DEGRADAZIONEEGRADAZIONE DELDEL GLICOGENOGLICOGENO AA GLUCOSIOGLUCOSIO
Le cellule del fegato presentano un reticolo endoplasmatico molto sviluppato perché hanno, fra le altre, la funzione di recuperare dal glicogeno il glucosio che poi rimettono in circolo nel sangue per renderlo disponibile a tutto l’organismo: quando si degrada il glicogeno si ottiene un composto del glucosio che va modificato da un enzima prodotto nel reticolo endoplasmatico liscio delle cellule del fegato.
D
DETOSSIFICAZIONEETOSSIFICAZIONE
Il reticolo endoplasmatico liscio può contenere anche enzimi per la modificazione chimica di varie sostanze nel quadro di un processo di detossificazione. Sono infatti numerose le molecole tossiche che possono trovasi nell’organismo ed alcune sono prodotte dall’organismo stesso: quando i globuli rossi sono vecchi vengono degradati; la parte proteica viene riutilizzata ed il ferro (carente in genere nell’alimentazione) immagazzinato. L’anello alifatico che conteneva il ferro non è riutilizzabile, è tossico e viene quindi trasformato dal fegato in un derivato che può essere eliminato, per esempio, con la bile o con l’urina.
I principali tipi di reazione che servono a rendere meno tossica una sostanza sono due: la coniugazione con altre sostanze (acidi uronici derivati da glucosio ed altri zuccheri) e reazioni di ossidoriduzione. Lo scopo è quello di ottenere molecole meno attive, meno capaci di entrare nelle cellule e di legarsi a recettori per disturbare il funzionamento cellulare o di ottenere molecole più facilmente solubili in acqua: il che vuol dire, a ancora una volta, rendere più difficile l’attraversamento di membrane plasmatiche e più facile l’espulsione.
Il reticolo endoplasmatico liscio del fegato contiene enzimi sia ossidoriduttivi che coniuganti.
Va comunque tenuto presente che non tutto ciò che avviene nel reticolo liscio ha come protagonista l’interno del reticolo stesso: probabilmente quando il glicogeno viene degradato a glucosio e trasformato nella sua forma esportabile non entra dentro i tubuli del reticolo ma la reazione avviene sulla superficie di questo. Lo stesso avviene per reazioni ossidative e coniuganti e nella sintesi degli steroidi.
Sezione di citologia – 8. Reticolo endoplasmatico 49 Queste sono solo alcune delle molteplici funzioni del reticolo endoplasmatico liscio ma non certo tutte
50 Sezione di citologia – 9. Apparato reticolare del Golgi
9.
9. APPARATO RETICOLARE DELAPPARATO RETICOLARE DEL
GOLGI
GOLGI
L’apparato reticolare del Golgi è costituito da una pila cisterne (una ventina) appiattite, leggermente concave verso la superficie cellulare e lisce, prive cioè di ribosomi. La loro struttura nello spazio è comunque da intendersi come nastriforme. Dai margini delle cisterne si dipartono delle propaggini fatte da tubuli che possono poi trasformarsi in vescicole. Generalmente si localizza al centro della cellula, in prossimità del reticolo endoplasmatico, ma, in certi tipi cellulari polarizzati (ad esempio in certe cellule specializzate nella funzione secretiva: vedi “Sezione istologia generale – ghiandole esocrine”), assume una caratteristica posizione fra il nucleo e la superficie cellulare.
Quest’organulo fu descritto per la prima volta da Camillo Golgi nel 1898 nel corso di studi sulle cellule nervose mediante l’utilizzo di acido osmico. Dato il suo elevato contenuto di lipidi, inoltre, quest’organulo è ben visibile anche con l’impregnazione argentica, una metodica messa a punto dallo stesso Golgi che mette in evidenza le membrane biologiche in generale. Infine, la posizione dell’apparato del Golgi nelle cellule secernenti colorate con ematossilina, è data da un’area chiara, non colorata. Ciascuna cisterna di tale apparato delimita uno spazio che è di circa 10 nm nella parte centrale e di circa 40-50 nm nella porzione periferica dove i margini della cisterna si fanno arrotondati. Ciascuna cisterna è separata da quella vicina da uno spazio di 10 nm dove non sono presenti né ribosomi né inclusi. Le cisterne, così come tutto l’apparato, sono polarizzate perché le caratteristiche delle varie cisterne cambiano progressivamente spostandosi dalla prima all’ultima: la membrana delle cisterne più prossime al nucleo, presenta caratteristiche simili a quelle della membrana del reticolo endoplasmatico, cioè poco spessore (6,5 nm) e mancanza di un vero e proprio glicocalice (ci sono sicuramente delle glicoproteine ma sono poco glicosilate), e man mano che ci allontaniamo dal nucleo, la membrana delle cisterne diviene sempre più simile alla membrana plasmatica: spessore di 7,5 nm e proteine di membrana glicosilate. Nell’apparato del Golgi si possono descrivere pertanto due facce: una cis o prossimale o faccia
formazione, rivolta verso il nucleo, e una trans o distale o faccia matura, rivolta verso la membrana. La
faccia cis può essere considerata una porta d’ingresso all’organulo per materiale proveniente da regioni di sintesi incluso in microvescicole, dette anche vescicole transfer del diametro di 80-100 nm. La faccia trans, al contrario, rappresenta la sede da cui il materiale elaborato dal Golgi si allontana dall’organulo contenuto in macrovescicole. Anche nel passaggio tra le varie cisterne il materiale viene trasportato all’interno di vescicole.
Al Golgi arriva dal reticolo endoplasmatico del materiale che deve subire delle trasformazioni di vario tipo:
Condensazione. Il materiale giunto al Golgi diventa sempre più denso in conseguenza di un processo di
Sezione di citologia – 9. Apparato reticolare del Golgi 51 Glicosilazione. Nel Golgi prosegue la glicosilazione delle proteine. La N-glicosilazione era già
cominciata nel reticolo endoplasmatico con l’aggiunta di residui ricchi di mannosio; nelle varie cisterne del Golgi ci sono delle cisterne che tagliano una parte di questi residui di mannosio (rimane solo la parte terminale più vicina alla proteina) ed altri enzimi che attaccano in successione altri residui. Nel RER avviene la cosiddetta glicosilazione iniziale, cioè l’attacco di residui glucidici allo scheletro proteico. Nel Golgi, invece, avvengono l’eliminazione di parte di questi residui e la glicosilazione intermedia e
terminale cioè l’attacco di ulteriori residui glucidici a quelli rimanenti. Nel Golgi può avvenire inoltre in
tutte le sue fasi la O-glicosilazione perché sono presenti gli enzimi adatti a questo processo. Solfatazione.
Fosforilazione.
Idrolisi. Il passaggio da proproteina a proteina nella sua forma attiva avviene nella stragrande
maggioranza dei casi nell’apparato del Golgi.
Formazione di lipoproteine. L’apparato del Golgi provvede anche ad unire le proteine con grassi
formando lipoproteine: questo è un passaggio necessario per permettere a sostanze grasse di circolare in ambienti acquosi come il sangue senza creare problemi (le sostanze grasse in ambiente acquoso si riuniscono in gocce che potrebbero otturare le vene). La componente proteica delle lipoproteine senza i grassi è detta apoproteina e viene sintetizzata nel reticolo ruvido.
Le glicoproteine sintetizzate dal Golgi hanno destini differenti: possono essere proteine da esportazione, o comunque destinate alla secrezione, possono essere enzimi destinati alle vescicole idrolasiche o, infine, possono essere proteine destinate alla membrana plasmatica per il suo turn-over.
Le cisterne dell’apparato del Golgi possono essere raggruppate in tre compartimenti (cis, mediano e trans) ciascuno costituito da una o più cisterne e ciascuna con uno specifico contenuto di enzimi. Questa compartimentazione è essenziale per la contemporanea elaborazione da parte del Golgi di queste tre differenti classi di glicoproteine. Per fare un esempio, l’enzima N-acetil-glucosammina fosfotransferasi riconosce le future idrolasi lisosomiali e attacca sui mannosi terminali una molecola di N-acetil-glucosammina fosfato; un altro enzima poi, stacca la N-acetil-N-acetil-glucosammina lasciando il gruppo fosfato attaccato al mannosio. La presenza di mannosio-6-fosfato, è un segnale di indirizzamento di queste glicoproteine verso le vescicole idrolasiche.