definiţie:barieră semipermeabilă între...

9/17/2009

1

1

Membranele Membranele

biologicebiologiceStructura

Proprietăţile

Diversitatea

Transportul prin membrane

Joncţiuni celulare2

Membrana biologică = membrană Membrana biologică = membrană

celularăcelulară

Definiţie: barieră semipermeabilă între

mediul intern şi extern al celulei; între

diferite micromedii intracelulare cu diferite

proprietăţi şi funcţii.

3 4

Tipuri de membrane celulare:Tipuri de membrane celulare:

Membrana citoplasmatică =plasmalema

Membrane interne Anvelopa nucleară

Membranele RE neted şi granular

Membranele aparatului Golgi

Membranele mitocondriilor (externă şi internă)

Membranele lizozomilor

Membranele peroxizomilor

Membranele veziculelor de transfer intracelular, de secreţie, endocitare, exocitare

5

!!! Toate membranele celulare:!!! Toate membranele celulare:

Au structură asemănătoare – lipo-proteică;

Au proprietăţi şi funcţii diferite, determinate de:

heterogenitatea proteinelor membranare;

+

heterogenitatea fosfolipidelor membranare;

heterogenitatea glucidelor membranare.

6

Funcţiile membranelor biologiceFuncţiile membranelor biologice

barieră biologică;

compartimentarea mediului intern al celulelor eucariote;

transport selectiv al moleculelor şi ionilor;

recepţionarea şi transmiterea semnalelor extracelulare şi intercelulare;

conexiune între celule;

suport pentru enzime;

reglează homeostazia intracelulară şi intercelulară. (vezi animaţia)

9/17/2009

2

7

Structura membranelorStructura membranelor

Două straturi de lipide

Fosfolipide

Sfingolipide

Colesterol

Proteine

Integrate

Periferice

Hidraţi de carbon (oligozaharide)

Glicoproteide

Glicolipide

8

9 10

Bistratul de lipideBistratul de lipide

Proprietăţi şi funcţii:

barieră biologică

Fluiditate

heterogenitate

substrat pentru proteinele membranare

permite difuzia selectivă a moleculelor mici,

nepolare, H2O, alcool, etc.

11

Proteinele membranareProteinele membranare

Proteine integrate

cu unul sau câteva domenii transmembranare

regiunea hidrofobă interacţionează cu bistratul lipidic

regiunile hidrofile interacţionează cu exteriorul şi

citozolul

au funcţie de receptori, transportori, enzime

Proteine periferice

se asociază la proteinele şi lipidele membranare

funcţie în transmiterea semnalelor, enzime

12

9/17/2009

3

13

GlicocalixGlicocalix

14

ReceptoriReceptori

15

Receptori celulariReceptori celulari

1. Receptori de semnalizare. Recepţionează majoritatea hormonilor, neuromediatori, factori de creştere, antigene, semnale chimice sau fizice (lumina). Sunt proteine transmembranare cu situsul de recepţie orientat spre exteriorul celulei. Ligandul nu pătrunde în celulă.

2 Receptori de adeziune. Proteine membranare ce mediază interacţiunile intercelulare şi celulă – matrice extracelulară. Sunt induse răspunsurile celulare.

3 Receptori de transport. Proteine membranare ce permit trecerea substanţelor în celulă prin intermediul endocitozei. De asemenea determină pătrunderea unor virusuri în celulă.

16

Receptorul insulineiReceptorul insulinei

17

Unirea ligandului la receptorul transmembranar (R) activează proteina G, Gq.

Aceasta activează fosfo-lipaza C (PLC), care catalizează hidroliza fosfolipidului PIP2 pe partea internă a plasmalemei.

Mesagerul secundar rezultat, IP3 şi diacilglicerolul (DAG), transportă semnalul în interiorul celulei.

IP3 pătrunde în RE, unde deschide canalele de calciu din membrană.

DAG rămâne în plasmalemă şi în comun cu ionii Ca++

activează proteinkinaza C (PKC).

18

Transportul prin membraneTransportul prin membrane

Transportul pasiv

Difuzia simplă a moleculelor mici prin stratul

dublu de lipide

Difuzia facilitată a moleculelor medii prin

intermediul permeazelor

Difuzia ionilor prin canale sau ionofori

9/17/2009

4

19

Transportul prin membraneTransportul prin membrane

Transportul activ

Transportul ionilor prin intermediul pompelor

Transportul macromoleculelor prin

intermediul endocitozei, exocitozei sau

transcitozei

20

CitoscheletulCitoscheletul

21

Joncţiuni celulareJoncţiuni celulare ((contacte celulare)contacte celulare)

Joncţiuni de ocluzie:

Joncţiuni strânse;

Joncţiuni septate.

Joncţiuni de ancorare:

cu participarea filamentelor de actină -

celulă – celulă (joncţiuni de aderenţă);

celulă – matrice celulară (adeziune focală);

Cu participarea filamentelor intermediare –

celulă – celulă (desmosomi);

celulă – matrice celulară (hemidesmosomi);

Joncţiuni de comunicare:

gap-joncţiuni;

sinapse chimice.

22

Exemple de proteine ale joncţiunilor celulareExemple de proteine ale joncţiunilor celulare

Proteina LocalizareaConsecinţele inactivării

proteinei

E-cadherinadeziunea cel.

epiteliale

Moartea la stadiu de

blastocist

N-cadherinj. de adeziune şi

sinapse (neuroni,

inimă, muşchi

scheletici, fibroblaşti)

Moartea embrionului

prin defecte ale inimii

P-cadherinAdeziunea cel.

placentei,

epidermului, epiteliul

gl.mamare)

Dezvoltarea anormală a

glandelor mamare

VE-cadherin Adeziunea cel.

endoteliale

Dezvoltarea anormală a

vaselor sanguine

23

Joncţiuni celulareJoncţiuni celulare

24

Joncţiuni celulareJoncţiuni celulare

9/17/2009

5

25

Contacte strânseContacte strânse

26

DesmozomiiDesmozomii

27

Joncţiuni gapJoncţiuni gap

28

Tema 3.Tema 3.

CompartimentareaCompartimentarea

celulei eucariotecelulei eucariote

29

Compartiment – regiune celulară cu proprietăţi

şi funcţii deosebite de celelalte;

Compartimentele celulare diferă prin:

organizare;

compoziţie chimică;

set de proteine specifice - !!! set de enzime;

funcţii specifice.

30

9/17/2009

6

31 32

setul de componente necesare:setul de componente necesare:

Organizarea generală a celuleiOrganizarea generală a celulei

Membrana citoplasmatică

Citoplasma cuorganite

Nucleul

Aparatul

metabolic

Sinteză SO

Scindare SO

Detoxifiere

Energetic

Semnalizare

Aparatul

genetic Material genetic

Aparat de

replicare

Aparat de

reparare

Aparat de

transcripţie

Aparatul

superficial

Barieră

Transport

Recepţie

Contacte cel.

Apărare

33

Activitatea vitală a celulelor este Activitatea vitală a celulelor este

asigurată de:asigurată de:

Sinteza substanţelor organice

Molecule mici (aminoacizi, nucleotide, acizi graşi)

Macromolecule (AN, P, L, Pz, Oz)

Procesarea moleculelor sintetizate →

obţinerea configuraţiei funcţionale

Sortarea moleculelor sintetizate

Transportarea la locul de destinaţie (secreţie,

transport intracelular).

34

Activitatea vitală a celulelor este Activitatea vitală a celulelor este

asigurată de:asigurată de:

Scindarea SO exogene:

Străine celulei date (virusuri, bacterii)

Material de construcţie (AA, N, G)

Material energetic (G, L)

Scindarea SO endogene:

În exces

Reciclare

Molecule defecte

Neutralizare metaboliţilor toxici şi xenobioticilor →

detoxifiere

35

Aparatul enzimatic Aparatul enzimatic

Enzimă – proteină cu funcţie catalitică specifică Are domenii de recunoaştere a substratului (centrii activi) şi

ATP-azice

Are domenii cu funcţie de: Sintetaze

Ligaze

Izomeraze

Hidrolaze

Transferaze

Liaze

Oxidoreductaze

Enzimele sunt activate de cofactori specifici (grupe prostetice). Ex. metale+, vitamine, Oz, microARN

36

Clasificarea enzimelorClasificarea enzimelor

Sintetaze ADN-polimeraza

ARN-polimeraza

Peptidil transferaza

Ligaze ADN-ligaza

Izomeraze Topoizomeraza I, II

Hidrolaze Proteaza

Endonucleaze

Exonucleaze

Lipaze

Glicizidaze

Transferaze Metil-transferaza

Acetil-transferaza

Kinaze (P)

Liaze Glicoliaza

Oxidoreductaze Peroxidaza

Reductaza

9/17/2009

7

37

Acizii nucleiciAcizii nucleici

Sinteza

Polimerazele + topoizomeraze + ligaze

În nucleu, mitocondrii

Maturizarea

Ribozime + kinaze

În nucleu, mitocondrii

Scindarea

Programată (reparaţia ADN (Nu), processing ARN (Nu), hidroliza ARN (Ct))

Neprogramată (accidentală (Nu, Ct), AN exogen (Ct, Lz))

38

ProteineProteine

Sinteza

Peptidil-transferazele

Ribozomi Ct / RE / Mt

Maturizarea

Chaperoni, kinaze, proteaze, transferaze

RE → AG / Ct / Mt

Scindarea

Programată (Processing, hidroliza (Ct / RE / AG Lz))

Neprogramată (accidentală (Ct), Pr exogene (Ct, Lz))

39

RIBOZOMIRIBOZOMI

RE granulatRE granulatCITOZOLCITOZOL

MITOCONDRIIMITOCONDRII PEROXIZOMIPEROXIZOMI

NUCLEUNUCLEU

APARATUL GOLGI APARATUL GOLGI

LIZOZOMILIZOZOMI VEZICULE VEZICULE SECRETOARESECRETOARE

SUPRAFAŢA CELULARĂSUPRAFAŢA CELULARĂ

ReţinereReţinere Reţinere

ReţinereReţinere

Proteine Proteine

40

Hidraţi de carbonHidraţi de carbon

Sinteza

glicozil-transferaze (Ex. glicogenina)

Ct

Maturizarea

glicozil-transferaze

AG

Scindarea

Programată (Ct →Mt / Lz)

Neprogramată (HC exogeni (Ct, Lz))

41

LipideLipide

Sinteza

transferaze

REn

Maturizarea

RE

AG

Scindarea

Programată (Ct →Mt / Lz)

Neprogramată (L exogene (Ct, Lz))

42

Neutralizarea toxinelorNeutralizarea toxinelor

Xenobiotice (medicamente, pesticide,

nicotina, alcool, coloranţi E, conservanţi

alimentari E…)

Transferaze

REn

Metaboliţi toxici (radicali liberi, peroxizi,

cetone, fenoli…)

Oxidaze + Catalaza

Peroxizomi

9/17/2009

8

43

Energia celularăEnergia celulară

Sinteza ATP (conversia E chimice)

Oxido-reductaze, Hidrolaze, ATP-sintetaza

Ct → Mt

Scindarea ATP: la necesitate

La sinteza SO

La transformarea SO

La transportarea S

La scindarea SO

44

Transportarea substanţelorTransportarea substanţelor

Membranar

T. pasiv (difuziune, osmoză, mediat de proteine)

T. activ (catalizat de ATP-aze membranare)

Vezicular (mediat de reacţia receptor/ligand)

Endo- / Exo- / Transcitoză

Intracelular (RE → AG → Plasmalemă / Lz / RE)

Mediat de P citozolice

Transfer controlat de molecule între diferite

compartimente

45

ConcluzieConcluzie

Procesele metabolice celulare sunt:

Programate genetic

Realizate de aparat enzimatic specific

În compartimente celulare specializate

Adaptate la necesităţile organismului

Coordonate de lanţuri complexe de semnalizare

intra- / intercelulare

46

Compartimentele principale ale Compartimentele principale ale

celuleicelulei Nucleul – metabilismul AN

REr – sinteza proteinelor

REn – sinteza lipidelor, detoxifierea xenobioticilor

AG – maturizarea P, sortarea P, biogeneza lizozomilor

Lizozomi – hidroliza SO

Peroxizomi – detoxifierea metaboliţilor celulari

Mitocondrii – metabolismul energetic

Citosol – metabolismul moleculelor mici

47

Reticulul endoplasmatic:Reticulul endoplasmatic:

Organizare:

sistem de canale şi cisterne membranare (GLP);

compartimentul neted (predomină canalele);

compartimentul granulat = rugos, asociat cu

ribozomi (predomină cisternele);

Aparat enzimatic specific

48

Reticulul endoplasmaticReticulul endoplasmatic

9/17/2009

9

49


Funcţii:Funcţii:

RE neted

sinteza lipidelor (fosfolipide, colesterol);

integrarea asimetrică a FL în membrană → reînnoirea

membranelor → formarea veziculelor;

sinteza hormonilor steroizi;

detoxifierea xenobioticilor (medicamente, pesticide,

etc.);

depozit de ioni (ex.: Ca++ în cel musculare);

transportul membranar.

50

RE granular

sinteza proteinelor;

processingul proteinelor + controlul calităţii;

sortarea (prin adăugarea secvenţelor semnal) şi transportul proteinelor: proteine secretoare;

proteine membranare (excepţie proteinele membranei mitocondriale interne);

enzime golgiene şi ale plasmalemei:

proteine RE, AG, lizozomi, matricei mitocondriene.


Funcţii:Funcţii:

51

RibozomiiRibozomii

Ribozomii liberi din citosol:

proteinele citozolice (tubulina, actina);

proteinele mitocondriale;

proteinele peroxizomilor;

proteinele nucleare.

Ribozomii fixaţi pe RE:

Proteinele RE;

proteinele AG;

proteinele lizozomilor;

proteinele secretate;

Proteinele suprafeţei celulare.

52

Biogeneza RE:Biogeneza RE:

membranele RE se autoreînnoesc;

complexele enzimatice ale RE se sintetizează pe RE şi se maturizează în AG;

ribozomii – în nucleol.

53

Apratul Golgi:Apratul Golgi:

Organizare:

sistem de cisterne, canale şi vezicule membranare (GLP) + aparat enzimatic specific;

compartimente:

cis, de intrare;

median = intermediar;

trans, de ieşire.

54

9/17/2009

10

55

Aparatul Golgi:Aparatul Golgi:

Funcţii:Funcţii:

maturizarea proteinelor;

sortarea proteinelor;

ambalarea proteinelor, lipidelor secretate în vezicule;

controlul secreţiei veziculară a hormonilor, mucopolizaharidelor, proteinelor matricei extracelulare şi suprafeţei celulare;

formarea lizozomilor;

reînnoirea membranelor.

56

57

Biogeneza AGBiogeneza AG::

zona cis – prin intermediul veziculelor RE;

zona intermediară - prin intermediul

veziculelor cis;

zona trans - prin intermediul veziculelor zonei

intermediare.

58

LizozomiiLizozomii

Organizare:

vezicule membranare (proteine glicozilate,

H+-ATPaza), cu pH=5;

tipuri:

lizozomi primari (+ enzime hidrolitice, c-ca 50

tipuri);

lizozomi secundari (+ enzime hidrolitice +

substrat);

postlizozomi (reziduuri ale reacţiei hidrolitice).

59

LizozomiiLizozomii

60

LizozomiiLizozomii

Funcţii:Funcţii:

digestia enzimatică a substanţelor şi

corpusculilor organici:

s. endocitate (străine) – heterofagocitoză:

s. citolpasmatice (proprii, uzate) – autofagocitoză;

secreţii celulare în exces – crinofagocitoză.

„sanitari ai celulei”

9/17/2009

11

61

Clasificarea lizozomilorClasificarea lizozomilor

Primari – conţin enzimele hidrolitice

necesare

Secundari – rezultatul fuziunii cu endosomi

sau autofagosomi

Terţiari (corpusculi reziduali) – conţin

substanţe nedigerate

62

Biogeneza lizosomilorBiogeneza lizosomilor

Enzimele lizozomale se sintetizează pe

ribozomii RE;

Enzimele lizozomale se maturizează în AG.

Lizozomii primari – la AG

Lizozomii secundari:

Autofagozomii= l. primari + molecule celulare

Heterofagozomii = l. primari + endozomii

Crinofagozomii = l. primari + vezicule secretoare

63

Tip I

64

Tip 2

Tip 3

65

PeroxizomiPeroxizomi

Organizarea:

veziculă membranară;

enzime: ureat-oxidaza, D-aminoacid – oxidaza,

catalaza.

Funcţii:

Oxidarea - neutralizarea D-aminoacizilor bacterieni;

Oxidarea - detoxifierea unor molecule organice (fenoli,

acid formic, formaldehidă, alcooli + unele

medicamente);

Scindarea acizilor graşi pentru producerea grupelor

acetil necesare în procesele de sinteză celulară

Descompunerea apei oxigenate

66


Biogeneza:

reînnoirea membranelor – REn;

enzimele P – ribozomii liberi din citozol.

9/17/2009

12

67


68

Mitocondrii:Mitocondrii:

Organizare:

membrană dublă: membrana externă ( 50% P. + 50% FL; proteine porine),

membrana internă ce formează criste (80% P + 10% cardiolipina + 10% FL; !!! ATP-sintetaza);

matrice mitocondrială: ADN inelar (2-10 molecule);

Ribozomi proprii;

ARNm, ARNt, ARNr;

Enzime ale ap. De replicare, transcripţie, translaţie.

Incluziuni.

69 70

MitocondriiMitocondrii

Funcţii:Funcţii:

energetică:energetică: oxidarea piruvatului, acizilor graşi;

sinteza ATP;

transportul transmembranar;

plastică:plastică: sinteza ARNm proteine mt.

sinteza ARNt, ARNr şi asamblarea ribozomilor;

Importul de proteine citozolice;

controlul calităţii proteinelor mt;

reproducerereproducere (înmulţire sau reînnoire): replicarea ADN mt;

diviziunea mt.

71

Hialoplazma = citozol:Hialoplazma = citozol:

Partea omogenă, hialină cu proprietăţi contractile (70-85% H2O): Sediul proceselor metabolice:

Glicoliza;

Calea pentozofosfaţilor;

Gluconeogeneza;

Metabolizarea aminoacizilor;

Sinteza acizilor graşi şi nucleotidelor.

Depozit de ioni, glicogen, lipide

Citosceletul – reţeaua de proteine contractile = aparatul de sprijin şi locomoţie a celulei: Microtubuli din tubulină;

Microfilamente de actină;

Filamente intermediare - heterogene.

72

Boala FabriDereglări neuro

- endocrine

Mutaţia genei pentru

α-D-galactozidaza – enzimă

termolabilă reţinută în RE

Enfizema

ereditarăAfecţiune pulmonară


α-tripsină (necesară pentru

inhibarea activităţii

elastazei) degradarea

elastinei în plămâni

Boala

Tay-Sachs

Dereglări neuro-

endocrine


β-hexozaminidază

reţinerea enzimei pe RE

acumularea substratului în

lizozomi

9/17/2009

13

73

Boala

Polizaeus

Merzbacher

Dereglări neurale

Mutaţie în gena pentru PDL

(proteinlipid protein)

acumulare în RE

apoptoza oligodendrocitelor

Displazia

spondilo-

epifizară

Anomalii scheletice

Mutaţii în gena SEDL

dereglarea transportului

colagenului de la RE la AG

Sindromul

Laron

Afectări multiple

endocrine, retard de

creştere, obezitate,

hipogonadism

Mutaţie în gena pentru

receptorul hormonului de

creştere reţinerea în RE -

deficienţă

Sindromul

congenital

cu QT-lung

Afecţiune cardiacă,

repolarizare cardiacă

întârziată, aritmii

ventriculare, moarte

subită

Mutaţii în gena pentru

canalul de K+ (HERG)

reţinere în RE degradare

definiţie:barieră semipermeabilă între...

Documents