Riassunti di citologia

MICROTUBULI

Nei microtubuli abbiamo la Tubulina che si presenta come un dimero stabile del peso di circa 55

kDa. Esiste tubulina alfa rappresentata da 6 isoforme e punto isoelettrico a 5.3 , tubulina beta

rappresentata 12 isoforme e punto isoelettrico a 5.1 e infine la tubulina gamma individuata

recentemente. Come l’actina anche lei si lega ad un'altra sostanza che è la GTP mentre

l’altraparte lega GDP. I dimeri si associano a-b-a-b formando una struttura cilindrica cava del

diametro di 25 nm e spessore di 5 nm cava, con al centro il proto filamento e tra un filamento e

l’altro una discontinuità detta giuntura longitudinale. Per quanto riguarda la polimerizzazione della

tubulina , essa dipende dalla temperatura infatti viene idrolizzato GTP e procede velocemente a

temperature di 30° o superiore mentre basse temperature favoriscono la depolarizzazione del

polimero (ciò non è valido per l’actina). Vengono chiamate MAP le proteine che copurificano con la

tubulina durante i cicli di polimerizzazione e depolimerizzazione e esse si divino in:

- MAP ad alto peso molecolare che a sua volta si dividono in MAP1 (a,b,c) e MAP 2 (a,b,c)

- MAP a basso peso molecolare o proteine tau

- Proteine STOP scoperte da poco

Anche per la tubulina al termine della polimerizzazione si giunge ad uno steady-state dove le

concentrazioni di dimero e polimero rimangono invariate (sistema altamente dinamico)

Il centro dei microtubuli è detto Centrosoma perché ha la capacità di situarsi al centro della cellula

spingendo i microtubuli verso la membrana. Il centrosoma è una struttura non membranosa posta

vicino al nucleo e circondata da una massa amorfa di materiale pericentrionale, i confini sono

indistinguibili in quanto non è limitato da membrana. All’interno del centrosoma troviamo due

centrioli (detto quindi diplosoma) della lunghezza di 0.5 um e diametro di 0.2 um. La parete del

centriolo è formata da 9 triplette di microtuboli detti microtubulo A , B, C incastrati uno nell’altro con

configurazione (13-10-10). Il centriolo è l’unico organulo che si divide in maniera programmata

tramite mitosi. I centrioli di solito sono disposti in coppia ad angolo retto e le coppie di centrioli si

differenziano in un centriolo più anziano (madre) e uno figlio.

Per quanto riguarda la motilità sui microtubuli si parla di due tipi di trasporto:

- Trasporto vescicale : dove la chinesina viaggia verso l’estremità + e la dineina verso

l’estremità –

- Trasporto assonale: dove la chinesina ha un trasporto anterogrado di 1 um/s e la dineina

un trasporto retrogrado di 2 um/s.

FILAMENTI INTERMEDI

Le proteine dei filamenti intermedi non hanno polarità ne dinamiche particolari, hanno resistenza

chimica e strutturale e sono suddivisi in 5 classi:

- Cheratine dure (peli, unghie)

- Cheratine molli (epiteli)

- Vimentine (tessuto connettivo) tra queste anche la desmina e la periferina

- Neuro filamenti che possono essere a catena leggera media e pesante

- Lamine nucleari (forma la struttura della parete del nucleo) si parla di lamine A, B, C

Le prime 4 classi sono citoplasmatiche e la quinta è nucleare. La cheratina è una proteina

filamentosa ricca di zolfo molto resistenze, si tratta di una struttura quaternaria formata da più

strutture terziarie messe una in fila all’altra con struttura ad elica lunga 450 A. Si possono dividere

in base alla consistenza in dure e molli oppure in base alla struttura secondaria in alfa-cheratine e

in beta-cheratine. Inoltre possono essere acide o neutrobasiche.

I filamenti intermedi formano dei dimeri di lunghezza 40 nm che a loro volta si associano e formano

tetrameri.

CIGLIA E FLAGELLI

Sono strutture dedicate alla motilità. Per quanto riguarda le ciglia hanno un diametro medio di 200

nm e una lunghezza di 5-10 um rivestite da membrana. Le ciglia presentano una porzione libera

(tratto espanso) rivestito da membrana lungo 9nm e una porzione infissa composta da piastra

basale,corpuscolo basale e radichette (proteine). La struttura delle ciglia è di tipologia assonema

con 9 coppie periferiche e 2 centrali. Il battito ciliare rimane sempre regolare e può essere

metacrono dove ciascuna fila si trova leggermente sfalsata rispetto alla successiva e sincrono

(sincronizzato).

I flagelli invece sono appendici cellulari sottili e lunghi fino a 100-150 um. Hanno una funzione

motoria e sono tipici soprattutto dei batteri bacillari.

Per quanto riguarda la motilità a livello cellulare lo spermatozoo si muove un mm al secondo, poi

abbiamo strutture composte da ciglia più assonema (microtubuli + derma) come i protozoi ciliati poi

strutture di actina e miosina come le amebe e strutture di polimerizzazione di actina come

fibroblasti , macrofagi e cono di crescita neuronale.

GLI INCLUSI

Sono accumoli di materiale all’interno della cellula e si identificano come sostanze di riserva (lipidi-

a lungo termine e glicogeno- a medio termine). Gli inclusi sono dei pigmenti che costituiscono la

melanina e la lipofuscina indice di invecchiamento neuronale.

I RIBOSOMI

Sono organuli cellulari immersi nel citoplasma o ancorati al RER o contenuti in altri organuli

(mitocondri e cloroplasti) responsabili della sintesi proteica. La loro funzione è quella di leggere le

informazioni contenute nella catena di RNA messaggero. I ribosomi sono composti da sub unità

maggiore e minore. Sono classificati in base alla velocità che determina il coefficiente di

sedimentazione S, la sub maggiore è di 50 S avente almeno 34 proteine e la minore di 30 S

avente almeno 21 proteine, per quanto riguarda le cellule procariote (nelle eucariote 60 e 40 S il

ribosoma è di 80 S contro i 70 della procariota). la loro disposizione all’interno della cellula varia a

seconda del tipo di cellula, esistono inoltre ribosomi detti liberi perché si trovano liberi nel

citoplasma o fanno parte dei cloroplasti e mitocondri e ribosomi legati alle membrane. La sintesi

proteica detta anche traduzione è il processo chimico attraverso il quale l’informazione genetica

contenuta nel mRNA viene convertita in proteine che svolgono nella cellula molte funzioni. La

sequenza delle proteine è sintetizzata dal mRNA e la sub minore è la prima che si attacca all’RNA

e il primo amminoacido è la metonina (detto tRNA iniziatore) , agisce solo in seguito la sub

maggiore. La sintesi proteica inizia sempre dall’N-terminale di una proteina verso il suo C-

terminale. Nei procarioti invece il corretto legame tra ribosoma e mRNA è facilitato

dall’accoppiamento di una serie di basi nota come sequenza di Shine-Dalgarno che si trova tra 5 e

10 nucleotidi prima del codone di arrivo. Al termine della sintesi proteica si formano tre siti “E-P-A”.

Esistono anche inibitori specifici usati per bloccare la sintesi, quali l’anisomicina e ilcicloesimide.

RETICOLO ENDOPLASMATICO

È una struttura complessa che si estende in quasi tutto il citoplasma, formata cisterne e tubuli. Il

reticolo endoplasmatico (RE) si divede in:

- Reticolo endoplasmatico rugoso o ruvido (RER)

- Reticolo endoplasmatico liscio o agranulare (REL)

Il reticolo endoplasmatico ruvido è ricoperto di ribosomi ancorati alla membrana tramite proteine

dette riboforine, esso è la prima tappa delle proteine; qui le proteine destinate alla membrana

plasmatica e alla secrezione si ripiegano durante la sintesi proteica. Il RER ha affinità per coloranti

basici grazie alla presenza di ribosomi. Al microscopio ottico esso è ben visibile.

Il reticolo endoplasmatico liscio invece non presenta né ribosomi né cisterne (a differenza del

RER) ma tubuli di membrana ramificati e collegati reciprocamente. Il REL è molto sviluppato nelle

cellule che producono ormoni stereoidei e al suo interno avviene la sintesi dei fosfolipidi,

l’accumolo e il rilascio di calcio e la detossificazione. Nel reticolo endoplasmatico liscio avviene

anche la sintesi del colesterolo e ormoni stereoidei e infine il metabolismo dei carboidrati.

( curiosità: l’involucro nucleare deve essere visto come una specializzazione del RER infatti è

un’ampia cisterna di RER ricurva che ricorda lo spazio nucleare)

Per quanto riguarda la sintesi proteica , il ribosoma con N terminale viene bloccato e riprende poi a

sintetizzare il polipeptide. Attraverso il traslocone il polipeptide riesce a penetrare il lume del

reticolo e nel traslocone viene bloccata la traslocazione del polipeptide, ciò che non riesce a

passare fuoriesce dal citoplasma.

Paradosso di Levinthal (sul ripiegamento delle proteine): una proteina di 100 aminoacidi ha a

disposizione circa 10 alla 143 diverse conformazioni, se la proteina esplorasse in maniera casuale

queste conformazioni ad una velocità di una ogni picosecondo, ci vorrebbe un tempo superiore

all’età dell’universo per raggiungere la conformazione corretta. Durante il ripiegamento delle

proteine del RE si formano ponti di solfuro, se ho 3 cisterne si formano 2 ponti e se se ne crea uno

sbagliato questo viene distrutto tramite la proteina disolfuro isomerasi.

CHAPERONES MOLECOLARI

Sono proteine che prevengono associazioni non corrette e aggregazione di catene polipeptidi che

non ripiegate sia in condizioni fisiologiche che in condizioni di stress, in sintesi aiuta la proteina a

raggiungere la sua conformazione ma se non ci riesce la porta alla degradazione. Esistono

numerose famiglie di Chaperones tra queste ricordiamo le Heat Shock proteins classificate a loro

volta in 6 famiglie (hsp100 , hsp90, hsp70, hsp60, hsp40 e le small hsp.

GLICOSILAZIONE

Per glicosilazione si intende una modificazione post-traduzionale di una proteina, che vede

l’aggiunta di zuccheri (una catena o singoli carboidrati) alla catena peptidica. Essa avviene per più

motivi, innanzitutto perché una proteina glicosilata raggiunge un ripiegamento corretto inoltre la

glicosilazione protegge dall’attacco di proteasi ed aumenta la solubilità della molecola proteica. La

maggior parte delle proteine che vengono glicosidate sono destinate a diventare proteine di

membrana in quanto le catene di zuccheri vanno a formare infatti il glicocalice che circonda il

plasmalemma. L’aggiunta di catene oligosaccaridiche si realizza nel RER e nel Golgi, per questo

esistono due tipi di Glicosilazione:

- Glicosilazione in N

- Glicosilazione in O

La N-glicosilazione vede l’aggiunta di una catena glucida standard a livello dell’atomo di azoto di

una catena laterale di asparagina. Inizia nel reticolo endoplasmatico ruvido e termina nel Golgi. La

prima fase consiste nell’aggiunta di una catena di 14 zuccheri ad un residuo laterale di asparagine,

la seconda fase invece consiste nella modificazione della catena di zuccheri appena aggiunta. La

N-glicosilazione serve anche a rendere la proteina più idrof