Organelli Cellulari: Reticolo Endoplasmatico e Perossisomi, Ruolo e Funzioni Vitali

Il Reticolo Endoplasmatico: Struttura e Funzioni Essenziali

Il reticolo endoplasmatico (RE) è formato da una rete di canali delimitati da membrane, che comunicano con la membrana nucleare. Può essere considerato una rete di distribuzione, che trasporta il materiale di cui la cellula ha bisogno, da qualsiasi punto al suo punto di utilizzo. La sua funzione di trasporto è quindi quella di servire come canale di comunicazione tra il nucleo cellulare e il citoplasma.

Il Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER)

Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) è formato da sistemi di tubuli e cisterne appiattite con ribosomi attaccati alla membrana, che gli conferiscono un aspetto granulare. È anche chiamato ergastoplasma, termine originato dalla parola greca 'ergozomai', che significa elaborare o sintetizzare. Questo tipo di reticolo è molto sviluppato nelle cellule con funzione secretoria.

È particolarmente abbondante nelle cellule del pancreas, che secernono enzimi digestivi, e nelle cellule caliciformi della parete dell'intestino, che secernono muco. La microscopia elettronica ha rivelato la presenza all'interno del citoplasma di un reticolo di membrane lipoproteiche, definito reticolo endoplasmatico (RE). A seconda della morfologia delle membrane, possiamo distinguere l'esistenza di tubuli e vescicole sacculari o appiattite.

Le principali funzioni del RER includono:

• Aumento della superficie interna della cellula, ampliando l'attività degli enzimi e facilitando le reazioni chimiche necessarie al metabolismo cellulare.
• Sintesi proteica (la sua funzione principale), grazie ai ribosomi attaccati alle sue membrane. Le proteine prodotte sono destinate all'esportazione o alle membrane degli organelli.
• Stoccaggio di determinate proteine cellulari, come il collagene, prodotto dal RER dei fibroblasti.
• Modificazioni post-traduzionali delle proteine: solfatazione, glicosilazione e ripiegamento (folding).

Il legame dei poliribosomi alla superficie citosolica del RER è mediato da proteine integrali e proteine di ancoraggio, tra cui le Riboforine I e II (proteine recettoriali per il ribosoma) e le proteine del poro (coinvolte nel riconoscimento del segnale del recettore delle particelle).

Il Reticolo Endoplasmatico Liscio (REL)

Il reticolo endoplasmatico agranulare o liscio (REL) è costituito da sistemi di tubuli cilindrici senza ribosomi attaccati alla membrana. È particolarmente abbondante nelle cellule del fegato, delle gonadi e del pancreas.

Le sue funzioni principali sono:

• Sintesi di steroidi, fosfolipidi e altri lipidi.
• Degradazione dell'etanolo ingerito con bevande alcoliche.
• Degradazione di farmaci assunti dal corpo, come antibiotici e barbiturici (sostanze anestetiche). Pertanto, il REL ha un ruolo chiave nella disintossicazione del corpo.

Il reticolo endoplasmatico liscio è costituito da una rete tridimensionale di tubuli interconnessi e cisterne, che si estende dalla membrana nucleare (la cisterna del RE è in continuità con la cisterna perinucleare) alla membrana plasmatica. Esso è diviso in due settori: il RER (rugoso) - con poliribosomi aderenti alla faccia citosolica - e il REL (liscio) - che non presenta poliribosomi attaccati e mostra una diversa composizione enzimatica e proteica della membrana e del suo contenuto.

Perossisomi: Ruolo e Importanza Cellulare

I perossisomi sono organelli sferici, circondati da una singola membrana, presenti nel citoplasma, in particolare nelle cellule animali. Sono gli organelli responsabili della conservazione di enzimi direttamente collegati al metabolismo del perossido di idrogeno (H₂O₂), una sostanza altamente tossica per la cellula, essendo una fonte di radicali liberi.

Al loro interno è presente un enzima tipico chiamato catalasi, che scompone il perossido di idrogeno in molecole di acqua (H₂O) e ossigeno (O₂). Questo organello è di grande importanza poiché ha la capacità di degradare composti tossici nelle cellule, trasformandoli in composti meno tossici. I prodotti da degradare sono contrassegnati da Pex5, che li indirizza al perossisoma, dove agiscono la catalasi e le ossidasi, enzimi che catalizzano la loro conversione in perossido di idrogeno.

Caratterizzazione dei Perossisomi

I perossisomi sono organelli a singola membrana (a differenza dei mitocondri, che ne hanno due), con un diametro di 0,2-1 micron, presenti nelle cellule eucariotiche. Nei mammiferi, questi organelli sono stati considerati irrilevanti fino a quando Goldfischer scoprì la loro assenza nel fegato e nel tubulo prossimale dei pazienti affetti dalla sindrome di Zellweger (una malattia cerebro-epato-renale). Si tratta di una malattia congenita, descritta clinicamente per la prima volta nel 1964, che coinvolge il cervello, il fegato, le ghiandole surrenali, i reni e le ossa. L'assenza di perossisomi provoca gravi malattie, così come i difetti nei loro enzimi, con conseguente scompenso metabolico (1).

Le indagini in questo campo sono state intense nel corso degli ultimi due decenni. Oggi, molti enzimi sono noti per essere localizzati nei perossisomi, molti dei quali sono relativi al metabolismo dei lipidi. In particolare, la beta-ossidazione degli acidi grassi a catena molto lunga (VLCFA, cioè acidi grassi con 24 o più atomi di carbonio) avviene inizialmente all'interno dei perossisomi. Quando la catena di carbonio è ridotta a una lunghezza di 22 atomi di carbonio, la beta-ossidazione può procedere nei mitocondri (1).

I perossisomi (Px) contengono ossidasi e catalasi, che spesso sono condensati in corpi con struttura cristallina (CR). Sono piccole vescicole a membrana singola, sferiche o ovoidali, generalmente più piccole dei mitocondri. La loro matrice si presenta, di solito, con una struttura finemente granulare e contiene spesso un corpo denso, che può avere una struttura cristallina, conosciuto come cristalloide o "core". Il cristalloide deriva dalla cristallizzazione progressiva della catalasi o delle ossidasi esistenti nella matrice.

Funzioni dei Perossisomi

In generale, i perossisomi sono coinvolti nell'ossidazione dei substrati in presenza di ossigeno molecolare e, di conseguenza, eseguono la decomposizione del perossido di idrogeno prodotto da tali ossidazioni. Questa competenza biochimica dei perossisomi è utilizzata da diversi tipi di cellule con obiettivi diversi.

Nelle cellule vegetali, i perossisomi sono coinvolti nella fotorespirazione e, tra le altre funzioni, promuovono la conversione dei grassi in carboidrati durante la germinazione dei semi oleosi (in questo caso sono chiamati gliossisomi). Ciò include la beta-ossidazione degli acidi grassi, che ha luogo anche nel fegato, nel rene e in altri organi dei mammiferi.

Negli animali, i perossisomi sono inoltre coinvolti in numerosi altri processi:

• Catabolici: catabolismo delle purine, ossidazione dell'etanolo, ecc.
• Anabolici: sintesi degli acidi biliari, sintesi del colesterolo.