Citologia animale-studio cellula animale eucariota

TGN.

Lisosomi

I lisosomi sono vescicole che contengono enzimi idrolitici, circa

40, che lavorano a pH 4 o 5 e digeriscono molecole in maniera

controllata; gli enzimi sono specifici per tutte le molecole

(proteasi, lipasi, ribonucleasi, ecc..) che devono essere portate

dentro la cellula (eterofagia) o che si trovano dentro

(autofagia).

La membrana, poichè contiene gli enzimi che demoliscono

tutto, membrane comprese, contiene al suo interno una

struttura simile al glicocalice che la protegge

dall’autodigestione.

・Eterofagia-> è la digestione di materiale che proviene dall’esterno per endocitosi (molecole nutritive) e

fagocitosi (molecole estranee, come batteri e cellule morte da distruggere). Si forma una vescicola, detta

“fagosoma”, attorno al batterio per fagocitosi; il lisosoma si fonde con il fagosoma, formando il fagolisosoma.

・Autofagia-> è la digestione di parti interne invecchiate della cellula, che non servono più. La particella da

distruggere, come RNA o organuli danneggiati, viene racchiusa una vescicola, l’autofagosoma, che poi si

fonde con il lisosoma per formare l’autofagolisosoma. Il materiale degradato viene riciclato dalla cellula.

Lisosomi secretori

G li enzimi lisosomiali vengono mandati all’esterno, dove devono

mantenere un ambiente acido che gli permetta di agire.

I lisosomi secretori sono presenti nei linfociti T citotossici, che

secernono all’esterno gli enzimi per attaccare la membrana della

cellula da essere demolita, ma anche negli osteoclasti che

demoliscono la MEC, acrosoma (testa) dello spermatozoo, che

demoliscono le pareti di protezione della cellula uovo.

Come comunicano i compartimenti all’interno della cellula?

Gli organuli comunicano tra loro e con la membrana attraverso un

intenso traffico vescicolare per: endocitosi, esocitosi e gemmazione.

Gli organuli, mandano per gemmazione, vescicole ad altri organuli,

come il RE, che per ulteriore gemmazione manda vescicole alle cisterne del Golgi da cui escono vescicole, che si

fonderanno con la membrana plasmatica della cellula e verseranno all’esterno il loro contenuto.

Per poter riconoscere le vescicole, esistono delle proteine di rivestimento come la clatrina: sulla membrana da

cui deve partire la vescicola, sono presenti recettori per il carico (ciò che deve essere trasportato), che si legano

tra loro e nella parte della membrana rivolta verso il citoplasma, la clatrina forma un rivestimento esterno che

permette il distacco della vescicola.

La vescicola si stacca dalla membrana e dopo aver perso il rivestimento avviene il distacco tra recettori e carico.

Oltre alla clatrina, sono presenti altre proteine di rivestimento, dette “coat-proteins”, che differenziano le

vescicole in base alla loro destinazione:

・COP I: riveste le vescicole che si spostano dalle cisterne del Golgi;

・COP II: riveste le vescicole che gemmano dal RE e passano all’apparato del Golgi;

・Clatrina: oltre ad essere coinvolta nella formazione dei lisosomi, si trova anche nelle

vescicole che portano fuori dalla cellula i secreti. Riveste anche gli

endosomi.

La clatrina è un cestello costituito da un esamero di tre catene leggere e tre

pesanti, che unite formano un’elica a tre braccia detta trischelion.

・proteine SNARE: è una coppia di proteine transmembrana, che si dividono in

vSNARE (identifica la vescicola) e tSNARE (riconoscerà la

vescicola marcata da vSNARE nel compartimento di

destinazione, in quanto sono complementari).

Dopo il riconoscimento si avrà la fusione delle membrane

della vescicola e il compartimento di destinazione.

・proteine RAB: si trovano sulle membrane delle vescicole di

trasporto e permettono il legame con la

proteina motrice lungo i microtubuli del

citoscheletro.

Gemmazione

Quando si formano per evaginazione della membrana, delle vescicole interne al citoplasma.

Esocitosi

Si ha quando alla membrana plasmatica arrivano vescicole provenienti dagli organuli membranosi della

cellula, che si fondono con la membrana e versano all’esterno il secreto (vescicole di secrezione).

L’esocitosi si divide in:

- costitutiva, secrezione continua di componenti della matrice extracellulare, da parte di fibro-, condro- e

osteoblasti;

- regolata, cellule che contengono tante vescicole, come i mastociti, che liberano il contenuto delle vescicole

solo quando ricevono un segnale chimico.

Endocitosi

Si formano vescicole per invaginazione della membrana plasmatica, che entrano dentro il citoplasma della

cellula.

Può avvenire per: - fagocitosi, cioè l’endocitosi di grandi

molecole o grossi aggregati di sostanze

solide come i batteri.

La membrana del fagocita circonda la

molecola attraverso espansioni dette

pseudopodi, forma una vescicola e la

porta al suo interno.

Poi i lisosomi formano il fagolisosoma,

dove la molecola viene digerita grazie agli

enzimi.

Se è presente materiale di rifiuto (corpo

residuo), viene liberato all’esterno per

esocitosi o conservato all’interno di essa.

La fagocitosi non è aspecifica, ma prevede un riconoscimento delle cellule del sistema immunitario che può

essere: - diretto, sulla membrana dei macrofagi ci sono recettori per specifici carboidrati presenti sulla

membrana dei batteri;

- indiretto, sulla membrana dei macrofagi o granulociti, ci sono dei recettori per gli anticorpi che

circondano qualcosa che deve essere distrutto.

- pinocitosi, si formano invaginazioni della membrana che portano dentro il liquido della matrice

extracellulare, che contiene tutto ciò che è arrivato dai vasi, in particolare piccole molecole;

- endocitosi mediata da recettori, i recettori di membrana si concentrano in una stessa area per poter entrare

nella vescicola che si formerà dopo il legame con la molecola che la cellula vuole portare dentro.

L’invaginazione sul versante citoplasmatico viene rivestito da clatrina per cui si avrà una vescicola rivestita,

che si stacca dalla membrana ed entra nel citoplasma perdendo il rivestimento e diventando vescicola nuda.

Questa avrà al suo interno i recettori legati alla molecola da eliminare.

L’endosoma precoce si lega alla vescicola nuda e l’ambiente acido creato dagli enzimi, fa si che il carico

si distacchi dai recettori e che si formi l’endosoma tardivo.

L’endosoma tardivo si lega al lisosoma e forma l’endolisosoma,

permettendo la liberazione dei recettori nel citoplasma, che si

concentrano formando una vescicola che tornerà alla membrana.

Con questo sistema la cellula introduce il colesterolo, la transferrina,

ma anche molti virus.

Perosissomi

Sono organelli circondati da una singola membrana, contengono

enzimi, detti “catalasi”, che catalizzano la demolizione di una

molecola, il perossido di idrogeno (acqua ossigenata) che si forma

dall’ossidazione di composti organici utilizzando l’ossigeno come

accettore di elettroni.

Le catalasi sono attive a pH 8 e demoliscono i lipidi, distruggono

molecole tossiche (es. alcol etilico diventa acetaldeide).

Altre funzioni:

⁃ sintesi di colesterolo e acidi biliari

⁃ ossidazione degli acidi grassi

- rimozione di radicali liberi e produzione di molecole

fluorescenti grazie all’enzima luciferasi.

Come si originano i perosissomi?

I perosissomi si formano dal RER, da cui si staccano

vescicole con gli enzimi inattivi. Per attivarli sono

necessarie proteine che vengono sintetizzate nel

citoplasma ed entreranno nelle vescicole, per attivarli.

Il citoscheletro

È l’impalcatura della cellula eucariotica.

La tecnica dell’immunofluorescenza è stata

fondamentale per capire la struttura del citoscheletro,

in quanto il microscopio elettronico non era in grado.

La marcatura è stata possibile grazie ad anticorpi,

anti-proteine che costituiscono i diversi costituenti del

citoscheletro e colorati con i fluorocromi.

Il citoscheletro è costituito da 3 diversi tipi di filamenti

che si differenziano per il diametro:

Microfilamenti

È una struttura piccolissima formata da due filamenti avvolti a doppia elica di actina una proteina globulare,

che forma una fitta rete detta cortex cellulare subito sotto la membrana, ma costituiscono anche delle strutture

di sostegno come ad esempio i microvilli intestinali.

I monomeri di actina globulare sono detti actina-G, hanno un sito per l’ATP che fornisce energia per la

polimerizzazione e un altro sito per ioni metallici bivalenti come il Mg. La catena polimerica prende il nome di

actina-F o fibrosa.

Nella cellula troviamo 50% di actina polimerizzata e 50% di actina monomerica.

L’actina-G presenta anche un sito di legame per la proteina ancillare, la miosina, che assume una

conformazione con inclinazione di 45°, formando la punta di una freccia.

Le estremità del microfilamento sono state denominate in base alla struttura della freccia:

・pointed end, è l’estremità della punta della freccia in cui si ha il distacco dei monomeri di actinga-G;

・barber end, è la coda con le barbe della freccia. Qui avviene la polimerizzazione dei monomeri di actina-G.

Il microfilamento rimane sempre della stessa dimensione, ma si muove per la crescita dell’estremità + e

l’accorciarsi dell’estremità -, questo processo è detto mulinello o treadmilling.

I tre passaggi che portano alla formazione del microfilamento

sono:

1: attivazione

2: nucleazione, si forma una prima struttura di base con i

monomeri di actina-G, che si allungano e avvolgono a

spirale.

La nucleazione viene regolata dalle ABP (acting binding

proteins), che sfruttano l’instabilità dinamica dei

microfilamenti per compiere ciò di cui la cellula ha bisogno.

3: allungamento:

Le ABP

Si legano ai monomeri di actina-G, impedendo la polimerizzazione, altre, come la miosina e la distrofina, si

legano con l’actina-F per regolare l’allungamento e l’accorciamento, bloccando i terminali del filamento (le

ABP bloccano la Barber end, le ATP la pointed end).

Altre ABP sfruttano le interazione dei microfilamenti per formare delle reti o interagire con altri organelli.

La miosina

È una proteina che legandosi all’actina permette ai microfilamenti di formare fibrille contrattili, che la cellula

utilizza per la contrazione muscolare.

Anche la strozzatura della membrana durante la divisione cellulare è dovuta al cortex che interagendo con la

miosina, forma una struttura contrattile ad anello.

Esistono 18 differenti classi di miosina, ad esempio la miosina II si trova nel muscolo formata da una coda e

due teste, la miosina V e I si spostano lungo i microfilamenti e si legano

a vescicole che devono essere spostate nel citoplasma, ma permettono

anche lo scivolamento di microfilamenti lungo la m