Lezione 4 La cellula eucariotica

Negli organismi pluricellulari ogni unità partecipa all’insieme, incapace di vita
autonoma ma unità di base della struttura e funzione dell’organismo.
Gli organismi pluricellulari sono caratterizzati dalla suddivisione del lavoro tra i tessuti e
gli organi, e ciò dipende dalla specializzazione della funzione e della struttura di una cellula.
La singola cellula dei Procarioti deve essere in grado di effettuare tutte le funzioni necessarie
per la crescita, la sopravvivenza e la riproduzione e non può permettersi la specializzazione.
Differenziamento
Correlazione struttura-funzione.
Capacità di alcune cellule di assumere funzioni specifiche pur condividendo il medesimo corredo
di informazione genetica, modificando il fenotipo cellulare.
La compartimentalizzazione permette alle cellule eucariotiche, anche se diversi ordini di
grandezza più grandi di quelle batteriche di mantenere concentrazioni di enzimi e composti
localmente elevate per permettere il verificarsi di processi cellulari in modo efficiente.
IL SISTEMA DI ENDOMEMBRANE (RE, Apparato di Golgi, Lisosomi, Endosomi)
Becker, Kleinsmith, Jardin, Bertoni, Il mondo della
cellula © 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori
S.p.A
Il RE rugoso è coinvolto nella biosintesi e nella maturazione delle proteine (aggiunta di carboidrati,
ripiegamento, assemblaggio in unità
multimeriche, eliminazione delle proteine non ripiegate).
RE come controllo di qualità: ERAD degradazione associata al RE.
RE liscio:
• Detossificazione dei farmaci (idrossilazione mediata da membri del citocromo P-450 dette
monossigenasi o ossidasi a funzione mista)
• Metabolismo dei carboidrati (glucosio 6-fosfatasi) negli epatociti
• Accumulo di calcio (reticolo sarcoplasmatico nelle cellule muscolari)
• Biosintesi degli steroidi
• Biosintesi delle membrane
Deve il suo nome all’italiano Camillo Golgi che per primo descrisse questa struttura nel 1898.
•
MODELLO DELLE CISTERNE STAZIONARIE
•
MODELLO DI MATURAZIONE DELLE CISTERNE
Una serie di cisterne si chiama
pila del Golgi
N-glicosilazione (Asn)
O-glicosilazione (Ser/ Thr)
N-glicosilazione
INDIRIZZAMENTO DEGLI ENZIMI LISOSOMIALI SOLUBILI AI LISOSOMI GRAZIE AL SEGNALE DI MANNOSIO 6-FOSFATO
VIA SECRETORIA
VIA DI SECREZIONE
•
SECREZIONE COSTITUTIVA
•
SECREZIONE REGOLATA
1967 GEORGE PALADE Cellule secernenti di pancreas
Autoistoradiografia al TEM
ESOCITOSI
Esempi:
Le cellule animali secernono
ormoni proteici, muco, proteine del latte ed
enzimi digestivi.
Le cellule delle piante secernono enzimi
e proteine associate alla parete cellulare.
ENDOCITOSI
Allo stato stazionario la composizione della
membrana plasmatica dipende dall’equilibrio
tra esocitosi ed endocitosi
Esocitosi ed endocitosi tipici di cellule eucariotiche
FAGOCITOSI
Particelle di diametro > 0,5 micron
Negli organismi pluricellulari la fagocitosi è
solitamente ristretta a cellule chiamate
Fagociti (neutrofili e macrofagi utilizzano la
fagocitosi come difesa).
Le amebe grazie a pseudopodi inglobano particelle formando
un vacuolo fagocitico.
Endocitosi mediata da recettore Vescicole rivestite da clatrina
E’ il meccanismo principale grazie al quale
cellule di mammifero internalizzano ormoni,
fattori di crescita, enzimi, anticorpi, colesterolo,
tossine.
Michael Brown e Joseph Goldstein premio Nobel 1986
Studi sulla internalizzazione delle LDL
(lipoproteine a bassa densità)
Le vescicole rivestite da clatrina sono coinvolte nel trasporto selettivo di proteine dal TGN agli endosomi e
nell’endocitosi dei complessi recettore-ligando della MP.
Le vescicole rivestire da COPI (coat protein I) facilitano il trasporto retrogrado di proteine dal complesso di Golgi al
RE e tra le cisterne golgiane. Ruolo di ARF, fattore di ribosilazione dell’ADP nella formazione della vescicola.
Le vescicole rivestite da COPII sono coinvolte nel trasporto di materiale dal RE al Golgi. Ruolo di Sar (simile ad
ARF) nella formazione della vescicola.
Sia l’assemblaggio che la dissociazione del rivestimento di clatrina
è un processo che richiede energia
AP (adaptin protein) PROTEINA ADATTATRICE
Dinamina è una GTPasi citosolica richiesta per la
strozzatura della fossetta rivestita e per la chiusura
della vescicola gemmante.
TRISKELION unità strutturale di base dei reticoli di clatrina
Tale organizzazione permette un esteso contatto longitudinale tra i polipeptidi di clatrina, conferendo forza meccanica
Il lisosoma è un organello che contiene enzimi digestivi, capaci di degradare tutte le principali molecole biologiche.
Scoperti da C. De Duve nei primi anni 50 grazie alla centrifugazione differenziale.
Diametro 0,5 µm.
Circondati da una singola membrana.
Pompe protoniche ATP dipendenti mantengono il pH 4-5.
La regione luminale delle proteine lisosomiali è altamente glicosilata.
IDROLASI ACIDE: 5 fosfatasi, 14 proteasi, 2 nucleasi, 6 lipasi, 13 glicosidasi e 7 solfatasi.
I lisosomi si sviluppano dagli endosomi. Gli enzimi lisosomiali vengono impacchettati in vescicole
che gemmano dal TGN grazie al segnale mannosio 6-fosfato e viaggiano verso
gli endosomi precoci con cui si fondono, formando un endosoma tardivo, quando il pH si abbassa a 5,5.
Le pompe protoniche abbassano il pH a 4 e le idrolasi si attivano.
Alternativmente l’endosoma tardivo si può fondere con un lisosoma già esistente.
Funzioni:
Fagocitosi
Endocitosi mediata da recettore
Autofagia (macrofagia e microfagia)
Digestione extracellulare