Appunti di biologia animale e fisiologia cellulare

Processo di endocitosi e formazione delle vescicole

SNARE.REGOLGIMEMBRANAENDOCITOSIsulla membrana sono presenti dei recettori che si attaccano al ligando(materiale da portare dentro la cellula). Da qui avviene un’invaginazione dellamembrana fino a chiudersi e formare la vescicola, grazie anche alla proteina dinamina,la quale verrà poi eliminata una volta che la vescicola entra nella cellula. La vescicolaè rivestita da proteine (clatrina) che anch’esse vengono tolte (tramite ATPasi) peressere riciclate per una nuova vescicola. La vescicola non rivestita si unisce ad unendosoma liberando il ligando.

Lisosomi e perossisomi

MEMBRANAENDOSOMI TARDIVI/LISOSOMI

I lisosomi derivano da endosomi tardivi. Contengono enzimi idrolitici che degradanolipidi, carboidrati, proteine e acidi nucleici.

Perossisomi: Processi di formazione e degradazione del perossido di idrogeno. Presenti in tutti gli eucarioti, contengono CATALASI, enzima che serve a degradare il perossido di idrogeno, e OSSIDASI (producono perossido di idrogeno).

LEZIONE

Il citoscheletro è l'impalcatura per supporto strutturale della cellula (è particolarmente sviluppato nelle cellule eucariotiche). È costituito da proteine citoscheletriche. È la rete di trasporto degli organelli. Ha un ruolo nella divisione cellulare.

Funzioni:

• Struttura e supporto
• Trasporto intercellulare (gemmazione organelli)
• Contrattilità e movimento
• Organizzazione cellulare

Il citoscheletro è formato da filamenti (proteine citoscheletriche) diversi: filamenti intermedi, microtubuli e microfilamenti (actina).

I filamenti intermedi sono caratterizzati da una maggiore resistenza tra i tre tipi (sono più piccoli dei microtubuli ma più grandi dei filamenti di actina). Assorbono una quantità di tensione tale da deformarsi (allungarsi) più di quanto facciano gli altri due filamenti. Si dividono in citoplasmatici e nucleari. Sono i più resistenti grazie alla loro struttura formata da superavvolgimenti.

unità base sono i monomeri–dimeri (grazie a legami tra i monomeri)–tetrameri (formato da una testa e coda)–dopo vari avvolgimenti si ottiene il filamento maturo. Questa struttura garantisce una stabilità meccanica e una resistenza alla trazione. Si trovano anche nel nucleo (lamina nucleare) e costituiscono i neurofilamenti, tessuto epiteliale e muscolare.

Microtubuli (dimensioni maggiori) sono delle strutture cave presenti negli eucarioti, formati da proteine globulari disposte in file allineate secondo l'asse longitudinale (protofilamenti). Il microtubulo è formato da 13 protofilamenti. Ogni protofilamento è costituito da eterodimeri di α-tubulina e β-tubulina (proteine globulari). Possono talvolta essere associati a proteine chiamate MAP (costituito da due domini–uno legato al microtubulo e l'altro che si estroflette e permette la connessione con altri microtubuli). Le MAP sono in continuo cambiamento grazie a due reazioni:

La fosforilazione è una reazione in cui si attacca al substrato un fosforo, grazie alle proteine chinasi: PK. La defosforilazione è la reazione inversa, determinata dalla fosfatasi. È importante che queste due reazioni siano coordinate. Se questo non succede si va incontro a malattie neurodegenerative.

I microtubuli si formano per polimerizzazione di dimeri di tubulina (unità base: unione tra α e β tubulina). Il dimero di tubulina è formato da due proteine, ovvero α e β tubulina. Ognuna possiede dei siti di legame per le molecole di GTP (guenosintrifosfato): la posizione di legame su β permette che la molecola di GTP venga idrolizzata in GDP, mentre α non può farlo. La parte α è chiamata "coda" e le viene conferita polarità negativa, mentre β è la "testa" e ha polarità positiva. L'estremità positiva cresce di più mentre quella negativa di meno: questo perché hanno due

concentrazioni critiche diverse (- inferiore, + maggiore). Treadmilling→contemporanea crescita e depolimerizzazione del microtubulo quando la concentrazione critica è diversa. I microtubuli si formano a partire dal centrosoma, vicino al nucleo. Inoltre hanno la funzione di formare ciglia, flagelli e assoni. Servono anche per il trasporto assonale (anterogrado e retrogrado) tramite proteine motrici: miosine, chinesine e dineine. - Chinesine→verso +. Ad ogni passo lungo il dimero idrolizza un ATP. - Dineine→verso -. I microfilamenti sono composti da actina globulare. In presenza di ATP, i monomeri di actina polimerizzano formando un filamento ad elica. Ha un ruolo essenziale per la motilità e contrattilità cellulare. Sui filamenti di actina agiscono le miosine. Possono associarsi ai microfilamenti la profilina e il complesso ARP2/3: la profilina si occupa di bloccare la crescita in - mentre la favorisce in +; il complesso invece ha la funzione di reclutare i monomeri di actina.

1. actina e di creare ramificazioni sul filamento.

LEZIONE 12

La trasduzione del segnale avviene nel citosol–dovuto ad un segnale:

• Segnalazione endocrina–riguarda cellule endocrine che inviano un ormone che viene legato da un recettore, grazie al quale l'ormone riesce ad arrivare alla cellula bersaglio
• Segnalazione paracrina–il segnale viene mediato da un mediatore chimico. Avviene tra cellule vicine
• Segnalazione nervosa–il segnale parte da un neurone che rilascia un neurotrasmettitore, il quale agisce sulla cellula bersaglio (trasmissione sinaptica)
• Segnalazione per contatto–le due cellule sono in contatto quando il segnale si lega al recettore

LIGANDO–RECETTORE (selettivo per un determinato ligando)–RISPOSTA CELLULARE

Esistono due tipi di recettori:

• Recettori di membrana–il recettore si trova sulla membrana. Il ligando si lega ad esso e scatena la risposta. Talvolta è necessario che questo legame (ligando recettore) abbia bisogno di un secondo messaggero, il

quale andrà poi a scatenare la risposta cellulare o a modificare l'espressione genica. - Recettori intracellulari o intranucleari -> avviene per molecole idrofobiche che si vanno poi ad attaccarsi al recettore presente nel nucleo. L'arco di tempo che può metterci la trasduzione del segnale dipende dal tipo di percorso che il segnale intraprende. È definita "rapida" quando necessita di secondi o minuti e "lenta" quando necessita di minuti o ore. La differenza consiste nel passaggio nel nucleo (lenta) oppure nel citosol (rapida). In ogni caso il segnale ha come obiettivo la modificazione del comportamento cellulare. Tra i recettori di membrana troviamo i recettori ionotropi, recettori metabotropi, recettori ad attività tirosin-chinasica. Recettori ionotropi Possono funzionare anche come canali ionici -> sono proteine che conducono una corrente ionica e vengono attivate da un segnale (chimico, meccanico o elettrico). Il segnale chimico

è regolato da un ligando, per questo, i recettori vengono chiamati ionotropi, cioè presentano un sito di legame e fanno passare corrente ionica. Ha una reazione rapida.

Es. recettore nicotinico per l'acetilcolina

Quando l'acetilcolina (ligando) si attacca ai due siti di legame, si attiva la corrente ionica che apre il canale ionico facendo passare gli ioni.

Recettori metabotropi

Presentano un sito di legame per il ligando ma non sono canali ionici come i recettori ionotropi. Sono accoppiati a proteine G.

Es. recettore muscarinico per l'acetilcolina

Vicino al recettore è presente una proteina G: subunità α, β, γ e GDP. Nel momento in cui l'acetilcolina si attacca al recettore, la proteina G si divide in due parti che si andranno poi a legare alle rispettive parti α+GTP (quando si staccano le due parti la GDP cambia in GTP) e β+γ

Recettori ad attività tirosin-kinasica

Caratterizzati dalla presenza di una

sequenza di tirosine nel citosol. Sono i recettori dell'insulina e fattori di crescita. Quando il ligando si lega al recettore, questo si dimerizza. Da qui il recettore si autofosforila. Risposte cellulari si dividono in 4 gruppi principali:

1. CICLO DELLE PROTEINE G

Proteine G: sono proteine che possono traslare lungo la membrana. La proteina si attiva quando il ligando si lega con il recettore. È formata da 3 subunità (α, β, γ) legate a GDP (guenosindifosfato) inattiva → forma Quando il recettore si lega, la proteina si attiva e avviene un cambio conformazionale: si formano due parti → G (+GTP) e Gαβγ. G si lega al suo effettore. G può anche legarsi ad un effettore (nel caso dell'acetilcolina non si lega).

2. VIA DEL cAMP

Adenilato ciclasi è un enzima. Sulla membrana è presente una parte stimolatoria e una inibitoria. Esse svolgono la loro normale funzione, creando quindi due complessi G: α-caso di legame tra adenilato e parte stimolatoria, l'ATP viene idrolizzata e forma un secondo messaggero, ovvero cAMP (adenosinamonofosfato ciclico). Questo segnale verrà poi trasmesso o spento - nel caso di legame tra adenilato e parte inibitoria, non viene trasmesso alcun segnale siccome l'adenilato ciclasi è inattivo. Questo è un esempio di convergenza del segnale su un solo effettore. Nel caso in cui il segnale venga trasmesso, si ha l'attivazione della PKA da parte del cAMP. PKA: costituita da 4 subunità (2 subunità catalitiche e 2 subunità regolatorie). Quando cAMP si lega alla PKA (proteina chinasi A) comporta un cambio conformazionale alla proteina, infatti le subunità si staccano (regolatorie da catalitiche) in modo da poter attivare altri processi. VIA DEL PIP2 Ha la funzione di regolare la quantità di calcio citoplasmatico. La subunità Gα si va a legare alla fosfolipasi C (enzima) e creano il fosfatidilinositolo, il qualecrea due prodotti: diacilglicerolo (attiva una proteina chinasi di membrana) e inositolo trifosfato (attiva i recettori presenti sul REL, quindi attiva i canali ionici del Ca e ne permette il passaggio secondo gradiente). I canali recettori dell'IP3: costituiti da 4 subunità che formano un poro permeabile al Ca. Ogni subunità è costituita da 6 segmenti transmembranali. LEZIONE 13 I neuroni sono cellule eccitabili, specializzate nel generare e propagare potenziali elettrici come segnali di comunicazione. Sono costituiti da un apparato dendritico, un soma, un assone e uno o più terminali nervosi. - Soma: è il nucleo, avviene la sintesi delle molecole e sono presenti i recettori postsinaptici. - Dendriti: prolungamenti del soma, ricevono gli impulsi nervosi dagli altri neuroni. - Assone: prolungamento del soma, trasmette gli impulsi nervosi verso altri neuroni o verso gli organi effettori. - Terminali nervosi: estremità dell'assone, trasmettono gli impulsi nervosi ad altri neuroni o agli organi effettori.