CI di Biologia Molecolare e Cellulare

Presentazione sul tema: "CI di Biologia Molecolare e Cellulare"— Transcript della presentazione:

1 CI di Biologia Molecolare e Cellulare
Prof. Donatella Tramontano Ordinario di Biologia Applicata Ed 19 A II piano Tel Orario di ricevimento mercoledì ore14-15

2 Organizzazione degli spazi
Tradizionale Open space

3 Organizzazione degli spazi
procariote eucariote

4 Organizzazione degli spazi
= separazione delle funzioni divisione degli spazi Migliore possibilità di regolazione

5 COME SI SONO FORMATI GLI ORGANELLI DEGLI EUCARIOTI DURANTE L’EVOLUZIONE?
PERCHE?

6 Cellula procariote

7 Molte reazioni chimiche che avvengono nella cellula sono o sarebbero tra loro incompatibili se avvenissero nello stesso spazio ad esempio: sintesi proteica e degradazione lisosomiale. Strategia vincente SEPARARE

8 MECCANISMI DI TIPO ENDOCITICO SONO VEROSIMILMENTE ALL’ORIGINE DELLE MEMBRANE DEL RER E DEL NUCLEO

9 La teoria dell'endosimbionte, anche chiamata teoria endosimbiontica o teoria endosimbiotica,[1] riguarda le origini dei mitocondri e dei plastidi (es. cloroplasti), organuli delle cellule eucariotiche. Secondo questa teoria, questi organuli si originarono come organismi procarioti esterni, introdottisi nella cellula come endosimbionti. I mitocondri si sarebbero sviluppati da proteobacteria (in particolare, Rickettsiales o affini) e i cloroplasti da cyanobacteria.

10 I MITOCONDRI HANNO AVUTO PROBABILMENTE ORIGINE PER ENDOSIMBIOSI

11 COMPARTIMENTI/ORGANELLI
QUANTI E QUALI SONO I COMPARTIMENTI IN UNA CELLULA? CHE FUNZIONE HANNO? COME E’ FATTO UN COMPARTIMENTO? COME SI FORMA? COME SI DETERMINA LA SUA COMPOSIZIONE MOLECOLARE? E LA SUA MORFOLOGIA? E LA SUA ABBONDANZA?

12 TUTTE LE CELLULE HANNO UN NUMERO LIMITATO DI ORGANELLI/COMPARTIMENTI
ENDOSOMA CITOSOL LISOSOMA APP. DI GOLGI PEROSSISOMA MITOCONDRIO RETICOLO ENDOPLASMATICO NUCLEO MEMBRANA 15 m

13 La realtà….

14 CIASCUN COMPARTIMENTO INTRACELLULARE HA LA SUA FUNZIONE E LA SUA DIMENSIONE
COMPARTIMENTO FUNZIONE VOLUME SUPERFICIE N° % % Nucleo sede del DNA ,2* nucleolo biogenesi ribosomi < Citoplasma ** citosol metabolismo mitocondri conversioni di energia reticolo rugoso sintesi proteine secretorie reticolo liscio + detossificazione apparato di Golgi modificazione proteine 6, lisosomi idrolisi enzimatiche , perossisomi reazioni ossidative ,4 endosomi altre vescicole traffico ,5 * Solo la membrana interna dell’involucro nucleare **Membrana plasmatica REM - EPATOCITA<

15 Estensioni membrane in cellule eucariote

16 DI COSA E’ FATTO CIASCUN ORGANELLO?
MEMBRANA BILAYER LIPIDICO + PROTEINE CONTENUTO PROTEINE ED ALTRE MOLECOLE COME VIENE ‘ASSEMBLATO’ CIASCUN ORGANELLO? LE MOLECOLE CHE LO COMPONGONO DEVONO ESSERE TRASPORTATE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE! TRAFFICO DI PROTEINE (E DI LIPIDI!!)

17 LA SINTESI PROTEICA NEGLI EUCARIOTI HA INIZIO SEMPRE NEL CITOSOL
DNA mRNA PROTEINE mRNA

18 SEGNALI DI SMISTAMENTO
COME AVVIENE IL TRASPORTO DELLE PROTEINE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE? SEGNALI DI SMISTAMENTO CHE COSA E’ UN SEGNALE? COME E’ FATTO UN SEGNALE? COME FUNZIONA? COME SI FORMA? COME VIENE RICONOSCIUTO? 1. SEQUENZE DI AMMINOACIDI 2. MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI 3. STRUTTURE SECONDARIE 4. PATCHES

19 I SEGNALI POSSONO ESSERE SEQUENZE O STRUTTURE
PROTEINA RIPIEGATA PROTEINA NON RIPIEGATA PEPTIDE SEGNALE PATCH rem - destinazioni

20 Lunghezza e sequenza possono variare Sequenza consenso
Sequenze segnale: Lunghezza e sequenza possono variare Sequenza consenso Una sequenza consenso è una sequenza (di DNA, RNA o aminoacidi) che "ha un senso" per un certo processo. Di conseguenza una sequenza consenso è costituita da quei nucleotidi o aa che si incontrano più frequentemente in una determinata posizione

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22 aa + aa - aa polari aa idrofobici

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24 MECCANISMI DI TRASPORTO
COME AVVIENE IL TRASPORTO DELLE PROTEINE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE? MECCANISMI DI TRASPORTO DIFFUSIONE - TRASPORTO REGOLATO ATTRAVERSAMENTO DI MEMBRANE TRASPORTO VESCICOLARE MACCHINARI DI TRASPORTO

25 I MECCANISMI DI TRASPORTO DI PROTEINE NEGLI ORGANELLI SONO 3
TRASPORTO ATTRAVERSO IL PORO I MECCANISMI DI TRASPORTO DI PROTEINE NEGLI ORGANELLI SONO 3 TRASPORTO ATTRAVERSO MEMBRANE TRASPORTO VESCICOLARE

26 LE PROTEINE ATTRAVERSANO LE MEMBRANE IN DUE MODI DIVERSI
TRASLOCAZIONE POST-TRADUZIONALE dopo la sintesi CO-TRADUZIONALE durante la sintesi

27 compartimento accettore fissione fusione compartimento donatore
PROTEINE SONO TRASFERITE DA UN COMPARTIMENTO AD UN ALTRO MEDIANTE TRASPORTO VESCICOLARE compartimento accettore fissione fusione compartimento donatore

28 Schema generale per la comunicazione fra compartimenti: gemmazione, fissione, indirizzamento, fusione

29 TRA ALCUNI COMPARTIMENTI VI E’ INTERCONNESSIONE DINAMICA
1. CITOSOL MATRICE NUCLEARE MITOCONDRI (CLOROPLASTI) PEROSSISOMI 2. RER/INVOLUCRO NUCLEARE GOLGI LISOSOMI MEMBRANA PLASMATICA

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32 L’INTERNO DI ALCUNI ORGANELLI E’ TOPOLOGICAMENTE EQUIVALENTE ALL’ESTERNO DELLA CELLULA
LISOSOMA RER INVOLUCRO NUCLEARE VESCICOLA APPARATO DI GOLGI

33 Studio delle sequenze segnale: DNA ricombinante e mutagenesi

34 Approccio genetico per individuare proteine del
“macchinario di localizzazione”