Curs 1: Traducerea codului genetic si biosinteza proteinelor-Biologie Cel.Codul genetic constituie o structura a celulei umane care cuprinde totalitatea genelor inserate pe cromozomi si care contin informatia genetica specifica fiecarui organism pentru cat un exista doua organisme identice si cu atat mai mult doua celule identice. Informatia genetica sau mesajul genetic este stokat sub forma de secvente de baze in ADN conform principilor dogmei centrale a biologiei. De la nivelul ADN-ului, informatia genetica aflata inscrisa in secvente de nucleotide a bazelor purinice si pirimidinice este preluata de ARN-m si acest lucru secnifica procesul de traducere sau transcriptie a codului genetic care consta in preluarea fidela a informatiei genetice care ajunge la nivelul AA din proteine. De la acest nivel prin ARN-t, informatia genetica ajunge la nivelul ribozomilor care contin ARN-r si AA vor forma lanturi polinucleotide constituite din proteine asociate care prin structura lor vor forma lanturi polipeptidice ce vor da structura de baza a vieti. Acizi nucleici contin 4 baze pe cat proteinele sunt constituite din 20 AA, pentru a se forma structuri specifice proteinelor sau mai precis pentru ca 4 baze diferite sa poata specifica 20 AA, este nevoie de 1 cod genetic (relatia dintre secventa AA si secventa bazelor care dau nastere unor structuri specifice denumit triplet).Tripletul constituie structura de baza a codului genetic care a fost intuit de Gamow si a fost descifrat ulterior de Ninbert si Korhana. In urma combinatiei tripletelor se formeaza 64 de codoni, dintre care 61 codifica AA iar 3 codoni sunt numiti non-sens sau stop avand rol de a opri sinteza lantului polipeptidic. Structura codului genetic are importanta pentru biologia celulara si moleculara intru cat secventele de codoni din ARN-m alcatuiesc mesajul genetic care este citit si tradus in secvente de proteine la nivelul ribozomilor deoarece aici se desfasoara procesul complex al biosintezei proteice din AA la care participa ARN-m, ribozomi, AA si ARN-t. Acest proces de la nivelul ribozomilor consta in exprimarea informatiei genetice adica a continutului genelor avand loc formarea de proteine specifice in functie de continutul genelor. Ribozomi sediul biosintezei proteinelor In ribozomi se realizeaza legarea AA in lanturi polipeptidice find considerati uzinele de fabricare a proteinelor. Notiunea de ribozomi sau granulatile lui Palade. Structura ribozomilor cuprinde doua subunitati (mare si mica). Subunitatea mare exista un loc de intrare alui ARN-m care duce mesajul genetic si o regiune de sinteza a peptidelor din AA. Cele doua subunitati sunt diferite la procariote unde ribozomul bacterian prezinta o unitate denumita 70s (s=coeficientului de sedimentare sau constanta de sedimentare care se exprima in subunitati Svedberg, aceasta unitate 70s cuprinde doua subunitati, 50s subunitatea mare si 30s la subunitatea mica). La eucariote ribozomi sunt de tipul 70s in mitocondri, in citoplasma sunt de 80s cu doua subunitati una 60s si una 40s. N.B: A se vedea si structura altor tipuri de ribozomi la celula umana la laborator.

Propietatile ribozomilor 1. Autoasamblarea:procesul prin care componente izolate dintrun complex specific se asociaza in anumite conditi si in mod spontan pentru a reconstitui din subunitati unitatea integrala, fenomen care a fost cercetat de Nomura. Reconstituirea ribozomilor din componente izolate demostreaza ca formarea acestora este un proces de autoasamblare. 2. Au rol important in procesul de recunoastere a informatiei genetice si a formari unui lant de legatura intre ribozomi ARN-m si ARN-t.Lant format de baze complementare cu anumite regiuni din ARN-m si ARN-t. 3. Poseda o anumita organizare moleculara care a fost pusa in evidenta prin doua metode: - Metoda inmunologica folosind anticorpi care actioneaza specific catre o proteine ribozomala, anticorpi care se leaga de ribozomi si formeaza complexe. - Utilizarea neutronilor, in special a deuteriolilor atasat de proteine ribozomale determinanduse distanta dintre proteinele ribozomale. Pe aceasta metoda sa intocmit o harta spatiala a tuturor proteinelor din ribozomi 4. Activitatea ribozomilor este legata de activitatea nucleolilor la nivelul carura incepe autoasamblarea prin transcrieria informatiei pe ARN-r; Acest fapt se realizeaza prin organizatori nucleolari care au rolul de a copia informatia genetica sub forma unor precursori ribozomali care ulterior sunt transformati in proteine ribozomala Toate aceste procese se realizeaza prin caracteristicele codului genetic, in esenta codul genetic prezinta urmatoare caracteristici: 1. Degenerat: unui anumit AA i corespund mai mult decat un codon din ARN-m. 2. Universal: este identica ca si structura de la bacteria echerichia coli pana la celula umana. 3. Ambigu: are doua intelesuri deoarece un codon din ARN-m poate determina uneori includerea in lanturi de polipeptide nu numai alui un AA ci si a altora AA. 4. Codoni inserati in lungul lantului de ADN se citesc fara virgula cea ce inseamna ca toate litere codului triplet sunt insirate in codului ARN-m unul dupa altul iar dupa codoni nu se interpun alti codoni din afara. ARN-t: rolul de molecula adaptor si de transfer a AA la nivelul ribozomilor. Biosinteza proteinelor: Crick a fost primul care a observat ca molecule de AA un pot fi transportate de ARN-m la nivelul nucleului si este nevoie de o molecula adaptor care sa preia AA si sa realizeze transferul AA la nivelul ribozomilor unde are loc biosinteza proteinelor. Exista nenumarate tipuri de ARN-t specifice pentru diferiti AA; Chiar pentru acelasi AA pot exista mai multe molecule diferite de ARN-t. Astfel ca ARN-t este o molecula universala pentru transferul AA. Structura ARN-ului de transfer are forma literei L sau + find alcatuita din 4 tulpini si 4 bucle. O tulpina acceptor, tulpina D in stanga si tulpina t in dreapta si partea descendenta o tulpina anticodon. Iar buclele sunt in partile laterale bucla D si bucla t, in jos bucla variabila si anticodon. Segnificatia moleculara a acestei structuri este bucla terminala denumita anticodoni care contine un pre-ARN-t pentru bazele

azotate inscrise in structura ARN-ului de transfer deoarece tulpina anticodon si bucla anticodon prin capatul terminat 0 (partea de sus) prin secventa 76 atrage in jurul grupari OH,AA aduci de ARN-m de la ADN-mama. Aducand AA ARN-t la nivelul ribozomilor unde sofrmeaza in prima partea lanturi de polinucleotide si in a doua partea polipeptide sau proteine. De acea spunem ca nivelul ribozomilor are loc biosinteza proteinelor. Concluzia: ARN-t este o molecula adaptor pentru AA care determina transferul acestora la nivelul ribozomilor. Acest transfer se realizeaza prin intermediul unei enzime denumita amino-acil-sintetaza. Are un rol de catalizator asupra AA findca AA+ATP= Complexul AA+AMP +P+P. In etapa a doua AMP format in cadrul primei reacti se combina cu ARN-t si va forma un complex ARNt-aa care elibereaza AMP-ul. Mecanismul molecular al biosintezei proteinelor in ribozomi (mecanismul de baza este universal atat la procariote cat si la eucariote). - Procariote: trei faze 1. Initiera incepe cu formarea unei structuri numite formil la nivelul ribozomilor 30s, in care prin intermediere a complexului de initiere format din 3 factori de initiere (I,II,II) vor da nastere la un complex de initiere cu doua locusuri (peptidil si aminoacil notate cu P si A) 2. Elongare: care cuprinde translocarea glucozodifosfatului si transformarea in glucozotrifosfat. 3. Determinarea cand se sintetizeaza la nivelul ribozomilor proteinele care se unesc si formeaza lanturi polipeptidice. Eucariote: 1. Factori de initiere sunt mai numerosi si mai complexi. 2. Initierea lantului polipeptidic are loc prin metionil ARN-t 3. Viteza sintezei proteinelor este foarte mare, AA sunt legati strict in secventa codificata de gene. 4. Numarul de lanturi polipeptidice care pot fi sintetizate pe o molecula de ADN-min cazul eucariotelor este mul mai mare. 5. Esenta din dogma centrala: O gena, un lant polipeptidic defineste rolul pe care genele a carora totalitate formeaza genomul le au in formarea lantului polipeptidic intru cat fiecare gena poate crea un lant polipeptidic.

Aplicati medicale Efectele unor antibiotice si toxine asupra biosintezei proteinelor: Antibioticele pot sa stimuleze dar si sa inhibe sinteza proteinelor de acea antibioticele se clasifica dupa tipul de ribozomi 70s sau 80s si dupa subunitatea mare sau mica asupra caruia actioneaza astfel ca inhibitor a ribozomilor si a biosintezei proteice sunt: Pentru procariote: - Tetraciclina-Blocheaza legarea ARNt-aa la locusul A - Streptomicina-Opreste tranzitia dintre intiere si elogantie - Cloramfericol-Blocheaza reactia peptidil-transferazei - Eritromicina- Blocheaza reactia peptidil-transferazei

-

Rifampicina-Blocheaza sinteaza ARN (Transcriptia) Pentru ambele: Puromicina Causeaza eliberarea prematura a lantului polipetidic nascent Actinomicina D-Blocheaza sinteaza ARN (Transcriptia) Pentru eucariote: Cicloheximida-Blocheaza translocarea Anisomicina- Blocheaza reactia peptidil-transferazei Alfa-Amanitina- Blocheaza sinteza ARN

-

CURS 2: RETICULUL ENDOPLASMIC-BIOLOGIE CELULARA SI MOLECULARAUltrastructura Au fost observate granulati bazofile si anume in neuroni substanta tigroida cunoscuta si sub denumirea c. nissl, in hepatocite c. berg iar in pncreas ergastoplasma. Descoperitul RE prin utilizarea microscopului este Porter. Porter a denumit reteaua de tuburi descoperita, retea reticului endoplasmic pe celule cultvate. RE este constituit dentro retea complexa situata in partea superioara a nucleului formata din tuburi si spre interior cisterne sau sacuri care intrepatrund in spatiu din jurul nucleului, respectiv in interiorul citoplasmei. Pe structurile in forma de tuburi, pe cisterne se depun ribozomi si formeaza RER iar formatiunile care un prezinta ribozomi REN. Cele doua formatiuni au structura idntica, desi in RER predomina cisternele iar in cel REN predomina tuburile sau canalele interconctate. Desi cele doua formatiuni nu sunt conectate ele se deseobesc prin functile lor deoarece RER eare rol in sinteza proteinelor avand ribozomi de membrana iar REN in sinteza lipidelor. RE are si o a treia forma, este RE de tranzitie intalnit in alte tipuri de celule, in afara celor carea u rol in sinteza proteinelor si a lipidelor. Compozitia chimica evidentiata prin metode biochimice dupa fractionarea celulei prin omogenizare si centrifugare diferentiala. In cursul acestei operatiuni are loc fragmentarea RE si punerea in evidenta a unor microzomi, structuri specifice sub forma de vezicule care sunt fractiuni moleculare. Cu ajutorul lor se evidentiaza structura RE si functile Reticului: A) Membranele RE contin proteine si lipid in proporti aproximativ egale. Diferenta intre ele consta ca in membranale, RER sunt puse in evidenta un tip special de proteine numite riboflavine carea u fost evidentiate de Kriechbich si Sabatini care au demostrat si rolul acestor riboflavine, proteine cu rol esential in legarea ribozomilor de membrana RE B) Riboforinele au rol de a genera lantul nascent de polipeptide care se formeaza pe membrana RE prin atasarea ribozomilor. Al treilea rol al riboforinelor este legat de configuratia si forma caracterstica a cisternelor. Riboforinelor find apsente in REN findca lipsesc ribozomi. Riboforinele sunt glicoproteine ce strabat stratul dublu lipid al membranei. Lipidele sunt alcatuite din fosfolipide cele majore find fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina si fosfatidilinozitolul.

Functile specifice RER- ROL ESENTIAL IN SINTEZA PROTEINELOR a celor de export ce sunt secretate de celule precum si proteinele de membrane destinate diferitelor membrane a celulelor. RER este foarte bine dezvoltat in pncreas exocrit, hepatocite,neuroni. Sinteza proteinelor se realizeaza de catre ribozomi atasati membrane RE. Legarea ribozomilor pe membrana RE se face prin subunitatea mare (60S) pe care se prinde unitatea mica (40S) si aceasta prindere incepe in momentul in care se formeaza prin atasarea ribozomilor pe membrana RE un semnal de insertie care se ataseaza de ARNm in acest moment incepe formarea a lantului polipeptidic nascent care creste de la o etapa la alta. Tashiro si Paladea au demostrat ca ribozomi se ataseaza RER de subunitatea mare iar mai tarziu Blobel si Doberstein au demostrat existente semnalului de insertie care se ataseaza pe ARNm si denclaseaza prin mediul ribozomilor formarea lantului polipeptidic nascent. Lantul polipeptidic continua sa acumuleze noi elemente structurale prin asimilarea de aminoacizi cu sarcini pozitive care favorizeaza asocierea si formarea lantului nascent. Parcursul pe care il parcurge lantul nascent este denumit transfer vectorial. Evolutia pe membrana RE se realizeaza pana in momentul in care se intalneste particula SRP denumita particula de recunoastere a semnalului, dupa o pauza de translatie particula se leaga de lantul polipptidic nascent si SRP leaga ribozomul de receptori din membrana RE. Lantul nascent continua translatia, avand loc indepartarea SRP, se realizeaza o reciclare a particulei care se intoarce la perioada initiala atansanduse ARNm si procesul este reluat prin intierea unui nou lant polipetidic. Complexul format din SRP si semnalul de insertie este recunoscut de un receptor din membrana RE denumit protena DOC care favorizeaza legarea altor proteine si va constitui o componenta a aparatului de transfer vectoria. La realizarea acestui fenonem, are rol enzima peptidaza care favorizeaza reactile din lantul polipeptidic. Formarea lantului polipeptidic nascent care este prins de receptori din RE inceteaza in momentul in care in lantul polipeptidic apare o secventa numita semnal de oprire a transferului vectorial; acest semnal marcheaza un momento denumit Halt sau stop sintezei de proteine si marcheaza includerea definitiva a proteinei in ribozomi si incepe fenomenul de transcriere sau translocatie gentica sau exprimare gentica a structuri genelor care codifica mesajul genetic, incepand biosinteza proteinelor in ribozomi prin acumulare in continuare de AA. Ribozomi sunt cei care realizeaza de fapt sinteza proteinelor la nivel celular. Glicozilarea- FUNCTIE ESPECIFICA RER si se produce odata cu procesul de translocare si elongare lantului polipetidic. Glicozilarea deosebeste proteinele sintezitate in RE de cele din citosol care un sunt glicozilate. Glicozilarea consta dintru un adaus de grupari glucidice pe fata luminala a membranei RE. Procesul consta prin atasarea de lanturi oligozaharidice pe o structura lipidica care se termina printro legatura de pirofosfat al unui aminoacid denumit asparagina aflata intru lant polipeptidic nascent. Gruparile oligozaharidice se intercaleaza in asparagina si prin ele se face atasare de grupari glucidice din lantul oligozaharidic pe aminoacidul de asparagina din lantul polipeptidic. Lantul oligozaharidic se leaga la nivelul apariginei de un lipid care este denumit dolicol care la baza lui are o structura de pirofosfat, partea terminala. Functile specifice REN

1. Biosinteza lipdelor: o sinteza se realizeaza la nivelul corticorenal,gonadelor si mucoasei intestinale carea rol in absortie cuprizand celule din lumenul intestinal amestecul de acizi grasi, monogliceride si digliceride ce resulta din lipidele alimentare si date de lipaza pancretica.REN al celulelor hepatice are doua functi importante: degradarea glicogenului hepatic sub actiunea fosforilazei in citosol din glicogen este eliberat glucozo-1-fosfatul iar in etapa a 2 glucozo-1-fosfat care se transforma in glucozo-6-fosfat, molecula complexa asupra careia actioneaza o enzima care scindeaza glucozo-6fosfatul obtinunduse glucoza care trece in lumenul intestinal si in sange. Cea de a doua functie este detoxificarea prin metabolizarea substantelor endogene sau exogene inclusiv a unor medicamente penntru a le neutraliza de efectele nocive si a usura eliminarea lor. Detoxificarea are loc la nivelului ficatului, consumul de medicamente duce la degradarea ficatelui. Detoxificarea se realizeaza la nivelul proceselor de oxidare, hidroliza, reducere si conjugare. Aceste reacti sunt foarte importante in metabolismul medicamentelor de exemplu, reactia de glucurono (acid glucuronic) conjugare a aspirinei care sufera o reactia cu acidul glucuronic prin care se neutroleaza. Aceste reacti au importante pentru ficat da se intalnesc si in alte celule, cele mai multe reacti de detoxifiere sunt facute de un sistem enzimatic ce utilizeaza un subtrat NADPH care utilizeaza oxigen molecular prin enzimele numite oxidaze cu functi mixte in care rolul esential il are un citocrom P450, este o homoproteina care pune in activitate lantul transportor de electroni asociat RE. Enzimele lantului transportor contin cel de al doilea element: oxigenul molecular. Enzima glucuronil transferaza are rolul esential in secretia bilirubinei (produs de catabolism al hemului in special in fagocite). Functii comune al RER si REN 1. RE este un aparat circulator intracitoplasmatica, pe langa transportul substantelor prin lumenul RE are rol in fluxul si difuziunea multor substante inclusiv a proteinelor si a lipidelor care sunt repartizate unor compartimente celulare. 2. RE joaca rol de suport mecanic al citosolului dar si de compartimentare 3. Membrana RE mediaza schimburile dintre matricea citosolului si lumenul reticului, se considera ca exista gradiente ionice transmembranare si potential de membrana care joaca rol important in special in Reticulul sarcoplasmic gasit in celula musculara (o forma specializata a RE care conduce excitatia de plasmalema la microfilamente). 4. Sinteza fosfolipidelor are loc prin enzime localizate in membrana reticului endoplasmic de unde vin precursori acetil coenzima A si glicerol fosfatul. 5. Biogeneza membranelor si a organitelor celulare este functia esentiala a RE care este considerat fabrica de membrane a celulei umane deoarece atat proteinele si lipidele de membrana se produc in memnbrana RE. Pe de alta parte, enzimele destnate organitelor celulare sunt si ele sintetzate in RE. Veziculele de transport se desprind tot de la nivelul RE si se deplaseaza spre alte organite celulare tinta.

6. Ca urmare a fisiunilor continue de membrane se formeaza in celula umana, spati echivalente topologic adica, fiecare organ, nucleul, aparatul golgi detine un anumit spatiu de dispunere. N.B Dintre organitele celulare, mitocondrile fac exceptie in biogeneza membranelor deoarece ele primesc anumite elemente structurale cum sunt fosfolipidele prin vezicule speciale numite proteine de transfer a fosfolipidelor. Aplicatii medicale O caracterstica de baza REN este metabolizarea unor substante straine de exemplu administrarea unor medicamente cum este fenobarbitalul determina proliferarea REN, care se dupleaza dupa cateva zile. La bolnavi de epilepsie carora se administreaza fenobarbital are loc si cresterea si ploriferarea REN. In anumite situati in practica medicala determina o ploriferare a RE sub actiunea unor medicamente care sunt metabolzate de RE dar in situatia administrari concomitente a medicamentelor trebuie sa tinem seama de capacitatea de metabolizare a RE. In acelas timp trebuie sa se tine seama ca daca se administreaza simultan doua medicamente ce se metabolizeaza in REN, fiecare inhiba metabolizarea celuilant, deci se pot exclude unul pe altul. NB- La bolnavi de alcolism cronic, metabolizarea medicamentelor se realizeaza mai repede pt o anumita perioada decat la bolnavi de alcolism acut care un suporta consumul de medicamente. Inductia enzipremelor specifica RE este foarte persistenta sa descris la personalul din salile de operatie care folosesc diferite anestezice, fenomene de pertubare a activitati RE. RE are utilizare si importante si in practica histopatolgica astfel cand predomina reticulul endoplasmic neted, numarul ribozomilor find mic, si cantitatea de ARN find mica si citoplasma se coloreaza cu coloranti bazici in rosu, aspect numit eozinofilie citoplasmtica, find una dintre caracterele celulei adulte, in celula tanara sinteza de proteine find intensa predomina RER, citoplasma se coloreaza in albastru, fenomen denumit bazofilie citoplasmtica. Este unul dintre criterile de caracterizare si identificare a celulelor maligne. Intru cat RE este atacat foarte usor de anumite substante toxice, RE este un indicator al toxiinfectilor umane. Enzima alfa-1-proteaza are capacitatea de a inhiba elastaza prezenta in structura plaminilor care determina aparitia enfizemului pulmonar care deterioreaza structura plamanului si alveoli de distrug, aceasta enzima are capacitatea de a inhiba elastaza care produce enfizemul pulmonar. Curs 3: Aparatul Golgi: ultrastructura si functii Aparatul Golgi constituie un organit celular format din mai multe elemente structurale ceea ce ii da capacitatea de a realiza o multitudine de functii celulare, de unde denumirea de complexul Golgi. A fost descoperit de Camillo Golgi in secolul trecut in ganglionul spinal de pisica, fiind denumit "aparat reticular intern" datorita aspectului de retea perinucleara, pe care o formeaza structura sa. Prin microscopie electronica a fost identificata morfologia si structura biochimica precum si functiile aparatului Golgi.Are o relatie cu RE si cu membrana celulara, dar si cu elementele celorlalte organite celulare, cum sunt mitocondriile si lizozomii.

Din punct de vedere structural, aparatul Golgi prezinta 3 parti dinstinte. Nota Bene: a se vedea lucrarile de laborator privind morfologia, structura si ultrastructura aparatului Golgi. 1. Parte esentiala este constituita din saci turtitisi cisterne aplatizate, ce se observa si in imagini electrodo- microscopica, care determina divizarea aparatului Golgi in doua subcomponente: a) Zona cis: formeaza reteaua cis denumita proximalasau formatoare, acceptoare, sau imatura. Cuprinde in structura ei si cisternele cis. b) Zona trans: este o zona secretoare fiindca secreta vezicule secretorii. Este denumita si zona de maturare, sau distala. Intre cele doua zone exista deosebiri determinate de dispunerea veziculelor, structura cisternelor si functiile pe care le indeplinesc. 2. Formata din vezicule care sunt componente ale aparatului Golgi. Aceste veziculeau rolul de a prelua de la RE anumiti produsi de secretie formandu-se asa numitele vezicule de tranzitie, care preiau materialele sintetizate in RE si le prelungeaza in sacii aparatului Golgi. Veziculele de secretie (sau de tranzitie) de la RE sunt preluate in sacii aplatizati, unde sunt prlucrate si preluat continutul lor de membranele sacilor proximali. 3. Aparatul Golgi cuprinde si tipul de vezicule secretorii sau de secretiecare preiau produsii de secretie de la cisterne si sacii distali si le transporta spre alte organite numite lizozomi si fuzioneza in locul de fuziune in plasmalema prin fenomenul de exocitoza. Produsii de secretie sunt eliminati la exterior. Concluzie: Aparatul Golgi indeplineste rolul de transportor al unor produsi de secretie, ce provin de la RE, de unde produsii sunt preluati prin proteine, si prin intemediul veziculelor de transport ajung la nivelul cisternelor si sacilor aplatizati distali, de unde prin vezicule secretorii sunt canalizati spre lizozomi, si de aici spre plasmalema. Acest proces este unul energodependent, deoarece se realizeaza prin energia furnizata de ATP pentru realizarea procesului de transport vezicular. Pentru realizarea acestui prces sunt utilizate un sistem de enzime aflate in structura aparatului Golgi; enzime care se dispun la periferia aparatului Golgi si in regiunea dilatata. Aceste enzime sunt: 5'- nucleotidaza si adenilat-ciclaza. Ele au fost puse in evidenta de catre Emil Palade si Farquhar. Functiile aparatului Golgi 1. Secretie celulara 2. Concentrarea produsilor sintetizati in RE

3. Prelucrarea lor prin procese biochimice 4. Sinteza de noi componente 5. Sortarea si segregarea produsilor de secretie 6. Ambalarea produsilor de secretie in vezicule 7. Livrarea produsilor de secretie spre plasmalema prin procesul denumit exocitoza Aceste functiuni ale aparatului Golgi determina posibilitatea de eiminare la exterior sau reciclarea acestora prin procesul de endocitoza, adica revenire in interiorul celulei. Secretia celulara Se face la nivelul RE sub forma de vezicule. Concentrarea produsilor de secretie sintetizati in reticulul endoplasmic se face in vezicule de secretie in doua modalitati: fie pe fata trans cum este cazul pancreasului exocrin, sau fie in majoritatea celulelor la periferia sacilor Golgi prin intermediul unor forte electrostatice intre produsii de secretie si complexe protein- polizaharidice. Proces in urma caruia scade forta osmotica a veziculelor prin eliminarea apei si interventia calciului in acest proces de interactiuni electrostatice. Prelucrare biochimica a produsilor de secretie. Implica mai multe procese: 1. Conversie pro-proteinelor (PROTEINE CU STRUCTURA MAI SIMPLA) in compusi sub forma de proteine de secretie. Astfel, la nivelul pancreasului endocrin, din pro-insulina rezulta insulina. Din pro-parathormon rezulta parthormon, din pro-albumina rezulta albumina. Prelucrarea produsilor de secretie cuprind un proces alcatuit din doua cai denumite de exocitoza. Proteinele solubile, prin procesul de secretie constitutiva de la aparatul Golgi ajung la membrana celulei, ajung sa elimineze prin exocitoza prin flux nedirijat inafara celulei de la nivelul citosolului. 2. Prin secretia reglata sau controlata (dirijata), prin existenta unui semnal de transductie, veziculele cu proteine de secretie, prin fluxul dirijat are loc o fuziune cu memrana celulei controlata de un semnal de transductie, si produsii, prin exocitoza sunt eliminati la exterior. Aceasta cale se poate extinde si in cauzl unor procese specifice neurotransmitatorilor. Pentru proteine, ea este posibila si prin fenomenul de glicozilare terminala a proteinelor, care este o functie majora a aparatului Golgi. Acest lucru se realizeaza printr-o enzima denumita -manozidaza. Oligozaharidele sunt prinse pe aminoacidul asparagina.

Procesul de prelucrare a oligozaharidelor in aparatul Golgi porneste de la oligozaharidele prinse pe asparagina. In prima etapa are loc eliminarea a trei structuri sau resturi de manoza de pe oligozaharidele. Acestei structuri de etapa a doua se adauga aminoacetilglucozamina (NAcGlc). In etapa urmatoare se elimina inca doua molecule de manoza. In etapa urmatoare se adauga fucoza si aminoacetilglucozamina. In ultimele doua etape, pe molecula de asparagina se adauga trei resturi de galactoza si trei resturi de acid sialic. Fiindca se foloseste gruparea aminoacetilglucozamina, procesul se numeste glicozilare amino- linkata, adica prin adaugare de anumite structuri chimice cum sunt fucoza, galactoza si acidul sialic. Prin acest proces se inlasneste orientarea proteinelor de la nivelul ribozomilor din veziculele de transport pentru a fi prelucrate si transportate la exterior prin procesul de exocitoza. Nota bene: Intregul proces de glicozilare este favorizat de enzimele glicoziltransferaze, care sunt localizate in aparatul Golgi. Aminoacetilglucozamina se formeaza in sacii centrali, pe cand adaosul galactozei se face in sacii trans. Glicozilarea glicolipidelor ( am vazut cea a proteinelor), in special a cerebrozidelor si gangleozidelor din creier si rinichi, se realizeaza tot prin intermediul glicoziltransferazelor cu ajutorul manozei 6 fosfat prin formarea unor bulti de fosfor si a aminoacetilglucozaminei. Produsul cel mai important care se formeaza in acest proces este ceramida. Realizeaza si procesul de sulfatare, care se realizeaza exclusiv in aparatul Golgi cu ajutorul enzimelor sulfotransferaze, care transfera grupari sulfat pe glicoproteine, proteoglicani si glicolipide. In urma acestor reactii, aparatul Golgi joaca un rol esential in sinteza mucopolizaharidelor (proteoglicani) si gangliozide. Sortarea si segregarea produsilor de secretie (alta functie a aparatului Golgi). Are loc prin acest proces separarea produsilor de enzimele lizozomale si ambalarea lor in structuri celulare, care sunt compatibile cu structura membranei sau plasmalemei celulare. Si prin procesul de exocitoza acesti produsi pot sa poata fi eliminati la exterior. Concluzii 1. Prin toate functiile aratate, aparatul Golgi, sau complexul Golgi, indeplineste functia de secretie celulara. 2. Functia de secretie celulara a paratului Golgi nu este o functie simpla de "halta" sau "statie de imbuteliere" a produsilor de secretie. Aparatul Golgi este un organit de prelucrare a produsilor de secretie, de modificare a produsilor, proveniti de la RE si de compatibilizare a membranelor veziculelor de transport si a celor de secretie cu plasmalema celulei, prin care, prin exocitoza, produsii de secretie din RE sunt eliminati la exterior.

3. Biogeneza lizozomilor: procesul cuprinde despartirea sau segregarea enzimelor lizozomale de produsii de secretie. Un rol important in aceasta segregare revine faptului ca enzimele lizozomale au ca grupari glucidice terminale manozo-6-fosfatul, care are propietatea de a forma punti de fosfor care se insera pe asparagina si realizeaza separarea enzimei lizozomale de ceilalti produsi de secretie. Produsii de secretie ajung de la aparatul Golgi la lizozomi, iar o parte din acesti produsi, prin autofagie sunt eliminati, iar alta parte, prin procesul de digestie moleculara, sunt orientati spre procesele de reciclare. Novikoff si colaboratorii au demostrat ca enzimele lizozomale sunt sintetizate in anumite cisterne a aparatului Golgi si asa numitele vacuole de condensare, care prin contopire ar forma o structura asociata dintre aparatul Golgi, RE si lizozomi (structura GERL). Aceasta structura ar fi capabila in conceptia lor sa elimine enzimele lizozomale de a participa in aparatul Golgi la procesele specifice si ele ar ajunge pe o alta cale, din RE direct la nivelul lizozomilor. Cea dea treia functie este dirijarea traficului de membrane in celula, este o functie majora a aparatului Golgi, care se adauga functiei de statie a caii de secretie, prin care se primesc vezicule din RE, care sunt transportate spre membrana. Dirijarea traficului este un proces care se realizeaza prin transportul vezicular, proces care a fost studiat de Rothmann, care a si experimentat acest proces pe o celula normala si pe o celula mutanta. Aceste doua forme, celula normala si celula mutanta au fost incubate impreuna. Cisternele Golgiene izolate din linea mutanta cu cisternele izolata din linea normala, prin adaugare de aminoacetilglucozamina, s-a putut constata ca si celulele mutante primesc capacitatea de a transporta produsii de secretie prin vezicule. Primesc capacitatea prin aditie de aminoacetilglucozaminei de a efectua transportul sub forma veziculara.

Pornim de la acest experiment: Aparatul Golgi, cu rol in secretie celulara, indeplineste rol in reciclarea membranelor, proces descoperit de catre Emil Palade. Reciclarea membranelor consta in o reutilizare a componentelor veziculelor de secretie si de transport avand la baza identitatea de structura dintre membranele veziculelor de transport si de secretie si plasmalema celulara. Aceste membrane, eliminate prin procesul de exocitoza, revin in celula prin endocitoza si ajung la nivelul citosolului. In acest fel celula refoloseste componentele membranare, dar totodata introduce in celula materiale de la exterior. Studiile ulteriore efectuate de catre Palade su colaboratorii sai a demostrat ca recicalrea

membranelor este un proces foarte important, care se intalneste in toate celulele specializate in secretie. Palade a demostrat ca reciclarea membranelor se intalneste si la celulele macrofage si la neuroni, unde sunt reciclate veziculele sinaptice. Nota bene Materialele rezultate din veziculele de transport si de secretie, care prin endocitoza se reintorc in citosol, ajung la nivelul aparatului Golgi si in lizozomi, dar nu pot sa ajunga la nivelul RE. Explicati fenomenul!!! Este vorba de un proces energodependent. Reciclarea membranelor aduce in aparatul Golgi proteinele de mebrana, enzimele si receptori, precum si molecule informationale, care pot ajunge la aparatul Golgi, influentand metabolismul celulei. In acest proces de reciclare, un rol important il au polizomii, din zona libera a citoplasmei, care au rol in sinteza de proteine specifice din membrana aparatului Golgi. Un rol important in procesele de biogeneza il au formarea veziculelor de transport vezicular. In acest proces se formeaza vezicule formate din aglomerari celulare, care se grupeaza in jurul unei structuri ce formeaza vezicule acoperite cu clatrina, clatrina fiind o proteina tridimensionala, care are rol de invelis proteic si care stimuleaza transportul proteinelor lizozomale in veziculele invelite de clatrina. Concluzii Aparatul golgi, prin structura sa realizeaza o activitate complexa, fiind denumita o "companie de productie si transporturi" in care "containerizarea si directionarea" este un aspect esential, dar rolul de baza este acela de a modifica structura componenetelor rezultate de la RE, care sunt eliminate la exterior prin exocitoza, dar reintroduse prin endocitoza in citosol cand se realizeaza un fenomen de reciclare a membranelor descoperita de savantul roman George Emil Palade.

Curs 4- Secretia celulara-Lizozomii: Biologie celulara si moleculara4.1 Calea secretiei celulare: Constituie una din functile de baza a celulei deoarece realizeaza atat procesul molecular de producere a unor produsi de secretie cat si eliminarea in exterior a substantelor rezultate in urma proceselor de metabolism. Componentele celulare: matricea extracelulara, celulele glandelor endocrine si exocrine care secreta hormoni si enzime, celulele mucoase ale tractului respirator si digestiv care secreta glicoproteine si mucopolizaharide, celulele nervoase in special neuronii care produc neurotrasmitatori sau hepatocitul care secreta albumine si proteine serice constituind celule speciale a le secretiei celulare.

George Emil Palade si colaboratori sai Jameison au studiat caile secretiei celulare, sinteza si secretia enzimelor digestive prin experimente pe portiunea exocrina a pancreasului care a constituit si primul model de secretie celulara. Experimentul efectuat de Palade si colaboratori sai a constat in injectarea de AA radioactivi intrun cobai de experienta (animal) si urmarirea pe parcurs a modului in care AA se deplaseaza in organitele celulare. Sa constatat existenta acestor AA in RER la nivelur ribozomilor de unde AA secretati de RE se deplaseaza prin transport in forma de vezicule spre aparatul golgi, concret in zona cis, zona trans dupacea se desprind veziculele de secretie care ajung la nivelul lizozomilor avand loc autoliza sau autofagia prin digestie. Drumul acesta find numit calea secretiei celulare valabile pentru tate procsele de secretie indiferent de celula sau substantele secrtate.

Bazele moleculare ale secretiei celulare sunt realizate prin urmatoarele mecanisme 1. Proteinele de secretie sunt sentizate de catre ribozomi de pe RER de unde trec in cisternele RE pentru lucrarea proteolica si adaugarea parti glucidice. 2. Proteinele sunt transferate in REN (fara ribozomi) de la nivelul caruia proteinele sunt inglobate in veziculele de tranzitie de unde trec in aparatul golgi in cisternele si saci aparatului unde reprimesc gruparile glucidice si alti produsi 3. Din portiunea distala a sacilor se desprind veziculele de secretie care ajung la nivelul organitelor numite lizozomi

Pancreasul exocrin contine si secreta un numar de enzime digestive care sunt inactive dar care sunt actvate prin proteoliza cum sunt amilaza, lipaza, nucleaza, chimotripsinogenul, tripsinogenul, veziculele ce se desprind din saci golgi sunt transparente si sunt denumite vezicule de condensare deoarece continutul lor se goleste de apa si devin transparente, iar uneori devin vezicule de secretie scazund presiuena osmtica deoarece apa trece din citosol pt a fi recirculata. Exocitoza in cazul pancreasului exocrin este indusa pe cale nervoasa sau prin intermediul acetil coleinei sau printrun hormon colecistokinona.

Secretia insulinei in portiunea endocrina a pancreasului Contine o secretie bazala care se mentine constanta si se elimina in sange dar la cresterea glicemiei are loc o crestere marcata a cantitati de insulina secretata de pncreas. Studile de microscopie electrnica ca in secretia insulinei au rol important microtubuli si microfilamentele (matricea citoplasmtica). Insulina este stimulata pentru a iesi din depozitele pancreasului exocrin de catre microfilamente si microtubului in prima etapa cand are loc o crestere a cantitati de insulina, iar iesirea se face prin vezicule de secretie (fenomenul de baza). In etapa a doua eliberarea insulinei se realizeaza prin actiunea mobilizatoare a microtubulilor si a ionilor de calciu care determina o stimulare a eliberari insulinei si realizarea acestea prin pompa de Ca 2+-aza. Concluzia: Calciul actioneaza asupra secretiei de insulina prin procesul de stimulare a nucleotidelor ciclice (AMPC si GTPC) care au rolul de a modula secretia insulinei prin pompa de calciu. Activitatea calciului este stransa relatie cu permeabilitatea membranelor mitocondriale pentru calciu. 4.2 Secretia proteinelor de catre hepatocit Aceasta secretie este reprezentata de albumina si alte proteine serice si proteinele din capitale biliare. Aceasta cale se realizeaza in 3 metode: 1. Calea secretorie clasica 2. Transportul proteinelor serice din plasma spre bila 3. Proteinele sunt convertite sau transformate in proteine solubile la nivelul plasmalemei celulare Lizozomi Sunt organite celulare presente in tate celulele descoperite de Christian de Duve prin centrifugarea diferentiala a unei clase de particule ce au sedimentat intre mitocondri si microzomi. Lizozomi sunt protejati de o membrana, structura contin enzime hidrolitice (functie baza) si functioneaza la un ph optim acid cuprins intre 4-6. Enzimele hidrolitice, peste 50 de enzime in lizozomi, in mod normal aflate in stare de inactivitate, aceste enzime pot degrada in mod practic orce componenta a celulei. Aceste enzime se gasesc in acizii nucleici prin ribonucleaza acida si dexoribonucleaza acida, in esteri fosforici in prin fosfataza acida. Proteinele contin doua enzima catepsina si colagenaza. Glicogenul din glicozidaza, mucopolizaharidele sunt active daca exista un ph activ si prin integritatea membranei lizozomale adica pastrarea integra a membranei deoarece momentul cand sunt eliberate din interior un isi mai excercita propietatile din exterior. Acestea hidrolaxe acide sunt mentinute in activitate de o pompa de H care trimite in permanente in interiorul structurei lizozomului unde se intalnesc acestea enzime lizozomale, daca se perforeaza aceasta membrana a lizozomilor, enzimele nus voi mar exercita functia lor.Lizozomi sunt prezenti in tate celule cu exceptia eritrocitelor mature, originea lor se gaseste in aparatul golgi. Enzimele lizozomalesunt secretate de ribozomi atasati RE, se acumuleaza in lumenul acestuia trec in aparatul golgi de unde se desprind imbracate intro membrana. In procesul de biogeneaza a lizozomilor se incepe cu zona cisternelor cis alui aparatul golgi, zona

tras de unde produsi acumulati sunt recirculati in citosol. Lizozomi noi formati din aparatul golgi poarta denumirea de lizozomi primari si prezinta la interior enzime lizozomale latente care actioneaza in raport de natura produsilor incorporati in lizozomi.

Functile lizozomilor 1. Heterofagia: digestia materialelor patrunse in celula lizozomala din exterior 2. Autofagia: digestia unor portiuni din propiul citosol 3. Crinofagia: digestia unor materiale de secretie celulara In cazul heterofagiei, lizozomi primari fuzioneaza cu veziculele numite fagozomi sau pinozomi si dau nastere lizozomilor secundari care pot fi eliminati la exterior sau pot da nastere unor lizozomi tertiari care prin plasmalema elimina produsi la exterior. Necesitatea de a elimina produsi de secretie care provin din citoplasma propie care se distruge prin autofagie in aceasta categorie includem mitocondrile uzate, portiuni din RE care prezinta un invelis de izolare iar datorita autofagiei lizozomi au posibilitatea de autorenoire.Crinofagia cand lizozomi intervin in procesul de reglare a produsilor de secretie a celulelor si elimina prin plasmalema produsi de metabolism sau de secretie celulara. Patologia lizozomilor Duve a denumit lizozomi ca stomacul celulei, functia lor de baza este in metabolismul celular si distrugerea microbilor fagocitati de celula deoarece pe lana digestia directa prin actiunea enzimelor lizozomale bacterile sunt distruse datorita ph activ cu ajutorul oxidazei (enzima specifica) ce ajunge in fagolizozom. Anumite defecte in functia lizozomala sunt determinate de absenta enzimelor lizozomale, acestea dand nastere unor boli genetice care poarta denumirea de tezaurzismoze lizozomale manifestate prin lipsa de hidroxlaze care determina acumularea altor produsi in lizozomi sub forma de acumulari de lipide sau polizaharide nedigerate ce se acumuleaza lent an de zile la nivelul creierului, splinei si ficatului. Acestea tezaurzizmoze lizozomale se incandreaza in mai multe tipuri de boli: maladia Gaucher cea mai cunoscuta maladie lizozomala care afecteaza 1/2500 existand trei tipuri de maladi Gaucher. Mecanismele moleculare ale boli sunt caracterzate de lipsa enzimei lizozomale numita glucocerebrozidaza care catalizeaza hidroliza glucocerebrozidului in glucoza si ceramida. Lipsa acestei enzime a . fost demostrata in practica medicala find indetificate peste 30 mutati care produc boala spre exemplu paciente cu o mutatie ce induce substitutia serinei cu asparagina determina tipul I de boala iar paciente cu o mutatie ce induce substituirea cu leucina determina tipul II sau III de maladie Gausher. Mecanismul molecular presupune afectarea macrofagelor care au rolul de indeparta hematile inbatrinite care in lipsa enzimelor lizozomale un mai pot realiza aceasta functie a lor. Absenta glucocerebrozidale din ficat si splina determina instalarea si manifestarea boli. Maladia Gausher se poate trata in aceptia lui Daule prin inlocuirea lizozomale terapie dintre care tcnica ADN recombina testea c ea mai importante. Glucocerebrozidaza a fost obtinuta din placenta umana si a fost modificata si retinuta de receptori de suprafa a macrofagelor si sa demostrat eficacitatea acestei terapi in tratamentul maladiei. Determina maladi genetice carea au fost descoperite prin analize si diagnostic prenatal prin testarea enzimelor lizozomale in celule cultvate din lichidul amniotic. In acest caz se realizeaza intreruperea sarcini care este legala.

Alte defecte in functia lizozomilor sunt determinate fuziunea lizozomilor primari cu veziculele de enzime existand un proces de inhibitie cand fagozomi contin la interior bacteri vii sau toxine ce provin de la paraziti. Lipsa fuziuni permite microrganismelor celulelor pe care leau fagocitat si sa produca boala, deoarece continutul lizozomilor se varsa in citosol si se difuzeaza in intregul citosol (regurcitare). Aceste fenomene se intalnesc in reumatism , artrita gutoasa find necesara oprirea fenomenului de regurcitare sau de eliminare a enzimelor lizozomale in citosol. Colchicina un extract alacaloid este utilizata pentru impiedicarea acestui fenomen. Mucolipidoza II enzimele lizozomale nu poseda semnalul de recunoastere a manozo6fosfat (M6P) in urma caruia enzimelor nu mai pot fi sintetzate in lizozomi si snt eliminate la exterior. In necrozele celulare exista un fenomen de distrugere a lizozomilor si este afectata permeabilitatea plasmalemei fapt pentru care in laborator, necrozole splerice si hepatice sunt determinate in analiza enzimelor lizozomale. Analizele de laborator efectuate dupa moarte la fel utilizeaza studiul stari de activitate enzimelor lizozomale.

CURS 5:Mitocondria conversia energiei celulare-Biologie celulara si molecularaMorfologie si Ultrastructura - Definitie: organite celulare specializate in producerea energiei necesare celulei umane pentru a realiza procsele metabolice din interior celulei. Mitocondrile sunt denumite si centralele energetice a le celulei sau fabricile de producere a ATP in urma unor procese prin care substantele organice celulare sunt convertite in energie celulara prin procesul de fosforilare oxidativa. - Historicul: prmele cercetari au fost intreprinse: Langman si Benda. Iar structura mitocondriei a fost definitivata de Emil Palade, Hogboom, Zjostrand. - Structura si ultrastructura mitocondriei (lab) Mb interna si externa, spatiul intermembranar,Membrana interna formeaza crestele mitocondriale se plieaza, se dispune printru pedicul si prin enzima fosfat ATP-aza, Matric, la nivelul crestelor mitcondriale se produc reactile de oxidare si reducere prin intermediul enzimelor si se elibereaza energie care este acumulata care este acumulata in mitocondri, se elibereaza in raport de necesitati sau este dirijata spre alte parti a le celulei sau spre alte organite celulare. - Numarul mitocondri este variabil: in hepatocite (1000), renale (300), spermatozoizi (22). NB: Lipsesc din hematii. - Localizarea, in muschiul scheletic mitocondrile se dispun in jurul microfibrilelor unde se realizeaza contractia musculara. - La nivelul muschiului cardiac se insera un numar mare de mitocondri pentru contractia cardiaca. In spermatozoizi la nivelul axonemei filamentului, in pancreasul endocrin, in apropierea rezervelor de ARN sau ADN. Sau in apropierea unor surse energetice.

Clasificarea mitocondrilor din punct de vedere: a) Conformationala clsica find o structura spatiala normala b) Condensata structura heterogena care cuprinde tate elemntele structurale restranse la o singura dimensiune Dinamism mitocondrilor este propietatea mitocondrilor de as transforma in functie de nevoile energetice a celulei, locul in care se gaseste, de a prezenta modificari continue prin curenti citoplasmatici. Forma si dimensiune: variabile Compozitia chimica a mitocondriei: difera in raport de functile indeplinite, componente de baza find 60-70% proteine si 20-30% lipide (fosfolipide in majoritate). NB: compozitia chimica a celor doua membrane difera mult: membrana externa (50% proteine si 50% lipide, fosfolipidele predomina prin fosfatidilinozitol si fosfatidilserina) pe cand membrana interna contine 80% proteine, 10 % cardiolipina si fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina in cantitati egale in cele doua membrane. Functile mitocondriei-Principalul producator de energie-2 functi a) Metabolismul energetic In citosolul celulei se gasesc substante organice si anorganice, referindune in primul rand la substantele organice, acestea pentru a putea fi utilizate trebuie sa ajunga la nivelul matriciei. La nivel matriciei se deruleaza doua procese majore: ciclul citric si lantul respirator. - Ciclul citric: are specific realizarea unor procese de oxidare la nivelul crestelor mitocondriale, procese ce se realizeaza prin unor substante specifice de baza.Proteinele constituite din aminoacizi sunt degrdate la nivelul matricei rezultand piruvatul si acesta este transformat in acetil conezima A. Glucidele se transforma la nivelul matricei,in piruvat si dupaia in acetil coenzima A. Lipidele se descompun de la nivelul citosolui care sunt transformate in acetil conezima A. Al doilea proces majore, pentru a obtine substante metabolice care alaturi de acetil coenzima A ca de exemplu citrat, izocitrat, succinat vor produce energiei. - Lantul respirator: consta dentro serie de procese care aduna energa din ciclul citric, NADH prima veriga al lantului respirator, aceasta substanta inmaganizeaza toata energa din ciclul citric. Lantul respirator cuprinde a doua componenta, coenzima Q, aduna si colecteaza energa prin intermediul unui oxidant numit amital de la elemntele ciclului citric si le dirijeaza spre urmatorul component lantul citocromilor care incepe cu citocoromul b care este oxidat de antimicina A elibereaza energie dar si o trasmite. Urmatorul lant de citicrom este B, in continuare C1 si C care trasmite energa in lantul respirator in citocromul A3 care contine Curpu. Se produc procese de oxidoreducere si se elibereaza. In final se produce ATP si elibereaza oxigen molecular. Procesul de producere in lantul respirator si citric se bazeaza pe pe procsele de metabolizare a substantelor organice findca fara mitocondri, celula umana ar deprind glicoliza anaeroba (fara 02) care insa pentru celula umana este ineficienta. 2 mol de glucoza printru glicoliza anaeroba sar obtine numai 2 mol de ATP, dar prin metabolismul glucozei in mitocondrie

se obtin 36 molecule de ATP. Pentru a se asegura un raport continu de subtante organice, celula umana dispune de depozite de grasimi sub forma de trigiliceride, depozite glucide sub forma de glicogen in ficat, muschi si tesutul adipos. Lipidele produc de 6 ori mai multa energa de cat glucidele. Procesele biosintetice produc existente ADN si ARN, a ribozomilor si enzimele care intervin in metabolismul de biosinteza celulara, localizarea enzimelor mitocondrialein membrana externa sunt localizate (monoaminoxidaza implicata in oxidarea adrenalinei, serotoninei si tripatiminei si enzimele care produc elongare lanturilor de carbn 16 si 17. In membrana interna sunt localizate lantului respirator, a sintezei ATP-ului, sistemele de transport a ionilor si enzimele ce le realizeaza, elongarea lanturilor de carbn. In spatiul intermembranar se localizeaza adelinat kinaza iar in matrice se gasesc localizate enzimele piruvat dehidrogenazei, enzimele ciclului citric, enzimele acizilor grasi care actioneaza datorita permeabilitati membranei externe si interne prin continutul in porina a membranei interne, este stimulata activitatea de trecere a moleculelor din citosol in matrice. Iar cardiolipina favorizeaza molecule fara sarcina elctrica.

Organizarea moleculara a lantului respirator Datorita lantului respirator se obtine energie folosind sistemul protoni-electroni din membrana interna. Primul mecanism al lantului respirator este separarea de electronilor de protoni. Al doilea mecanism este pomparea protonilor in spatiul intermembranar. Al treilea mecanism este penetrarea electronilor in matrice datorita enzimei ATP sintetaza. Aceste mecanismo au la baza potentialul redox.

Potentialul standard redox atunci cand potentialul unei structuri mitocondriale ce se reduce este egal cu potentialul uunei forme ce se oxideaza=potentialul standart sau initial. Pentru a se realiza energa sub forma de ATP, lantul respirator cuprinde o serie de elemente specifice la nivelul carora intervin procese de fosforilare pe parcursul lantului respirator pornind de la procsele de oxidare a le ciclului citric pornind de la malat, glutamat, piruvat si izocitrat producanduse NADH care este redusa NADH dehidrogenaza proces reglat de amital si rotenona obtinunda obiqinona sau conezima Q urmand lantul citocromilor find reprezentat de b, c1,c a si a3 care actioneaza sub actune antimicina A si cianura care transofrma a+a3 obtinund oxigen si transforma ADP in ATP. Exista trei zone de fosforilare, la acest nivel intervin procsele fosforilare. Obtinundase in fiecare zona ATP. Acesta reprezinta procesul de fosforilare care este un mecanism molecular de transport de electroni ce se realizeaza prin intrmediului pompei de electroni si a potentialului redox cel reprezinta lantul respirator. Intru cat procesul de fosforilare este un proces de oxidare. Fosforilarea primeste numele de fosforilare oxidativa specifica lantului respirator. Pe parcursul activitatilor din lantul respirator se formeaza o serie de complexe, acestea coordoneaza activitatea lantulilor de lectroni din cadrul lantului respirator si mentin un

echilibru intre formele de oxidare si reducere. Complexele lantului respirator poata denumirea de substrate NAD dependente si au rolul de a cataliza procsele din cadrul lantului respirator. Complexele din care este format lantul respirator este un prim complex numit NAD format din fier si care transforma energa ubiquinonei, al doilea complex care este acetil CoA care la fel se bazeaza pe acerasta structura de fier plus citocromi iar ultimul complex IV se bazeaza pe citocromul a3 care contine cupru. Aceste reacti realizate prin complexul lantului respirator se bazeaza pe aceptarea si donarea de electroni sub actiunea enzimelor specifice lantului respirator. Lantul citocromilor actioneaza prin intermediul grupari prostetice care este hemul continut in structura lantului respirator iar produsi finali citocromi a si a3 sunt componentele denumite finale a le lantului respirator. Reactile specifice din membrana interna sunt realizate prin pediculul care coontine fosfatat ATP-aza care se leaga de mebrana interna prin OSCP ajutando sa patrunda in membrana interna prin intermediuluii a doua enzimei: succinat dehidrogenaza si NADH dehidrogeneaza care faciliteaza legarea. Prin unirea celor doua tipuri de enzime ATP-aza si fosfat-aza prin intermediul OSCP se favorizeaza actiunea citocromilor care sunt reactivati. Preiau energa si in ultima etapa al lantului respirator dau nastere prin fosforilare oxidativa, in urma activitati a celor 4 complexe si sub actiunea citocrom oxidazei produc ATP.