Lez 2 - Membrana Plasmatica e Organelli 2024-25 PDF

LA MEMBRANA CELLULARE o PLASMATICA  FUNZIONI della MEMBRANA: 1. Delimitare i contorni della cellula 2. Costituire siti di specifiche funzioni 3. Sostenere molecole per il trasporto di sostanze 4. Presentare sistemi di rilevamento (recettori) per segnali esterni...

LA MEMBRANA CELLULARE o PLASMATICA  FUNZIONI della MEMBRANA: 1. Delimitare i contorni della cellula 2. Costituire siti di specifiche funzioni 3. Sostenere molecole per il trasporto di sostanze 4. Presentare sistemi di rilevamento (recettori) per segnali esterni 5. Fornire siti attivi per la comunicazione cellula- cellula e cellula-matrice (adesione cellulare) FUNZIONI della MEMBRANA PLASMATICA  MEMBRANA CELLULARE: LIPIDI molecole anfipatiche che in ambienti acquosi formano spontaneamente un doppio strato.  MEMBRANA PLASMATICA : Struttura Doppio strato LIPIDICO con immerse PROTEINE (interazioni non covalenti) Modello di membrana a mosaico fluido IL DOPPIO STRATO LIPIDICO è sufficientemente FLUIDO CONSENTE la: ROTAZIONE e DIFFUSIONE LATERALE La DIFFUSIONE TRASVERSALE (Flip-Flop) è un evento RARO MEMBRANA PLASMATICA di globulo rosso  Due membrane adiacenti Cellula 1 Membrana 1 Spazio intercellulare Cellula 2 Membrana 2 LIPIDI: 50% della massa della membrana circa 109 mol/cellula FOSFOLIPIDI: FOSFOGLICERIDI derivati dal Glicerolo e(Fosfatidilcolina..) SFINGOLIPIDI derivati dalla Sfingosina (Sfingomielina…) FOSFATIDILCOLINA FOSFATIDILCOLINA e SFINGOMIELINA ESTERNO, FOSFATIDILSERINA e FOSFATIDILETANOLAMINA INTERNO GLICOLIPIDI LIPIDI con aggiunta di Carboidrati Abbondanti nelle membrane di cellule del Tessuto nervoso (40%) FUNZIONI: protezione (cambiamenti di pH e/o enzimi degradativi) Isolamento elettrico: Mielina Adesione cellulare COLESTEROLO: Interagisce con le catene di –CH2 degli acidi grassi e ne diminuisce la mobilità Aumenta le rigidità della membrana cellulare e le proprietà di barriera  LE MEMBRANE CELLULARI - COLESTEROLO 1. Aumenta le proprietà di barriera permeabile a piccole molecole del doppio strato lipidico, stabilizzandolo. 2. Inibisce possibili transizioni di fase: insinuandosi fra le catene idrocarburiche, ne riduce la mobilità rendendo il doppio strato meno fluido e impedendo anche alle catene di idrocarburi di avvicinarsi e cristallizzare. 3. Favorisce lancoraggio di molecole di superficie, allontanando le teste polari Composizione lipidica di MEMBRANE diverse FREEZE-FRACTURE  PROTEINE di MEMBRANA INTRINSECHE (comprendono anche le TRANSMEMBRANA ) ESTRINSECHE le PROTEINE INTRINSECHE sono immerse e ancorate al le PROTEINE TRANSMEMBRANA sono proteine doppio strato lipidico. Intrinseche che attraversano la membrana: -Sono parte integrante della membrana -Fondamentali per la comunicazione fra cellula e ambiente esterno -le PROTEINE ESTRINSECHE sono associate alla la fluidità del doppio strato permette lo membrana ma NON sono parte integrante SCORRIMENTO LATERALE delle -Possono essere localizzate in entrambi i versanti. proteine  PROTEINE di MEMBRANA ANCORATE A LIPIDI PERIFERICHE INTEGRALI Monopasso Multipasso  PROTEINE INTRINSECHE MONOPASSO MULTIPASSO PROTEINE INTRINSECHE (TRANSMEMBRANA) Porzione Esterna (Glicosilata) Alfa elica Dominio citoplasmatico PROTEINE ANCORATE a LIPIDI  GLICOCALICE GLICOPROTEINE e PROTEOGLICANI Varia da cellula a cellula Ha funzioni PROTETTIVE e media l’ADESIONE GLICOCALICE PAS e Alcian Blue positivo formato anche da GLICOPROTEINE e PROTEOGLICANI secreti e adsorbiti sulla membrana cellulare GLICOCALICE  PROTEINE di MEMBRANA il 50% della MASSA della MEMBRANA Trasportatori Collegamento Recettori Enzimi SPAZIO EXTRACELLULARE CITOSOL Membrane differenti hanno proteine differenti  FUNZIONI differenti  Glicoproteine Strutturali Ruolo di collegamento fra le CELLULE e le molecole della MATRICE EXTRACELLULARE: –Fibronectina Fibronectina –Laminina –Condronectina –Entactina –Osteonectina –……………..  PROTEINE TRANSMEMBRANA (ES. INTEGRINE,...) mediano l’interazione : - Cellula-Cellula, - Cellula-Matrice Extracellulare (Collagene, Fibronectina, Laminina, Proteoglicani…….) Una RISPOSTA cellulare può essere determinata da: - Ligandi extracellulari RISPOSTA (ormoni, varie molecole) - Interazione con: Altre cellule (contatto cellula-cellula) Strutture extracellulari (lamina basale o matrice extracellulare)  PROTEINE PERIFERICHE (ESTRINSECHE) SCHELETRO di membrana dei globuli rossi. SPECTRINA Eterodimero (1 catena  e 1 )  PERMEABILITÀ RELATIVA O2 Gas e molecole CO2 idrofobiche N2 Benzene piccole H2O molecole polari Urea non cariche Glicerolo grosse molecole Glucosio polari Saccarosi cariche o Ioni H+,Na+ HCO3-, K+ Ca++, Cl- Mg++  DIFFUSIONE l’equilibrio di concentrazione viene stabilito dal passaggio del SOLUTO da A a B attraverso la membrana  Diffusione semplice dei gas O2 e CO2 Negli eritrociti O2 e CO2 diffondono attraverso la membrana plasmatica in risposta alle concentrazioni interne ed esterne. TESSUTI: POLMONI: bassa O2 alta O2 alta CO2 bassa CO2 OSMOSI Soluzione: ipertonica isotonica ipotonica  I meccanismi di TRASPORTO sono essenziali per le cellule Assunzione di nutrienti essenziali (es. glucosio) Regolazione concentrazioni ioniche (Na+, Ca++, H+…) Eliminazione prodotti metabolici di rifiuto (es. CO2)  DIFFUSIONE SEMPLICE (molecole affini alla membrana) LA DIFFUSIONE SPOSTA I SOLUTI VERSO L’EQUILIBRIO SECONDO GRADIENTE: -le molecole si muovono secondo il GRADIENTE di CONCENTRAZIONE, -gli ioni si spostano secondo il GRADIENTE ELETTROCHIMICO. Molecola da trasportare Doppio strato lipidico  TRASPORTO PASSIVO (Diffusione facilitata) Le molecole che NON attraversano il doppio strato lipidico passano secondo gradiente mediante l’intervento di strutture proteiche: A) canali B) trasportatori A B  TRASPORTO ATTIVO (ENERGIA) Se la Diffusione va CONTRO il gradiente di concentrazione (o elettrochimico), nella DIFFUSIONE FACILITATA e nel TRASPORTO ATTIVO la proteina trasportatrice può trasportare : - un solo soluto: UNIPORTO (a) -due soluti: COTRASPORTO (b) (in entrambe le direzioni) a b  I CANALI IONICI e le PROPRIETÀ ELETTRICHE della MEMBRANA Trasporto passivo secondo gradiente di IONI (sino ad 1 milione di ioni/sec) Sono SELETTIVI per un determinato ione (a diversità dei pori acquosi), che deve avere carica e dimensione adatta Fluttuano tra uno stato APERTO ed uno CHIUSO CHIUSO APERTO  I CANALI IONICI possono essere regolati da: 1) Cambiamenti di Voltaggio attraverso la membrana, 2)Legame di un Ligando (neurotrasmettitore, ione o nucleotide), 3) uno Stress Meccanico. 1 2 3 CHIUSO APERTO  TRASPORTO ATTIVO DIRETTO Le Proteine Trasportatrici sono chiamate Pompe o ATPasi di Trasporto. La Pompa Na+/K+ è un ANTIPORTO che sposta: 3 Na+ FUORI e 2 K+ DENTRO DISTRIBUZIONE ASIMMETRICA di IONI a seconda del Cl- gradiente, gli IONI - Na+ Cl attraversano Na+ passivamente la Na+ K+ membrana (canali) Cl- Na+ Na+ Na+ K+ Cl- K+ K+ K+ K + Na+ le pompe ioniche determinano e mantengono K+ K + gradienti di+ concentrazione K+ K della membrana ai due lati K+ Cl- POTENZIALE di MEMBRANA + + + + + + + + - + + + - - - - - - + + - - + - - -70 mV degli di IONI carichi determina- La distribuzione asimmetrica - una Differenza di Potenziale fra i due lati della membrana ASIMMETRICA DISTRIBUZIONE DI PROTEINE DI TRASPORTO NELL’EPITELIO INTESTINALE meccanismo di SIMPORTO guidato dal Na+ DIFFUSIONE FACILITATA meccanismo di ANTIPORTO guidato dalla pompa Na+/K+  TRASPORTO TRANSMEMBRANA ATTIVO Pompe Ioniche Endocitosi – Endocitosi mediata da Recettori – Pinocitosi – Fagocitosi Esocitosi  ENDOCITOSI - ESOCITOSI molecole e/o particelle di dimensioni rilevanti NON possono attraversare la membrana. la cellula cattura o espelle tali sostanze con meccanismi di: ENDOCITOSI ESOCITOSI  ENDOCITOSI Proteina adattatrice  ESOCITOSI Proteina adattatrice ENDOCITOSI micropinocitosi ENDOCITOSI MEDIATA da RECETTORI Vescicole rivestite da CLATRINA VESCICOLE RIVESTITE DI CLATRINA AL TEM Immagine ottenuta dopo freeze fracture della membrana. E’ in evidenza la faccia citoplasmatica della membrana con vescicole rivestite di clatrina GABBIA DI CLATRINA  INGRESSO DEL COLESTEROLO NELLE CELLULE “LOW DENSITY LIPOPROTEIN” PARTICELLA LDL fosfolipidi colesterolo Proteina che si lega al recettore IL COLESTEROLO NEL CIRCOLO SANGUIGNO SI TROVA ASSOCIATO A PROTEINE E FOSFOLIPIDI  PINOCITOSI e FAGOCITOSI PINOCITOSI (“cellula che beve”) – Formazione di vescicole riempite di fluido extracellulare – Processo non specifico come l’endocitosi mediata da recettore FAGOCITOSI (“cellula che mangia”) – Produzione di vescicole contenenti materiali solidi (anche grandi come la cellula stessa) – Operata solo da cellule del sistema immunitario  Il sistema membranoso della cellula Membrana plasmatica Involucro nucleare Reticolo endoplasmatico Apparato del Golgi Lisosomi Vescicole di trasporto Mitocondri Perossisomi il sistema membranoso compartimentalizza il citoplasma della cellula da un punto di vista morfologico e funzionale Smistamento delle proteine e loro funzionalizzazione  MODALITÀ DI TRASPORTO DELLE PROTEINE 1) Trasporto regolato tra citosol e nucleo i pori nucleari sono chiusure selettive per grossi complessi macromolecolari 2) Trasporto transmembrana grazie a proteine traslocatrici di membrana, avviene iltrasporto di proteine dal citosol ad un compartimento distinto (es. ER, mitocondrio). 3) Trasporto vescicolare vescicole di trasporto contenenti le proteine passano da un compartimento ad un altro.  Traffico delle proteine dentro e fuori il nucleo Nel nucleo sono compartimentalizzate la trascrizione e la replicazione l’involucro nucleare (membrana esterna) si immagine al TEM proietta direttamente al reticolo granulare di pori nucleari e RER Segnale di importo nucleare Segnale di importo nucleare MUTATO Con peptide segnale per RE No peptide segnale per RE RETICOLO ENDOPLASMATICO Più della metà delle membrane delle cellule eucariotiche è costituita da RE. Il RE è formato da una rete di tubuli ramificati e cisterne appiattite che si connettono tra loro e con la membrana nucleare esterna, si estendono in tutto il citoplasma. Il RE ha un ruolo centrale nella biosintesi di proteine e di lipidi, serve da deposito di Ca intracellulare. Tutti i componenti delle membrane sono sintetizzati sul RE. Il RE è strutturalmente e funzionalmente differenziato in RER e REL.  Reticolo Endoplasmatico Liscio (REL) Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER)  RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO membrane prive di ribosomi contenenti enzimi specifici - CISTERNE E TUBULI - APP. DI GOLGI - VESCICOLE DI TRASPORTO -VESCICOLE DI SECREZIONE -VESCICOLE DI ENDOCITOSI -LISOSOMI LISOSOMA  FUNZIONI DEL RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO Sintesi, accumulo e trasporto di molecole -SINTESI DEI LIPIDI ED ORMONI STEROIDEI -ACCUMULO DI MATERIALE (ES. IONI Ca) (TESSUTO MUSCOLARE!!) -DETOSSIFICAZIONE (presenza sulla sua membrana di enzimi della famiglia citocromo p450) -METABOLISMO DEL GLICOGENO -MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI DELLE PROTEINE (APP.DI GOLGI) -DEGRADAZIONE DI MATERIALE INTERNALIZZATO (LISOSOMI) -SECREZIONE CELLULARE (ESOCITOSI) -MECCANISMI DI INTERNALIZZAZIONE (ENDOCITOSI) -TRASPORTO INTRACELLULARE DI MATERIALE DA UN COMPARTIMENTO MEMBRANOSO AD UN ALTRO (VESCICOLE DI TRASPORTO) Funzioni del REL (Reticolo Sarcoplasmatico) Deposito di Calcio Cellula muscolare REG (Reticolo Endoplasmatico Granulare) o RER (Reticolo Endoplasmatico Rugoso)  FUNZIONI DEL RETICOLO ENDOPLASMATICO GRANULARE o RUGOSO (REG) SINTESI DI PROTEINE DESTINATE: ALLE MEMBRANE ( PLASMATICA E INTRACELLULARI) ALLA SECREZIONE AI LISOSOMI  RER Immunofluorescenza di una proteina sintetizzata nel RER  RER: sintesi proteica e Morfologia Cellulare Escrezione Escrezione intensa Prot sintetizzate e No sintesi o immediata= RER = esteso RER e conservate in no prot di molto esteso polarizzazione vesc.di secrezione secrezione Ribosomi liberi RER Zolle di Nissl RER e Poliribosomi NEURONE RER - Proteine solubili in H2O (proteine di secrezione e idrolasi acide) - Proteine transmembrana  L’APPARATO DEL GOLGI Fa parte del complesso di membrane del reticolo liscio Regione CIS Regione TRANS  APP. DI GOLGI RER Cis Mediale Trans Vescicole di Trasporto o 100.000X di Golgi NEL NEL GOLGI si completa la N-GLICOSILAZIONE RER delle proteine  vescicola con enzimi lisosomiali Vescicola secretoria Maturazione delle catene oligosaccaridiche  APPARATO DEL GOLGI RIASSUNTO DELLE FUNZIONI - GLICOSILAZIONE DELLE PROTEINE - SINTESI DI POLISACCARIDI (GLICOSAMNOGLICANI) E DI GLICOLIPIDI - FOSFORILAZIONE - SOLFORAZIONE - AGGIUNTA DI ACIDI GRASSI - SMISTAMENTO DELLE PROTEINE SINTETIZZATE NEL RETICOLO MEMBRANE SECREZIONE LISOSOMI CELLULARE LISOSOMI LISOSOMI  PEROSSISOMI Formazioni ovoidali di 0,6-0,7 um di diametro Delimitati da una membrana semplice Contenenti una matrice finemente granulare al cui centro c’è una zona opaca, il nucleoide (urato di ossidasi) Originano per: Gemmazione di vescicole provenienti dal RE Divisione di perossisomi  PEROSSISOMI nucleoide  PEROSSISOMI Il loro nome deriva dal fatto che contengono enzimi che metabolizzano il perossido di Idrogeno Funzione Protettiva e Metabolica: 1. Proteggono la cellula da specie reattive dell’ossigeno (radicali liberi, tossici), producendo H202 CATALASI (40% degli enzimi perossisomiali) degrada H202 (tossica) in H20 2. Cooperano con il REL e mitocondri per il metabolismo dei lipidi, beta ossidazione degli acidi grassi a lunga catena (+ 18 C) MITOCONDRI MITOCONDRI MITOCONDRI  MITOCONDRI ATP sintasi