Endocitosi Pinocitosi e Fagocitosi

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Endocitosi Pinocitosi e Fagocitosi"

Davide Barbato
6 anni fa
Visualizzazioni

1 P E N L GR N B M Gli elementi figurati del sangue umano GR = Globuli Rossi, N = Granulociti neutrofili, E = Granulocita eosinofilo, B = Granulocita Basofilo, L = Linfocita, M = Monocita, P = Piastrina 1

2 2

3 FAGOCITOSI Anche la fagocitosi può essere attivata dal riconoscimento da parte di recettori: I macrofagi fagocitano i batteri riconoscendo grazie a specifici recettori gli anticorpi che si sono legati alla loro membrana. 3

contenuto è acidificato per la azione di pompe protoniche L endosoma tardivo si unisce con VESCICOLE IDROLASICHE,

4 Endocitosi Pinocitosi e Fagocitosi ENDOCITOSI MEDIATA DA RECETTORE Il risultato dell endocitosi è un ENDOSOMA PRECOCE, una vescicola contenente il materiale endocitato L endosoma precoce diventa un ENDOSOMA TARDIVO il cui contenuto è acidificato per la azione di pompe protoniche L endosoma tardivo si unisce con VESCICOLE IDROLASICHE, contenenti enzimi digestivi (IDROLASI ACIDE) che provengono dal Golgi. Il risultato, quando completamente acidificato, è un LISOSOMA 4

5 FAGOCITOSI 5

6 AUTOFAGIA Organuli destinati ad essere eliminati vengono avvolti da membrana (forse del reticolo) e inviati al lisosoma Autofagia di un mitocondrio e di un perossisoma 6

LISOSOMI: SACCHETTI DI ENZIMI DIGESTIVI FOSFATASI NUCLEASI PROTEASI

lisosomi vengono marcate con la fosforilazione di uno zucchero, il mannosio, che

lisosomiali La carenza di enzimi lisosomiali determina nelle cellule un accumulo

Questi fenomeni sono particolarmente gravi nelle cellule nervose, ma molti

Malattia di Pompe α glucosidasi glicogeno M.

Gaucher Glucocerebrosidasi Glucocerebrosidi M.

7 LISOSOMI: SACCHETTI DI ENZIMI DIGESTIVI FOSFATASI NUCLEASI PROTEASI POLISACCARIDASI OLIGOSACCARIDASI LIPASI Le proteine destinate a far parte dei lisosomi vengono marcate con la fosforilazione di uno zucchero, il mannosio, che diviene mannosio-6-fosfato (M6P) Patologie legate a deficit genetici di enzimi lisosomiali La carenza di enzimi lisosomiali determina nelle cellule un accumulo potenzialmente dannoso di molecole non digerite. Questi fenomeni sono particolarmente gravi nelle cellule nervose, ma molti organi vengono coinvolti Qualche esempio Enzima carente Molecole accumulate Malattia di Pompe α glucosidasi glicogeno M. Tay-Sachs Esoaminidasi A Ganglioside GM2 M. Gaucher Glucocerebrosidasi Glucocerebrosidi M. Niemann-Pick Sfingomielinasi Sfingomielina Individui carenti dell enzima che fosforila il mannosio presentano malattie da deposito lisosomiale (Malattia delle cellule I) pur non essendo carenti dei geni per la sintesi degli enzimi lisosomiali 7

8 Secrezione lisosomiale, l esempio dell acrosoma Secrezione lisosomiale La fusione della membrana plasmatica con la membrana dell acrosoma provoca la esocitosi degli enzimi 8

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 0 + ENERGIA (686 kcal/mol) LA OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO IL TRASFERIMENTO DI ELETTRONI DAL LEGAME CON UN ATOMO A BASSA ELETTRONEGATIVITA A QUELLO CON UN ATOMO MOLTO

9 C 6 H 12 O O 2 6 CO H ENERGIA (686 kcal/mol) LA OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO IL TRASFERIMENTO DI ELETTRONI DAL LEGAME CON UN ATOMO A BASSA ELETTRONEGATIVITA A QUELLO CON UN ATOMO MOLTO ELETTRONEGATIVO COME L OSSIGENO (OSSIDAZIONE) PORTA A LIBERAZIONE DI ENERGIA NELLA MAGGIOR PARTE DEI CASI, LE OSSIDAZIONI CHE SI SVOLGONO NELLA CELLULA NON CEDONO GLI ELETTRONI DIRETTAMENTE ALL OSSIGENO, MA AD ACCETTORI INTERMEDI (COENZIMI) COME IL NAD + CHE A LORO VOLTA LI CEDERANNO AD ALTRI ACCETTORI CHE INFINE LI TRASFERIRANNO ALL OSSIGENO. DURANTE QUESTI PASSAGGI VERRÀ LIBERATA ENERGIA. 9

10 La maggior parte degli alimenti puo fornire molecole capaci di essere ossidate in un insieme di reazioni, il CICLO DI KREBS che produce la maggior parte dell ATP di cui le nostre cellule necessitano Il destino degli zuccheri nel nostro organismo: Una colazione con cappuccino e cornetto Amido (polimero di glucosio) Zucchero (Saccarosio: Glucosio + Fruttosio) Latte (Lattosio: Glucosio + Galattosio) L amido viene digerito prima dalla amilasi salivare, poi dagli enzimi pancreatici e intestinali fino ad ottenere glucosio Saccarosio: Saccarasi intestinale - Glucosio + Fruttosio Lattosio: Lattasi intestinale - Galattosio + Glucosio Glucosio, Fruttosio e Galattosio vengono assorbiti nell intestino e trasportati dal sangue alle cellule Nelle cellule: Il Galattosio viene trasformato in glucosio. Glucosio e Fruttosio avviati alla glicolisi e alla respirazione cellulare 10

11 Intolleranza al lattosio: distribuzione geografica. Le antiche popolazioni umane erano intolleranti. La mutazione che provoca la tolleranza si è verificata probabilmente circa 7000 anni or sono 11

12 L utilizzazione del glucosio a fini energetici Il glucosio nella cellula può essere utilizzato per la produzione di ATP. Una prima tappa, la GLICOLISI, si svolge nel citoplasma e porta alla produzione di una modesta quantità di ATP. Questa tappa non richiede la presenza di ossigeno. Ulteriori tappe si svolgono nei mitocondri, portano alla produzione di una grande quantità di ATP e richiedono la presenza di ossigeno COENZIMI MOLECOLE CHE INTERVENGONO IN UNA REAZIONE ENZIMATICA AGENDO COME DONATORI O COME ACCETTORI DI GRUPPI CHIMICI ESEMPI DI COENZIMI Coenzima ATP NADH Coenzima A BIOTINA Gruppi trasportati FOSFATI ELETTRONI ACETILE CARBOSSILE Nella ossidazione del glucosio, come in molte altre ossidazioni, interviene come coenzima il NAD + che si riduce a NADH. Il NADH potrà essere ri-ossidato a NAD+ grazie all ossigeno; questa reazione libera molta energia che viene usata per la produzione di ATP 12

13 GLICOLISI: VIENE PRODOTTO ATP E NAD + SI RIDUCE A NADH GLICOLISI (NEL CITOPLASMA) GLUCOSIO (C6) + 2 NAD ADP + 2 P 2 PIRUVATO (C3) + 2 ATP + 2 NADH PRODOTTO UTILE = 2 ATP CHE DESTINO HANNO IL PIRUVATO E IL NADH PRODOTTI DALLA GLICOLISI? E NECESSARIO UN SISTEMA PER RIOSSIDARE IL NAD +, IN MANCANZA DEL QUALE LA GLICOLISI NON POTREBBE CONTINUARE IN ASSENZA DI OSSIGENO (ANAEROBIOSI): FERMENTAZIONE DEL PIRUVATO = FERMENTAZIONE LATTICA: NEL MUSCOLO IN CARENZA DI OSSIGENO O IN MICRORGANISMI ANAEROBI (YOGURT) PIRUVATO (C3) + NADH LATTATO (C3) + NAD + RIDUZIONE DEL PIRUVATO: IL NADH SI OSSIDA A NAD+ CEDENDO GLI ELETTRONI AL PIRUVATO CHE SI TRASFORMA IN LATTATO QUESTA REAZIONE NON LIBERA ENERGIA, MA PERMETTE DI RIOSSIDARE IL NADH IN ASSENZA DI OSSIGENO 13

IN ASSENZA DI OSSIGENO (ANAEROBIOSI): FERMENTAZIONE DEL PIRUVATO = FERMENTAZIONE ALCOLICA: CELLULE VEGETALI, LIEVITO, MICRORGANISMI ANAEROBI PANE

liberata durante la fermentazione RIDUZIONE DEL PIRUVATO: IL NADH SI OSSIDA A NAD+ CEDENDO GLI ELETTRONI AL PIRUVATO CHE SI TRASFORMA IN ETANOLO + CO 2

14 IN ASSENZA DI OSSIGENO (ANAEROBIOSI): FERMENTAZIONE DEL PIRUVATO = FERMENTAZIONE ALCOLICA: CELLULE VEGETALI, LIEVITO, MICRORGANISMI ANAEROBI PANE PIRUVATO (C3) + NADH VINO ETANOLO (C2) + CO 2 + NAD + BIRRA La lievitazione del pane o la schiuma di birra e spumante sono dovuti alla CO 2 gassosa liberata durante la fermentazione RIDUZIONE DEL PIRUVATO: IL NADH SI OSSIDA A NAD+ CEDENDO GLI ELETTRONI AL PIRUVATO CHE SI TRASFORMA IN ETANOLO + CO 2 QUESTA REAZIONE NON LIBERA ENERGIA, MA PERMETTE DI RIOSSIDARE IL NADH IN ASSENZA DI OSSIGENO Perché lo spumante e la birra fanno le bollicine (e il vino no)? 14

15 GLICOLISI GLUCOSIO (C 6 H 12 O 6 ) + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + 2 PIRUVATO (C 3 H 4 O 3 ) + 2 ATP + 2 NADH + 2H + FERMENTAZIONE (MUSCOLO E CELLULE ANAEROBIE) CH 3 CO COOH CH 3 HCOH COOH PIRUVATO + NADH + H + LATTATO + NAD + Mentre in alcuni organismi il lattato viene espulso nell ambiente (yogurt), in molto altri casi, come nel nostro organismo, il lattato dal sangue viene trasportato al fegato dove, in condizioni aerobie, viene trasformato in glucosio. LATTATO GLUCOSIO + ATP FEGATO PIRUVATO + NADH 15

IN PRESENZA DI OSSIGENO (AEROBIOSI): NEI MITOCONDRI, IL PIRUVATO VIENE COMPLETAMENTE OSSIDATO, IN TAPPE SUCCESSIVE, FINO A CO 2, CON RIDUZIONE DI ALTRE

16 IN PRESENZA DI OSSIGENO (AEROBIOSI): NEI MITOCONDRI, IL PIRUVATO VIENE COMPLETAMENTE OSSIDATO, IN TAPPE SUCCESSIVE, FINO A CO 2, CON RIDUZIONE DI ALTRE MOLECOLE DI NAD + A NADH IL NADH VIENE RIOSSIDATO GRAZIE ALL OSSIGENO, CON LIBERAZIONE DI ENERGIA (ATP) C 6 H 12 O O 2 6 CO H ENERGIA 16

17 I MITOCONDRI: LE CENTRALI ENERGETICHE DELLA CELLULA 17

18 18

19 18/11/16 Mitocondri in divisione DNA mitocondriale umano: circa coppie di basi. (valori diversi in altre specie) 19

OLTRE CHE UN PROPRIO DNA, I MITOCONDRI CONTENGONO UN PROPRIO INTERO APPARATO GENETICO PER LA REPLICAZIONE DEL DNA E PER LA SINTESI PROTEICA L APPARATO GENETICO DEI MITOCONDRI È PIÙ SIMILE A QUELLO

20 OLTRE CHE UN PROPRIO DNA, I MITOCONDRI CONTENGONO UN PROPRIO INTERO APPARATO GENETICO PER LA REPLICAZIONE DEL DNA E PER LA SINTESI PROTEICA L APPARATO GENETICO DEI MITOCONDRI È PIÙ SIMILE A QUELLO PROCARIOTE CHE A QUELLO EUCARIOTE IL CODICE GENETICO DEI MITOCONDRI NON È IDENTICO A QUELLO UNIVERSALE : ALCUNI CODONI CODIFICANO AMINOACIDI DIVERSI IL DNA MITOCONDRIALE UMANO CODIFICA PER rrna, trna e 13 PROTEINE. LA MAGGIOR PARTE DELLE PROTEINE MITOCONDRIALI VIENE IMPORTATA DAL CITOPLASMA Ipotesi endosimbiontica sull origine evolutiva dei mitocondri. Un batterio aerobio in simbiosi con una primitiva cellula anaerobia si è stabilmente integrato originando un mitocondrio. Parte del genoma batterico si è in seguito trasferito nel nucleo La successiva simbiosi con un procariote fotosintetico ha dato origine alle cellule vegetali 20

21 > 2.5 miliardi di anni? 4 miliardi di anni? 21

22 IN PRESENZA DI OSSIGENO, NEI MITOCONDRI, IL PIRUVATO VIENE OSSIDATO FINO A CO 2 E IL NADH RIOSSIDATO GRAZIE ALL OSSIGENO (INSIEME A NADH E FADH 2 PRODOTTI NEI MITOCONDRI) GLICOLISI (NEL CITOPLASMA) GLUCOSIO (C6) + 2 NAD ADP + 2 P 2 PIRUVATO (C3) + 2 ATP + 2 NADH OSSIDAZIONE DEL PIRUVATO (NELLA MATRICE DEL MITOCONDRIO) (2x) PIRUVATO (C3) + NAD + ACETATO (C2) + CO 2 + NADH IL NADH VERRÀ IN SEGUITO OSSIDATO NEI MITOCONDRI IN PRESENZA DI OSSIGENO, CON LIBERAZIONE DI ENERGIA IL DESTINO DELL ACETATO NEI MITOCONDRI NELLA MATRICE MITOCONDRIALE : CICLO DI KREBS (OSSIDAZIONI) ACETATO (C2) + ADP + P + 3NAD + 2 CO 2 + ATP + 3NADH 22

23 SULLE CRESTE MITOCONDRIALI TUTTE LE MOLECOLE DI NADH CHE ERANO STATE RIDOTTE SI OSSIDANO, CEDENDO GLI ELETTRONI CHE VERRANO TRASPORTATI FINO ALL OSSIGENO: L ENERGIA LIBERATA VIENE USATA PER LA SINTESI DI ATP CATENA RESPIRATORIA NADH (FADH2) +O 2 NAD + (FAD) + H ENERGIA (ATP) 23

Documenti analoghi

2 INCONTRO: LA PRODUZIONE DI ENERGIA NELLA CELLULA

2 INCONTRO: LA PRODUZIONE DI ENERGIA NELLA CELLULA INCONTRO: LA PRODUZIONE DI ENERGIA NELLA CELLULA 1 INTRODUZIONE 1 L energia chimica Esistono diversi tipi di energia e una tra queste è l energia chimica: un tipo di energia che possiedono tutte le molecole