Reticolo endoplasmico, apparato del Golgi, esocitosi, lisosomi ed endocitosi

Il citoplasma

Citosol

All’interno del citoplasma possiamo trovare il citosol e, dispersi in quest’ultimo, una serie di organuli cellulari.

Il citosol è una sostanza semifluida in cui sono dispersi gli organelli.

È permeato da un’intricata struttura tridimensionale di filamenti proteici interconnessi, il citoscheletro, che conferisce tipiche proprietà meccaniche.

Nel citosol avvengono numerose reazioni cellulari.

Organuli cellulari

Gli organuli cellulari sono invece strutture endocellulari, rivestite da membrana, con specifiche funzioni.

Il sistema di endomembrane

Caratteristica della cellula eucariotica è la compartimentazione delle funzioni all’interno degli organelli.

Gli organelli sono compartimenti intracellulari, delimitati da membrane, sede di varie attività cellulari.

I vantaggi della compartimentalizzazione riguardano:

• Formazione di un microambiente nel quale enzimi, substrati e cofattori sono concentrati: aumenta il numero di interazioni.
• Controllo degli ambienti chimici: pH, conc. ioni, ecc...
• Sostanze pericolose, farmaci, sono sequestrate, ossia accumulate, in organuli adeguati.

RER e REL

RER:

• Presenta ribosomi sulla superficie delle membrane.

REL:

• Non presenta ribosomi sulla superficie delle membrane.
• Apparato del Golgi.
• Lisosomi.

Il reticolo endoplasmatico - RE

È una rete continua di sacche appiattite, tubuli e vescicole associate.

I sacchetti delimitati da membrane vengono chiamati cisterne e lo spazio che essi racchiudono è detto lume.

I componenti del RE sono intercomunicanti.

Il RE varia nei diversi tipi cellulari. Infatti risulta assente negli oociti, mentre è molto sviluppato nelle cellule impegnate attivamente nella sintesi proteica, es. neuroni, ecc..., o nella sintesi di lipidi, es. epatociti.

Il RE si distingue in rugoso, RER, e liscio, REL.

Il REL è meno esteso del RER.

Il REL è responsabile della sintesi dei lipidi, degli ormoni steroidei, del metabolismo del glicogeno.

RER: compartimento cellulare correlato con la sintesi di proteine.

REL: compartimento cellulare correlato con la sintesi di lipidi.

Ovviamente le due tipologie di RE, Reticolo Endoplasmatico, svolgono anche numerose altre funzioni.

RER

Struttura

Canalicoli e cisterne ampie ed appiattite, interconnessi tra loro e ricoperti sulla superficie citoplasmatica da ribosomi.

Funzioni

Sintesi di proteine, insolubili, di membrana e solubili:

• Destinate:
  • Al Golgi.
  • Ai Lisosomi.
  • Alle vescicole di accumulo.
• Destinate ad essere secrete.
• Proteine di membrana.

Dopo la biosintesi, le proteine di membrana rimangono ancorate alla membrana del RE o tramite regioni idrofobiche del polipeptide o tramite legami covalenti ai lipidi di membrana, mentre le proteine solubili sono rilasciate nel lume.

Dopo la sintesi, le proteine subiscono rimaneggiamenti e ripiegamenti specifici ad opera di enzimi RE-specifici che catalizzano modificazioni co-traduzionali e modificazioni post-traduzionali.

Queste modificazioni iniziano nel lume del RER e si completano generalmente al livello dell’apparato del Golgi.

Inoltre durante questo percorso le proteine vengono sottoposte anche ad una sorta di controllo di qualità e, nel caso in cui queste proteine risultino incomplete o si riscontrassero errori, andranno incontro ad una degradazione al livello del RE.

I ribosomi sono presenti anche all’interno dei mitocondri dove contribuiscono alla sintesi di altre proteine.

A seconda della destinazione delle proteine la loro sintesi avviene a livello dei ribosomi situati in punti e compartimenti specifici della cellula.

REL

Struttura

Sistema ininterrotto di concamerazioni e tubuli membranosi privi di ribosomi.

Nelle sue membrane sono inclusi diversi enzimi deputati ad eseguire le funzioni di questo organulo.

Il REL è scarso nella maggioranza delle cellule, ma è molto sviluppato in alcune cellule che hanno particolari funzioni: es. cellule delle ghiandole surrenali ed epatociti.

Inoltre il REL al livello della fibra muscolare, chiamato reticolo sarcoplasmatico, svolge una funzione molto importante correlata alla contrazione muscolare.

Funzioni

• Sintesi di molecole lipidiche: colesterolo, steroidi a partire dal colesterolo, trigliceridi e fosfolipidi che faranno parte di tutte le membrane cellulari, comprese quelle dello stesso reticolo.
• Sintesi di glicolipidi.
• Metabolismo dei carboidrati: il REL degli epatociti è coinvolto nella degradazione enzimatica del glicogeno.
• Sede in cui avviene la detossificazione di scorie metaboliche, sostanze nocive, farmaci, anfetamine, morfina, barbiturici, tossine, pesticidi, erbicidi: la detossificazione spesso coinvolge una reazione di idrossilazione catalizzata da enzimi; l’aggiunta di gruppi -OH ai farmaci li rende più solubili facilitandone l’escrezione dal corpo. La reazione di idrossilazione è catalizzata da un membro della famiglia di proteine del citocromo P-450, proteine particolarmente abbondanti nel REL degli epatociti.
• Immagazzinamento del calcio: il reticolo sarcoplasmatico, presente nelle cellule muscolari, è un esempio di REL specializzato nell’immagazzinamento del calcio. In queste cellule, il lume del REL contiene elevate concentrazioni di proteine che legano il calcio.

Nel tessuto muscolare, questi ioni sono necessari per la contrazione; quando un impulso nervoso stimola una cellula muscolare, gli ioni calcio passano dal REL nel fluido citoplasmatico, dove innescano la contrazione della cellula.

Processo di degradazione del glicogeno nel fegato —> rappresenta una via metabolica.

Apparato di Golgi

Componente del sistema di endomembrane, associata fisicamente e funzionalmente al RE.

Si chiama “apparato del Golgi” perché il biologo Camillo Golgi descrisse questa struttura.