Appunti del corso di Biologia cellulare

GIUNZIONI DI ANCORAGGIO

 Assicurano l’aderenza cellula-cellula o cellula-membrana basale.

 Si trovano a livello dei tessuti epiteliali

 I siti di attacco di microfilamenti: giunzioni aderenti o contatti focali.

 I siti di attacco dei filamenti intermedi sono i desmosomi o emodesmo-

somi.

 Sono gruppi di cellule che funzionano come robuste unità strutturali, per-

mettono la connessione tra due cellule o tra cellule e matrice suppor-

tate dagli elementi del citoscheletro.

STRUTTURA GENERICA

Sono formate da due classi di proteine:

Connettore proteico intracellulare (collegato al filamento del citoscheletro e alla caderina),

- Proteine linker transmembrana- caderine (legano il connettore proteico e la proteina linker dell’altra

- cellula).

Avviene un riconoscimento omofitico tra le due proteine linker che permette a due cellule di unirsi.

Ci sono tre tipi di caderine: caderine E – epiteliali, P – placentari e N – nervose.

GIUNZIONI DI ANCORAGGIO CELLULA- CELLULA

1. GIUNZIONI ADERENTI

 Sono abbondanti nelle cellule epiteliali. Formano delle cin-

ture che circondano la cellula nella membrana laterale vi-

cino alla zona apicale.

 Le proteina transmembrana sono la CADERINA E,

 Componente citoscheletrica sono i filamenti sottili.

 I connettori proteici sono l’alpha catenina e beta catenina

=> la proteina beta catenina si lega alla caderina riconoscendo

il dominio citosolico E - caderina; la beta catenina poi si lega

all’alpha catenina e l’alpha catenina si lega ai filamenti sottili.

 Per rendere stabili i filamenti sottili, vengono ancorati dalla proteina alpha actinina, che fasciola le

componenti citoscheletriche.

2. DESMOSOMI

 Componente citoscheletrica è formata dai filamenti intermedi.

 Le proteine transmembrana caderine sono due e sono la desmo-

gleina e desmocollina.

 I connettori proteici sono la placoglobina e desmoplachina, che for-

mano una placca. La caderina si lega alla placoglobina (azzurro), che si

lega alla desmoplachina (rosa), ed essa si lega al FI.

 Hanno una resistenza allo stiramento meccanico.

GIUNZIONI DI ANCORAGGIO CELLULA – MATRICE

3. CONTATTI FOCALI

 Collocate sulla regione basale della cellula (la lamina basale),

 Le integrine sono proteine integrali di membrana che non sono vicine, ma si avvicinano attraverso i

contatti focali formando a due a due un dimero (si dimerizzano).

 Le integrine interagiscono con le proteine di vinculina,

talina e paxillina (mantengono la cellula adesa alla

membrana basale), che si legano all’actina (microfila-

menti).

 Le adesioni focali sono strutture dinamiche, si disas-

semblano nella cellula durante la mitosi (le giunzioni

vengono neutralizzate durante la mitosi).

 Le fibre collagene (formano i tendi che collegano le

ossa ai muscoli) sono molto resistenti.

4. EMODESMOSOMI

 Sono la metà dei desmosomi e si trovano a livello della membrana basale

sulla matrice extracellulare.

 Le integrine e le proteine BP180 sono le proteine transmembrana.

 Sul versante extracellulare: ci sono le laminine (in rosso) che si legano alle in-

tegrine di membrana e le fibre di collagene nella matrice.

 Sul versante citoplasmatico: la placca densa formata da plachine e molecole

di plectina si legano ai filamenti intermedi.

GIUNZIONI COMUNICANTI / GAP

 È presente una comunicazione chimica ed elettrica tra cellule adiacenti per il passaggio di ioni e

piccole molecole (queste cellule erano già collegate da altre giunzioni),

 Un esempio lo possiamo trovare tra gli osteociti (formano le ossa), o i cardiociti (determinano la comu-

nicazione per contrazione).

 Sono presenti sia negli invertebrati che nei vertebrati, dove sono richiesti tempi di comunicazione

rapidi (es. tessuto nervoso o muscolare).

STRUTTURA

Le proteine transmembrana sono le connessine (formate da

sei petali) con struttura circolare che si legano al connessone

(monomeri), e molti connessoni generano una giunzione

GAP.

Le connessine di una membrana si legano a quelle dell’altra

membrana e possono avere due conformazioni:

Chiuse (viene aggiunto un gruppo fosfato ad ogni con-

- nessina);

Aperte (viene tolto il gruppo fosfato).

-

Il cambiamento conformazionale dipende dalla fosforila-

zione delle connessine (aggiunto un gruppo fosfato) da parte

di specifici enzimi. NUCLEO

È il deposito dell’informazione genetica e il centro di controllo della cellula. È

presente in tutte le cellule (tranne nei globuli rossi dei mammiferi che non conten-

gono il nucleo).

Il nucleo contiene:

 Molecole di DNA (cromatina),

 1 o 2 nucleoli (sintesi rRNA – informazione del gene DNA che serve per l’as-

semblaggio delle unità ribosomiali),

 Nucleoplasma che contiene tutto ciò che è presente nel nucleo tranne la

cromatina;

 La matrice nucleare contenente proteine fibrillari.

*Il nucleo di una cellula può avere morfologia e posizione diversa (la morfologia

dipende dal citoscheletro formato dalle lamine).

COMPONENTI DEL NUCLEO

Involucro nucleare o cisterna perinucleare: forma una barriera tra nucleo e citopla-

sma ed è formato da due membrane (esterna e interna - 7/8 nm) con

doppio strato fosfolipidico separate dallo spazio perinucleare (20-40

nm) e interrotte dai pori nucleari.

 Membrana esterna: sono adesi i ribosomi;

 La membrana interna è formata dalle proteine trans-membrana

(emerina e LBR) che fungono da ponti di ancoraggio per la la-

mina nucleare formando una rete (lamina nucleare) che poi si

legano alle molecole di DNA; la fosforilazione delle lamine (en-

zima chinasi) disorganizza la lamina nucleare durante la mitosi

riducendo il nucleoplasma o la matrice nucleare interna.

 La lamina nucleare: struttura costituita da proteine fibrose che

fornisce supporto strutturale al nucleo e contribuisce alla rego-

lazione delle attività genetiche.

 Il poro nucleare è formato da canali di passaggio selettivi di molecole da citoplasma al nucleo nel

quale si inserisce una struttura proteica detta “complesso del poro”.

COMPLESSO DEL PORO

 Formato da più proteine filamentose, chiamate nucleoporine, che si

dispongono attorno a un canale centrale. Regolano il passaggio selet-

tivo delle molecole.

 È formato da due anelli: citoplasmatico esterno e nucleare interno.

 La parte interna ha una struttura a canestro che si restringe,

 La parte esterna ha una struttura “a fiore”.

Tra gli anelli si interpongono i granuli trasportatori che controllano il traspor-

tato verso l’interno. Il canestro nucleare respinge ciò che non deve entrare

nella cellula.

TRASPORTO DI MACROMOLECOLE ATTRAVERSO I PORI NUCLEARI

Le cellule immagazzinano l’informazione genetica nel nucleo, ma sintetizzano le proteine nel citoplasma.

Tutte le proteine richieste nel nucleo devono essere importate dal citoplasma e tutte le molecole di RNA e le

subunità ribosomiali richieste per la sintesi proteica, devono essere esportate dal nucleo al citoplasma. Il tra-

sporto avviene secondo:

Il trasporto attivo => viene utilizzato da grosse molecole

-  Enzimi per la sintesi di DNA e RNA entrano

 mRNA, proteine e subunità ribosomiali escono

Il trasporto passivo => vicino al poro ci sono 8 piccoli canali di di usione per

-  Ioni

 Nucleosidi trifosfati

 Piccole proteine di replicazione e trascrizione

 Proteine per organizzare il DNA (istoni)

I nucleosidi trifosfato entrano nel nucleo e gli istoni entrano nel com-

plesso del poro per creare il DNA.

La forma del nucleo è data da strutture fibrose insolubili che formano

la matrice nucleare e la lamina nucleare.

La matrice nucleare è una matrice gelatinosa ricca di acqua, ioni e

proteine. Costituisce uno scheletro che organizza le fibre di croma-

tina. La componente proteica organizza l’attività nucleare. Inoltre, la

matrice è connessa con la lamina nucleare.

La lamina nucleare è una rete di fibre associata alla membrana nucleare interna

(ricorda un tessuto organizzato), è composta da lamine A, B (B1 e B2) e C e sostiene

la cisterna e le molecole di cromatina. Le mutazioni a carico del gene delle lamine

causa la progeria Hutchinson Guilford.

Le lamine sono siti di attacco per la cromatina che viene ancorata all’involucro nu-

cleare. è formato da 23 coppie di cromosomi omologhi, cioè 46 cromosomi in

Il corredo cromosomico umano

tutto.

Una cellula somatica è suddivisa in 46 cromosomi (corredo diploide 2n=23). Una tipica cellula somatica

umana contiene il DNA pari a circa 6,4 miliardi di coppie di basi (pari a 2 metri in una cellula) e per essere

contenuto in un nucleo di 10 micron e rimanere accessibile agli enzimi regolativi, il DNA si compatta. Le cop-

pie di cromosomi sono formate da un cromosoma materno e un cromosoma paterno.

Nella compattazione della molecola di DNA giocano un ruolo fondamentale gli istoni, sono proteine alta-

mente conservate, che si dividono in H1, H2A, H2B, H3 e H4.

Le proteine non istoniche svolgono ruoli strutturali, enzimatici e regolatrici. Le proteine regolatrici aiutano

l’avvolgimento della molecola di DNA.

Prima della duplicazione il DNA deve essere accessibile agli enzimi per la duplicazione; quindi, si decondensa

e alla fine della duplicazione si ricompatta.

(10nm)

NUCLEOSOMA

È formato da 8 molecole di istoni unite tramite legami non covalenti in-

sieme a un tratto di DNA (146 coppie di basi) che si avvolge attorno all’otta-

mero.

Il complesso istonico è tenuto insieme da legami non covalenti ed è formato

da due dimeri H2A, H2B uniti a due dimeri H3 e H4 (8istoni totali).

L’istone di connessione H1 è associato al DNA linker e crea continuità tra i

nucleosomi.

a. I nucleosomi si associano formando la configura-

zione a “collana di perle”.

b. Più nucleosomi interagiscono tra loro e si associano

formando una fibra di cromatina (30 nm).

c. Fibre di cromatina si organizzano in anse super av-

volte compatte in fibre sempre più spesse, fino ai

300 nm. Alla base le anse si agganciano a proteine

della matrice nucleare (es. topoisomerasi II) che re-

golano il superavvolgimento del DNA.

d. Si forma l’eterocromatina, cromatina molto com-

pattata.

e. Eterocromatina forma il cromosoma metafasico

(formato da due cromatidi fratelli uniti a livello del

centromero). Ogni cromatide è formato da una sola

molecola di DNA molto compattata.

La cromatina durante l’interfase può essere suddivisa in:

Eterocromatina meno condensata: accessibile agli enzimi per duplicazione.

- Eterocromatina molto condensata: non accessibile