Lezione_5 PDF - Biologia Applicata - Università di Foggia

Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia BIOLOGIA APPLICATA- CI Biologia e Genetica AA 2023/2024 SSD BIO/13, CFU 7 Anno di corso: 1; semestre:1 Docente: Prof. Tommaso Colangelo tomm...

Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia BIOLOGIA APPLICATA- CI Biologia e Genetica AA 2023/2024 SSD BIO/13, CFU 7 Anno di corso: 1; semestre:1 Docente: Prof. Tommaso Colangelo [email protected]  Il nucleo è il centro di controllo della cellula ü Organulo sferoidale (Ø 5 μm) più grande ed è separato dal citoplasma tramite l’involucro nucleare. ü L’involucro nucleare è formato da 2 membrane formate da doppi strati fosfolipidici e proteine, presenta pori e la m. est. è in continuità col RE. ü Centro di controllo genetico della cellula eucariotica perché contiene il DNA che dirige tutte le attività cellulari.  Il nucleo è il centro di controllo della cellula Il DNA è associato a proteine (cromatina), ed è presente nel nucleo come lunghe molecole lineari: i cromosomi, evidenti e distinguibili solo in periodi particolari (es. mitosi), altrimenti massa cromatina indistinta N di cromosomi è tipico di una specie (es 46 uomo) Organizzazione strutturale del NUCLEO e dell’INVOLUCRO NUCLEARE L’involucro nucleare delimita il “nucleoplasma” Il Involucro nucleare: Le 2 membrane fosfolipidiche sono separate da spazio perinucleare (20-40nm≈) fuse a livello dei pori nucleari e in continuità con il RE Complesso del poro nucleare Complesso del poro nucleare (NPC) Punto di fusione tra le due membrane 2 anelli proteici con simmetria ottagonale, raggi, fibre che si estendono vs citoplasma e vs nucleoplasma («cesto») Trasportatore o tappo centrale Unica via comunicazione tra nucleo e citoplasma Complesso del poro nucleare Nucleoporo: struttura sopramolecolare dinamica (con diametro centrale variabile 5-10 nm) Proteine costituenti il poro: diversi tipi di nucleoporine L’involucro nucleare e Complesso del poro nucleare Lato citoplasmatico Lato nucleare Lato nucleare L’importazione delle proteine dal citoplasma al nucleo L’importazione delle proteine dal citoplasma al nucleo Traffico macromolecolare controllato dentro e fuori dal nucleo: RNA, sub. ribosomi e proteine. Passaggio controllato/selettivo e attivo a livello del poro nucleare; solo piccole molecole e ioni attraversano passivamente il poro. L’involucro nucleare e Complesso del poro nucleare LAMINA NUCLEARE Le proteine “lamìne” formano lamina nucleare (reticolo fibroso appena sotto l’involucro nucleare, lato interno): struttura proteica di sostegno a cui si agganciano proteine integrali di membrana (determinano forma e dimensione dell’involucro nucleare). Laminopatie umane (DIFETTI GENETICI A CARICO DELLE LAMINE con nuclei deformi) LAMINA NUCLEARE LAMINA NUCLEARE MATRICE NUCLEARE Proteine fibrose e granulari formano una sorta di trama di sostegno o «nucleoscheletro» o matrice nucleare (nel nucleoplasma) La matrice nucleare è una fitta rete di sostegno a cui si associano cromosomi ed enzimi (ruolo anche nella replicazione e trascrizione geni)  MATRICE NUCLEARE Il versante esterno dell’involucro nucleare è rivestito da actina. Connessione tra cito- e nucleoscheletro  DINAMICITA’ STRUTTURALE DELL’INVOLUCRO NUCLEARE Durante la divisione nucleare (mitosi) l’involucro nucleare si dissolve per poi riformarsi (mitosi “aperta”)  Demolizione e ricostruzione del nucleo mediante fosforilazione/defosforilaz. Durante la divisione nucleare (mitosi) l’involucro nucleare si dissolve per poi riformarsi (mitosi “aperta”)  Nucleolo: zona densa ü Sito di trascrizione e maturazione degli rRNA, e assemblaggio di subunità ribosomali ü Contiene porzione fibrillare (rDNA e rRNA) e granulare (proteine ribosomali+RNA)  Nucleolo: zona densa Dimensione e numerosità dei nucleoli è variabile. I nucleoli possono essere più di uno, a seconda dello stato cellulare  Nucleolo: zona densa Il nucleolo si trova associato a regioni di DNA con i geni per l’rRNA o “nucleolar organization region” (NOR)  Il nucleo è organizzato in sub-domini Distribuzione della cromatina e delle proteine/enzimi non è omogenea/disordinata (l’organizzazione si evidenzia con tecniche come FISH) Le fibre di cromatina sono organizzate in domini strutturali e funzionali  Il nucleo è organizzato in sub-domini Proteine e particelle RNP coinvolte nella trascrizione genica e maturazione/splicing RNA sono concentrati in piccoli agglomerati o speckle  Reticolo endoplasmatico Reticolo endoplasmatico: rete di canali, sacchi e vescicole membranose, è la struttura membranosa più estesa del citoplasma ü delimita un lume interno ü Strutturalmente, funzionalmente/ biochimicamente suddiviso in liscio (SER) e rugoso (RER)  Reticolo endoplasmatico Diversa composizione biochimica La composizione biochimica dei 2 tipi di RE è stata determinata grazie a tecniche di centrifugazione differenziale. ü Rottura della cellula (RE si frammenta in vescicole) ü centrifugazioni successive e prolungate permettono di separare comparti cellulari (vescicole) in base a densità Vescicole RER e SER RER porzione piu centrale che «avvolge» nucleo RER porzione piu centrale che «avvolge» nucleo Il RER è associato ai ribosomi Sede di : ü sintesi di proteine destinate a secrezione e vari organuli (golgi lisosomi, membrana plasmatica..) ü Ripiegamento (assistito) proteico ü Controllo qualità delle proteine ü Associazioni tra polipeptidi ü Modificazioni post-traduzionali (N-glicosilazione, idrossilazione, Formazione ponti S-S, Aggiunta di glicolipidi)  Nel RER avviene la N-glicosilazione La glicosilazione sulle proteine avviene a livello di specifici aa. Nel RER avviene la N-glicosilazione (la O-glicosilazione avviene in altri settori cellulari)  Il reticolo endoplasmatico liscio (REL o SER) Aspetto tubulare svolge molteplici funzioni grazie a varietà di enzimi inglobati nella sua membrana: ü sintesi di lipidi (acidi grassi, fosfolipidi, steroidi) e quindi le membrane e gli ormoni steroidei; ü Detossificazione: demolisce/modifica chimicamente tossine, farmaci e molecole estranee (es. antibiotici, pesticidi) nelle cellule del fegato (ossidasi citocromo P450); ü Magazzino: accumula e rilascia ioni calcio nelle cellule muscolari: importante per controllo della contrazione ü Metabolismo carboidrati (cellule del fegato)  Il reticolo endoplasmatico liscio (REL o SER) Lipidi complessi sono sintetizzati sul lato citosolico delle membrane del REL. Scramblasi ri-bilanciano il contenuto dei 2 foglietti Flippasi creano asimmetria nella distribuzione  Il reticolo endoplasmatico liscio (REL o SER) Lipidi sintetizzati nel REL sono veicolati ai vari comparti membranosi sia tramite vescicole che tramite proteine-trasportatrici  Il reticolo endoplasmatico liscio (REL o SER) Negli epatociti l’enzima glucosio-6-fosfatasi, associato a membrane REL (lato citosolico) defosforila il Glucosio (Glu6P in Glu) permettendogli di uscire dalle cellula epatica nel sangue. Il fegato, sotto controllo ormonale, contribuisce a mantenere costante il livello ematico del glucosio.  Il reticolo endoplasmatico liscio (REL o SER) Negli epatociti l’enzima glucosio-6-fosfatasi, associato a membrane REL (lato citosolico) defosforila il Glucosio (Glu6P in Glu) permettendogli di uscire dalle cellula epatica nel sangue. Il fegato, sotto controllo ormonale, contribuisce a mantenere costante il livello ematico del glucosio. La glucosio-6-fosfatasi è presente in fegato, reni e cellule intestinali. Assente in cellule muscolari e cervello che utilizzano il glucosio per attingere E.  Lo sviluppo di RER e SER riflette il tipo di attività cellulare REL sviluppato in cellule di ghiandole che producono ormoni steroidei (es testicoli) o impegnate in detossificazione, metabolismo glucosio (fegato) e/o in soggetti che assumono farmaci cronicamente (assunzione farmaci stimola ipertrofia del SER)  Lo sviluppo di RER e SER riflette il tipo di attività cellulare RER sviluppato in cellule di ghiandole che secernono enzimi o producono ormoni proteici