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Organuli : A) collegati a livello di membrane B) interagiscono per mezzo di VESCICOLE. ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA. COMPARTIMENTI INTRACELLULARI. NUCLEO. CITOPLASMA. CITOSOL Sito della sintesi e degradazione delle proteine. ORGANELLI
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Organuli : A) collegati a livello di membrane B) interagiscono per mezzo di VESCICOLE
ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA COMPARTIMENTI INTRACELLULARI NUCLEO CITOPLASMA CITOSOL Sito della sintesi e degradazione delle proteine ORGANELLI (compartimenti separati, attività specifiche)
Smistamento e trasporto delle proteine Meccanismo basato su SEQUENZE SEGNALE
Proteine secrete nel citoplasma • Proteine secrete nel RER-apparato del Golgi
TRADUZIONE DELLE PROTEINE inizia SEMPRE sui ribosomi liberi Le proteine destinate al citosol, nucleo, mitocondri, cloroplasti, perossisomi, sono sintetizzate sui ribosomi liberi
Le proteine destinate alla secrezione, reticolo, Golgi, lisosomi, membrana plasmatica sono sintetizzate sui ribosomi associati al reticolo endoplasmatico rugoso (RER)
VIA CITOPLASMATICA: LO SMISTAMENTO INIZIA DOPO IL COMPLETAMENTO DELLA TRADUZIONE
Proteine del nucleo passano dai pori nucleari • Proteine sintetizzate nel citoplasma hanno segnale di localizzazione nucleare (lys arg) e attraversano i pori nucleari • Ran-GTP- Ran GDP
Il movimento delle macromolecole attraverso il poro è guidato dalla proteina Ran che legaGTP
Mitocondri e cloroplasti: traslocatori proteici • Per entrare nei mitocondri e cloroplasti le proteine devono “distendersi” • Le proteine chaperones dentro gli organelli fanno recuperare la conformazione alla proteina • Complesso TIM-TOM
Via secretoriaRER- GOLGI- vescicole secretorie- spazio extracellulare
Reticolo endoplasmatico • Membrane che formano cavità intercomunicanti • Lo spazio interno : LUME • Reticolo endoplasmatico rugoso (RER), reticolo endoplasmatico liscio (REL), reticolo di transizione
Reticolo endoplasmatico rugoso (RER) • Ribosomisulla superficie • Sintesi, assemblaggio e smistamento delle proteine • RER ed apparato di Golgi comunicano con VESCICOLE
Proteine destinate al RER hanno sequenza segnale: ribosoma aderisce alla membrana del RER • SRP: proteine e un piccolo RNA citoplasmatico (scRNA)
La proteina: • viene secreta nel RER • perde la sequenza segnale • acquisisce la struttura terziaria (proteine chaperones) • glicosilata
PROTEINA SOLUBILE PROTEINA TRANSMEMBRANA Inserite nella membrana mediante sequenze idrofobiche
GLICOSILAZIONE: il dolicolo cede alla proteina un oligosaccaride poi modificato nell’apparato del Golgi Gli zuccheri vengono uniti all’AA asparagina: N-glicosilazione Asp-X-Ser o Thr
Le catene oligosaccaridiche (idrofile): 1- importanti per ripiegamento e solubilità 2- proteggono le proteine dalla degradazione
Proteine assumono struttura terziaria nel RER • Chaperone : Bip, calnessina, calreticulina guidano il ripiegamento della proteina • Le proteine senza struttura corretta sono espulse dal RER e degradate
Reticolo endoplasmatico liscio (SER) • Tubulare, privo di ribosomi. • Sintesi dei fosfolipidi, colesterolo e glicolipidi • Ricco di enzimi detossificanti- ossidasi a funzione mista, citocromo P450; trasformano composti dannosi e farmaci in prodotti idrosolubili che vengono escreti
Cellule muscolari: SER= reticolo sarcoplasmatico • Accumula e rilascia Ca2+ necessario per la contrazione muscolare • Il SER è coinvolto nel metabolismo dei carboidrati soprattutto nelle cellule del fegato
Apparato di Golgi Elabora e smista le proteine a: 1- lisosomi 2- endosomi 3- membrana plasmatica 4- esterno della cellula
Apparato di Golgi Sacche di membrana appiattite comunicanti fra loro per mezzo di vescicole
TRANS: RIVOLTO VERSO LA MEMBRANA SMISTA LE PROTEINE CIS: COLLEGATO TRAMITE VESCICOLE AL RER
Man= mannosio; GlcNAC= N-acetilglucosamina; Gal= galattosio NANA: acido sialico
Nelle cisterne del Golgi: • Modificazione della parte glucidica • Idrolasi lisosomiali fosforilate in un residuo di mannosio • Sintesi di glicolipidi, sfingomielina e polisaccaridi complessi della matrice extracellulare
Il trasporto vescicolare • Via secretoria verso l’esterno: RER-GOLGI- MEMBRANA • Via endocitica diretta verso l’interno Ogni vescicola deve portare marcatori di destinazione
TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE VESCICOLE RIVESTITE DA COAT PROTEIN (COP) VESCICOLE RIVESTITE DI CLATRINA Assunzione di molecole extracellulari E per trasporto dal Golgi ai lisosomi COP I Gemmano dal Golgi COP II gemmano dal RE • Formazione di vescicole richiede GTP
Esistono diversi tipi di proteine di rivestimento dedicate al trasporto vescicolare.
Rientro di proteine nel RER: Il segnale KDEL (lys-asp-glu-leu), carbossiterminale
Immagazzinamento selettivo del carico di proteine nelle vescicole • Vescicole rivestite: CLATRINA
Riconoscimento tra recettori sulla membrana della vescicola (vSNARE) e quelli sulla membrana del compartimento (tSNARE)
v-SNARE lega t-SNARE Richiede energia Tossina botulinica e tetanica tagliano le SNARE delle vescicole sinaptiche: blocco impulso nervoso
La specificità del riconoscimento tra vescicola e bersaglio è garantita da una famiglia di proteine: le GTPasi Rab
ENDOCITOSI Il materiale viene introdotto nella cellula
Fagocitosi: particelle solide Pinocitosi: particelle liquide
Endocitosi mediata da recettori: es. LDL e colesterolo Le vescicole formano gli ENDOSOMI che danno origine a: Vescicole con i recettori: alla membrana Vescicole con le particelle: si fondono con i lisosomi
LISOSOMI • Si formano dal Golgi/ mannosio 6- fosfato marcatore destinazione • Gli enzimi lisosomiali digeriscono tanti tipi di macromolecole • Lisosomi primari: inattivi • Lisosomi secondari: attivi perché fusi con vacuolo di materiale da digerire
Contengono 40-50 enzimi Sono idrolasi acideattive a pH< 5. pH acido: pompa protonica ATP dipendente
I materiali da degradare arrivano ai lisosomi da vie diverse Endocitosi Fagocitosi Autofagia assicura graduale ricambio dei componenti cellulari
Digestione extracellulare • Acrosoma degli spermatozoi • Annidamento embrione in endometrio • Metastasi
Mutazioni geni che codificano per idrolasi lisosomiali causano malattie da accumulo • Es. malattia di Gaucher: manca enzima che degrada glicolipidi che vengono accumulati nei macrofagi Ingrossamento fegato, milza, erosione ossa lunghe, a volte danni neurologici
PEROSSISOMI • ALCUNE OSSIDAZIONI CELLULARI CHE SI SVOLGONO NEI PEROSSISOMI TRASFERISCONO ELETTRONI ALL’OSSIGENO, FORMANDO H2O2, TOSSICA. LA CATALASI CONTENUTA NEI PEROSSISOMI DETOSSIFICA H2O2, TRASFORMANDOLA IN H2O E OSSIGENO le proteine dei perossisomi provengono dalla via citoplasmatica
Detossificazione di sostanze nocive: alcol etilico, alcol metilico, fenoli, nitriti ecc • Rimozione dei radicali liberi e ROS: insieme ad enzimi citoplasmatici, rimuovono i radicali liberi e le forme reattive dell’Ossigeno (ROS) che si formano durante le normali attività metaboliche della cellula
Ossidazione acidi grassi: gli acidi grassi a catena lunga vengono degradati in acidi grassi a catena corta. • Ossidazione acido urico: l’acido urico è prodotto nella degradazione delle purine degli acidi nucleici. • Queste reazioni producono H2O2
Membrana deriva dal RE- Le proteine sintetizzate nei ribosomi liberi, hanno sequenza segnale (ser leu ser) Sono riconosciute da peroxine che le introducono nel perossisoma
Importante ruolo nelle cellule vegetali: conversione di acidi grassi in carboidrati (es. nella germinazione del seme) e fotorespirazione