LISOSOMI. Vescicole (0.2 e 0.6 µm) rivestite da una membrana, contenenti enzimi idrolitici per la digestione intracellulare di macromolecole

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2 LISOSOMI Vescicole (0.2 e 0.6 µm) rivestite da una membrana, contenenti enzimi idrolitici per la digestione intracellulare di macromolecole Gli enzimi sono delle idrolasi acide, (circa 40 tipi diversi) attive a ph 5, ph del lisosoma. La membrana del lisosoma contiene: - pompe H +, ATP dipendenti, che mantengono basso il ph all interno - proteine di trasporto, per portare nel citosol i prodotti della digestione - una grande quantità di glucidi legati ai lipidi e alle proteine della faccia non citosolica, come protezione.

3 FUNZIONE: Sistema Digerente della Cellula Digestione di: - materiali recuperati dall ambiente extracellulare -cellule e componenti cellulari invecchiati Lisosomi LISOSOMI N.B. Il funzionamento solo a ph acido delle idrolasi acide è importante per proteggere il citoplasma, a ph 7.2 da possibili rotture dei lisosomi, dove non funzionano.

4 GENESI dei LISOSOMI Le vescicole contenenti gli enzimi litici originano dal compartimento trans del Golgi. Hanno ph neutro, mancando della pompa protonica di membrana, e per tale ragione gli enzimi sono inattivi. Vescicole idrolasiche del Golgi (lisosomi primari) Le vescicole idrolasiche del Golgi si fondono con un endosoma, che presenta sulla sua membrana pompe protoniche, che abbassano il ph e rendono l endolisosoma attivo. (lisosoma secondario) I lisosomi derivano quindi dalla fusione di più vescicole idrolasiche del Golgi con un endosoma o con un endolisosoma.

5 LISOSOMI: In che modo i materiali da degradare sono trasportati ai lisosomi? 1. Endocitosi: assunzione di fluidi e piccole particelle in piccole vescicole < 150 nm 2. Fagocitosi: ingestione di grosse particelle (es. cellule,microorganismi) in grosse vescicole > 250 nm (fagosoma,fagolisosoma) Funzione di difesa e rimozione di cellule morte 3. Autofagocitosi di porzioni vecchie della cellula (es. mitocondrio in una cellula epatica ha vita di 10 gg) (autofagosoma, autofagolisosma)

6 L autofagosoma ha origine da membrane, probabilmente del RE, che avvolgono le porzioni da digerire e origina un autofagosoma L autofagosoma si fonde con un lisosoma o endosoma

7 Lisosomi colorati con destrano fluorescente ad alto peso molecolare Macrofagi coltivati in vitro dopo fagocitosi del destrano

8 LISOSOMI Cellule con Lisosomi Tutte le cellule posseggono i lisosomi Ma alcuni tipi cellulari sono caratterizzati da abbondanza di lisosomi: macrofagi granulociti

9 Ciclo esocitosi endocitosi Nelle cellule con intensa attività secernente un processo di endocitosi impedisce che la membrana plasmatica si ingrandisca eccessivamente. Ad es. la superficie della membrana plasmatica apicale di una cellula pancreatica è di 30 micron 2 e a seguito della secrezione degli enzimi digestivi per il trasporto nel lume intestinale circa 900 micron 2 sono aggiunti FUNZIONE: mantenere costante la superficie cellulare VESCICOLA DI SECREZIONE Consente il trasporto di molecole vs l interno tramite vescicole ENDOSOMA

10 ENDOCITOSI L Endocitosi è prevalentemente mediata da recettore -Le macromolecole legano in modo specifico un recettore sulla superficie cellulare (concentrazione del materiale da endocitare) Il materiale entra quindi nella cellula in vescicole rivestite di clatrina giunge ad un endosoma e lisosoma Clatrina forma dei rivestimenti a canestro sulla membrana e favorisce la formazione delle vescicole. Il rivestimento contiene anche le adattine OUT IN

11 ENDOCITOSI mediata da recettori Ictus e infarto del miocardio? Cause? Formazione di placche aterosclerotiche (depositi di lipidi) all interno della parete dei vasi La formazione di placche è favorita da alti livelli di colesterolo nel sangue Alti livelli di colesterolo nel sangue: - Dieta - Difficoltà di recupero del colesterolo da parte delle cellule

12 ENDOCITOSI mediata da recettori L esempio più noto riguarda il trasporto delle LDL (lipoproteine a bassa densità) La maggior parte del Colesterolo è trasportato in LDL esterificato ad acidi grassi

13 ENDOCITOSI mediata da recettori SE uptake è bloccato (ipercolesterolemia familiare: mutazioni nei recettori), i livelli di colesterolo nel siero aumentano e si possono formare placche aterosclerotiche (depositi di lipidi) nei vasi, ictus, e infarto

14 FAGOCITOSI Endocitosi: tutte le cellule La Fagocitosi avviene in cellule specializzate: Macrofagi, neutrofili Macrofagi umani distruggono ~ 1 x globuli rossi ogni giorno. Fagocitosi di globuli rossi senescenti da un Macrofago di topo

15 LISOSOMI Riassumendo Funzioni della ATTIVITA dei Lisosomi - Recupero di sostanze nutritive essenziali per la cellula - Rinnovo di componenti della membrana plasmatica - Degradazione di recettori e ligandi DOWN-REGULATION (ES recettori per fattori di crescita come EGF) - Difesa e rimozione di cellule morte - Digestione di componenti cellulari danneggiati

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17 Sono organuli cilindrici formati da due membrane diametro 0.5 micron lunghezza 1-6 micron Numero: generalmente ovociti Hanno un loro DNA e sintetizzano una piccola parte delle loro proteine (5%). Si dividono indipendentemente dalla cellula MITOCONDRI Funzione: Produzione di energia (ATP)

18 Il trasportatore di energia è l adenosin-trifosfato (ATP) che presenta legami chimici ad alta energia tra gruppi fosfato L ATP fornisce energia attraverso la scissione di tali legami adenina ribosio 3 acido fosforico

19 MITOCONDRI: produzione di energia La cellula è in grado di ossidare parzialmente delle molecole nel citosol, ma è un sistema poco efficiente. La scissione di una molecola glucosio nel citosol (glicolisi anaerobia) dà origine a 2 molecole di piruvato (lattato) e 2 molecole di ATP. Se il piruvato entra nei mitocondri, viene ossidato a CO 2 e H 2 0, con la produzione di altre 34 molecole di ATP. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 36 molecole di ATP

20 MITOCONDRI Morfologia ed organizzazione Membrana esterna è molto permeabile Membrana interna è impermeabile 7 nm 5-6nm Spazio intermembrana nm Matrice

21 La matrice contiene: enzimi ossidativi del ciclo di Krebs che producono CO2 e NADH e 2 ATP struttura dei mitocondri La membrana mitocondriale interna contiene: enzimi in grado di sfruttare l ossigeno molecolare ( O2 ) per ossidare completamente molecole organiche. Questi enzimi realizzano la fosforilazione ossidativa: - enzimi della catena respiratoria che trasportano elettroni e pompano H+ nello spazio intermembana - Enzima fosforilativo ATP sintasi (32 ATP) Le creste aumentano la superficie e quindi la efficienza di sintesi di ATP

22 I mitocondri morfolgia- le creste Mitocondri tipici con creste lamellari Mitocondri con creste tubulari in cellule che producono ormoni steroidei (surrene)

23 Localizzazione In genere distribuiti uniformemente nel citoplama Localizzazioni particolari: cellule muscolari spermatozoi MITOCONDRI Coloranti mitocondriali Rhodamine 123 is a cell-permeant, cationic, greenfluorescent dye that is readily sequestered by active mitochondria without cytotoxic effects

24 MITOCONDRI Localizzazione

25 MITOCONDRI Mitocondri di cuore di scimmia I mitocondri sono molto sensibili ad agenti tossici e patogeni A. Mitocondri normali Subiscono alterazioni strutturali: - indicatori di tossicità - indicatori di patologie B. Mitocondri trattati con Azidotimidina (AZT), farmaco antivirale (anti HIV) (inibitore della transcrittasi inversa) I mitocondri sono rigonfi e le creste danneggiate

26 MITOCONDRI I Subiscono alterazioni strutturali indicatori di patologie A. Mitocondri di cuore umano; paziente con problemi cardiaci e operato Mitocondri ipertrofici B. Mitocondri di cuore umano; paziente con problemi cardiaci Mitocondri ipertrofici Rottura della membrana (freccia)

27 MITOCONDRI Sono distrutti dalla cellula Il mitocondrio in un autofagosoma

28 I mitocondri nell apoptosi Intervengono nella apoptosi attraverso il rilascio di citocromo c Il citocromo c, con altre proteine determina la attivazione delle caspasi

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