La grande svolta La compartimentalizzazione Funzioni specifiche svolte da strutture dedicate.

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1 La grande svolta La compartimentalizzazione Funzioni specifiche svolte da strutture dedicate

2 Evoluzione delle Cellule Eukaryotic L’ipotesi endosimbiontica. Gli Eukaryoti derivano dalla relazione simbiontica tra vari procarioti.

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

4 EI batteri eterotrofi sono diventati mitocondri Cyanobatteri sono divenuti cloroplasti.

5 PERCHE’ SI SONO FORMATI I COMPARTIMENTI?

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

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 I comparti cellulari

9 Compartmentalization of Cells I comparti cellulari

10 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!!)

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13 Gli Organelli cellulari La membrana plasmatica –Il confine della cellula. –Il collegamento della cellula con il mondo esterno E’ composta di due strati di Lipidi in cui sono immerse proteine zuccheri etc. etc.

14 Il Nucleo Il cervello della cellula Delimitato da una membrana con pori: l’involucro nucleare. Contiene fibre di DNA associato a proteine, la cromatina Contiene il “Nucleolo”una struttura deputata alla produzione di RNA ribosomale.

15 Endoplasmic Reticulum Complessa rete di canali di trasporto. Due tipi: Liscio- libero da ribosomi; funzioni detossificazione Ruvido - contiene ribosomi; funzione sintesi e rilascio di nuove proteine.

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17 Golgi una serie di cisterne appiattite formate da membrana, sacchi discoidali impilati è diviso in cis-Golgi e trans- Golgi il cis-Golgi riceve le vescicole che arrivano dal RE il trans-Golgi forma le vescicole secretorie o di trasporto Funzione: rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti cellulari

18 Lysosomes Centro di riciclaggio Detriti cellulari contiene una varietà di enzimi. PH interno è 5. Aiuta a digerire le particelle di cibo.

19 Mitochondrion Doppia membrana ha la dimensione di un batterio Contiene un proprio DNA; Produce composti ad alta energia come ATP

20 I Vacuoli Saccchi che la cellula aiutano nella digestione degli alimenti e a mantenere il suo equilibrio idrico. Trovato soprattutto in piante e protisti.

21 3. La forma Diversità di forma reflette diversità di funzione. La forma di una cellula dipende dalla sua funzione.

22 Centrioli Found only in animal cells Paired organelles found together near the nucleus, at right angles to each other. Role in building cilia and flagella Play a role in cellular reproduction

23 Cell membrane Endoplasmic reticulum Microtubule Microfilament Ribosomes Mitochondrion Cytoskeleton Struttura della cella Contiene piccoli microfilamenti e microtubuli grandi. che supportano la cellula, dandole la sua forma e aiuta il movimento dei suoi organelli.

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25 Ribosoma Piccolo privo di membrana membrana organelli legati. Contiene due unità secondarie Sito di sintesi proteica. Sia libero nel citosol che attaccato al reticolo endoplasmatico.

26 NB:Asimmetria della membrana

27 CIASCUN COMPARTO PER FUNZIONARE DEVE AVERE SPECIFICA COMPOSIZIONE DI MEMBRANA E DI CONTENUTO LE MOLECOLE CHE COMPONGONO OGNI COMPARTO DEVONO ESSERE TRASPORTATE DAL SITO DI SINTESI AL SITO DI DESTINAZIONE! TRAFFICO DI PROTEINE E DI LIPIDI NB: Topologia governata dalla origini evolutive Organelli derivanti invaginazioni della pm quindi il loro interno equivale all’esterno delle cellule

28 NEGLI EUCARIOTI LA SINTESI PROTEICA HA INIZIO SEMPRE NEL CITOSOL DNA mRNA PROTEINE Problema n° 1: le proteine non possono attraversare liberamente la membrana n°2: come fanno le proteine a raggiungere il corretto sito di destinazione

29 Problema n° 1: le proteine non possono attraversare liberamente la membrana SOLUZIONE A:MECCANISMI DI TRASPORTO DIFFUSIONE - TRASPORTO REGOLATO ATTRAVERSAMENTO DI MEMBRANE TRASPORTO VESCICOLARE B:MACCHINARI DI TRASPORTO

30 I MECCANISMI DI TRASPORTO DI PROTEINE NEGLI ORGANELLI Diffusione: pori nucleari ATTRAVERSAMENTO DI MEMBRANE Vescicole

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

32 Schema generale per la comunicazione fra compartimenti: gemmazione, fissione, indirizzamento, fusione TRASPORTO VESCICOLARE

33 SEGNALI DI SMISTAMENTO 1.SEQUENZE DI AMMINOACIDI 3. STRUTTURE SECONDARIE 4. MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI Poblema n°2: come fanno le proteine a saper raggiungere il corretto sito di destinazione SOLUZIONE

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35 PROTEINA NON RIPIEGATAPROTEINA RIPIEGATA rem - destinazioni 1.Sequenza segnale sequenza continua di 15-60 aa talvolta rimosso dalla proteina finito talvolta una parte di proteine finiti 2.Segnale Patch specifica disposizione 3D degli atomi sulla superficie di proteine; persistono in proteine finito

36 Segnale Sequenze / Patches Dirigono le Proteine alla Destinazione Finale PATCHES dirigono le proteine a: 1. nucleo 2. lisosomi Sequenze Setgnale dirigono le proteine a: 1.ER Segnale N-terminale di 5-10 aa idrofobici 2.Mito Alternano aa carichi+ w / aa idrofobici 3.proteine perossisomiali hanno 3 aa al C-terminale Segnali di smistamento riconoscono recettori di smistamento complementari >I recettori scaricano i cargo >hanno funzioni catalitiche e possono essere riusati

37 Compartmentalization of Cells Gli Organelli -non possono essere costruiti de novo -si riproducono per scissione binaria -non possono essere ricostruiti dal loro DNA da solo -informazioni in forma di una proteina che pre-esiste in un organello rappresenta la memoria ed trasmessa alla progenie -informazioni epigenetiche sono essenziali per la propagazione dell'organizzazione compartimentale delle cellule

38 Studio delle sequenze segnale: DNA ricombinante e mutagenesi

39 Approccio genetico per individuare proteine del “macchinario di localizzazione” ISTIDINA aa essenziale Istidinolo deidrogenasi nel citosol : Il lievito non richiede istidina nel mezzo di coltura per sopravvivere Istidinolo deidrogenasi nel RE : Il lievito muore senza istidina nel mezzo di coltura Istidinolo deidrogenasi nel citosol e nel RE: Il lievito non richiede istidina nel mezzo di coltura per sopravvivere

40 2. 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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