biologia cellulare, organelli cellulari ed extracellulari, Appunti di Biologia

Scarica biologia cellulare, organelli cellulari ed extracellulari e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! COMPARTIMENTI INTERCELLULARI RETICOLO ENDOPLASMATICO Comprende un intreccio di membrane tra loro interconnesse che si estende per tutto il citoplasma. Questo organello originò probabilmente dalla invaginazione della membrana plasmatica. Le membrane del RE delimitano uno spazio che differisce significativamente, in termine di composizione ionica o stato redox, dal circostante citosol. La composizione dello spazio luminale o cisternale all’interno delle membrane del reticolo endoplasmatico è del tutto differente da quella dello spazio citosolico che le circonda. Il RE è una struttura estremamente dinamica, che va incontro a comuni movimenti e riorganizzazioni. Il reticolo endoplasmatico è diviso in due sotto- compartimenti: il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) e il reticolo endoplasmatico liscio (REL). Entrambi i tipi di RE compongono un sistema di membrane che racchiude uno spazio, o lume, che è separato dal citosol circostante. Il RER è definito dalla presenza di ribosomi legati alla sua superficie citosolica, mentre quello liscio non presenta ribosomi associati. Il RER appare come un organello composto da estese membrane e sacche appiatite, cisterne. È continuo con la membrana esterna dell’involucro nucleare, la quale presenta anch’essa ribosomi sul suo versante citosolico. Per contro le membrane del REL sono tipicamente molto curvate e tubulari e formano un sistema di canali interconnessi che si diramano nel citoplasma. Quando le cellule sono omogenizzate, il REL si frammenta in vescicole dalla superficie liscia, mentre il RER in vescicole dalla superficie rugosa. I due tipi di RE presentano molte proteine in comune e svolgono alcune attività comuni, come la sintesi di certi lipidi e di colesterolo. Allo stesso tempo, molte proteine si trovano solo un tipo di RE. Quindi, i tipi di RE presentano importanti differenze strutturali e funzionali. Tipi diversi di cellule hanno quantità diverse di un tipo di RE o dell’altro, a seconda dell’attività della cellula. Reticolo endoplasmatico liscio: Il REL è molto esteso in alcuni tipi cellulari, incluso il muscolo scheletrico, i tubuli renali e le ghiandole endocrine che producono steroidi. Le funzioni del REL includono: - Sintesi di ormoni nelle cellule endocrine delle gonadi e della crteccia surrenale. - Detossificazione di un gran numero di composti organici, il cui uso cronico può condurre alla proliferazione del REL nelle cellule epatiche. La detossificazione è svolta da un sistema di enzimi che trasferiscono l’ossigeno, tra cui la famiglia del citocromo P450. Questi enzimi sono caratteristici per la mancanza di specificità del substrato, essendo capaci di ossidare migliaia di composti idrofobici differenti che convertono in derivati più idrofilici, più facilmente escreti. - Sequestrano gli ioni calcio nel citoplasma delle cellule. Il rilascio regolato da Ca2+ del REL di cellule muscolari scheletriche o cardiache attiva la contrazione. - Metabolismo del glicogeno e dei carboidrati. - Sintesi di lipidi per tutte le membrane cellulari, produzione degli acidi grassi, di fosfolipidi e sintesi di steroidi. Reticolo endoplasmatico rugoso: Il nucleo ed un gran numero di cisterne del RER sono localizzati vicino alla superficie basale della cellula, che è rivolta verso il circolo sanguigno. Il complesso di Golgi è situato nel complesso nella regione centrale della cellula. La superficie apicale della cellula è rivolta verso un dotto che trasporta i prodotti secretori fuori dall’organo. Il citoplasma all’estremità apicale della cellula contiene granuli di secrezione, il cui contenuto è pronto per essere rilasciato nel dotto all’arrivo di un appropriato segnale. Il RE rugoso è il punto di partenza della via biosintetica: è il sito della sintesi delle proteine, delle catene di carboidrati e dei fosfolipidi che viaggiano attraverso i compartimenti membranosi della cellula. È deputato alla traduzione degli mRNA in proteine, si trova in tutte le cellule ma è più presente in cellule in cui vi è un’attiva sintesi di proteine (prevalentemente cellule secretorie) e sono presenti POLISOMI, gruppi di ribosomi che sintetizzano le proteine che devono essere secrete o SISTEMA DINAMICO: tra il reticolo endoplasmatico e il complesso di Golgi. Le biomolecole sono contenute in piccole vescicole che arrivano al Golgi dal RE. Transitando nel Golgi le proteine subiscono degli interventi e trasformazioni sostanziali. Le proteine presenti sia nel citosol, sia nel reticolo che nel Golgi. Nel Golgi diventano esterne e nel reticolo interne (dipendono dagli amminoacidi che sono presenti). LISOSOMA I lisosomi funzionano come organelli digestivi nella cellula animale. Un tipico lisosoma contiene circa cinquanta diversi enzimi idrolitici, prodotti nel RER e di qui indirizzati a questi organelli. Considerati nel loro insieme, gli enzimi lisosomali sono in grado di idrolizzare pressochè ogni tipo di macromolecola biologica. Gli enzimi di un lisosoma hanno in comune una proprietà importante, tutti hanno l’attività ottimale a pH acido e sono, quindi, delle idrolasi acide. Il pH ottimale di questi enzimi è correlato con il basso pH del compartimento lisosomale che è circa 4,6. L’alta concentrazione interna di protoni è mantenuta da una pompa protonica presente nella membrana che delimita l’organello. La membrana lisosomale contiene una varietà di proteine integrali altamente glicosilate che proteggono la membrana dagli attacchi degli enzimi contenuti all’interno del lume. La presenza all’interno delle cellule di quello che è un sacchetto di enzimi litici suggerisce alcune possibili funzioni. Il ruolo più studiato dei lisosomi è la degradazione delle sostanze portate nella cellula dall’ambiente esterno. Molti organismi unicellulari interagiscono particelle di cibo che vengono degradate enzimaticamente nel lisosoma. Le sostanze nutritizie passano nel citosol attraverso la membrana del lisosoma. Nei mammiferi le cellule fagocitarie, come i macrofagi e i neutrofili, funzionano come “depuratori” che ingeriscono detriti o microorganismi potenzialmente dannosi. I batteri ingeriti sono generalmente inattivati dal pH del lisosoma e poi digeriti enzimaticamente. Le sostanze arrivano ai lisosomi medianti 4 vie: - Pinocitosi: bere dalla cellula, quantità media - Fagocitosi: quantità grosse di sostanze (cibo) - Endocitosi mediata dal recettore: entra solo ciò che interessa - Autofagia : parti della cellula degradata e viene attuata dai lisosomi tramite enzimi (autofagolisosoma). Il mitocondrio è circondato da una doppia membrana in modo da costituire una struttura detta autofagosoma. La membrana esterna si fonde poi con un lisosoma formando l’autofagolisosoma in cui l’organello inglobato è degradato ed i prodotti di degradazione sono resi nuovamente disponibili per la cellula. Il lisosoma è diviso in 2: - Primario: germano dal trans-Golgi - Secondario: lisosomi primari si fondono con un endosoma (liberano il loro materiale nella cellula) o fagosoma (liberano il materiale nelle vescicole lipofuscina). Malattie ad accumulo lisosomale: mancano alcuni enzimi idrolitici lisosomali. Tay-Sachsmancano le lipasi e quindi il lisosoma riempie tutto il citosol e quindi non rende “normale” la cellula. CELLULE CON ABBONDANZA DI LISOSOMI: - Osteoclasti: digeriscono l’osso, cellule giganti provenienti da un monocita e un macrofago. I lisosomi rivestono all’esterno il loro contenuto, pompano anche ioni H fuori per farli funzionare. - Neutrofili: fagociti professionali, i primi ad arrivare sul sito dell’infezione, componente principale del pus. - Lisosomi nei macrofagi: girano nel sangue a fagocitare per endocitosi materiale estraneo che viene degradato dai lisosomi. Sono caratterizzati da istociti, macrofagi fissi all’interno dei tessuti, cellule presentati l’antigene, fagociti professionali degradano i rifiuti e le cellule che invadono i tessuti, originano da un monocita. PEROSSISOMI Organello cellulare che origina dal reticolo endoplasmatico. Hanno differenti tipi di funzioni: - consumano ossigeno, ma non producono ATP come i mitocondri. - Degradano il perossido di idrogeno H2O2, quindi possono essere tossici per la cellula, ricchi di CATALISI e converte H2O2 in H2O, detossificano diverse molecole ingerite e sono abbondanti nel fegato e nel rene. - Ossidazione degli acidi grassi a lunga catena. - Sintesi acidi biliari (fegato). - Sintesi dei plasmalogeni (gruppo di fosfolipidi del sistema nervoso). I perossisomi sono organelli molto semplici che hanno solamente due subcompartimenti in cui una proteina importata può essere localizzata: la membrana o la matrice esterna. Le proteine destinate ad un perossisoma possiedono un segnale d’indirizzo perossisomale (PTS) sia esso un PTS per proteine della matrice perossisomale o un mPTS per una proteina della membrana perossisomale. Sono stati identificati vari recettori e vari PTS, che si legano alle proteine destinati ai perossisomi nel citosol e le trasportano alla membrana perossisomale, accompagna anche la proteina perossisomale attraverso la membrana e poi ritorna dalla matrice perossisomale al citosol per scortare un’altra proteina, e mPTS. I perossisomi, a differenza dei mitocondri e dei cloroplasti le cui proteine importate devono essere denaturate per poter attraversare un doppio strato lipidico, possono in qualche modo importare proteine nella matrice anche se saldamente ripiegate o addirittura in forma oligomerica. INCLUSIONI CELLULARI: a differenza degli organelli non hanno una funzione specifica, non sono rivestiti da una membrana cellulare. Si dividono in: - ESOGENE: normalmente sarebbe materiale nocivo (carotene, metalli pesanti e abesto, siliconi, carbone, polvere). - ENDOGENE: gocce lipidiche (tessuto adiposo, cellule epatiche, cellule secernenti steroidi, riserve nutrizionali importanti). I meccanismi di accumulo del materiale intercellulare possono avvenire in quattro modi: 1. Anomalie metaboliche (stenosi). 2. Mutazioni che causano alterazioni del ripiegamento e nel trasporto di una proteina (deficit di alpha,1-antitripsina). 3. Mancanza di enzimi critici per la degradazione di un specifico composto (lisosomi). 4. Incapacità di degradare particelle fagocitate (carbone, silice).