COME E ORGANIZZATA UNA CELLULA?

CITOPLASMA Citoplasma è tutta la regione compresa tra l Involucro Nucleare e la Membrana Plasmatica Comprende gli organelli cellulari

CITOSOL Citosol è la sostanza semifluida che si trova nel citoplasma Proteine, RNA, carboidrati, acidi grassi, altri composti organici, sali minerali e acqua. NON comprende gli organelli cellulari

Nel Citosol Avvengono la maggior parte delle reazioni metaboliche: Sintesi di zuccheri, aminoacidi e acidi grassi; glicolisi, sintesi e degradazione delle proteine. È presente il Citoscheletro Vi sono inclusioni prive di membrana: gocce lipidiche, depositi di glicogeno, granuli e pigmenti.

RE, Golgi e Lisosomi

Reticolo Endoplasmatico Labirinto di tubuli ramificati e cisterne appiattite Più di metà delle membrane della cellula

Reticolo endoplasmatico Due categorie morfologiche e strutturali: Reticolo endoplasmatico rugoso Reticolo endoplasmatico liscio

Morfologia del Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER) Cisterne appiattite ed impilate Particelle sulla superficie esterna (ribosomi) Localizzazione perinucleare In continuità fisica con l involucro nucleare

Reticolo Endoplasmatico Rugoso: Presenza sul lato esterno della membrana di Ribosomi

Morfologia del RER (TEM)

Funzione del Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER) Permettere la sintesi delle proteine che devono: - essere secrete - posizionarsi nella membrana plasmatica - costituire specifici organelli intracellulari (ER, Golgi e Lisosomi) 3 EVENTI : a) Traduzione degli RNA messaggeri in proteine b) Le proteine prodotte subiscono modificazioni post-traduzionali c) Le proteine vengono racchiuse in vescicole per lo smistamento

Ribosomi: ruolo essenziale nella sintesi delle proteine

Cosa serve per la Sintesi delle Proteine RNA messaggero (mrna): Porta le informazioni sulla sequenza di aminoacidi che deve avere una proteina RNA transfer (trna): Porta gli aminoacidi per la sintesi proteica Ribosomi [RNA ribosomale (rrna) + proteine ribosomali]: Permette a mrna e trna di incontrarsi e forma il legame peptidico tra gli aminoacidi Ribosoma

Ribosomi Ribosomi liberi Sintetizzano le proteine che rimangono nella cellula (Proteine citoplasmatiche o nucleari) Associati col RER Sintetizzano le proteine che devono essere secrete o inserite in membrana

Ribosomi 2 sub-unità Maggiore e minore Proteine e rrna

Struttura dei Ribosomi

RNA ribosomiale (rrna) Proteine ribosomiali

Struttura dei Ribosomi Un complesso fatto da RNA e Proteine

Genesi dei Ribosomi Si assemblano nel nucleolo Lavorano nel citoplasma

Sintesi proteica Come questi componenti lavorano insieme per produrre una nuova proteina mrna trna Ribosomi

Caratteristiche del mrna Un cappuccio 5 : consiste in un residuo terminale di 7-metilguanosina legato tramite un legame 5'-5'- trifosfato al primo nucleotide del mrna. La sua presenza è importante per il riconoscimento da parte del ribosoma e la protezione dalle RNasi.

Sintesi proteica: inizio Protagonisti: Subunità dei Ribosomi mrna Fattori di inizio della traduzione: eif PABP

Sintesi proteica Tradurre un mrna in una proteina 1 AUG AGG ACA ACU UAC AAG GAC CUG 1 -M---R---T---T---Y---K---D---L Codice Genetico

Sintesi proteica Protagonisti: Ribosomi mrna trna Fattori di allungamento: EF-Tu, EF-G Fattori di rilascio GTP

Legame dei primi due trna-aa al ribosoma

Formazione del legame peptidico

Traslocazione del ribosoma sul mrna

Rilascio del trna scarico e reinizio

Poliribosomi o Polisomi

rer e ribosomi liberi I ribosomi si trovano sia liberi nel citosol che aderenti alle membrane del reticolo a seconda del destino delle proteine prodotte.

Come una proteina raggiunge la sua destinazione finale? Via co-traduzionale Via post-traduzionale Il destino è indicato da una parte della sequenza della proteina: PEPTIDE SEGNALE

Via co-traduzionale Traduzione e Traslocazione all interno dell organello di destinazione o di transito avvengono contemporaneamente

DESTINO DELLE PROTEINE PRODOTTE TRAMITE LA VIA COTRADUZIONALE Proteine rilasciate esternamente alla cellula Proteine della membrana plasmatica Proteine residenti nel ER, golgi, lisosomi interne all organello o nella loro membrana

COME SI ENTRA UNA PROTEINA ALL INTERNO DI QUESTI ORGANELLI TRAMITE LA VIA COTRADUZIONALE?

Protagonisti: Peptide segnale (che al termine viene rimosso) SRP: proteina che riconosce il peptide segnale Recettori di SRP Traslocone Chaperoni ATP

COME SI PRODUCE UNA PROTEINA DI MEMBRANA TRAMITE LA VIA COTRADUZIONALE?

Sintesi e localizzazione di proteine di membrana tipo I: Estremità amino-terminale interna all organello (peptide segnale iniziale + sequenza idrofobica interna)

Sintesi e localizzazione di proteine di membrana tipo II: Estremità amino-terminale esterna all organello (un solo peptide segnale interno contente una sequenza idrofobica)

Sintesi e localizzazione di proteine di membrana legate al GPI Ancora GPI: glicosilfosfatidilinositolo

Eventi che avvengono contemporaneamente o successivamente alla sintesi delle proteine - Formazione del corretto ripiegamento tridimensionale - Assemblaggio in proteine multimeriche - Modificazioni post-traduzionali: Formazione di ponti disolfuro N-glicosilazione

Modificazioni post-traduzionali di proteine prodotte nel RE: N-glicosilazione Protagonisti: Tre tipi di zuccheri: NAG, Mannosio e Glucosio Asparagina (N-X-S/T) Dolicolo (lipide) Glicosil-trasferasi Chaperoni: controllano la conformazione e danno l OK per la rimozione dei glucosi e di un mannosio continua nell apparato di Golgi

Stereoisomeri

Cellule con molti ribosomi associati al RER Il RER è presente in tutte le cellule (Mantenimento della membrana plasmatica, organelli intracellulari ed ECM) Il RER è più abbondante nelle cellule in cui vi è attiva sintesi di proteine di membrana o rilasciate all esterno Prevalentemente nelle cellule secretorie

Sintetizzano molti Neurotrasmettitori Presentano strutture basofile nel citoplasma evidenziate dalla colorazione di Nissl (violetto di cresile) Neuroni Sono definite zolle di Nissl o sostanza tigroide Sono zone del RER ricche in RNA

Cellule Principali dello stomaco Producono pepsinogeno, precursore della pepsina Enzima proteolitico Strutture basofile dovute ad abbondante RER

rer e ribosomi liberi I ribosomi si trovano sia liberi nel citosol che aderenti alle membrane del reticolo a seconda del destino delle proteine prodotte.

Cellule con molti ribosomi liberi Globuli Rossi Sintesi di Emoglobina Cellule muscolari in differenziamento Sintesi di Actina e Miosina Cellule Nervose Sintesi di Neurofilamenti Cheratinociti della pelle Produzione di Cheratina

Reticolo endoplasmatico liscio (REL) Privo di Ribosomi Canali anastomizzati (interconnessi) piuttosto che cisterne impilate

Il REL è in continuità con il RER

Funzioni del REL Detossificazione Sintesi di lipidi (fosfolipidi e steroidi) Metabolismo del glicogeno Deposito di Calcio

Detossificazione Funzioni del REL Aumenta negli epatociti dopo somministrazione di farmaci Converte i farmaci lipo-solubili in prodotti di scarto idro-solubili, che vengono eliminati dai reni Idrolasi, Ossidasi, Metilasi (l aggiunta di metili aiuta la loro secrezione, Es.: Arsenico)

Funzioni del REL Sintesi di Fosfolipidi per tutte le membrane cellulari

Sintesi di Fosfolipidi per tutte le membrane cellulari Produzione di Steroidi Ghiandole Surrenali, Gonadi Funzioni del REL Utilizzano il Colesterolo come molecola di partenza Estrogeni, Testosterone, Cortisolo, Progesterone

Intestino Tenue Sintesi dei trigliceridi Acidi grassi presenti nel cibo migrano lateralmente allo spazio extracellulare Assorbiti e integrati nel REL

Corticale del Surrene Cellule secernenti cortisolo Steroidi secreti per diffusione No granuli

Metabolismo del Glicogeno Interviene nella scissione del glicogeno (glucosio-6-fosfatasi) Probabile partecipazione attiva anche nei processi di deposizione Negli Epatociti (cellule fegato) Funzioni del REL

Funzioni del REL Regola la distribuzione intra-cellulare degli ioni Ca 2+ Nelle cellule muscolari: Reticolo Sarcoplasmatico I livelli di calcio regolano l azione di proteine calcio-dipendenti coinvolti nella contrazione muscolare

Reticolo Sarcoplasmatico SER nel muscolo scheletrico Rilascio di ioni calcio che stimolano la contrazione

Flusso di vescicole da Reticolo Endoplasmatico all apparato di Golgi