Appunti di biologia della cellula

PERMEASI

Le permeasi sono proteine che cambiano conformazione e si aprono alternativamente su

sull’altro della membrana; il passaggio delle molecole avviene secondo

un versante o

gradiente di concentrazione (da dove sono più concentrate a dove lo sono meno). Le

permeasi non sono propriamente enzimi ma hanno alcune caratteristiche di 18

comportamento simili; per prima cosa la specificità del rapporto, perché trasportano in

maniera molto specifica. Con il trasportatore la velocità inizialmente aumenta molto, poi

rimane costante e non aumenta più anche se aumenta la concentrazione perché le

permeasi sono tutte sature. Ci sono delle molecole specifiche (inibitori) che bloccano le

loro attività come avviene anche per gli enzimi. In secondo luogo, non vi è dispendio di

energia perché a determinare il trasferimento della molecola sono i continui cambiamenti

Vi può essere anche un’ inversione del verso del trasferimento.

di conformazione.

TRASPORTO ATTIVO (con dispendio di energia)

Sia nel trasporto attivo che in quello passivo le proteine carrier si comportano nello stesso

modo, la differenza è che nella permeasi il cambiamento di trasformazione avviene

spontaneamente.

Il trasferimento può essere:

1) uniporto; se passa solo una molecola attraverso il trasportatore

2) trasporto accoppiato, che a sua volta si divide in simporto (il trasportatore può

trasportare più molecole diverse nella stessa direzione), e antiporto (se avviene il

trasferimento contemporaneo di due diverse molecole in direzioni opposte).

POMPA SODIO-POTASSIO

Le pompe trasferiscono contro gradiente di concentrazione e, quindi, c’è sempre consumo

di energia; in questo caso non si inverte il verso del trasferimento delle molecole, vanno

+

E’ un antiporto che trasporta 3 ioni NA

sempre nella stessa direzione. fuori dalla cellula e

+ all’interno della

2 ioni K dentro; il potassio è più concentrato cellula e il sodio fuori; questo

sistema è detto pompa elettrogena.

TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO

C’è un sistema di trasferimento del glucosio dall’esterno della cellula (contro

verso l’interno

+

gradiente); c’è un simporto di ioni sodio e un ingresso contemporaneo di Na che viene

+ fa aumentare l’affinità della

traferito secondo gradiente. Il legame della permeasi con Na

permeasi per il glucosio. Il trasporto del glucosio è quindi associato ad un trasporto

passivo secondo gradiente; il trasporto attivo secondario è associato a quello degli ioni

sodio (pompa sodio potassio). Gli enterociti fanno entrare le molecole di glucosio da un

lato e dall’altro escono per andare nel sangue: si dice trasporto transcellulare. Il glucosio

entra a seguito dello ione sodio ed esce normalmente dalla cellula secondo gradiente; per

far uscire il sodio c’è la pompa sodio-potassio che ripristina la minore concentrazione di

+ all’interno della cellula.

Na 19

In alcuni casi ci sono delle proteine di membrana che non si devono spostare e, quindi, ci

sono vari modi per limitarne la mobilità laterale. Uno di questi sono le giunzioni occludenti

che impediscono il passaggio delle proteine dalla regione apicale a quella vasolaterale

della cellula. Si chiamano giunzioni occludenti perché occludono lo spazio intercellulare e,

quindi, lo spazio tra due cellule è sigillato.

CITOSOL (citosol=ialoplasma)

Il citoplasma ha una struttura microtrabecolare, non è omogeneo. Il citosol occupa oltre il

50% del volume cellulare; in esso avvengono alcune importanti vie metaboliche, vi sono

molecole di riserva e gli elementi del citoscheletro. Se aumenta la viscosità il citoplasma

può passare dallo stato di sol a quello di gel ma, poiché le molecole sono in soluzione, è

importante che rimanga allo stato di sol in modo che le sue componenti possano

diffondere liberamente. Il citosol è la sede in cui si originano le molecole destinate a

essere smistate nei diversi organuli cellulari.

L’origine degli organelli cellulari; i mitocondri sarebbero in realtà procarioti aerobi che,

inglobati dalla cellula, sarebbero diventati anaerobi. Il reticolo endoplasmatico potrebbe

essere comparso contemporaneamente con il nucleo come invaginazione della membrana

plasmatica che andava a circondare il nucleo; fu chiamato così perché aveva un aspetto

reticolare (reticolo) e non si vedeva perché era dentro alla cellula (endo-plasmatico).

IL RETICOLO ENDOPLASMATICO

Il reticolo endoplasmatico non è visibile al microscopio ottico, ma a quello elettronico; può

essere liscio (smooth) o ruvido/granulare (rough) e, a seconda del tipo cellulare, può

prevalere un tipo oppure l’altro. Il reticolo endoplasmatico ruvido ha adese alla faccia

rivolta verso il citosol i ribosomi, che sono le particelle che rendono ruvido il reticolo. Le

membrane del reticolo costituiscono sacchi o tubuli appiattiti; il reticolo ruvido è connesso

all’involucro che chiude il nucleo, ed è costituito da cisterne piatte con andamento

regolare, mentre quello liscio è costituito fondamentalmente da tubuli con andamento

piuttosto irregolare.

Nella sezione al microscopio elettronico a trasmissione si riconoscono i profili allungati del

reticolo ruvido, mentre le sezioni di quello liscio dipendono da come sono sezionati i tubuli,

perché sono tubuli che si anastomizzano tra loro (cioè sono collegati). La presenza o

l’assenza dei ribosomi non è l’unico criterio per distinguere i due reticoli perché sono

differenti anche nella forma.

Nelle cellule del fegato vicino al reticolo liscio ci sono granuli di glicogeno; in cellule

interstiziali che producono steroidi (testicolo, cellula uovo o surrene) c’è molto reticolo

A seconda dell’attività

liscio in cui avvengono le attività di sintesi delle molecole steroidee.

della cellula prevale un reticolo o l’altro. 20

Per separare i singoli organuli cellulari si fa l’omogeneizzazione e il frazionamento per

centrifugazione sulla base del coefficiente di sedimentazione:

1) omogeneizzazione del tessuto

2) centrifugazione; si ottiene una separazione in base al coefficiente di

che tiene conto di diverse caratteristiche che sono l’insieme della

sedimentazione

forma e del peso specifico del campione; l’unità di misura è S (Svedberg); i

microsomi sono il risultato a seguito della omogeneizzazione e centrifugazione della

frammentazione del reticolo endoplasmatico che, dopo essere stato frullato, dà

origine a vescicole di dimensioni variabili (frazione microsomiale)

insieme è centrifugare l’insieme delle

Un altro metodo per separare tutte le componenti

particelle in un mezzo che ha densità variabile e, quindi, le particelle si stratificano a livelli

diversi.

IL RETICOLO ENDOPLASMATICO RUVIDO

Il reticolo di per sé non è visibile al microscopio ottico, però i ribosomi sono costituiti da

RNA e, quindi, il citoplasma di una cellula molto ricca di reticolo endoplasmatico ruvido

sarà basofilo perché l’RNA si lega a coloranti basici. Nell’ergastoplasma si vede al

microscopio ottico il citoplasma basofilo di quelle cellule del pancreas ricche di reticolo

endoplasmatico ruvido. Le zolle di Nissl (o sostanza tigroide) sono chiazze diffuse in tutto

il citoplasma di grossi neuroni fortemente basofile; i ribosomi possono essere attaccati al

reticolo o liberi nel citoplasma (basofilo) e, anche nelle zolle, i ribosomi possono essere

attaccati o liberi. Il pancreas è costituito da tante strutture acinose, la parte apicale delle

cellule non è colorata, mentre quella basale e laterale è basofila (ergastoplasma), in

questa regione vi è il reticolo endoplasmatico granulare. I neuroni sono colorati con la

chionina, non sono colorati in modo omogeneo ma presentano le zolle di Nissl, che sono

costituite da gruppetti di cisterne di reticolo endoplasmatico e in parte da ribosomi liberi;

tutti i citoplasmi di cellule che non hanno reticolo granulare sono acidofili. La membrana

del reticolo è leggermente più sottile di quella plasmatica (di 5/6 nm) ed è più ricca di

proteine che di lipidi, anche gli zuccheri sono minori e ci sono solo nella faccia rivolta

verso il lume.

I RIBOSOMI all’interno dei mitocondri detti

Esistono anche dei ribosomi mitoribosomi. Le due subunità

del ribosoma se sono associate (cioè solo durante la traduzione), portano il ribosoma ad

avere un coefficiente di sedimentazione di 80 S, se no i coefficienti di sedimentazione

separati sono 60 S e 40 S. I ribosomi sono costituiti da RNA e proteine soprattutto nella

subunità maggiore; ci sono diverse classi di RNA maggiore (5 S, 28 S e 5.8 S) e minore

(18 S), il 5 S viene trascritto fuori dal nucleolo e il resto dentro al nucleolo. I ribosomi si

formano nel nucleolo; le proteine sono sintetizzate nel citoplasma, e quando entrano nel

nucleo si associano con il DNA a formare i ribosomi ed escono dal nucleo. Il ribosoma

scorre lungo il messaggero dove vi è una sequenza di triplette di nucleotidi (codoni): ad

ogni codone viene associata una molecola proteica. La traduzione avviene

contemporaneamente da tanti ribosomi collocati lungo la molecola di RNA messaggero e

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si formano i poliribosomi. Tutti i ribosomi sintetizzano proteine che possono rimanere

libere nel citosol, andare negli organuli cellulari delimitati da membrana, possono andare

nella membrana e delimitare il lume oppure andare fuori dalla cellula. I ribosomi sono tutti

uguali ma il loro comportamento è legato al destino della proteina che sintetizzano.

La traduzione inizia sempre su ribosomi liberi del citosol, se la proteina sintetizzata

(definita dall’RNA messaggero) è destinata a rimanere libera nel citosol o ad andare in

alcuni organuli (nucleo, mitocondri, cloroplasti o perossisomi). In questo caso si ha

un’importazione postraduzionale; la sintesi si completa nel citosol e il traferimento delle

e poi avviene l’importazione

proteine avviene dopo che è finita la traduzione

postraduzionale negli organuli; la traduzione in pratica si completa nel ribosoma libero.

Se, invece, la proteina ha come destino di rimanere nel reticolo o di andare nel complesso

del Golgi o nei lisosomi oppure di essere esocitata o nella membrana, allora la traduzione

il ribosoma con l’RNA messaggero trasloca sul reticolo

iniziata nel citosol si blocca e l’importo nel reticolo è

endoplasmatico e lì riprende la traduzione: cotraduzionale, cioè

contiene anche l’informazione

contemporaneo alla traduzione. Il gene relativo alla proteina

riguardante il suo destino; nella proteina sintetizzata c’è un pezzo di molecola c