RE e Apparato del Golgi Flashcards
RE
Il reticolo endoplasmatico è il più esteso sistema di membrane della cellula eucariotica; è un sistema ininterrotto di concamerazioni che dall’involucro nucleare si estende a tutto il citoplasma. Dal punto di vista strutturale il RE si divide in due compartimenti fra loro comunicanti, diversi per costituzione e per funzioni svolte: il reticolo endoplasmatico ruvido o rugoso, prevalentemente organizzato in cisterne, e reticolo endoplasmatico liscio, prevalentemente organizzato in tubuli. Altra differenza tra RER e REL è la presenza di ribosomi: il primo è ricco di ribosomi, mentre il secondo ne è privo. Lo spazio all’interno delle cisterne e dei tubuli, detto lume, è separato dal citosol circostante, la sua composizione è differente. Il RE è una struttura dinamica, la cui quantità aumenta o diminuisce secondo l’attività cellulare.
RER
Il RER presenta ribosomi adesi alla sua superficie citosolica. La funzione principale del RER è sintetizzare le proteine da racchiudere in vescicole di trasporto e le proteine di membrana.
Alcuni polipeptidi entrano nel lume del RER nel corso della loro sintesi. La sintesi del polipeptide, come quella di tutti i polipeptidi, inizia comunque su un ribosoma libero nel citosol. Quando la sequenza segnale di indirizzamento al RER emerge dal ribosoma, la particella di riconoscimento del segnale si lega al ribosoma e alla sequenza segnale, bloccando l’ulteriore traduzione fino a che il complesso prende contatto con la membrana del RER; la sequenza segnale si lega al traslocone, permettendo alla parte restante del polipeptide di attraversare la membrana del RER. Dopo che il polipeptide nascente è passato nel lume, il polipeptide segnale è tagliato e la catena polipeptidica si ripiega con l’aiuto di chaperoni presenti all’interno del lume del RER. Non tutte le proteine che entrano nel RER su liberano nel lume, diverse restano inserite nella membrana (queste andranno poi a localizzarsi o nella membrana plasmatica o in membrane intracellulari).
All’interno del RER, la maggior parte delle proteine viene glicosilata, ovvero vengono aggiunte delle catene laterali di oligosaccaridi a specifici residui dall’amminoacido asparagina (Asn). Quando le catene laterali oligosaccaridiche sono unite al gruppo amminico della catena laterale di un’Asn si parla di legame N-glicosidico e di N-glicosilazione; questo è il tipo di legame più frequente nelle glicoproteine. Se la glicoproteina assume la corretta struttura tridimensionale viene trasportata dal RER all’apparato di Golgi per ulteriori modificazioni. Se la proteina non assume la corretta struttura tridimensionale, neppure dopo diversi tentativi, è traslocata nel citosol, dove è ubiquinata e quindi trasportata al proteosoma, dove viene degradata in corti peptidi.
REL
A differenza del RER, il REL, non presenta ribosomi associati: le funzioni biosintetiche, infatti, riguardano la sintesi di lipidi costituenti le membrane della cellula e degli steroidi.
Negli epatociti il REL provvede anche alla detossificazione dei farmaci e numerosi composti organici dannosi per l’organismo fra cui, per esempio, l’etanolo.
Il REL è anche coinvolto nella degradazione del glicogeno.
Apparato del Golgi
I prodotti di sintesi del RE vengono trasferiti all’apparato di Golgi (tramite delle vescicole); qui vengono modificati e poi smistati ai vari settori della cellula.
L’apparato di Golgi deve il suo nome allo scienziato Camillo Golgi che per primo ha descritto questo sistema di cisterne intracellulari.
La forma e il numero delle cisterne variano da cellula a cellula. Esse sono generalmente appiattite e disposte le une sulle altre. Ogni apparato di Golgi possiede due versanti: uno di ingresso, detto cis-Golgi Network (CGN), adiacente al RE e uno di uscita, detto trans-Golgi Network (TGN), rivolto verso la membrana plasmatica.
Il Golgi svolge un ruolo centrale nell’elaborazione e nello smistamento delle proteine. In particolare, interviene nei processi di modificazione post-traduzionale delle proteine. Le cisterne rappresentano un sistema chiuso contenente un gruppo di enzimi specifici in modo da permettere la maturazione sequenziale delle proteine.
Le proteine che giungono al Golgi possono avere subito un iniziale processo di glicosilazione nel RER: tali proteine hanno subito una N-glicosilazione e, una volta nel Golgi, subiscono la O-glicosilazione.
Nel compartimento TGN le glicoproteine sono smistate e confezionate in vescicole specifiche che le indirizzano verso le destinazioni finali (lisosomi, granuli di secrezione, proteine di membrana).
L’apparato di Golgi ha un ruolo molto importante anche nel metabolismo dei lipidi: si occupa della sintesi di glicolipidi e sfingomielina.
Traffico vescicolare
Un intenso traffico di vescicole, che originano dal reticolo endoplasmatico e che si dirigono ai diversi organelli e alla membrana plasmatica, si osserva in tutte le cellule eucariotiche. Un traffico inverso di vescicole, che partono dalla membrana plasmatica e si muovono verso l’interno della cellula, è altrettanto intenso.
Le vescicole sono prodotte mediante un meccanismo di gemmazione, che permette a una membrana di introflettersi o estroflettersi fino alla loro formazione e distacco. Le vescicole sono trasportate grazie all’azione del citoscheletro; possono essere trasportate fino a entrare in contatto con un’altra membrana con cui la vescicola può fondersi.
Direzione del trasporto vescicolare
In rapporto alla direzione del trasporto (verso la membrana plasmatica o verso l’interno della cellula), il contenuto delle vescicole, a seguito della fusione con la membrana bersaglio, è riversato all’esterno della cellula quando si fonde con la membrana plasmatica: tale meccanismo è definito esocitosi. Quando la vescicola è di derivazione della membrana plasmatica e viene trasportata verso l’interno della cellula per fondersi con un organulo bersaglio, il contenuto della vescicola (rappresentato da materiale extracellulare) è riversato all’interno del lume dell’organulo bersaglio; tale meccanismo è definito endocitosi.
Vescicole di trasporto
In generale, le vescicole che viaggiano tra il RE e l’apparato di Golgi e che, alla fine, fuoriescono da quest’ultimo prendono nome di vescicole di trasporto. Il compito di queste vescicole è quello di mantenere il materiale da trasportare separato dal resto della cellula, in modo da riversarne il contenuto solo nel lume del compartimento, o nell’ambiente extracellulare, al quale sono precisamente indirizzate.
Rivestimento vescicole
Le vescicole sono rivestite da proteine: clatrina. COP I e COP II; ognuna caratterizza un trasferimento differente. La clatrina riveste vescicole che vanno dal TGN ai lisosomi e le vescicole che si formano dalla membrana plasmatica durante l’endocitosi mediata da recettore. Le vescicole che vanno dal RE al Golgi sono rivestite di COP II, mentre tutte le vescicole che viaggiano in direzione Golgi-RE sono ricoperte di COP I. Esiste un altro tipo di rivestimento, che si osserva durante la pinocitosi: rivestimento di caveolina; le vescicole ricoperte da questa vengono indirizzate al RER o al Golgi.
La clatrina è costituita da catene polipeptiche assemblate a formare una struttura regolare a tre braccia uncinate, chiamata triskelion. I triskelion possono assemblarsi formando delle strutture a maglie alternate tra loro (ricordano un canestro o un paniere). Affinché la clatrina possa acquisire la sua forma a canestro è necessaria l’attivazione di un recettore di membrana; avviene a opera delle molecole che devono essere endocitate le quali riconoscono i recettori che si trovano sulla membrana e attivano le molecole di clatrina che si andranno a posizionare dove si deve formare la vescicola.
Le proteine v-snare (si trovano sulle vescicole) e t-snare (sulla membrana bersaglio) mediano il riconoscimento delle vescicole con le membrane degli organelli con cui le vescicole devono fondersi. Affinché avvenga la fusione è necessario un riconoscimento.
Esocitosi
L’esocitosi rappresenta il meccanismo attraverso il quale il materiale - sintetizzato dal RE e modificato nell’apparato di Golgi – deve essere secreto all’esterno della cellula.
- Secrezione costitutiva che avviene senza uno specifico segnale e ha come effetto il rilascio continuo dei prodotti di secrezione.
- Secrezione regolata in cui le vescicole si accumulano in cellula e vanno incontro all’esocitosi solo dopo un appropriato stimolo extracellulare. Tipico esempio sono le vescicole sinaptiche contenenti i neurotrasmettitori, che sono esocitate all’esterno del neurone solo dopo che un impulso nervoso ha raggiunto la cellula. Altro esempio di esocitosi regolata è quello delle cellule pancreatiche, che secernono gli enzimi digestivi solo durante la digestione intestinale.
Endocitosi
Per endocitosi si intendono tutti quei meccanismi attuati dalla cellula al fine di portare all’interno materiale situato all’esterno, utilizzando vescicole formate per introflessione della membrana plasmatica.
Il processo dell’endocitosi è stato classificato sulla base della grandezza delle vescicole endocitiche. Si distinguono così i fenomeni di pinocitosi, quando le vescicole endocitiche hanno diametro inferiore ai 150nm e di fagocitosi, quando si formano vescicole di diametro superiore a 250nm. Esiste una terza dorma di endocitosi, che viene definita endocitosi mediata da recettore (o pinocitosi selettiva) e rappresenta una forma di internalizzazione specifica per determinati soluti.
1. Pinocitosi: fenomeno mediante cui piccole gocce di liquido contenenti eventuali soluti sono assunte dalla cellula in forma aspecifica. Può essere differenziata in macropinocitosi e micropinocitosi.
2. Fagocitosi: processo utilizzato soprattutto in cellule specializzate per l’ingestione, a scopo di difesa di particelle di dimensioni elevate quali batteri e altre cellule o loro frammenti come macromolecole o complessi macromolecolari.
3. Endocitosi mediata da recettore (o pinocitosi selettiva): clatrina o caveolina.
4. Transcitosi: in alcuni casi, il materiale endocitato attraversa tutta la cellula e viene esocitato. Esempi di transcitosi si osservano nelle cellule endoteliali che rivestono i capillari, in cui il materiale proveniente dal sangue attraversa l’intera cellula per riversarsi nei liquidi interstiziali.
Endocitosi e lisosomi
Quando del materiale esterno viene endocitato dalla cellula si forma la vescicola endocitica detta ‘endosoma’ che è una vescicola molto piccola la quale, per fusione con altri endosomi, matura e cambia leggermente le sue caratteristiche. La fusione di più vescicole endocitiche forma dapprima un endosoma precoce, poi questo maturerà con la fusione e si forma il cosiddetto endosoma tardivo, il quale matura ulteriormente fondendosi con altre vescicole che trasportano enzimi degradativi (idrolasi). Così il pH dell’endosoma varia diventa più acido e si fonde con il lisosoma. L’endosoma tardivo fondendosi con il lisosoma formando l’endolisosoma. Una sostanza endocitata dalla cellula può arrivare al lisosoma, oppure può essere esocitata tramite transcitosi o ancora può accumularsi in uno specifico compartimento cellulare.
