Lezione 6-RER e REL 2015

COME E’ ORGANIZZATA UNA CELLULA?
CITOPLASMA
Citoplasma è tutta la regione
compresa tra l’Involucro
Nucleare e la Membrana
Plasmatica
Comprende gli organelli cellulari
CITOSOL
Citosol è la sostanza semifluida che
si trova nel citoplasma
Proteine, RNA, carboidrati, acidi
grassi, altri composti organici, sali
minerali e acqua.
NON
comprende gli organelli cellulari
Nel Citosol
• Avvengono la maggior parte delle reazioni
metaboliche:
Sintesi di zuccheri, aminoacidi e acidi grassi;
glicolisi, sintesi e degradazione delle proteine.
• È presente il Citoscheletro
• Vi sono inclusioni prive di membrana: gocce
lipidiche, depositi di glicogeno, granuli e
pigmenti.
RE, Golgi e Lisosomi
Reticolo
Endoplasmatico
Labirinto di tubuli ramificati
e cisterne appiattite
Più di metà delle
membrane della cellula
Reticolo endoplasmatico
Due categorie
morfologiche e
strutturali:
• Reticolo
endoplasmatico
rugoso
• Reticolo
endoplasmatico
liscio
Morfologia del
Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER)
•
•
•
•
Cisterne appiattite ed impilate
Particelle sulla superficie (ribosomi)
Localizzazione perinucleare
In continuità fisica con l’involucro nucleare
Morfologia del RER (TEM)
Funzione del
Reticolo Endoplasmatico Rugoso
(RER)
Sintesi delle proteine che devono essere secrete
o entrare in membrana plasmatica e varie
membrane intracellulari (ER, Golgi e Lisosomi)
3 EVENTI :
a) Traduzione degli RNA messaggeri in proteine
b) Le proteine prodotte subiscono modificazioni
post-traduzionali
c) Le proteine vengono racchiuse in vescicole
per lo smistamento
Reticolo Endoplasmatico Rugoso
Ribosomi
Sintesi Proteine
• 2 sub-unità
Ribosomi
– Maggiore e minore
– Proteine e rRNA
• Ribosomi liberi
– Sintetizzano le proteine
che rimangono nella cellula
(Proteine citoplasmatiche
o nucleari)
• Associati col RER
– Sintetizzano le proteine
che devono essere
secrete o inserite in
membrana
Struttura dei Ribosomi
RNA ribosomiale (rRNA)
Proteine ribosomiali
Struttura dei Ribosomi
Un complesso fatto da RNA e Proteine
Genesi dei Ribosomi
Si assemblano nel nucleolo
Lavorano nel citoplasma
Sintesi proteica
Principali attori:
• mRNA
• tRNA
• Ribosomi
Sintesi proteica
Tradurre un mRNA in una proteina
1 AUG AGG ACA ACU UAC AAG GAC CUG………
1 -M---R---T---T---Y---K---D---L…………
Codice Genetico
Caratteristiche del mRNA
Un cappuccio 5‘:
consiste in un
residuo terminale di
7-metilguanosina
legato tramite un
legame 5'-5'trifosfato al primo
nucleotide del
mRNA.
La sua presenza è
importante per il
riconoscimento da
parte del ribosoma
e la protezione dalle
RNasi.
Sintesi proteica: inizio
Protagonisti:
• Subunità dei
Ribosomi
• mRNA
• Fattori di inizio
della traduzione:
eIF
• PABP
Sintesi
proteica
Protagonisti:
• Ribosomi
• mRNA
• tRNA
• Fattori di
allungamento:
EF-Tu, EF-G…
• Fattori di rilascio
• GTP
Legame dei primi due tRNA-AA al ribosoma
Formazione del legame peptidico
Formazione del legame peptidico
Traslocazione del ribosoma sul mRNA
Rilascio del tRNA scarico e reinizio
Poliribosomi o Polisomi
rersiae“liberi”
ribosomi
liberi
I ribosomi si trovano
nel citosol
che aderenti alle membrane del reticolo a
seconda del destino delle proteine prodotte.
Come una proteina raggiunge la sua destinazione finale?
Via co-traduzionale
Via post-traduzionale
Il destino è indicato da una parte della sequenza
della proteina: PEPTIDE SEGNALE
Via co-traduzionale
Traduzione e Traslocazione avvengono
contemporaneamente
DESTINO DELLE PROTEINE PRODOTTE TRAMITE LA
VIA COTRADUZIONALE
• Proteine rilasciate
esternamente alla cellula
• Proteine della membrana
plasmatica
• Proteine residenti nel ER,
golgi, lisosomi interne
all’organello o nella loro
membrana
COME SI PRODUCE UNA
PROTEINA INTERNA
ALL’ORGANELLO TRAMITE
LA VIA COTRADUZIONALE?
Protagonisti:
• Peptide segnale
(che al termine
viene rimosso)
• SRP: proteina
che riconosce il
peptide segnale
• Recettori di SRP
• Traslocone
• Chaperoni
• ATP
COME SI PRODUCE UNA
PROTEINA DI
MEMBRANA TRAMITE LA
VIA COTRADUZIONALE?
Sintesi e localizzazione di proteine di membrana tipo I:
Estremità amino-terminale interna all’organello
(peptide segnale iniziale + sequenza idrofobica interna)
Sintesi e localizzazione di proteine di membrana tipo II:
Estremità amino-terminale esterna all’organello
(un solo peptide segnale interno contente una sequenza idrofobica)
Sintesi e localizzazione di proteine di membrana
legate al GPI
Ancora GPI: glicosilfosfatidilinositolo
Eventi che avvengono
contemporaneamente o successivamente
alla sintesi delle proteine
- Formazione del corretto ripiegamento tridimensionale
- Assemblaggio in proteine multimeriche
- Modificazioni post-traduzionali:
• Formazione di ponti disolfuro
• N-glicosilazione
Modificazioni post-traduzionali di proteine prodotte nel RE:
Protagonisti:
N-glicosilazione
• Tre tipi di zuccheri:
NAG, Mannosio e
Glucosio
• Asparagina
(N-X-S/T)
• Dolicolo (lipide)
• Glicosil-trasferasi
• Chaperoni:
controllano la
conformazione e
danno l’OK per la
rimozione dei glucosi
e di un mannosio
…continua nell’apparato di Golgi
rersiae“liberi”
ribosomi
liberi
I ribosomi si trovano
nel citosol
che aderenti alle membrane del reticolo a
seconda del destino delle proteine prodotte.
Cellule con molti ribosomi liberi
• Globuli Rossi
– Sintesi di Emoglobina
• Cellule muscolari in
differenziamento
– Sintesi di Actina e Miosina
• Cellule Nervose
– Sintesi di Neurofilamenti
• Cheratinociti della
pelle
– Produzione di Cheratina
Cellule con molti ribosomi
associati al RER
• Il RER è presente in tutte le cellule
(Mantenimento della membrana plasmatica,
organelli intracellulari ed ECM)
• Il RER è più abbondante nelle cellule in
cui vi è attiva sintesi di proteine di
membrana o rilasciate all’esterno
• Prevalentemente nelle cellule secretorie
Neuroni
• Sintetizzano molti
Neurotrasmettitori
• Presentano strutture
basofile nel citoplasma
evidenziate dalla
colorazione di Nissl
(violetto di cresile)
• Sono definite zolle di
Nissl o sostanza tigroide
• Sono zone del RER ricche
in RNA
Cellule Principali dello stomaco
• Producono pepsinogeno,
precursore della pepsina
– Enzima proteolitico
• Strutture basofile
dovute ad abbondante
RER
Cellule Acinari Pancreatiche
• Producono gli enzimi digestivi.
• Organizzate in gruppi, detti Acini
• La Secrezione Esocrina avviene al
centro dell’acino
Acino
Cellule Acinari Pancreatiche
Plasma
cellule
• Linfociti B
attivati
• Producono
anticorpi
circolanti
Fibroblasti
• Principale
costituente del
Tessuto Connettivo
Osteoblasti
• Cellule costituenti
il tessuto osseo
• Intensa basofilia
Reticolo endoplasmatico liscio (REL)
• Privo di Ribosomi
• Canali anastomizzati (interconnessi)
piuttosto che cisterne impilate
Il REL è in continuità con il RER
Funzioni del REL
• Detossificazione
– Aumenta negli epatociti dopo
somministrazione di farmaci
– Converte i farmaci lipo-solubili in prodotti
di scarto idro-solubili, che vengono eliminati
dai reni
– Idrolasi, Ossidasi,
– Metilasi (l’aggiunta di metili aiuta la loro
secrezione, Es.: Arsenico)
Funzioni del REL
• Sintesi di Fosfolipidi
per tutte le membrane
cellulari
• Produzione di Steroidi
– Ghiandole Surrenali,
Gonadi
– Utilizzano il Colesterolo
come molecola di
partenza
– Estrogeni, Testosterone,
Cortisolo, Progesterone
Intestino
Tenue
• Sintesi dei
trigliceridi
• Lipidi presenti nel
cibo migrano
lateralmente allo
spazio extracellulare
• Assorbiti e
integrati nel REL
Corticale del Surrene
• Cellule
secernenti
cortisolo
• Steroidi
secreti per
diffusione
– No granuli
Funzioni del REL
• Metabolismo del Glicogeno
• Interviene nella scissione del glicogeno (glucosio-6-fosfatasi)
• Probabile partecipazione attiva anche nei processi di deposizione
– Negli Epatociti
(cellule fegato)
Funzioni del REL
• Regola la distribuzione intra- cellulare
degli ioni Ca 2+
– Nelle cellule muscolari
– Reticolo Sarcoplasmatico
– I livelli di calcio regolano l’azione di proteine
calcio-dipendenti coinvolti nella contrazione
muscolare
Reticolo Sarcoplasmatico
• SER nel muscolo scheletrico
• Rilascio di ioni calcio che stimolano la
contrazione
Flusso di vescicole da Reticolo Endoplasmatico all’apparato di Golgi