UNA CELLULA EUCARIOTICA E’ SUDDIVISA IN COMPARTIMENTI/ORGANELLI Il mio nome è: Lucio Nitsch Lavoro nel: Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche Insegno: Biologia Molecolare e Cellulare e Genetica Le informazioni sul corso le trovate su: www.docenti.unina.it QUANTI E QUALI SONO I COMPARTIMENTI IN UNA CELLULA? CHE FUNZIONE HANNO? COME E’ FATTO UN COMPARTIMENTO? COME SI FORMA? COME SI DETERMINA LA SUA COMPOSIZIONE MOLECOLARE? E LA SUA MORFOLOGIA? E LA SUA ABBONDANZA? COME SI SONO GENERATI NELL’EVOLUZIONE? PERCHE’? Il mio studio si trova al: 2° piano - Torre Biologica e-mail è: [email protected] Skype: lnitsch Il N° di telefono è: 081-746-3621 TUTTE LE CELLULE HANNO UN NUMERO LIMITATO DI ORGANELLI/ COMPARTIMENTI La realtà…. ENDOSOMA CITOSOL LISOSOMA APP. DI GOLGI PEROSSISOMA MITOCONDRIO RETICOLO ENDOPLASMATICO NUCLEO MEMBRANA 15 µm CIASCUN COMPARTIMENTO INTRACELLULARE HA LA SUA FUNZIONE E LA SUA ESTENSIONE COMPARTIMENTO FUNZIONE Nucleo nucleolo sede del DNA biogenesi ribosomi Citoplasma citosol mitocondri reticolo rugoso reticolo liscio + apparato di Golgi lisosomi perossisomi endosomi + altre vescicole metabolismo conversioni di energia sintesi proteine secretorie detossificazione modificazione proteine idrolisi enzimatiche reazioni ossidative traffico * Solo la membrana interna dell’involucro nucleare **Membrana plasmatica VOLUME SUPERFICIE % % 6 0,2* <1 94 54 22 9 6 1 1 2** 39 35 16 6,5 0,4 0,4 1 0,5 REM - EPATOCITA< VOLUME E NUMERO DEI COMPARTIMENTI IN CELLULE EUCARIOTICHE L’ESTENSIONE DELLE SUPERFICI DELLE MEMBRANE VARIA IN DIFFERENTI CELLULE EUCARIOTICHE Tipo di membrana Plasmatica ER rugoso ER liscio Golgi Mitocondri - esterna Mitocondri – interna Nucleo (solo interna) Vescicole secretorie Lisosomi Perossisomi Endosomi Epatocita % 2 35 16 7 7 32 0,2 N.D. 0,4 0,4 0,4 Pancreas esocrino % 5 60 0,5 - 1 10 4 17 0,7 3 N.D. N.D. N.D. DI COSA E’ FATTO CIASCUN ORGANELLO? MEMBRANA BILAYER LIPIDICO + PROTEINE CONTENUTO PROTEINE ED ALTRE MOLECOLE COME VIENE ‘ASSEMBLATO’ CIASCUN ORGANELLO? LE MOLECOLE CHE LO COMPONGONO DEVONO ESSERE TRASPORTATE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE! TRAFFICO DI PROTEINE (E DI LIPIDI!!) COME AVVIENE IL TRASPORTO DELLE PROTEINE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE? LA SINTESI PROTEICA NEGLI EUCARIOTI HA INIZIO SEMPRE NEL CITOSOL SEGNALI DI SMISTAMENTO CHE COSA E’ UN SEGNALE? COME E’ FATTO UN SEGNALE? COME FUNZIONA? COME SI FORMA? COME VIENE RICONOSCIUTO? DNA mRNA PROTEINE 1. 2. 3. 4. mRNA SEQUENZE DI AMMINOACIDI MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI STRUTTURE SECONDARIE PATCHES I SEGNALI POSSONO ESSERE SEQUENZE O STRUTTURE Sequenze segnale: PROTEINA NON RIPIEGATA PROTEINA RIPIEGATA Lunghezza e sequenza possono variare PEPTIDE SEGNALE PATCH rem - destinazioni Sequenza consenso COME AVVIENE IL TRASPORTO DELLE PROTEINE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE? I MECCANISMI DI TRASPORTO DI PROTEINE NEGLI ORGANELLI SONO 3 TRASPORTO ATTRAVERSO IL PORO MECCANISMI DI TRASPORTO DIFFUSIONE - TRASPORTO REGOLATO TRASPORTO ATTRAVERSO MEMBRANE ATTRAVERSAMENTO DI MEMBRANE TRASPORTO VESCICOLARE TRASPORTO VESCICOLARE LE PROTEINE ATTRAVERSANO LE MEMBRANE IN DUE MODI DIVERSI PROTEINE SONO TRASFERITE DA UN COMPARTIMENTO AD UN ALTRO MEDIANTE TRASPORTO VESCICOLARE TRASLOCAZIONE compartimento accettore fissione POST-TRADUZIONALE dopo la sintesi CO-TRADUZIONALE durante la sintesi compartimento donatore fusione TRA ALCUNI COMPARTIMENTI VI E’ INTERCONNESSIONE DINAMICA Schema generale per la comunicazione fra compartimenti: gemmazione, fissione, indirizzamento, fusione 1. CITOSOL MATRICE NUCLEARE MITOCONDRI (CLOROPLASTI) PEROSSISOMI 2. RER/INVOLUCRO NUCLEARE GOLGI LISOSOMI MEMBRANA PLASMATICA L’INTERNO DI ALCUNI ORGANELLI E’ TOPOLOGICAMENTE EQUIVALENTE ALL’ESTERNO DELLA CELLULA LISOSOMA RER INVOLUCRO NUCLEARE APPARATO DI GOLGI LE SEQUENZE SEGNALE POSSONO ESSERE STUDIATE MEDIANTE DNA RICOMBINANTE E MUTAGENESI VESCICOLA LE PROTEINE DEL “MACCHINARIO DI LOCALIZZAZIONE” SI POSSONO INDIVIDUARE MEDIANTE APPROCCIO GENETICO LA CELLULA PROCARIOTICA E’ PRIVA DI COMPARTIMENTI DNA E RIBOSOMI SONO LEGATI ALLA MEMBRANA COME SI SONO FORMATI GLI ORGANELLI DEGLI EUCARIOTI DURANTE L’EVOLUZIONE? PERCHE? MECCANISMI DI TIPO ENDOCITICO SONO VEROSIMILMENTE ALL’ORIGINE DELLE MEMBRANE DEL RER E DEL NUCLEO I MITOCONDRI HANNO AVUTO PROBABILMENTE ORIGINE PER ENDOSIMBIOSI