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CI di Biologia Molecolare e Cellulare Prof. Donatella Tramontano Ordinario di Biologia Applicata Ed 19 A II piano Tel. 0817463058-4552 Orario di ricevimento.

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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 Open space Tradizionale Organizzazione degli spazi

3 procariote eucariote

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

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. [1] mitocondriplastidicloroplasti eucarioticheprocariotiproteobacteriacyanobacteria

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

13 La realtà….

14 CIASCUN COMPARTIMENTO INTRACELLULARE HA LA SUA FUNZIONE E LA SUA DIMENSIONE COMPARTIMENTOFUNZIONE VOLUME SUPERFICIE N° % % Nucleosede del DNA6 0,2* nucleolobiogenesi ribosomi<1 - 1 Citoplasma94 2** 1 citosolmetabolismo mitocondriconversioni di energia reticolo rugososintesi proteine secretorie935 1 reticolo liscio +detossificazione616 1 apparato di Golgimodificazione proteine 6,5 1 lisosomiidrolisi enzimatiche1 0,4 300 perossisomireazioni ossidative1 0,4 endosomi altre vescicole traffico 1 0,5 * Solo la membrana interna dell’involucro nucleare **Membrana plasmatica REM - EPATOCITA<

15 Estensioni membrane in cellule eucariote

16 COME VIENE ‘ASSEMBLATO’ CIASCUN ORGANELLO? DI COSA E’ FATTO CIASCUN ORGANELLO? MEMBRANABILAYER LIPIDICO + PROTEINE CONTENUTOPROTEINE ED ALTRE MOLECOLE 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 mRNA PROTEINE

18 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 PROTEINA NON RIPIEGATA PROTEINA RIPIEGATA PEPTIDESEGNALE PATCH I SEGNALI POSSONO ESSERE SEQUENZE O STRUTTURE rem - destinazioni

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

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22 aa + aa - aa polari aa idrofobici

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24 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 TRASPORTO ATTRAVERSO MEMBRANE TRASPORTO VESCICOLARE

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

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

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

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

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

33 Studio delle sequenze segnale: DNA ricombinante e mutagenesi

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


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