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Organuli : A) collegati a livello di membrane B) interagiscono per mezzo di VESCICOLE

ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA COMPARTIMENTI INTRACELLULARI NUCLEO CITOPLASMA CITOSOL Sito della sintesi e degradazione delle proteine ORGANELLI (compartimenti separati, attività specifiche)

Smistamento e trasporto delle proteine Meccanismo basato su SEQUENZE SEGNALE

a) Proteine secrete nel citoplasma b) Proteine secrete nel RER-apparato del Golgi

TRADUZIONE DELLE PROTEINE

inizia

SEMPRE sui ribosomi liberi

Le proteine destinate al citosol, nucleo, mitocondri, cloroplasti, perossisomi, sono sintetizzate sui

ribosomi liberi

Le proteine destinate alla secrezione, reticolo, Golgi, lisosomi, membrana plasmatica sono sintetizzate sui ribosomi associati al

reticolo endoplasmatico rugoso (RER

)

VIA CITOPLASMATICA: LO SMISTAMENTO INIZIA DOPO IL COMPLETAMENTO DELLA TRADUZIONE

Proteine del nucleo passano dai pori nucleari

• Proteine sintetizzate nel citoplasma hanno

segnale di localizzazione nucleare

(lys arg) e attraversano i pori nucleari • Ran-GTP- Ran GDP

Il movimento delle macromolecole attraverso il poro è guidato dalla proteina

Ran che lega GTP

Mitocondri e cloroplasti: traslocatori proteici

• Per entrare nei mitocondri e cloroplasti le proteine devono “

distendersi”

• Le proteine chaperones dentro gli organelli fanno recuperare la conformazione alla proteina • Complesso

TIM-TOM

Via secretoria RER- GOLGI- vescicole secretorie- spazio extracellulare

VIA SECRETORIA: LO SMISTAMENTO INIZIA DURANTE LA TRADUZIONE

Reticolo endoplasmatico

•

Membrane che formano cavità intercomunicanti

•

Lo spazio interno : LUME

•

Reticolo endoplasmatico rugoso (RER), reticolo endoplasmatico liscio (REL), reticolo di transizione

Reticolo endoplasmatico rugoso (RER)

•

Ribosomi sulla superficie

•

Sintesi, assemblaggio e smistamento delle proteine

•

RER ed apparato di Golgi comunicano con VESCICOLE

• •

Proteine destinate al RER hanno sequenza segnale: ribosoma aderisce alla membrana del RER SRP: proteine e un piccolo RNA citoplasmatico (scRNA)

La proteina: • viene secreta nel RER •

perde

la

sequenza segnale

• acquisisce la

struttura terziaria

(proteine chaperones) •

glicosilata

PROTEINA SOLUBILE PROTEINA TRANSMEMBRANA

Inserite nella membrana mediante sequenze idrofobiche

GLICOSILAZIONE: il dolicolo cede alla proteina un oligosaccaride poi modificato nell’apparato del Golgi Gli zuccheri vengono uniti all’AA asparagina: N-glicosilazione Asp-X-Ser o Thr

•

Le catene oligosaccaridiche (idrofile): 1- importanti per ripiegamento e solubilità 2- proteggono le proteine dalla degradazione

Proteine assumono struttura terziaria nel RER

• Chaperone :

Bip, calnessina, calreticulina

guidano il ripiegamento della proteina • Le proteine senza struttura corretta sono espulse dal RER e degradate

• •

Reticolo endoplasmatico liscio ( SER ) Tubulare, privo di ribosomi.

Sintesi dei fosfolipidi, colesterolo e glicolipidi

•

Ricco di enzimi detossificanti- ossidasi a funzione mista, citocromo P450; trasformano composti dannosi e farmaci in prodotti idrosolubili che vengono escreti

•

Cellule muscolari: SER= reticolo sarcoplasmatico

•

Accumula e rilascia Ca 2+ necessario per la contrazione muscolare

•

Il SER è coinvolto nel metabolismo dei carboidrati soprattutto nelle cellule del fegato

Apparato di Golgi

Elabora e smista

le proteine a: 1- lisosomi 2- endosomi 3- membrana plasmatica 4- esterno della cellula

Apparato di Golgi

Sacche di membrana appiattite comunicanti fra loro per mezzo di

vescicole

TRANS: RIVOLTO VERSO LA MEMBRANA SMISTA LE PROTEINE CIS: COLLEGATO TRAMITE VESCICOLE AL RER

Man

= mannosio

; GlcNAC

= N-acetilglucosamina;

Gal

= galattosio

NANA

: acido sialico

Nelle cisterne del Golgi:

•

Modificazione della parte glucidica

•

Idrolasi lisosomiali fosforilate in un residuo di mannosio

•

Sintesi di glicolipidi, sfingomielina e polisaccaridi complessi della matrice extracellulare

Glicoproteine di membrana: zuccheri sempre sul lato esterno

TRAFFICO VESCICOLARE

Il trasporto vescicolare

• Via

secretoria

verso l’esterno:

RER GOLGI- MEMBRANA

• Via

endocitica

diretta verso l’interno Ogni vescicola deve portare marcatori di destinazione

TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE VESCICOLE RIVESTITE DI CLATRINA

Assunzione di molecole extracellulari E per trasporto dal Golgi ai lisosomi

VESCICOLE RIVESTITE DA COAT PROTEIN (COP) COP I

Gemmano dal Golgi

COP II

gemmano dal RE •

Formazione di vescicole richiede GTP

Esistono diversi tipi di proteine di rivestimento dedicate al trasporto vescicolare.

Rientro di proteine nel RER: Il segnale KDEL (lys-asp-glu-leu), carbossiterminale

•

Immagazzinamento selettivo del carico di proteine nelle vescicole Vescicole rivestite: CLATRINA

Riconoscimento tra recettori sulla membrana della vescicola (vSNARE) e quelli sulla membrana del compartimento (tSNARE)

v-SNARE lega t-SNARE

Richiede

energia

Tossina botulinica e tetanica tagliano le SNARE delle vescicole sinaptiche: blocco impulso nervoso

La specificità del riconoscimento tra vescicola e bersaglio è garantita da una famiglia di proteine: le GTPasi Rab

ENDOCITOSI

Il materiale viene introdotto nella cellula

Fagocitosi:

particelle solide

Pinocitosi:

particelle liquide

Endocitosi mediata da recettori: es. LDL e colesterolo Le vescicole formano gli ENDOSOMI che danno origine a:

Vescicole con i recettori:

alla membrana

Vescicole con le particelle:

si fondono con i lisosomi

LISOSOMI

• Si formano dal Golgi/

mannosio 6- fosfato marcatore destinazione

• Gli enzimi lisosomiali digeriscono tanti tipi di macromolecole •

Lisosomi primari

: inattivi •

Lisosomi secondari

: attivi perché fusi con vacuolo di materiale da digerire

Contengono

40-50 enzimi

Sono

idrolasi acide

attive a

pH< 5.

pH acido: pompa protonica ATP dipendente

I materiali da degradare arrivano ai lisosomi da vie diverse Endocitosi Fagocitosi Autofagia

assicura graduale ricambio dei componenti cellulari

Digestione extracellulare

• • •

Acrosoma degli spermatozoi Annidamento embrione in endometrio Metastasi

• Mutazioni geni che codificano per idrolasi lisosomiali causano

malattie da accumulo

•

Es. malattia di Gaucher:

manca enzima che degrada glicolipidi che vengono accumulati nei macrofagi Ingrossamento fegato, milza, erosione ossa lunghe, a volte danni neurologici

PEROSSISOMI

•

ALCUNE OSSIDAZIONI CELLULARI CHE SI SVOLGONO NEI PEROSSISOMI TRASFERISCONO ELETTRONI ALL’OSSIGENO, FORMANDO H 2 O 2 , TOSSICA.

LA CATALASI CONTENUTA NEI PEROSSISOMI DETOSSIFICA H 2 O 2 , TRASFORMANDOLA IN H 2 O E OSSIGENO le proteine dei perossisomi provengono dalla via citoplasmatica

•

Detossificazione

di sostanze nocive: alcol etilico, alcol metilico, fenoli, nitriti ecc •

Rimozione dei radicali liberi e ROS:

insieme ad enzimi citoplasmatici, rimuovono i radicali liberi e le forme reattive dell’Ossigeno (ROS) che si formano durante le normali attività metaboliche della cellula

•

Ossidazione acidi grassi:

gli acidi grassi a catena lunga vengono degradati in acidi grassi a catena corta.

•

Ossidazione acido urico:

l’acido urico è prodotto nella degradazione delle purine degli acidi nucleici.

•

Queste reazioni producono H 2 O 2

Membrana deriva dal RE Le proteine sintetizzate nei ribosomi liberi, hanno sequenza segnale (ser leu ser ) Sono riconosciute da peroxine che le introducono nel perossisoma

•

Importante ruolo nelle cellule vegetali: conversione di acidi grassi in carboidrati (es. nella germinazione del seme) e fotorespirazione

Ripiegamento e modificazioni delle proteine nel RER

• Le proteine che restano nel lume del RER intervengono nel ripiegamento delle proteine trasferite nel RER. Una di queste proteine si chiama

Bip

(chaperon) • Formazione di ponti S-S tra catene laterali di cisteina ad opera della

disolfuro isomerasi

Controllo qualità nel RER

•

Calnexina e calreticolina

si legano agli zuccheri delle glicoproteine ed aiutano il ripiegamento • Se ciò non avviene le proteine vengono traslocate nel citoplasma e degradate •