Principi di Biologia e genetica

Metabolismo dei carboidrati

Negli epatociti permette la glicogenolisi. Il fegato deve rilasciare il glucosio nel sangue per fornire gli altri tessuti.

Sintesi di molecole lipidiche

Importanti componenti delle membrane biologiche (comprese quelle del reticolo stesso) sono i fosfolipidi e colesterolo e infine i trigliceridi (riserva di energia).

Detossificazione

Avviene essenzialmente a livello delle cellule epatiche mediante una serie di reazioni chimiche. Il REL è in grado di degradare sostanze chimiche tossiche come droghe, alcool, anfetamine, sostanze cancerose, in composti idrosolubili che possono essere escreti. Queste sostanze tossiche vengono chiamate xenobiotici i quali possono essere additivi alimentari, aromatizzanti, coloranti, pesticidi, sottoprodotti della combustione e della clorazione delle acque, inquinanti ambientali, farmaci. Che cosa accade quando un organismo viene esposto ad uno xenobiotico?

• Assorbimento: avviene attraverso le membrane biologiche
• Distribuzione:

avviene attraverso il circolo sanguigno

Metabolismo: reazioni di biotrasformazione per aumentare l'idrosolubilità degli xenobiotici, evitandone l'accumulo negli organismi e favorendone l'escrezione in ambiente acquoso

Escrezione: avviene attraverso soluzioni acquose

Alcool e molte altre droghe stimolano le cellule epatiche a produrre maggiori quantità di REL liscio incrementando la velocità con cui tali cellule riescono a detossificare le droghe in gravidanza.

La maggioranza delle reazione di biotrasformazione degli xenobiotici avviene nel fegato dell'adulto grazie all'enzima citocromo P450 attraverso la reazione di monossigenazione, ossia il trasferimento di un atomo di ossigeno

IMMAGAZZINAMENTO DEL CALCIO

Il reticolo endoplasmatico liscio situato attorno a ciascun gruppo di miofibrille prende il nome di reticolo sarcoplasmatico. Molto sviluppato e specializzato, in quanto è il principale deposito intracellulare di Ca2+, fondamentale

Per la contrazione muscolare

RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO

Il reticolo endoplasmatico rugoso svolge un ruolo fondamentale e al suo interno vi sono presenti i ribosomi; quindi, è molto importante per la sintesi e l'assemblaggio delle proteine.

Viene definito reticolo rugoso o ruvido proprio per la presenza di tanti ribosomi. È formato da tanti canalicoli e cisterne ampie ed appiattite, interconnessi tra loro e ricoperti sulla superficie citoplasmatica da ribosomi. Ha la funzione di sintetizzare le proteine destinate a essere:

• Esportate al corpo di Golgi
• Esportate ai Lisosomi
• Esportate alle vescicole di accumulo
• Secrete dalla cellula
• Proteine della membrana citoplasmatica

Quindi il reticolo endoplasmatico rugoso è molto importante perché nei ribosomi i polipeptidi vengono sintetizzati e da qui poi vengono ulteriormente assemblati e glicosilati; infatti, le proteine si trasformano in glicoproteine, cioè vengono aggiunti degli zuccheri.

Attraverso delle vescicole le proteine escono e la glicoproteina passa nella superficie cis dell'apparato del Golgi, qua viene ulteriormente glicosilata. Le proteine vengono riarrangiate a livello tridimensionale da particolari enzimi chiamati "chaperoni molecolari", i quali sono enzimi del reticolo endoplasmatico rugoso che catalizzano l'arrangiamento tridimensionale delle proteine.

I ribosomi possono essere sia liberi nel citoplasma oppure associati alle membrane del reticolo endoplasmatico ma anche dell'involucro nucleare. I ribosomi sono gli organuli che provvedono alla sintesi proteica. Nelle cellule eucariotiche possono essere:

• Liberi nel citoplasma, producono proteine utilizzate nel citoplasma
• Legati al reticolo endoplasmatico, producono proteine destinate ad essere inserite nelle membrane o esportate dalla cellula

Ribosomi liberi e legati sono identici e possono alternarsi. Ogni ribosoma è formato da due subunità, una subunità

maggiore ed una subunità minore, quando le due subunità si uniscono funzionano come delle vere e proprie fabbriche per l'assemblaggio delle proteine.

Le dimensioni dei ribosomi vengono classificati in base al loro coefficiente di sedimentazione, espresso in unità Svedberg (S), cioè l'unità che misura la densità di un organulo cellulare o di una macromolecola verificando il punto in cui si sedimenta mediante ultracentrifugazione in gradiente di densità.

I ribosomi sono complessi fortemente interconnessi di proteine ed RNA. Denominati secondo la loro velocità di sedimentazione: 70s batterici, 80s eucariotici (coefficiente di sedimentazione).

Ogni ribosoma contiene tre siti di legame per le molecole di tRNA, noti come:

1. Sito A: sito dell'amminoacil-Trna
2. Sito P: sito del peptidil tRNA
3. Sito E: uscita

APPARATO DI GOLGI

Processa, smista e dirige le proteine del RER. Le smista alle differenti parti del sistema di endomembrane.

• Vescicole transfer
• Cisterne
• Vacuoli di condensazione

1. Regione CIS (quella più vicina al RE)
2. Regione MEDIANA
3. Regione TRANS (quella più vicina alla membrana plasmatica, proteine impacchettate in vescicole)

• Vescicole secretorie
• Lisosomi
• Membrana cellulare

• Sintesi dei lipidi
• Sintesi dei polisaccaridi
• Formazione dei lisosomi

Numerose sono le destinazioni indicate da segnali molecolari:

1. Proteine trattenute nel Golgi perché residenti funzionalmente in esso
2. Proteine destinate ad altri comparti cellulari (lisozima)
3. Proteine dirette verso la membrana plasmatica, perché destinate a farne parte o seguono la via della secrezione

SINTESI DI GLICOPROTEINE

Processo di glicosilazione: modificazione post-traduzionale di una proteina, che vede l'aggiunta di zuccheri (una catena o singoli carboidrati) alla catena peptidica. Avviene per due motivi:

• Una proteina glicosilata raggiunge un ripiegamento corretto, esplicando così la sua funzione
• La glicosilazione protegge dall'attacco

Esistono 2 tipi di glicosilazione:

1. N-Glicosilazione
2. O-Glicosilazione

SEPARAZIONE DEI MICROSOMI

Uno studio che permette di separare gli organelli presenti nelle cellule è quello mediante la centrifugazione. Alla fine della centrifugazione avremo i microsomi ovvero il RER, il REL e l'apparato del Golgi.

• FRAZIONAMENTO CELLULARE

• Secrezione Costitutiva: continua e fornisce, per esempio, proteine di una nuova sintesi alla membrana plasmatica nel caso in cui questa deve crescere di dimensioni per poi dividersi
• Secrezione Regolata: è intermittente e le vescicole si accumulano in prossimità della membrana, ma si fondono con essa solo quando la cellula viene stimolata da un segnale extracellulare rappresentato ad esempio da un aumento del livello ematico di glucosio che segnala ad alcune cellule pancreatiche di secernere l'ormone insulina

I primari si formano per gemmazione del complesso del Golgi. I loro enzimi idrolitici sono sintetizzati nel RE rugoso. Questi enzimi attraversano il lume del RE, molecole di carboidrati si attaccano agli enzimi/proteine identificando che ogni proteina è destinata ai lisosomi anziché uscire dalla cellula.

I lisosomi sono in grado di degradare tutti i tipi di polimeri biologici:

• Proteine
• Acidi nucleici
• Lipidi
• Polisaccaridi

Svolgono la funzione di sistema digestivo della cellula, degradando sia materiale trasportato dall'esterno della cellula, che componenti cellulari non più utili. Contengono 40 tipi di enzimi idrolitici di diverso tipo. Il pH acido è mantenuto dentro ai lisosomi da una pompa per H+ alimentata ad ATP che trasloca protoni nel lume e ne mantiene il contenuto a pH acido. Le proteine della membrana lisosomica sono fortemente glicosilate per proteggerle dall'autodigestione proteasica.

DEGRADAZIONE LISOSOMA-MEDIATA

I lisosomi sono coinvolti

Nel processo di degradazione e riciclo:

• Materiale extracellulare: attraverso l'endocitosi dove le pieghe della membrana plasmatica circondano la particella che deve essere ingerita, formando intorno ad essa un piccolo vacuolo. Esso in seguito a una strozzatura si libera all'interno della cellula. I lisosomi si fondono con il vacuolo e riversano i loro enzimi sul materiale ingerito.
• Materiale intracellulare: attraverso l'autofagia dove i materiali intracellulari raggiungono i lisosomi attraverso il processo di autofagia, un processo catabolico di autodigestione che è utilizzato dalle cellule per catturare i propri componenti citoplasmatici destinati alla degradazione e al riciclo.

REGOLAZIONE DEL SEGNALE CELLULARE (SIGNALING) SULLA SUPERFICIE LISOSOMIALE

È ormai evidente che il lisosoma svolge un ruolo importante:

• Come sensore dei nutrienti cellulari: ampliando la visione dei lisosomi da semplici esecutori dello smaltimento dei rifiuti cellulari a...