La cellula: l’unità fondamentale
degli organismi
Dimensioni cellulari
Tipica cellula
animale
NUCLEO
E’
la sede in cui avviene la duplicazione
del DNA
Vi si attua ilo controllo genetico sulle
attività cellulari
In una delle sue componenti, il nucleolo,
prende avvio il montaggio dei ribosomi a
partire da RNA e proteine specifiche
Compartimenti intracellulari
Le cellule eucariotiche contengono molti organelli delimitati da
membrane:
· reticolo endoplasmico (liscio e ruvido)
· l'apparato di Golgi
· i lisosomi
· vescicole di trasporto e vescicole di secrezione
· i mitocondri
· i perossisomi
Sistema delle membrane interne
INVOLUCRO
NUCLEARE
Struttura:
- e' dotato di pori
- e' costituito da una membrana interna ed una membrana esterna
- la membrana estera e' in comunicazione con il reticolo endoplasmatico
Funzione: separa il nucleo dal citoplasma
RETICOLO ENDOPLASMATICO
E' un esteso sistema di membrane che divide l'interno delle cellule in compartimenti e canali. Si distinguono
due regioni del reticolo endoplasmatico che differiscono per struttura e funzioni.
RER reticolo endoplasmatico rugoso.
Struttura: l'aspetto rugoso al microscopio elettronico e' dato dalla presenza di ribosomi sulla faccia
citoplasmatica della membrana reticolare.
Funzione:
- le proteine destinate alla secrezione vengono sintetizzate dai ribosomi attaccati al reticolo endoplasmatico
rugoso.
- nello spazio interno delle cisterne del RER si verifica l'attacco dei carboidrati alle proteina per formare le
GLICOPROTEINE
- e'deputato alla produzione della componente proteica delle membrane.
RE reticolo endoplasmatico liscio.
Struttura: cisterne delimitate da membrane non associate ai ribosomi.
Funzione:
prende parte ai processi metabolici di sintesi di lipidi ( sintesi di acidi grassi, fosfolipidi, steroidi e altri lipidi)
interviene nel metabolismo dei carboidrati (rende disponibile il glucosio immagazzinato nella cellula per
aumentare il tasso glicemico nel sangue)
- detossifica da farmaci o veleni (a livello epatico nel RE avviene l'aggiunta di gruppi ossidrilici ai farmaci
rendendoli maggiormente solubili e piu' facilmente eliminabili)
- rilascio di ioni calcio nelle fibre muscolari per consentire la contrazione muscolare.
Il RE e' abbondante nei testicoli e nelle ovaie (sintesi degli ormoni sessuali) e
nelle cellule del fegato (detossificazione e metabolismo del glucosio).
APPARATO DI GOLGI
Struttura: sacche membranose appiattite, impilate l'una sull'altra.
Funzione: centro di produzione, immagazzinamento, smistamento e spedizione, in cui i prodotti del reticolo
endoplasmico vengono modificati, immagazzinati, ed inviati ad altre destinazioni.. Il passaggio delle sostanze dal
reticolo endoplasmico al Golgi avviene tramite le vescicole di trasporto.
Nel Golgi avvengono reazioni di modificazione delle glicoproteine, sintesi di polisaccaridi che devono essere secreti
dalla cellula (esempio acido ialuronico).
LISOSOMI
Struttura: sacca chiusa, limitata da una membrana, contenente enzimi idrolitici
Funzione: gli enzimi lisosomiali servono alla cellula per la digestione di macromolecole (idrolizzano proteine,
polisaccaridi, grassi, acidi nucleici).
Il pH all'interno dei lisosomi e' intorno a 5. In alcune malattie ereditarie chiamate malattie da immagazzinamento
(tesaurismosi) e' coinvolto il metabolismo dei lisosomi.
Esempi:
- malattia di Pompe: il fegato risulta danneggiato per accumulo di glicogeno a causa della mancanza dell'enzima
lisosomiale necessario per l'idrolisi di questo polisaccaride.
- malattia di Tay-Sachs: manca o e' inattivo un enzima del processo digestivo dei lipidi; di conseguenza il cervello
risulta danneggiato a causa di un accumulo di lipidi nelle cellule.
PEROSSISOMI
Struttura: compartimento metabolico specializzato, delimitato da una singola membrana.
Funzione: contiene gli enzimi necessari per il trasferimento di idrogeno da vari substrati all'ossigeno, con la formazione
di perossido di idrogeno (H2O2)
Esempi: gli enzimi dei perossisomi spezzano i grassi perche' possano essere trasportati nei mitocondri per essere usati
come substrati per la respirazione cellulare. A livello epatico sono responsabili della detossificazione dell'alcol.
VESCICOLE: sacche rivestite da membrana.
Esempio: le vescicole di trasporto
MITOCONDRI
Struttura: sono racchiusi da due membrane, la membrana esterna e' distesa e liscia, mentre quella interna presenta
numerose introflessioni definite creste. Contengono DNA e ribosomi.
Funzione: sono i siti della respirazione cellulare, il processo catalitico che produce ATP utilizzando l'energia contenuta
in zuccheri, lipidi con l'intervento dell'ossigeno.
RE e Golgi
Le cellule fabbricano nuovi organelli delimitati da membrane ingrandendo quelli esistenti,
che poi si dividono.
Le proteine di quasi tutti gli organelli si producono nel citosol, per poi essere trasportate
nell'organello dove devono funzionare. Segnali di smistamento presenti nella
sequenza aminoacidica guidano le proteine all'organello giusto; le proteine atttive nel
citosol mancano di questi segnali, per cui rimangono nella sede di sintesi.
Il RE e' la fabbrica di membrana della cellula: produce la maggior parte dei lipidi e molte
delle proteine cellulari. I ribosomi legati alla superficie dell'RE ruvido sintetizzano tali
proteine.
Nel lume dell'RE , le proteine assumono la loro conformazione tridimensionale, si
associano ad altre proteine, stabiliscono ponti disolfuro e si corredano di catene
oligosaccaridiche.
L'uscita dall'RE si configura come uno stadio importante del controllo di qualità: le
proteine che non riescono a ripiegarsi correttamente o a unirsi alle molecole con cui
devono formare complessi vengono trattenute nell'RE e poi finiscono per essere
demolite.
Il trasporto dall' RE all'apparato di Golgi e dall'apparato di Golgi ad altre destinazioni e'
mediato dalle vescicole di trasporto che gemmano continuamente da una membrana
e si fondono con un'altra, processo chiamato trasporto vescicolare.
L'apparato di Golgi riceve proteine di nuova fabbricazione provenienti dall'RE, ne
modifica la parte oligosaccaridica, le smista e le spedisce dal reticolo di Golgi trans
alla mebrana plasmatica, ai lisososmi o alle vescicole secretorie.
Correlazione struttura-funzione
Il nucleo
Il nucleo
A model for chromatin packing in
metaphase chromosomes
Cariotipo
Il citoscheletro
Le membrane cellulari
Funzioni delle membrane
La complessità
Fosfolipidi, proteine e colesterolo
Le membrane sono essenzialmente formate da un doppio strato
di molecole anfipatiche (fosfolipidi e colesterolo, con le teste polari
idrofiliche che puntano verso l’esterno e le code idrofobiche che
puntano verso l’interno) in continuo movimento (un “mosaico
fluido”), di circa 6 nm di spessore, in cui sono distribuite
proteine specifiche per ogni cellula.
Aumento della superficie cellulare
Permeabilità delle membrane
TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA
BIOLOGICA
Diffusione semplice: movimento secondo gradiente per molecole piccole e apolari (anidride
carbonica, acqua, ossigeno, etanolo)
La diffusione semplice procede in maniera esoergonica nella direzione imposta dal gradiente di
concentrazione, con una relazione lineare, non saturante, tra la velocita’ di diffusione ed il
gradiente di concentrazione
Diffusione facilitata (trasporto passivo) mediata da proteine trasportatrici (carrier o permeasi).
Avviene secondo gradiente di concentrazione o elettrochimico.
Esempi: trasporto del glucosio, la proteina scambiatrice di anioni nell’eritrocita.
Diffusione facilitata mediata da proteine canale
- Canali ionici (a controllo di potenziale, di ligando o meccanico)
- Porine
Acquaporine
Trasporto attivo: e’ un processo endoergonico, unidirezionale che richiede energia.
- Trasporto attivo diretto (pompe ATPasi)
- Trasporto attivo indiretto (esempio trasportatore per simporto sodio/glucosio)
Proteine di membrana
PROTEINE
INTRINSECHE
PROTEINA
ESTRINSECA
Gruppi sanguigni
I GRUPPI SANGUIGNI (2)
Reazione immune
I GRUPPI SANGUIGNI (3)
ricevente
universale
donatore
universale
Sistema Rh
L’
Antigene fu scoperto nello
scimpanzé (Macacus rhesus)
Rh- possono essere trasfusi soltanto
con sangue omologo (Rh-)
Rh+ possono essere ricevere sangue
sia da soggetti Rh+ che da Rh-)
Anemia emolitica del neonato (eritroblastosi fetale)
La malattia emolitica del neonato è causata dall'incompatibilità tra il sangue fetale e
quello materno, nel quale sono presenti anticorpi diretti contro i globuli rossi del feto.
La comparsa di questi anticorpi è diretta contro antigeni particolari, il più comune dei
quali è il fattore Rh (o antigene D), presente in tutti i soggetti con gruppo sanguigno
Rh positivo.
Per questo motivo, all'inizio della gravidanza tutte le donne vengono avviate ad esami
specifici per stabilire il gruppo sanguigno ed evidenziare la presenza di anticorpi liberi
contro le emazie; tra questi rientra il test di Coombs indiretto, che valuta la presenza
di anticorpi liberi contro i globuli rossi.
Quando la madre è Rh negativa, è necessario conoscere il gruppo sanguigno del
padre, poiché il fattore Rh è un carattere dominante. Se il padre è Rh positivo, molto
probabilmente anche il feto presenterà l'antigene D sui propri eritrociti; di
conseguenza potrebbe crearsi un'incompatibilità Rh tra madre e feto. Non c'è invece
alcun problema quando entrambi i partner sono Rh negativi, oppure se la madre è Rh
positiva e il padre Rh negativo.
Quando la madre è Rh negativa, il Test di Coombs indiretto viene ripetuto ogni mese,
mentre se la madre è Rh positiva viene ripetuto nel terzo trimestre di gravidanza.
Test di Coombs
All'inizio della gravidanza tutte le donne vengono avviate ad esami
specifici per stabilire il gruppo sanguigno ed evidenziare la presenza
di anticorpi liberi contro le emazie; tra questi rientra il test di Coombs
indiretto, che valuta la presenza di anticorpi liberi contro i globuli
rossi.
Quando la madre è Rh negativa, è necessario conoscere il gruppo
sanguigno del padre, poiché il fattore Rh è un carattere dominante.
Se il padre è Rh positivo, molto probabilmente anche il feto
presenterà l'antigene D sui propri eritrociti; di conseguenza potrebbe
crearsi un'incompatibilità Rh tra madre e feto. Non c'è invece alcun
problema quando entrambi i partner sono Rh negativi, oppure se la
madre è Rh positiva e il padre Rh negativo.
Quando la madre è Rh negativa, il Test di Coombs indiretto viene
ripetuto ogni mese, mentre se la madre è Rh positiva viene ripetuto
nel terzo trimestre di gravidanza
.
Profilassi per anemia emolitica
del neonato
La Profilassi anti-D si basa sull'iniezione di immunoglobuline anti-D
(anti Rh), praticata per via intramuscolare sulla spalla. Nella madre
Rh negativa, la somministrazione di immunoglobuline anti-D
impedisce la formazione di anticorpi diretti contro i globuli rossi del
feto Rh positivo. In questo modo, nelle gravidanze successive, viene
eliminato, o perlomeno attenuato, il rischio di malattia emolitica da
incompatibilità materno-fetale. In pratica, il siero iniettato va a
neutralizzare i globuli rossi Rh positivi provenienti dal sangue fetale,
ancor prima che il sistema immunitario materno li riconosca come
estranei ed inizi il processo di alloimmunizzazione nei loro confronti.
Spectrina e sferocitosi
La spectrina è una proteina estrinseca del
globulo rosso, responsabile della sua resistenza
meccanica e della sua morfologia.
La mancanza di spectrina provoca una
patologia emolitica chiamata sferocitosi.
sferocito
OSMOSI
