Citologia - capitolo 5A sul citoplasma

RER all’interno del quale vengono sintetizzate numerose proteine fondamentali per la

vita dei perossisomi e proteine di membrana.

Come detto una delle funzioni fondamentali del RER è quella di sintetizzare le

proteine di membrana. A esse però deve essere garantito un giusto smistamento per

questo su di essa sono presenti SEQUENZE SEGNALE che servono ai recettori di

smistamento a indirizzarla correttamente verso l’organo bersaglio sulla cui membrana

ci sono recettori e CANALI DI TRASLOCAZIONE che la conducono dove è

richiesta se tale sequenza manca la proteina resta libera nel citoplasma. Lo

smistamento avviene in due modi: VIA CITOPLASMATICA e VIA SECRETORIA.

Per quanto riguarda la via citoplasmatica,detta anche importazione post

traduzionale,la proteina a seconda che abbia o meno la sequenza segnale può

raggiungere l’organo bersaglio o restare nel citosol. Per quanto riguarda invece la via

secretoria, detta anche importazione cotraduzionale,la proteina appena uscita dalla

sub maggiore del ribosoma ha una sequenza segnale letta e riconosciuta dal ribosoma

stesso che si lega a essa e la trasporta sul RE che diventa RER e qui completa la sua

sintesi introducendola gradualmente nel lume. La sequenza segnale è caratteristica

per ogni organo bersaglio. Abbiamo detto che il RER sintetizza le proteine trans

membrana,prima di illustrare le tipologie è bene distinguere le tre tipologie di

proteine:

Attraversa una sola volta la membrana con l’estremità amino terminale verso il

• lume e quella carbossiterminale verso il citoplasma;

Attraversa una sola volta la membrana con l’estremità amino terminale rivolta

• verso il citoplasma e quella carbossiterminale verso il lume:

Attraversa più volte la membrana.

•

Nel primo caso troviamo una SEQUENZA DI ARRESTO DEL TRASFERIMENTO

che impedisce alla proteina di scorrere durante la sintesi e la blocca per poi facilitare

il contatto con la membrana dove essa assume la conformazione αelica.

Nel secondo caso invece vi è una sola sequenza che fa da inserimento e da arresto del

trasferimento. La proteina fuoriesce dal ribosoma solo quando la sua sintesi è quasi

terminata a questo punto la catena si lega al recettore della sua sequenza e viene

bloccata in modo che la sua sintesi possa concludersi. Solo a questo punto viene

inserita nel lume però la sequenza non è rimossa.

Per quanto riguarda l’ultimo caso, tale condizione è resa possibile dalla presenza di

coppie di segnali INSERIMENTO-ARRESTO DEL TRASFERIMENTO-ARRESTO

DEL TRASFERIMENTO.

Sappiamo che una volta sintetizzate ,le proteine possono subire MODIFICHE

POST-TRADUZIONALI:

Glicosilazione si svolge in due modi: N se la catena oligosaccaridica si lega a

• un azoto; O se la catena oligosaccaridica si lega a un ossigeno.

Modifiche covalenti a carico di aminoacidi : nel RER avviene una

• idrossilazione di prolina e lisina che generano due aminoacidi non compresi fra

i 20 canonici: IDROSSIPROLINA e IDROSSILISINA.

Quando il reticolo endoplasmatico non ha ribosomi prende il nome di REL e si

differenzia da esso non soltanto per la mancanza di ribosomi ma anche perché

contiene enzimi e proteine molto differenti dal RER. Esso svolge numerosissime

funzioni per il nostro organismo:

BIOGENESI DELLE MEMBRANE: gran parte della componente lipidica

• presente nelle membrane è sintetizzata nel REL poichè ci sono numerosi

enzimi con il sito attivo rivolto verso la faccia citoplasmatica dello stesso. Si

genera quindi un foglietto molto ricco di lipidi e uno che è carente a questo

punto intervengono due enzimi SCRAMBLASI che porta i lipidi da un

foglietto dove ce ne sono tanti a uno dove ce ne sono meno generando due

foglietti identici, e la FLIPPASI che mischia i lipidi mantenendo constante la

loro concentrazione ma rendendo diversi i foglietti. Tale processo consuma

ATP.

SINTESI DI COLESTEROLO E ORMONI STEROIDEI: ecco spiegata l

• presenza elevata di REL in zone dove tali elementi sono fondamentali quali

cellule di leydig,surrene,ovaie,corpo luteo.

DETOSSIFICAZIONE: il corpo umano non sempre riesce a eliminare sostanze

• che risultano insolubili in acqua ecco che interviene il REL dando inizio al

processo di IDROSSILAZIONE che prevede l’aggiunta a quelle sostanze

insolubili di gruppi OH polari che li rendono molto più solubili e quindi capaci

di essere esplulsi.

METABOLISMO DI CARBOIDRATI: il REL interviene nella riduzione del

• glicogeno in glucosio. Infatti inizialmente il glicogeno si trasforma in

glucosio6-fosfato,una molecola ancora molto grande e quindi interviene il

GLUCOSIO 6-FOSFATI un enzima del REL che elimina il fosfato e permette

al glucosio di arrivare al sangue.

IMMAGAZINAMENTO DEL CALCIO: il calcio è un elemento fondamentale

• per la trasmissione degli impulsi primo fra tutti quello della contrazione

muscolare. Quando le pompe ATPasiche poste sulla membrana del REL

vengono colpite da un impulso si aprono ciò determina l’insorgere di un

gradiente di concentrazione che fa separare il calcio dal citoplasma e permette

al calcio di inviare lo stimolo; quando l’impulso cessa i canali si chiudono e il

gradiente sparisce.

I PEROSSISOMI:essi svolgono un ruolo chiave nel metabolismo cellulare; hanno

una membrana con un singolo strato e matrice granulare i cui granuli talvolta si

addensano a formare il nucleoide. Hanno dimensioni tra 0.6 e 0.7 micron e forma che

varia da sferica a bastoncellare. Contengono enzimi quali IDROLASI o OSSIDASI

che operano solo in condizioni basiche per questo motivo il pH del lume è sempre

maggiore di 8. Sono organuli mobili infatti nei mammiferi seguono i percorsi dei

microtubuli nelle piante e nei lieviti quelli dei filamenti di actina. Essi sono in

numero abbastanza costante nel citoplasma tuttavia se ci sono condizioni in cui il

metabolismo richiede il loro intervento proliferano velocemente. Essi svolgono

molteplici funzioni quali:

METABOLISMO DEL PEROSSIDO DI IDROGENO: quando l’ossidasi

• genera il perossido la catalasi deve demolirlo, in due modi: via CATALITICA o

via PEROSSIDASICA.

DETOSSIFICAZIONE ;

• RIMOZIONE DI RADICALI LIBERI E ALTRE SOSTANZE REATTIVE

• DELL’OSSIGENO: tali sostanze sono demolite grazie a particolari enzimi

quali SUPEROSSIDO DISMUTASI,CATALASI e GLUTATIONE

PEROSSIDASI.

OSSIDAZIONE DELL’ACIDO URICO: a partire dalla purina degli acidi

• nucleici si ha la reazione:acido urico+O >ALLANTONINA e H O .

2 2 2

L’allantonina si trasforma in urea ed è espulsa.

OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI può essere α ossidazione o β

• ossidazione; nel primo caso essa interviene sulle catene laterali nel secondo si

formano gruppi acetile con 2 atomi di carbonio.

I perossisomi,secondo De Duve,si generavano per simbiosi. Oggi la teoria più

probabile è quella che vede i perossisomi con generati da estensioni tubulari della

membrana del RE infatti gli enzimi dei perossisomi sono molto simili a quelli del RE

sintetizzati nei ribosomi del RER.

L’apparato di GOLGI scoperto nel 1898 dal medico e istologo Golgi, è un organulo

citoplasmatico formato da pile di cisterne in numero variabile da 4 a 6 fino ad

arrivare a 10. Esso consta di una parte CIS o PROSSIMALE rivolta verso il RER e

una TRANS o DISTALE rivolta verso la superficie cellulare. Esso è situato

generalmente vicino al nucleo e al RER. Le sue cisterne di distinguono in

APPIATTITE o ARRICCHITE da vescicole di due tipi: di trasporto,piccole e

abbondanti nella faccia cis; di secrezione,grandi e abbondanti nella faccia trans. Le

vescicole assicurano la comunicazione tra cisterne e RER tuttavia vi sono le

VESCICOLE SPOLA che assicurano la comunicazione fra cisterne.

Sappiamo che il Golgi è una sorta di tramite tra RER e spazio extracellulare infatti la

faccia cis è continuamente bombardata da vesciole che trasportano materiale dal RER

e altrettanto continuamente dalla faccia trans dipartono vescicole. Tuttavia ciò che

non è molto chiaro è il meccanismo di comunicazione tra cisterna e cisterna. Esistono

due ipotesi:

TRASPORTO VESCICOLARE prevede che sia la vescicola stessa a muoversi

• dalla faccia cis alla trans ;

MATURAZIONE DELLE CISTERNE prevede che le cisterne man mano che

• maturano si muovono dalla faccia cis alla trans e quindi le vescicole siano

usate solo come flusso retrogrado cioè come sistemi per garantire una

concentrazione costante di specifiche sostanze in altrettanto specifiche zone

della cellula. Essa è la più accreditata.

Le proteine arrivate al Golgi dal RER possono avere tre diversi destini: tornare al RE

se sulla proteina è presente il segnale KDEL(diversamente sarebbe esocitata);restare

nel Golgi se si instaurano domini idrofobici; essere inviate ai lisosomi .

I lisosomi sono organuli citoplasmatici atti alla digestione cellulare. Essi hanno

dimensioni che variano da 0.2 a 1 micron e forma tondeggiante. Nel loro lume

contengono enzimi appartenenti alla famiglia delle IDROLASI ACIDE che operano

solo in condizioni di pH molto acido ecco perché sulla membrana sono presenti

pompe protoniche che mantengono all’interno del lume un pH di 5. Tuttavia per

preservare la membrana dalla distruzione dovuta all’elevata acidità su di essa vi è la

continua glicosilazione delle proteine. (glicosilazione = modifica post tradizionale

della proteina che prevede l’aggiunta di zuccheri alla catena peptidica). I lisosomi

sono fortemente eterogenei poiché eterogenea è la gamma di sostanze da digerire. La

nascita di un lisosoma è spiegato da una teoria che prevede, a partire da una

invaginazione della membrana plasmatica,la formazione di un endosoma precoce

contenete pompe protoniche che idrolizzando l’endosoma precoce lo trasformano in

endosoma tardivo; questo si lega con particolari vescicole provenienti dal Golgi e si

trasforma in endolisosoma e quindi in lisosoma. Quando esso si lega a un fagosoma si

dice fagolisosoma. I lisosomi non sempre riescono a eliminare completamente le

sostanze che incontrano specie se stiamo parlando di neuroni o cellule del miocardio i

cui residui restano silenti e si trasformano in lipofuscina. I lisosomi hanno un ruolo

chiave in molti processi fondamentali per il nostro organismo primo fra tutti la

produzione di melanina. Sappiamo infatti che i melanociti formano melanina dalla

tirosina e la depositano nei melanosomi che la esocitano nello spazio extracellulare; a

questo punto i cheratinociti la catturano e la trasportano nell’epidermide. I lisosomi

intervengono anche nella disgregazione dell’acrosoma per facilitare il contatto tra

cellula uovo e spermatozoo; nell’blastocisti embrionale che prevede l’azione di

enzimi acidi che scavano una nicchia nella cavità