Organelli cellulari e funzioni metaboliche, Appunti di Citologia

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Organelli cellulari - sono rivestiti di membrana - PH fondamentale per capire come i diversi compartimenti sono separati: • Endosoma primario: pH acido (6.5) • Endosoma tardivo: pH 5.0-6.0 • Lisosoma: pH 4.5 • Golgi: pH 6.5-7.5 • Mitocondrio: compartimento dove sono concentrati gli idrogenioni separato dal resto; infatti, c’è una differenza nel pH: nella matrice è basico (8), nello spazio intermembrana è (7) • Citosol: 7.4, nella norma • Nucleo: dentro sono presenti 2 metri di DNA ed il pH è come quello del protoplasma (7.4) - La concentrazione del calcio è tutta tra mitocondrio e R.E, dove in entrambi svolge funzioni importanti: • nei mitocondri c’è molto calcio, a differenza del citoplasma, perchè svolge un’importanze azione metabolica (attivazione di enzimi) • Nel protoplasma la concentrazione di calcio è bassissima - Mitocondrio: endocitato dagli Archea • Si rigenerano: anche le componenti intramatriciale (membrana interna) • Dalle creste mitocondriali si capisce lo stato in cui è il mitocondrio • Non serve solo per produrre energia e attivare l’atp-sintetasi, ma può diventare anche un organello di accumulo, un posto dove vengono resi disponibili i fosfolipidi, che vengono sintetizzati nel R.E. Quando un ovocita ne necessita, li richiede al mitocondrio, che per renderli disponibili deve scinderli: processo con cui ricava energia. Grazie al NADH e FADH2 riesce a fare molta ATP, tramite l’atp-sintetasi. • I mitocondri si ereditano solo per via materna perchè si trovano negli ovociti • Si divide per scissione binaria: cresce fino ad un certo punto, dopo si chiude tramite la costrizione di una parte e si scinde in due pezzi. Questa costrizione è permessa dall’anello Z, fatto da filamenti di protoactina visibile anche nei batteri (stesso meccanismo dei batteri). Prima della scissione duplica il suo DNA e raddoppia la sua massa. • La cellula controlla la divisione del mitocondrio, che si divide in un momento ben preciso: quando la cellula è nel ciclo cellulare e sta completando la fase S, viene attivata la duplicazione del DNA mitocondriale e dunque la loro scissione. Quando la cellula sta per dividersi, nella fase tra la S e G2, c’è la scissione dei mitocondri. - Reticolo Endoplasmatico: organello multifunzionale • Serie di membrane intracellulari collegate tra loro • Linfocita B sta per diventare plasmacellula (importante per la produzione di immunoglobuline). I linfociti B e le plasmacellule (linfociti B attivati) sono parte attiva della risposta immunitaria umorale. Nell’immagine si nota che il R.E è molto esteso ed è così ben visibile perchè ci sono attaccati i ribosomi, infatti è il R.E.R. • Quando è visibile in questo stato, il ribosoma è collegato a un canale (traslocone) che sta facendo passare il suo peptide all’interno del lume del reticolo, perchè qui il peptide viene rimaneggiato e preparato all’esocitosi. Dunque il peptide viene assemblato, inviato all’apparato di Golgi, dove matura, e poi esocitato all’esterno come anticorpo. Dunque il R.E.R in questo stato, rappresenta il primo step di produzione di immunoglobuline. Inoltre l’immagine ci dice che sta facendo traduzione. • Nell’immagine affianco: reticolo endoplasmatico meno esteso ma più allargato. Significa che il fibroblasto sta preparando proteine e il rimaneggiamento è più complesso e richiede più spazio. Si stanno formando le fibre di collagene • Trasferimento e rimaneggiamento di proteine (porzione del R.E.L • Cisterna per il calcio, resa disponibile su richiesta (porzione del R.E.L) • Forma fosfolipidi e colesterolo (il R.E.R) ma anche una porzione del R.E.L • Ci sono zone del R.E.L dove ci sono i canali di trasferimento delle proteine (trasloconi), che vengono dal citoplasma e sono state tradotte con ribosomi che non si sono attaccati, dunque vengono trasportate del R.E • Due trasferimenti diversi: uno in co-traduzione con il ribosoma attaccato (R.E.R), oppure in post- traduzione (R.E.L) • Sintesi di fosfolipidi e colesterolo: - Esempio: biosintesi della fosfatidilcolina. La colina è un prodotto amminico, qui viene fosforilata e attaccata al CDP (citosina, adenina, e guanina possono diventare trasportatori, rispettivamente CDP, GTP, ATP). Successivamente la colina rilascia il fosfato e diventa CDP-colina, dato che il CDP funge da trasportatore. Intanto le due code di acido grasso vengono coniugate con un trasportatore: l’ACETIL CoA. Le due code di legano al glicerolo 3-fosfato, il CoA si stacca e il glicerolo 3-fosfato resta attaccato alle due code. A questo punto le due catene vengono coniugate e fanno uno scambio: un fosfato viene rilasciato e si attacca il fosfato del CT; allora la colina si attacca al fosfato attaccato alle due code di acido grasso: si forma la fosfatidilcolina. Successivamente le due catene vengono rimaneggiate affinché una sia satura e una insatura. Con lo stesso processo si ottengono: fosfatidilserina, fosfatidiletanolammina, fosfatidilinositolo (in questo caso possiede dei fosfati che si attaccano ai gruppi -OH e quando la PLC lo cliva rimane sotto il DAG) - Colesterolo: si trova nelle membrane ma non si trova nel reticolo endoplasmatico. Alcune funzioni di membrana hanno il colesterolo e vengono inviate alla membrana per integrarsi con questa. Dunque lo si trova in concentrazione nel lume del R.E e in alcune sue piccole porzioni, ma le membrane interne della cellula NON hanno il colesterolo. Viene sintetizzato a partire dall’Acetil CoA, che trasporta le code degli acidi grassi. L’ambiente del R.E è idrofilico, quindi il CoA deve trasportare una catena di acido grasso idrofobica all’interno di un mezzo acquoso. Una serie di enzimi trasformano l’Acetil CoA in isoprene, squalene che diventa ianosterolo, e da qui diventa colesterolo. Quando diventa ciclopentanoperidrofenantrene, dagli enzimi trasportatori viene portato nella parte di membrana che si sta costituendo (del reticolo), una volta inserito il colesterolo si stacca una vescicola che va in membrana plasmatica e si integra con essa. La quantità che posso misurare di colesterolo è in ragione del momento di sintesi e del momento in cui viene sistemato nei frammenti di membrana del R.E. Nessun altro organello può avere piccole concentrazioni di colesterolo. • Lipoproteine: VLDL (very low density lipoprotein) - si dividono diventando: a densità intermedia (IDL) e a bassa intensità (LDL), una volta che circolano nel tessuto ematico possono venire endocitate. - Le HDL vengono endocitate facilmente, mentre le LDL sono quelle di circolazione. - Il colesterolo viene trasportato dalla LDL e quando è in forte quantità (ovvero quantità di HDL e LDL) si addensa sui vasi diventando una ostruzione e rendendo il vaso non dilatabile. - L’HDL è molto elevato nelle persone che fanno sport e costituisce un protettivo contro l’arteriosclerosi, ovvero l’indurimento dei vasi sanguigni che avviene per deposito delle LDL. Quando queste ultime eccedono si accumulano nell’endotelio dei vasi rendendoli molto rigidi. Dunque quando c’è un innalzamento di pressione, i vasi non possono dilatarsi e si incorre in infarti e ictus. - La presenza di HDL in eccesso non è allarmante, in quanto rappresenta una sorta di colesterolo ‘ buono’ che permette l’endocitosi del colesterolo, dunque chi fa sport ha un metabolismo migliorato che necessita di colesterolo, dato che chi fa sport rompe in continuazione le fibre muscolari e dunque deve sempre rifare le membrane. • Perossisomi: producono acqua ossigenata e distruggono i batteri - hanno un loro modo di creare superossido: infatti, sono considerati comparti metabolici specializzati, contenenti enzimi in grado di trasferire idrogeno diverse sostanze legarlo all’ossigeno per la formazione di perossido di idrogeno. - Il batterio viene distrutto perchè viene emessa acqua ossigenata. Sono molto numerosi nelle cellule vegetali: è il modo che hanno per difendersi dai microrganismi. - L’assemblaggio del perissosoma avviene in tre fasi: 1. Formazione della membrana (coinvolte tre proteine: PEX3, PEX16, PEX19) 2. Inserimento delle proteina transmembrana 3. Inserimento delle proteine della matrice - La sua membrana deriva da quella del R.E - Tutte le proteine del perissosoma vengono precedentemente sintetizzate nel citoplasma e poi condotte alla loro destinazione. - Si conoscono 2 sequenze segnale: PTS1 e PTS2, utilizzate per indirizzare le proteine al perissosoma. Queste sequenze sono riconosciute da specifici recettori: PEX5 per PTS1 e PEX7 per PTS2, che trasportano la proteina interessata al perissosoma. Funzioni: - Beta-ossidazione: ossidazione degli acidi grassi a lunga catena - Sintesi di colesterolo e bile - Produzione di plasmalogeni - Intervengono nel metabolismo di amminoacidi e purine - Intervengono nello smaltimento di composti metabolici tossici • Centriolo: è organizzato in 9 di triplette di microtubuli ed è dotato di appendici all’estremità distale - Si trovano in coppia e sono disposti tra loro a formare un angolo retto - Due centrioli posti ortogonalmente formano il centrosoma, detto anche ‘MITOC’ o centrodi formazione microtubulare. Dunque è una sorta di fabbrica di microtubuli,soprattutto degli ‘ASTER’, microtubuli che si dipartono da un centro verso la membrana plasmatica - I microtubuli possono essere staccati, sposatati e rimaneggiati per formare il reticolo nella cellula - Il centrosoma organizza l’aster