Riassunto esame Biologia animale, Prof. Collavin Licio, libro consigliato L'essenziale di biologia molecolare della cellula, Alberts, Hopkin, Johnson

SEGNALI DI LOCALIZZAZIONE

nucleo: riutilizzabile

RE: non-riutilizzabile, perché è co-traduzionale. quando la proteina avanza nel doppio

strato, il segnale resta legato al canale in attesa di essere rimosso da una peptidasi e

poi degradato

MODIFICHE POST-TRADUZIONALI nel RE

- ripiegamento

- formazione ponti disolfuro: questi legami sono catalizzati da particolari

enzimi del RE, che stabilizzano la struttura della proteina

- glicosilazione: aggiunta covalente di catene laterali di zuccheri per

trasformarle in glicoproteine

- processamento proteolitico (in alcune): taglio di amminoacidi da parte di

proteasi

- assemblaggio di grandi proteine multimeriche

4)APPARATO DI GOLGI

è formato, come il reticolo, da vescicole appiattite e compattate una sull’altra dette

cisterne, ma contiene enzimi diversi dal reticolo

l’apparato ha una polarità:

-regione cis: lato adiacente al RE

- regione mediale

- regione trans: regione esterna più a contatto con il citosol

le proteine che arrivano dalle vescicole di trasporto del RE entrano nell’apparato di

Golgi dalla regione cis e passano alla regione trans, subendo modificazioni specifiche

che riguardano la glicosilazione e il processamento proteoilitico; queste portano la

proteina alla maturazione e al suo indirizzamento in compartimenti diversi

durante la mitosi:

- cellule animali: il Golgi scompare

- cellule vegetali: nella divisione cellullare anche esso si divide

Trasporto vescicolare e equilibrio tra reticolo e Golgi

come esiste un flusso di vescicole che si staccano dal RE per andare nel Golgi e poi

alla membrana, esiste anche un flusso in direzione opposta, perché altrimenti la

superficie del RE con il passare del tempo diminuirebbe sempre di più.

vescicole rivestite: vescicole che gemmano dalle membrane e hanno un

rivestimento proteico sulla faccia del citosol; dopo la loro gemmazione perdono il

rivestimento, così che la loro membrana sarà libera di interagire con la membrana alla

quale dovranno fondersi.

vescicole rivestite da clatrina

la clatrina è una proteina fatta da 3 catene pesanti e 3 leggere

queste vescicole gemmano dall’apparato di Golgi se sono dirette all’esterno e dalla

membrana cellulare se sono dirette all’interno; la gemmazione inizia con la formazione

di una fossetta rivestita da clatrina, che si assembla progressivamente e forma una

struttura quasi sferica risucchiando parte della membrana a cui era attaccata.

l’assemblaggio del rivestimento avviene in corrispondenza di particolari recettori

cargo quindi ogni vescicola incorpora nel proprio lume uno specifico carico molecolare

legato ai rispettivi recettori.

le vescicole sono indirizzate a destinazioni precise, perché hanno marcatori

molecolari detti v-SNARE sulle superfici che si riconoscono in modo estremamente

specifico con recettori sulla membrana bersaglio detti

t-SNARE (se la vescicola si trova vicino a membrana che non presenta la proteina

bersaglio, non avviene la fusione). quando avviene il riconoscimento tra vescicola e

bersaglio, le due membrane si avvicinano a tal punto da fondersi.

TIPOLOGIA DI FLUSSO VESCICOLARE

esocitosi: percorso di secrezione che riversa sostanze all’esterno

tipi di secrezione

secrezione continua/costitutiva: fornisce lipidi e proteine di nuova sintesi alla

membrana cellullare rendendone possibile l’espansione prima della divisione e

trasporta sulla superficie cellullare proteine solubili che devono riversarsi all’esterno

secrezione regolata: è attiva soltanto nelle cellule specializzate nella secrezione che

producono ormoni, muco ed enzimi digestivi, che poi vengono immagazzinati in

vescicole secretorie che gemmano dal reticolo trans e si accumulano nel citosol nei

pressi della membrana, attendendo un segnale extracellulare (ormone o

neurotrasmettitore) per riversare all’esterno il loro contenuto.

endocitosi: percorso che porta sostanze all’interno della cellula, racchiudendole in

piccole porzioni di membrana cellullare che gemmano verso l’interno racchiudendosi

nella vescicola endocitica intracellulare. i materiali vengono portati agli

endosomi, nei quali sono rinviati alla membrana per essere riciclati oppure si fondono

ai lisosomi che li digeriscono.

tipi di endocitosi

- pinocitosi: ingestione di liquidi o piccole molecole

- fagocitosi: ingestione di grandi molecole tramite vescicole dette fagosomi

es. i protozoi ingeriscono grosse particelle come batteri inglobandole nei

fagosomi, che poi si fondono ai lisosomi e vengono digeriti

- endocitosi mediata da recettori: le macromolecole si legano a recettori

complementari sulla superficie cellullare ed entrano nella cellula sotto forma di

composto molecola-recettore

es. il colesterolo è un lipide estremamente insolubile in acqua che nel sangue

circola legato a proteine sotto forma di lipoproteina a bassa densità (LDL),

cioè con un involucro di fosfolipidi e un nucleo denso di colesterolo.

le LDL e tutte le altre proteine si legano a recettori cargo di membrana, si

forma la vescicola di endocitosi con rivestimento di clatrina, poi il rivestimento

viene perso e la vescicola si fonde all’endosoma; poiché l’ambiente interno

dell’endosoma è più acido del citosol, la vescicola si acidifica, provocando lo

stacco del recettore che torna sulla membrana per essere riutilizzato, mentre

le LDL vengono recapitate dal lisosoma, che con i suoi enzimi è in grado di

degradarle e rilasciare il colesterolo che stavano trasportando, che poi servirà

per la sintesi di nuova membrana. +

endosoma: ha un ambiente interno acido (pH 5-6) grazie all’azione della pompa H

alimentata ad ATP, che si trova sulla membrana e sposta ioni dal citosol al lume.

- autofagia: processo che viene utilizzato dalle cellule animali per eliminare

componenti cellullare danneggiati, prevenire l’invecchiamento cellullare,

eliminare patogeni che potrebbero eludere la fagocitosi, permette la

sopravvivenza e il nutrimento della cellula quando non assorbe abbastanza

metaboliti dall’esterno.

attorno alla componente citoplasmatica che deve essere eliminata, si iniziano a

fondere una serie di vescicole in un unico involucro detto autofagosoma,

costituito da due membrane; questo si fonde al lisosoma e i suoi enzimi

degradano tutto quello che c’è all’interno.

5)LISOSOMA

organello rivestiti da singola membrana che digerisce e degrada le sostanze

provenienti dall’esterno. contengono enzimi della classe di idrolasi acidi, che

funzionano solo in ambiente acido: nucleasi, proteasi, glicosidasi, lipasi,

fosfatasi, solfatasi, fosfolipasi. funzionano solo in ambiente acido perché

altrimenti distruggerebbero l’apparato anche in condizioni normali; quando il lisosoma

si fonde all’endosoma la pompa protonica abbassa il PH (deve essere < di 5) e avvia

l’attività di questi enzimi

membrana: presenta trasportatori che veicolano i prodotti finali della digestione di

+

macromolecole al citoplasma e una pompa per gli ioni H alimentata ad ATP che

importa protoni nel lume dell’organulo, mantenendo così il PH interno a valori acidi.

MALATTIE DA ACCUMULO LISOSOMIALE

gruppo di malattie metaboliche ereditarie caratterizzate da un’eccessiva

produzione di sostanze tossiche all’interno della cellula, perché quando uno degli

enzimi lisosomiali non funziona oppure funziona male a causa di un difetto genico, la

sostanza che quella specifica proteina avrebbe dovuto degradare si accumula nella

cellula con effetti tossici.

a seconda dello specifico deficit enzimatico, possono colpire diversi organi

possono manifestarsi già dall’infanzia

solitamente sono gravi e progressive

6)PEROSSISOMI

piccoli organelli che contengono ossidasi, enzimi che usano O per degradare

2

substrati organici, tossine e alcol e sintetizzano alcuni fosfolipidi (come quelli della

guaina mielinica)

contengono anche abbondanti dosi di catalasi, un enzima che neutralizza il perossido

di idrogeno che si forma durante le ossidazioni e potrebbe risultare nocivo.

Meccanismo di entrata delle proteine nei perossisomi

le proteine sono marcate da un segnale di importazione, costituito da sequenze di

tre amminoacidi, che le porta all’interno del perossisoma senza la necessità di prima

disavvolgersi.

la maggior parte delle proteine arrivano dal citosol, ma alcune arrivano tramite

vescicole dalla membrana del RE.

MALATTIE PEROSSISOMICHE

sono ereditarie e derivano dal mal funzionamento dei perossisomi, che provoca un

accumulo dannoso di acidi grassi e perossido di idrogeno.

di solito sono necessarie due copie del gene anomalo affinché compaia il disturbo,

perciò nella maggior parte dei casi nessun genitore ne è affetto.

Adrenoleucodistrofia: malattia legata al cromosoma X che colpisce cervello, midollo

spinale e ghiandole surrenali. è la malattia legata ai perossisomi più comune, ma

essendo legata al cromosoma X è diffusa principalmente nei maschi

LEZIONE 15-16

7)CITOSCHELETRO

fatto da una fitta rete di filamenti di natura proteica che attraversa il citoplasma

ha diverse funzioni:

- fornisce supporto e da forma alla cellula (quelle animali sono prive di parete

cellullare)

- costituisce l’elemento strutturale sul quale possono muoversi vescicole e altri

organelli

- struttura dinamica che permette alla cellula di cambiare forma, dividersi e

rispondere all’ambiente esterno

è fatto da 3 classi di filamenti:

FILAMENTI INTERMEDI

sono i principali responsabili della resistenza meccanica

hanno dimensioni intermedie tra i microtubuli e i microfilamenti, ma sono i più robusti

e durevoli

sono costituiti da proteine molto lunghe, che sono il risultato dell’unione di dimeri in

tetrameri e che messi insieme formano dei cordoni; i filamenti intermedi di una cellula

sono collegati ai filamenti intermedi delle cellule adiacenti attraverso dei punti di

aggancio, quindi si crea un’unica unità strutturale

filamenti intermedi citoplasmatici

- cheratine: nelle cellule epiteliali

es. epidermolisi bollosa semplice

malattia genetica molo rara, in cui mutazioni dei geni delle cheratine

interferiscono con la formazione dei filamenti intermedi nell’epidermide e

quindi la pelle risulta vulnerabile ai danni meccanici e facilmente si copre di

bolle. la malattia può essere curata con la terapia genica; si prelevano dal

malato porzioni di epidermide, che vengono trattati in laboratorio per sostituire

il gene mutato con uno corretto, poi la porzione di pelle sana viene ricucita sul

paziente, senza neanche il rischio di rigetto

- neurofilamenti: nelle cellule nervose

- vimentina e vimentino-simili: nel tessuto connettivo e muscolare

filamenti intermedi nucleari

- lamine: f