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ESONERO DI CITOLOGIAESONERO DI CITOLOGIA11 NOVEMBRE 2011
ORE 11.00AULA T2
PRENOTAZIONI ON LINE FINO AL 6 NOVEMBRE CHI NON SI PRENOTA
NON POTRÀ SOSTENERE L’ESAME
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MitocondriMitocondri
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MorfologiaMorfologia
• Organelli di forma bastoncellare– O.5 - 1 µm di spessore
– Fino a 10 µm di lunghezza
• Organizzazione differente in differenti tipi cellulari
• Network MitocondrialeNetwork Mitocondriale– Tutti in comunicazione tra loro
• Elevato numero per cellula– Epatociti circa 2000
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• Membrana Membrana esternaesterna– Liscia
Doppia Membrana
Doppia Membrana
• Membrana interna Membrana interna ripiegataripiegata – Creste mitocondrialiCreste mitocondriali
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http://www.sci.sdsu.edu/TFrey/MitoMovie.htm
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Giunzione delle creste28 nm
Diametro delle creste30 nm
Punti di contatto14 nm
Spazio intermembrana22 nm
Diametro punti di contatto14 nm
Dimensioni delle strutture di membrana
Dimensioni delle strutture di membrana
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Variazioni morfologicheVariazioni morfologiche
• Le creste differiscono in lunghezza, forma e numero, a seconda delle richieste energetiche della cellula– Cellule normaliCellule normali
• Creste si allungano per metà della matrice
• Creste corte in corrispondenza di bassa richiesta energetica
– Cellule MuscolariCellule Muscolari• Creste attraversano tutta la matrice
• Creste impacchettate molto strette
• Numero elevato in corrispondenza di elevata richiesta energetica
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“Configurazioni”“Configurazioni”
CondensateCondensateAlto livello di fosforilazione
ossidativa
OrtodossoOrtodossoBasso livello di fosforilazione
ossidativa
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• Maggior parte delle creste arrangiate in ripiani
• Nelle cellule secernenti steroidi Creste TubulariCreste Tubulari
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Mitocondri “Classici”Mitocondri “Classici”Creste a ripiani
Attraversano metà della matrice
Mitocondri AttiviMitocondri AttiviCreste a ripiani strettamente impilate
Attraverso tutta la matrice
Mitocondri delle Cellule Secernenti Mitocondri delle Cellule Secernenti SteroidiSteroidi
Creste tubulari o circolari
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Aspetti molecolariAspetti molecolari
•Le membrane mitocondriali sono
composte principalmenteprincipalmente da
proteineproteine, lipidilipidi in misura minoreminore• Le proteine mitocondriali sono
costantemente rinnovate
• L’emivita delle proteine
mitocondriali di un’epatocita di
ratto è di circa 10 giorni
•Piccole quantità di DNA e RNA
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Membrana esternaMembrana esterna
Ricca di proteine
multipasso dette
PorinePorine
Ricordano le
proteine delle
membrane
battericheTeoria del simbionteTeoria del simbionte
Permettono
passaggio di
molecole 5000-
10000 dalton
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Membrana internaProteine dei complessi
respiratori
Membrana internaProteine dei complessi
respiratori
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Proteine mitocondrialiProteine mitocondriali
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Proteine mitocondrialiProteine mitocondriali
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Funzione dei Mitocondri
Funzione dei Mitocondri
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Funzione dei Mitocondri
Funzione dei Mitocondri
• Fosforilazione OssidativaFosforilazione Ossidativa– Processo attraverso il quale
l’ossidazione dei metaboliti cellulari
produce ATPproduce ATP
– Elettroni provenienti da reazioni biochimiche
– Sistema di proteine di trasporto nella membrana mitocondriale
– Necessita di ATP-sintasiATP-sintasi•Utilizza gradiente di ioni H+ per generare
ATP
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Fosforilazione Ossidativa
Fosforilazione Ossidativa
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Fusione e FissioneFusione e Fissione
• Network mitocondriale in continuo “movimento”– Proteine specifiche che regolano il fenomeno– Sono delle GTPasi
• FusioneFusione– Mitocondri si fondono per formare una rete
continua– Mitofusina 1 e 2, OPA1Mitofusina 1 e 2, OPA1
• Proteine della membrana mitocondriale esterna
• FissioneFissione– Mitocondri si dividono– DLP1 o Drp1DLP1 o Drp1
• Proteina citoplasmatica che viene reclutata sul mitocondrio
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Fusione e FissioneFusione e Fissione
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Fusione e FissioneFusione e Fissione
Wild type Mfn1 mut Mfn2 mut
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Fusione e FissioneFusione e Fissione
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Fusione e FissioneFusione e Fissione
Wild type Mitofusin mutant
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Mitocondri e CitoscheletroMitocondri e Citoscheletro
Mitocondri associati al citoscheletro di actina per il loro movimento
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Granuli della matriceGranuli della matrice
• Accumuli di fosfati di calcio
• Aiutano a mantenere bassi i livelli di Ca2+ nel cytosol
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Distribuzione dei Mitocondri
Distribuzione dei Mitocondri
• Tutte le cellule hanno mitocondri
• La maggior parte dei mitocondri localizzata nella porzione della cellula che ha maggior richiesta energetica
• Meno abbondanti in quelle cellule che lavorano in condizioni anaerobiche– Alcune cellule muscolari e del
sangue
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Cellule con pochi mitocondri
Cellule con pochi mitocondri
• Fibre muscolari Fibre muscolari scheletriche tipo IIscheletriche tipo II– ““Fibre bianche”Fibre bianche”
– Contrazione rapida
– Lavorano in condizioni di anaerobiosianaerobiosi (glicolisi)
• Epitelio della pelle Epitelio della pelle (squamoso stratificato (squamoso stratificato cheratinizzato)cheratinizzato)– Specialmente le cellule
che non si dividono più
– Funzione protettiva
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• Energia prodotta attraverso glicolisiglicolisi
• Ciclo dell’acido citrico meno importante
• Anaerobiosi è un vantaggio– Possono uccidere
batteri ed eliminare residui in zone scarsamente ossigenate•Tessuti infiammati o
necrotici
NeutrofiliNeutrofili
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Distribuzione dei Mitocondri
Distribuzione dei Mitocondri
• Elevato numero di mitocondri si ritrova in cellule che: – Hanno macchinario per muoversi
– Sequestrano sostanze a pH basso
– Pompano una gran quantità di ioni
• Piccoli linfociti hanno pochissimi mitocondri
• Epatociti ne hanno moltissimi
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EpatocitiEpatociti
• Cellule con abbondanza di tutti gli organelli
• Metabolismo molto attivo
• Detossificazione associata con produzione della bile
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Muscolo CardiacoMuscolo Cardiaco
• Contrazione continua richiede molta ATP
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Muscolo Scheletrico
Muscolo Scheletrico
• Elevata richiesta energetica
• Specialmente le “Fibre “Fibre Rosse”Rosse”
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Cellule Parietali dello stomacoCellule Parietali dello stomaco
• Producono HCl
• Epitelio di rivestimento
• Mitocondri necessari per sequestrare HCl
Forma “uovo fritto”
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Cellule cigliateCellule cigliate
• ATP necessaria per il movimento dei microtubuli delle ciglia– Muco nella
trachea
– Oocita nelle tube
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Neuroni pre-sinapticiNeuroni pre-sinaptici• Vescicole contengono i
neuro-trasmettitori• Mitocondri forniscono
energia per attività sinaptica
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Coda degli spermatozoiCoda degli
spermatozoi• Flagello ha la stessa
disposizione dei microtubuli delle ciglia
• Richiede ATP per il movimento
• Genoma mitocondriale materno
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Tubulo contorto prossimale
Tubulo contorto prossimale
• Filtrazione renale
• Ioni Sodio diffondono passivamente attraverso la membrana
• Trasporto attivo tramite ATPasi sodio/potassio nella membrana basale
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Cellule Ossifile della paratiroideCellule Ossifile della paratiroide• Paratiroidi
piccole ghiandole dietro alla tiroide
• Cellule principaliCellule principali – Secernono
paratormone– Rimpiazzate da
tessuto adiposo con l’età
• Cellule OssifileCellule Ossifile– Funzione ignota– Aumentano di
numero con l’età
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Grasso BrunoGrasso Bruno
• Produzione di calore aumentata in questo tessuto– Mitocondri
hanno TermogeninaTermogenina nella membrana interna
• Energia dissipata in calore che scalda il sangue nei capillari adiacenti
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Fissazione chimica Congelamento
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Corticale del SurreneCorticale del Surrene• Mitocondri convertono
colesterolo in PregnenolonePregnenolone
• Convertito in steroidi nel SER
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Coni e BastoncelliConi e Bastoncelli
• La visione richiede molta energia• Sintesi proteica e conduzione energetica
Bastoncello Cono
Cono
Cellula pigmentat
a
Lipofuscina
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Come si studiano i Mitocondri
Come si studiano i Mitocondri
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Come si studiano i MitocondriCome si studiano i Mitocondri
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Come si studiano i MitocondriCome si studiano i Mitocondri
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