina, filegrina e loricrina, sostanze che serviranno, poi, a rendere l’epidermide resistente. Le giunzioni tra una cellula ed un’altra sono desmosomi e giunzioni occludenti, infatti, se noi facciamo l’immunofluorescenza per proteine come la claudina, che colora le giunzioni più immature, possiamo colorare anche cellule degli strati limitrofi; se invece utilizziamo l’immunofluorescenza per l’occludina, che è una giunzione più matura, si può vedere com’è proprio più localizzata e ristretta allo strato granuloso. Inoltre si può notare (foto sotto) anche la microscopia elettronica con le giunzioni occludenti. Qui (sotto) possiamo vedere una bellissima immunoistochimica proprio con la claudina, dove possiamo vedere la sezione dell’epidermide con l’immunoistochimica. E qui già possiamo vedere alcune cellule, che perdono il nucleo negli strati più superiori dello strato granuloso, e la cosa risulta poi evidente nello strato corneo, dove i nuclei sono assenti, che è la caratteristica fondamentale, con la quale si riconosce questo strato. Strato corneo La cellula quindi forma queste lamine, prive di nucleo, il citoplasma è farcito di cheratina aggregata, le giunzioni sono dei desmosomi modificati e sono rivestiti da un involucro cellulare corneificato, ovvero: involucrina, loricrina, filamenti di cheratina e molecole lipidiche, che rendono lo strato impermeabile. La cheratina va classificata tra i filamenti intermedi importanti nel citoscheletro. Infatti si ricordi la presenza dei filamenti sottili di actina, di tubulina e poi a seconda del tessuto possiamo avere dei determinati filamenti intermedi. In particolare, la cheratina forma il filamento intermedio nell'epitelio. I desmosomi, ovvero la giunzione tra un cheratinocita e l’altro, è regolata dal pH. Per questo è importante mantenere il pH della cellula, perché via via che aumentiamo l’acidità del pH, promuoviamo lo sfaldamento dei cheratinociti e quindi il ricambio dello strato più superficiale. In alcune sedi come, ad esempio, il palmo della mano e dei piedi, è presente un ulteriore strato, che è definito lucido, proprio per il suo aspetto istologico, ed è presente tra lo stato corneo e lo strato granuloso. Qui (sotto) abbiamo una microscopia elettronica a trasmissione di una sezione di tessuto di epidermide sottile, dove si possono vedere i cheratinociti nei vari strati. Questa la si può sempre colorare artificialmente e si può così riconoscere la struttura dei vari strati. Quindi sostanzialmente salendo dallo strato basale allo strato corneo, abbiamo il differenziamento dei cheratinociti dalle cellule staminali che sono in grado di replicarsi. Si ricordi infatti che per cellula staminale non si intende solo una cellula che è in grado di differenziarsi ma è anche in grado di autoregolarsi. Dunque da una parte formerà una nuova progenie di cellule staminali in grado di differenziarsi, dall’altra i cheratinociti iniziano il processo di differenziamento passando allo strato spinoso. Iniziano quindi ad esprimere le cheratine, cambiano la forma, cambiano il tipo di giunzione, fino a produrre l’involucro di cheratina nello strato corneo e questo ha un timing ben preciso a seconda della zona. Per capire l’importanza dell’aspetto molecolare di questo differenziamento (non verrà richiesto all’esame) si faccia presente che tutti i geni del differenziamento dell’epidermide sono presenti nei cluster presenti nel cromosoma umano. Ovvero sono presenti tutti i geni necessari per il progredire del differenziamento dei cheratinociti all’interno dell’epidermide. All’interno degli epiteli non abbiamo solo i cheratinociti, ma abbiamo quattro tipi cellulari: -i cheratinociti -i melanociti - le cellule di Langerhans - le cellule di Merkel I melanociti Sono i responsabili della produzione della melanina, che è un pigmento, che viene formato dalla ossidazione della tirosina, ad opera della tirosinasi, viene accumulata all’interno dei melanosomi, di queste vescicole, e poi vengono rilasciate dal melanocita e vanno a fondere con le cellule dei cheratinociti dello strato spinoso, e formano una sorta di barriera, al di sopra del nucleo delle cellule dello strato spinoso. La funzione importante della melanina è (oltre a “renderci più attraenti d’estate”) proteggere il nucleo delle cellule dell’epidermide dai raggi ultravioletti, per impedire l’insorgere di mutazioni. I melanociti si possono identificare nello strato basale, e infatti possiamo mettere in evidenza la presenza dei melanociti con dei marcatori (come, per esempio, le tirosinasi che formano la melanina), che sono localizzati nello strato basale. In questo caso possiamo vedere, nell’epitelio della cornea, la presenza dell’immunofluorescenza, dei melanociti marcati con questo marcatore specifico del melanocita (e che quindi sono proprio nello strato basale). Quest’ultimo in particolare è positivo alla p-caderina che è quindi un marcatore del melanocita della cellula nello strato basale. Mentre la cheratina/la pan cheratina marca gli strati superiori. Cosa succede se abbiamo una iperplasia del melanocita? A cosa ci si sta predisponendo? Al melanoma. Quindi sotto un punto di vista medico istologico, prima di avere la trasformazione tumorale, i melanociti diventano più abbondanti e di dimensioni più irregolari. In particolare li troviamo anche negli strati superiori e non solo nello strato basale quando viene effettuato l’esame istologico. Cellule di Langerhans Le cellule di Langerhans sono delle cellule del sistema immunitario, che derivano dalla famiglia dell’ovocita dei macrofagi, troviamo cellule derivate da questa famiglia in diversi tessuti, e nell’epidermide si differenziano nelle cellule di Langerhans. Per esempio nell’osso differenziano nell’osteoclasto, oppure nel connettivo in macrofagi. Quindi sono tutte cellule che derivano dall’ovocita (da questa famiglia), e che hanno delle caratteristiche comuni, come la capacità di fagocitare, o di presentare l’antigene. Sono marcate ad esempio dall’antigene Cd1, e sono la prima sentinella dell’epidermide per i noxa patogena. Ovvero possono fagocitare e possono attivare la risposta immunitaria in caso di patogeni. Qui possiamo vedere una cellula di Langerhans, all’interno di uno strato spinoso, con questi lunghi processi citoplasmatici, che caratterizzano la cellula di Langerhans, ma anche le altre cellule della stessa famiglia. Cellula di Merkel Infine abbiamo la cellula di Merkel, che è responsabile della percezione sensitiva, quindi tramite il tatto, è più abbondante in alcune zone anatomiche, come ad esempio i polpastrelli e le labbra. In questa microscopia elettronica a trasmissione, possiamo vedere, la cellula di Merkel sopra al nucleo, è presente nello strato basale, perché subito sotto dal tessuto connettivo arrivano le terminazioni nervose, che prendono contatto diretto con la cellula di Merkel. Quindi la cellula di Merkel funziona da meccanorecettore, che trasmette direttamente al sistema nervoso la percezione meccanica. E qui possiamo vedere la giunzione con una cellula nervosa e la presenza delle cellule di Schwann, che sono delle cellule di sostegno associate al neurone, che stabilizzano le giunzioni con le sinapsi dei neuroni, e hanno poi la funzione di formare la guaina mielinica lungo l’assone. Non esistono solo le cellule di Merkel come recettori del tatto associati alla cute (lo vedremo poi con anatomia), esistono terminazioni nervose libere, corpuscoli dei bacilli e altre strutture. Abbiamo poi gli epiteli pluristratificati pavimentosi. Ma abbiamo la distribuzione limitata anche degli epiteli pluristratificati cubici (in foto a dx), che sono presenti in alcuni solchi maggiori e in alcune ghiandole esocrine (la funzione è sempre quella di trasporto). Lo stratificato colonnare, che è molto raro nei mammiferi (in foto a sx), presenta sempre alcuni dotti di alcune ghiandole esocrine. È caratterizzato di solito da due strati: uno di cellule cubiche e uno superiore di cellule cilindriche o colonnari. Infine abbiamo l’epitelio di transizione, che a seconda dello stato rilassato o disteso dell’organo, ha una conformazione differente. Quando la vescica è rilassata, abbiamo un maggior numero di strati, le cellule superficiali hanno questa forma a cupola; quando, invece, la vescica è piena l’epitelio/il tessuto si distende, e questo anche grazie alla presenza delle giunzioni tra una cellula epiteliale e l’altra, le cellule cambiano di forma e ci appaiono più schiacciate, ad esempio negli strati più superficiali (quindi diminuisce il numero di strati). Questa caratteristica permette una grande capacità di distensione. Cosa intendiamo con Metaplasia? Intendiamo un processo che è ancora reversibile, dove la cellula epiteliale passa da un tipo di epitelio a un altro, perché sottoposta, ad esempio a stress, o costante infiammazione o infezione virale. Quindi la metaplasia è il primo passo della trasformazione carcinogenica a cellule squamose o ad adenocarcinoma. Per esempio in foto è presente la cervice uterina, dove l’epitelio colonnare semplice converte, quando abbiamo metaplasia, in epitelio squamoso stratificato, che è ovviamente disfunzionale. Per esempio se si prendesse la trachea di ratto, esposta o meno al fumo di sigaretta (ovvero un fattore stressogeno), le cellule sono sottoposte continuamente a sostanze infiammatorie, che possono causare la mutazione dell’epitelio della trachea, che è pseudostratificato ciliato, ad un epitelio che invece è stratificato. Quindi ovviamente, in questo caso si ha una perdita di funzione dell’epitelio della trachea.

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