03_Structura_celulei

1Celula unitatea vie fundamental a oricrui organism

ca ntregul organism celula exprim caracteristicile de baz ale vieii folosete nutrienii din mediu pt a obine energie

poate crete; se poate reproduce

rspunde la stimulii din mediu lumin

cldur/frig

substane chimice

poate suferi mutaii genetice supravieuire

apariie de noi specii etc.

Celula prima form de via de pe Pmnt

celula primitiv asemntoare cu cele mai simple bacterii de azi

celula fr sistemul complex de membrane procariot

celula cu membran nuclear i reticul endoplasmic eucariot

virusurile evoluie regresiv cteva gene protejate de un nveli proteic

fr/puine enzime proprii

depind de metabolismul energetic al celulei gazd Perete rigid absent; Fr perete rigid prezent

AbsentMicare amoeboid

Facultative (cili sau flageli)Facultative (cili)Organe de locomoie

PrezenteAbsenteMitocondrii

Prezent, organizare caracteristicAbsent; mezozomiReticul endoplasmic

PrezeniAbseniCureni citoplasmatici

FrecventRar i de tip particularnmulire sexuat

Indirect (mitoz sau cariokinez)Direct (amitoz)Diviziune

> 1, nr. constant pentru specieUnic, molecul circular ADN, haploid

Cromozom

PrezentAbsentMembrana nuclear

Tipic, cu nucleolPrimitiv, netipic (nucleoid)Nucleu

Rigid: chitin (fungi), celuloz (alge verzi, plante superioare), absent (celule animale)

Rigid: mucocomplexPerete celular

Fungi, alge verzi, protozoare, plante, animale superioare

Bacterii., Alge albastreOrganisme

Celula eucariotCelula procariot

Celula n medicin

important cunoaterea structurii i nelegerea diferenelor de structur i metabolism a diferitelor tipuri de celule

diferitelor categorii de microorganisme

explicarea fenomenelor patologiceexplicarea efectelor terapiei medicamentoase

chemoterapia distruge microorganismelechemoterapia nu distruge celula uman sntoas

microorganisme

celulare

PROCARIOTE

archaea

bacteria

cyanobacteria

EUCARIOTE

algae

protozoa

fungi

acelulare

viroizi

prioni

virusuri

2EUCARIOTE

PROCARIOTESTRUCTURA I MORFOLOGIA FUNGILOR

I PROTOZOARELOR

EUCARIOTE EU adevrat

CARYO nucleu ADN-ul celular este

nconjurat de membran nuclear

Dimensiuni 10-30 m de 10 ori mai

mari dect

celula procariot

A typical eucaryotic animal cell. ( BJ, Wood DL: Memmlers The Human Body in Health and Disease, 9th ed. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 2000.)

Cross-section through a yeast cell, showing the nucleus (N) with nuclear pores (P), mitochondrion (M), and vacuole (V). The cytoplasm is surrounded by the cell membrane. The thick outer portion is the cell wall. (Lechavalier HA, Pramer D:The Microbes. Philadelphia, JB Lippincott, 1970.)

EUCARIOTE membrana celulara membrana celular=membrana plasmatic=membran citoplasmic

mozaic format din proteine i fosfolipide

structur i funcie similar tuturor membranelor prezente n celulele eucariote

Rol separ componentele celulei de mediul extern

regleaz schimburile dintre celul i mediul extern (permeabilitate selectiv)

EUCARIOTE - nucleul comanda central a celulei

unific, controleaz i integreaz funciile celulei

are 3 componente:

membran nuclear strbtut de pori prin care pot trece molecule relativ mari

nucleoplasm matrice gelatinoas, tip de protoplasm

EUCARIOTE - nucleul cromozomi

suspendai n nucleoplasm

molecule liniare de ADN i proteine

genele localizate de-a lungul moleculei de ADN (genom=genotip)

codific proteine

rARN sintetizat n nucleol intr n compoziia ribozomilor

tARN

caracteristice pt fiecare specie:

numrul i compoziia cromozomilor

numrul genelor de pe fiecare cromozom

3EUCARIOTE citoplasma (citosol) semifluid, gelatinoas

conine: granule de stocare

reticul endoplasmic

ribozomi

complex Golgi

mitocondrii

lizozomi, etc.

aici au loc majoritatea reaciilor metabolice

EUCARIOTE reticul endoplasmic sistem de membrane interconectate i aranjate s

formeze un sistem de transport alctuit din: tubuli

saci plai

ME: reticul endoplasmic rugos ribozomi ataai de partea

extern a membranelor

reticul endoplasmic neted nu are ribozomi ataai

EUCARIOTE - ribozomi 18-22 nm alctuii din ARN ribozomal i proteine

rol n sinteza proteinelor eseniale

aglomerri de ribozomi poliribozomi (polisomi) legai printr-o molecul de mARN.

fiecare ribozom alctuit din: subunitate mare 60S

subunitate mic 40S

produi n nucleol transportai n citoplasm legai prin mARN iniiaz sinteza de proteine

unii ribozomi de 80S

EUCARIOTE - ribozomi majoritatea proteinelor eliberate de reticolul

endoplasmatic nu sunt mature trec n complexul Golgi maturare exercitarea funciei caracteristice.

S unitate Svedberg

40S, 60S, 80S coeficieni de sedimentare

Dr. Usanee Anukool, CMB-AMS, CMU

EUCARIOTE complex Golgi comunic cu reticolul endoplasmic

completeaz transformarea proteinelor nou formate n proteine mature, funcionale i mpachetarea lor n vezicule: depozitate n celul

excretate din celul exocitoz/secreie

EUCARIOTE lizozomi si peroxizomi lizozomi:

vezicule mici derivate din complexul Golgi

1 m conin lizozim i enzime digestive

descompun materialul strin ptruns n celul fagocitoz

intervin i n distrugerea celulelor deteriorate autoliz

peroxizomi vezicule ncojurate de mebran unde se produce i se

descompune H2O2 n H2O i O2.

conin catalaz

prezeni n aproape toate celulele eucariote

predomin n hepatocitul mamiferelor

4EUCARIOTE - mitocondria fabrica de energie

0,5 1 m; lungime 7 m aici are loc respiraia celular sinteza moleculelor de ATP

nr. mitocondrii / celul variaz

! Mitocondria i cloroplastul provin din bacterii care au convieuit cu celule eucariote

EUCARIOTE - plastid la celulele plantelor

organit n care se produce energie

structuri inconjurate de membran

conin pigmeni fotosintetici

sediul fotosintezei conversia energiei luminoase n energie chimic CO2 i H2O carbohidrai i oxigen

energie luminoas

energie stocat n leg.chimice

EUCARIOTE - plastid

cloroplast un tip de plastid

conine pigment fotosintetic verde clorofil prezent n:

celulele plantelor algelor

EUCARIOTE - citoschelet sistem de fibre alctuit din:

microtubuli concavi, subiri, formi din subuniti proteice = tubulin

microfilamente de actin

filamente intermediare

rol: structural: rigiditate, form

diviziune celular

contractilitate

motilitate etc.

EUCARIOTE perete celular structur simpl

celuloz n alge, plante

pectin

lignin

chitin fungi, exoschelet crabi, exoschelet crbu

sruri minerale n alge

rol: rigiditate

form

protecie

EUCARIOTE flageli organite de locomoie

celula eucariot imobil

mobil spermatozoid

protozoare flagelate

1 sau mai muli / celul

imprim micare de rsucire

5EUCARIOTE cili organite de locomoie

n raport cu flagelii sunt mai: muli

scuri

subiri

celula eucariot mobil prin cili celule ale organismului uman: celula ciliat tract respirator

protozoare ciliate

imprim micare coordonat, ritmic

Structura i morfologia celulei bacteriene

PROCARIOTE de 10 ori mai mic fa de celula eucariot

structur simpl citoplasma

1 cromozom

ribozomi

alte particule

nu are sistem de mebrane interne

membrana citoplasmatic

perete celular

capsul, flageli, pili, spor

PROCARIOTE

elemente obligatorii membrana citoplasmatic

citoplasma

material nuclear

perete

elemente facultative

PROCARIOTE

elemente obligatorii perete

membrana citoplasmatic

citoplasma

material nuclear

elemente facultative capsul

flageli

pili

spor

PROCARIOTE perete bacterian

Grosime 15 35 nm; alctuit din proteine, lipide, hidrai de carbon

Format din:

- strat bazal= mucopeptid = mucocomplex = peptidoglican = murein

* reea - macromolecule lungi, polizaharidice paralele

Acid N-acetilmuramic

N-acetilglucozamina (! Lizozim)

- legate prin puni transversale polipeptidice Tetrapeptid D i L-aminoacizi ataat la acidul N-acetilmuramic

Pentapeptid puni ntre tetrapeptide (!penicilina)

6STRUCTURA PEPTIDOGLICANULUI PROCARIOTE perete bacterian

- stratul structurilor speciale:

bacterii Gram-pozitive (20%) polizaharide, acizi teichoici, MPZ

bacterii Gram-negative (80%) lipopolizaharide = endotoxine + lipoproteine

(complex glucido-lipido-polipeptidic)

bacterii acido-alcoolo-rezistente acid micolic, ceruri, proteine GM mic

Bacterial cell walls. (A) A portion of the Gram-positive bacterium, Bacillus fastidious;note the cell walls thick peptidoglycan layer, beneath which can be seen the cell membrane.(B) The Gram-negative bacterium, Enterobacter aerogenes; both the cell membrane andthe outer membrane are visible along some sections of the cell wall. (A: Volk WA, et al.:Essentials of Medical Microbiology, 5th ed. Philadelphia, Lippincott-Raven, 1996.)

PROCARIOTE perete bacterian rolul peretelui bacterian

susine mecanic celula bacterian menine forma bacteriei asigur protecia celulei bacteriene intervine n procesele de osmoz i difuziune este sediul

unor antigene somatice receptorilor specifici pentru bacteriofagi

particip la diviziunea bacteriei imprim caracterele de tinctorialitate ale

celulei bacteriene

7COLORAIA GRAM

PROCARIOTE membrana citoplasmatica

structur similar cu cea a eucariotelorflexibil, foarte subire, vizibil la MEalctuit dup modelul mozaicului fluid:

dou straturi de molecule fosfolipidice cu extremitile hidrofobe spre interior i cu cele hidrofile spre exteriorntre moleculele de fosfolipide se gsesc proteine

Invaginare - mezozomi: sistem membranos intracelular cu rol n respiraie, diviziune etc.

PROCARIOTE membrana citoplasmatica

Rolul membranei citoplasmatice:

regleaz presiunea osmotic

controleaz procesele de difuzie pasiv

controleaz procesele de difuzie catalizate enzimatic

conine enzime ale metabolismului respirator

intervine n creterea i diviziunea bacteriei

este locul de sintez al endotoxinelor

PROCARIOTE citoplasma sistem coloidal complex: proteine, glucide, lipide, ap,

minerale

structur granular:

ribozomi 15 nm; izolai sau ca reticul endoplasmatic; rol esenial n biosinteza proteinelor celulare

granulaii de volutin (corpusculi Babe-Ernst, granulaii metacromatice) polimetafosfai

granulaii (incluzii) de glicogen, amidon, lipide etc.

vacuole conin diferite substane n soluii nvelite de membran lipoproteic = tonoplast

conine mari cantiti de ARN citoplasma intens bazofil

PROCARIOTE material nuclear

nu este delimitat de o membran difereniat

nu are nucleosol

alctuit dintr-un unic cromozom haploid

format dintr-o unic molecul de ADN dublu helicat, nchis circular

coordoneaz toat activitatea celulei

capabil de autoreplicare

diviziunea nucleului precede diviziunea citoplasmei i a peretelui - bacterii cu 2-4 nuclei ce apar ca gheme (sculuri) de forme diferite ocupnd cam 1/10 din volumul bacteriei = bacterii pe cale de diviziune

PROCARIOTE material nuclear

cromozomul bacterian are 850 6500 gene codificante pt: enzime

proteine

rARN

tARN

8PROCARIOTE material nuclear extracromosomal

plasmide molecule mici de ADN dc, circular

libere n citoplasm / integrate n cromozom

conin 10 sute de gene

prezente n celula fungic

celula bacterian

1 plasmid

multiple copii ale aceluiai plasmid

mai multe tipuri de plasmide

atenie!! plastid

organit citoplasmatic prezent n unele celule eucariote alge, plante

sediul fotosintezei

plasmid mic molecul de ADN extracromozomal

prezente n majoritatea bacteriilor

PROCARIOTE capsula

capsul substan gelatinoas, mucoid la exteriorul celulei

bacteriene, bine delimitat, vizibil la microscop

microcapsul (slime layer; glycocalix) substan gelatinoas, mucoid la exteriorul celulei

bacteriene, n strat subire, evideniabil doar prin metode chimice

PROCARIOTE capsula

se formeaz n organismul gazd pe medii n condiii optime colonii M lucioase, mucoase, confluente

compoziie n funcie de specie n general polizaharide polipeptide Bacillus anthracis

substane capsulare diferite chimic la aceeai specie tulpini diferite difereniere serologic

PROCARIOTE capsula

ROL: asociat cu patogenitatea tulpinii - factor al virulenei

protector fa de factori nocivi (fagocitoza, desicaia)

de adezin (permite aderarea unor bacterii)

barier protectoare fa de bacteriofagi

conine substane cu specificitate antigenic de specie sau de tip (ag. K)

PROCARIOTE capsula

EVIDENIERE:

coloraie negativ cu tu de China, colargol

coloraii speciale (Hiss)

reacia de umflare a capsulei (Neufeld) cu seruri

polivalente i monovalente anti-capsulare

9Coloraia MANEVAL pentru capsul Coloraia MANEVAL pentru capsul corpul bacterian n corpul bacterian n rou, materialul capsular clar (necoloratrou, materialul capsular clar (necolorat))

Streptococcus pneumoniae (x 1000)

Klebsiella pneumoniae (x 1000)

Capsula bacterian Capsula bacterian coloraie negativcoloraie negativ

Streptococcus pneumoniae

Capsule stain. The capsule stain is an example of a negative staining technique.The bacterial cells and the background stain, but the capsules do not. The capsules are seenas unstained halos around the bacterial cells.

PROCARIOTE flageli

organe de locomoie

subiri, fine, alungite, neramificate, flexibile, sinuoase

alctuii din flagelin protein complex similar cu miozina muscular

reprezint antigenul flagelar H

pornesc din citoplasma bacteriei, din corpusculul bazal

PROCARIOTE flageli1. Corpuscul bazal

situat n citoplasm imediat sub membrana citoplasmatic

alctuit din 2 discuri M i P la bacterii

Gram-pozitive

4 discuri M, S, P, L la bacterii Gram-negative

2. Crlig

3. Filament flagelar

PROCARIOTE flageli

peritrich amphitrich

lophotrichmonotrich

PROCARIOTE flageli

10

PROCARIOTE flageli PROCARIOTE pili (fimbrii)

formaiuni filamentoase, rigide, pericelular

prezente la unele bacterii Gram-negative

excepional la bacterii Gram-pozitive (Streptococcus mutans)

mai scurte i mai subiri dect flagelii

nu au rol n mobilitate

originea n membrana citoplasmatic

alctuite din subuniti proteice - pilin

PROCARIOTE pili (fimbrii)

pili de sex (de conjugare) 0-4 buci / celul;

codificai de plasmide

fimbrii de adeziune 10-30 buci / celul;

codificate de gene de pe cromozom

fimbrii comune 50-400 buci / celul

PROCARIOTE pili (fimbrii)

Proteus vulgaris cell, possessing numerous short, straight pili and several longer, curved flagella; the cell is undergoing binary fission. (Volk WA, et al.: Essentials of Medical Microbiology, 5th ed. Philadelphia, Lippincott-Raven, 1996.)

PROCARIOTE spor (endospor)

format n unele bacterii

form de rezisten / supravieuire

celul vegetativ endospor

sporulare copia cromozomului + cantitate mic de citoplasm

nconjurate de un nveli proteic gros

sporulare

germinare


rezisteni la cldur

frig

uscciune

substane chimice

supravieuiesc ani de zile n praf, pe sol

rezist la fierbere, la aciunea dezinfectantelor

se evideniaz cu coloraii speciale sau la ME

11


Spor central, sferic, mai mic dect corpul bacterian

Spor central, ovalar, mai mare dect corpul bacterian

Spor subterminal, ovalar, mai mare dect corpul bacterian

Spor terminal, sferic, mai mare dect corpul bacterian

BacillusBacillus anthracisanthracis coloraie pentru coloraie pentru spori (x 1000)spori (x 1000)

Viroizi

Prioni

Virusuri

Viroizi Caractere morfostructurale

ME: formaiuni liniare sau bastonae

lungime < 50 nm; diametru 2,5 nm

sunt molecule unice de acid nucleic: ARN, m.c., nchis covalent, circular

240 375 nucleotide

nu au capsid

Viroizi Localizare

nucleoli / nucleoplasm cloroplaste

Replicare probabil n nucleu dependent de enzimele celulei gazd n absena unui virus helper (dif. de v. defective) ARN-ul viroizilor nu are capaciti codificante (absena

aparent a sintezelor) ARN-ul viroizilor funcioneaz i ca enzim - ribozima

12

Viroizi boli ale plantelor superioare

boala tuberculilor fuziformi ai cartofului

boli ale citricelor

nanismul i marmorarea crizantemelor

boli ale palmierului de cocos, ale roiilor etc.

vizualizare hibridizare in situ

scanare cu laser

ME de baleiaj

Prioni - generaliti

ageni infecioi de natur proteic (PrPsc)

proteine anormale, infecioase

proteinaceous infectious particle

Henry Prusiner (1982) - 1997 premiul Nobel

structuri proteice, transmisibile i infecioase se multiplic!! anuleaz dogma central

a biologiei moleculare

induc boli ale SNC la om i animale encefalopatii spongiforme transmisibile (EST)

Prioni - multiplicare

proteine capabile de autoreplicare, n absena acidului nucleic

fac parte din grupul autofoldaze sau chaperone

Prioni - Compoziie chimic, structur

Prion-proteina (PrPsc din scrapie sau PrPcj din BCJ)

este produsul de clivaj al proteinei precursor (PrPc)

protein normal de 33 35 kDa

glicoprotein secretat la suprafaa membranei plasmatice a tuturor

celulelor din organism

cantitate mare pe suprafaa neuronilor


rolul proteinei precursor (PrPc)

interacioneaz cu receptorii de acetilcolin

n memorie

codific i conserv informaia

n reglarea somnului

protecie n stress-ul oxidativ

trofic pentru celulele Purkinje


proteina precursor (PrPc) normal

compus din 254 aa

devine funcional dup

modificri chimice

modificri conformaionale

13



modificri chimice (7 modificri)

1. clivarea peptidului semnal N-terminal (cu 22 aa)

2. modificarea reziduului de arginin la nivelul

codonului 25

3. .

4. .Glicozilarea oligozaharidelor linkate de

asparagin la nivelul codonilor 181 i 198




5. .

6. .

7. ndeprtarea peptidului hidrofob C-terminal (cu

20 aa) i fixarea, n schimb, a unui

glicozilfosfatidilinozitol

Formarea unui inel cu o legtur disulfidic

prin care se unesc dou reziduuri de cistein

de la nivelul codonilor 179 i 214




replierea proteinei configuraie secundar -helix

surs de energie (rol de enzim) chiar PrPc care catalizeaz

propria mpturire: rol de autofoldaz=protein chaperone



(Anca-Michaela Israil-Biologie molecular,prezent i perspective)


Prion-proteina (PrPsc) - anormal

protein anormal

greutate molecular 21 30 kDa

izolat din plcile amiloide cerebrale

morfologic structuri filamentoase

scrapie associated filaments SAF



compus tot din 254 aa

codificat de acelai ORF (open reading frame)

are acelai semnal peptidic format din 22 aa

diferite modificrile posttranslaionale chimice i

conformaionale

14




1. clivarea peptidului semnal N-terminal (cu 22 aa)

(identic)

2. modificarea reziduului de arginin la nivelul

codonului 25 (identic)

3. .

4. .

Glicozilarea oligozaharidelor linkate de asparagin

la nivelul codonilor 181 i 198 rezult 400 forme

diferite de proteine prionice

? difer ologozaharidele linkate n cele 2 proteine??




5. .

6. .Formarea unui inel cu o legtur disulfidic

prin care se unesc dou reziduuri de cistein

de la nivelul codonilor 179 i 214 - n

interiorul inelului , la nivelul codonului 189

se evideniaz o substituire de aminoacid

? rol n modificarea timpului de incubaie n scrapie??




7. ndeprtarea peptidului hidrofob C-terminal (cu

20 aa) i fixarea, n schimb, a unui

glicozilfosfatidilinozitol

8. Modificri la nivelul reziduului de arginin

corespunztor codonului 37


Prion-proteina (PrPsc) anormal


Determin alte diferene posttranslaionale i de

metabolism diferite fenotipuri de boli prionice

Prioni - aspecte genetice sinteza proteinei prionice codificat genetic

expresia PrPc umane

codificat de gena PRNP

situat pe braul scurt al cromozomului 20

cadru deschis de citire (ORF) 253 codoni (759 nucleotide)

mutaii punctiforme i inserii n codonii PRNP susceptibilitate la encefalopatii spongiforme:

codonii 200, 210, 232 BCJ

codonii 117, 198, 217 BGSS

codonii 129, 178 IFF




replierea proteinei configuraie secundar -plisat (-sheets)

izoform proteic cu structur i funcionalitate anormal

15


PrPsc = prion proteina anormal din scrapie

PrPc = prion proteina normal celular

alctuite din 250 aa

cele 2 proteine sunt izoforme

structura primar asemntoare

structura secundar difer:

PrPc tip -helix

PrPsc tip -plisat

Prioni - aciunea agenilor fizici i chimici

PrPsc rezistent fa de: proteaze

nucleaze DN-aze

RN-aze

ageni inactivatori ai acizilor nucleici radiaii ionizante

UV cu lungimi de und 254-280 nm

ageni chimici aldehide

hidroxilamina etc.


PrPsc parial inactivat de: cldur 1000C

fenol

clor

hidroxid de Na


rezistena PrPsc:

expresia alterrilor sale conformaionale deficiene de

transport la suprafaa celulei i de catabolizare

acumulare anormal n substana cerebral, formare de

agregate fibrilare, dezorganizarea substanei cerebrale



Prioni boli prionice

LA OM:

kuru

boala Creutzfeld-Jacob (BCJ) boala Gerstmann-Strussler-Scheincker (BGSS) varianta Creutzfeld-Jacob (v. BCJ) insomnia fatal familial (IFF)

16

Prioni boli prionice

LA ANIMALE:

scrapie encefalita transmisibil a curcilor encefalita spongiform bovin (boala vacilor nebune) encefalita degenerativ a felinelor (pisici domestice) boala cronic caectizant a cervideelor encefalopatia ugulatelor exotice: nyala, antilopa african n captivitate

Prioni Caracterele bolilor prionice

Clinic

perioada de incubaie lung: 2 luni-30 ani

simptomatologie neurologic

evoluie lent, progresiv: luni-ani

fatal


Histopatologic leziuni cerebrale degenerative

vacuolizare progresiv a

corpilor neuronali

dendritelor

axonilor proliferare astrocitar excesiv

status spongious al materiei cenuii

detectare de structuri tubo-veziculare n prelungirile sinaptice

Prioni Caracterele bolilor prioniceExist sub forme interconvertibile de bastoane, complexe

proteice cu lipid-detergent i lipozomi



Rspuns imun ABSENT!!

gazda este imunocompetent fa de alte antigene!!

sistemul imun nu se mobilizeaz fa de prioni!!

tratamentul cu imunomodulatoare sau imunosupresoare nu modific evoluia bolii!!


Rspuns imun n boala natural

absena sintezei anticorpilor specifici

absena rspunsului celular specific

absena oricror modificri calitative, cantitative

sau funcionale ale limfocitelor T i B

absena oricror modificri ale interleukinelor

17

Prioni

izolare de PrPsc din creierul pacienilor i

animalelor bolnave

transmitere intraspecie sau interspecii, cu

material infecios cerebral

Prioni cultivare - boala experimental

animale cimpanzei

maimue

oareci

hamsteri

nurci

pisici

oi

bividee etc.

inoculare i.cerebral

i.peritoneal

subcutan

digestiv

necesar specificitate de specie a

proteinelor prionice

adaptarea agentului prin pasaje repetate

suspensii de creier de la bolnavii de kurufiltrate acelulare de la bolnavi cu BCJ

reprodus boala dup laten de 1 an

Prioni cultivare substraturi celulare

culturi de explanturi de creier inoculare cu ageni

kuru i BCJ infective 70 25 zile

lichidele de cultur inoculate la cimpanzei - boal

Prioni patogeneza aspecte clinice

poarta de intrare

oral

canibalism ritual

hrana bovinelor

fin de carne de oi, capre insuficient prelucrat termic

parenteral

injecii cu preparate contaminate

transfuzii

intervenii chirurgicale

transplant de organe etc.


cale de diseminare nu este cert

replicare n ggl regionali ci limfatice ci

sanguine (trombocite infectate?) esut

reticulo-endotelial

centripet pe cale nervoas la roztoare


cale de eliminare nu este cert

prioni la om

n snge i urin

n creier i cornee

18


caracteristicile comune ale encefalopatiei

spongiforme:

caracter heredo-familial

transmitere vertical

predispoziie genetic

tablou clinic neurologic cu demen:

dezorientare, scderea memoriei, tulburri ale

intelectului i judecii


debut

la 65 ani

oboseal, anxietate,

confuzie

perioada de stare

mioclonii, ataxie

cerebeloas

simptome piramidale

simptome

extrapiramidale

demen progresiv

supravieuire

6 -12 luni

evoluie

fatal

diagnostic

EEG caracteristic

Western-blot PrPsc

ex. histopatologic creier

degenerri neuronale

vacuolizri

acumulare de amiloid

Boala Creuzfeld Boala Creuzfeld JacobJacob


cunoscut din sec. 18; frecven 1/1.000.000/an n lume

debut la 60 ani

Simptome:

pierderea treptat a strii de echilibru

pierderea treptat a capacitii de deplasare

pierderea memoriei

stare de confuzie

dezorientare

demen

sfrit letal

Boala Boala CreuzfeldCreuzfeld JacobJacobPrioni patogeneza aspecte clinice

3 mecanisme de producere aBCJ

infecie lent

infecie sporadic

alterare genetic

Boala Boala CreuzfeldCreuzfeld JacobJacob


3 mecanisme de producere a BCJ

infecie lent

1. infecii conjugale transmitere orizontal??

2. infecii n raport cu profesiunea:

mcelari:

familie cu 9 membrii 3 mcelari toi cu BCJ transmitere prin soluie de

continuitate?? (sngele este infecios nainte de apar.simpt)

fermieri:

3 cazuri de fermieri proprietari de animale cu ESB

personal medical:

oftalmologi, ORL-iti, neurochirurgi, ortopezi, anatomo-patologi



3 mecanisme de producere a BCJ

infecie lent

contaminare iatrogen

80 cazuri pn n prezent

transplant de cornee, de timpan

implantare de electrozi intracerebrali insuficient sterilizai

instrumentar chirurgical sterilizat prin metode clasice

administrare de hormon pituitar de cretere preparat din esut hipofizar recoltat de la cadavru

1973-1985, Frana- 100.000 hipofize prelevate 41 cazuri

Anglia 17 cazuri

SUA - 15 cazuri

transfuzie de snge Australia femei cu tratament cu hormoni gonadotropi n antecedente ulterior donatoare de snge

vaccinare cu vaccin antirabic preparat din esut cerebral de animal infectat

Boala Boala CreuzfeldCreuzfeld JacobJacob

19



infecie sporadic

mecanism necunoscut

1994 Anglia 53 cazuri vrste peste 75 ani

1994 Germania 115 cazuri vrsta medie 66 ani

1996 Anglia 10 cazuri noi variant BCJ 19-41 ani




alterare genetic

10-15% din cazuri

pn n 1996 100 familii cu asemenea cazuri

legtur ntre unele mutaii de pe cromozomul 20 i boal



debut

la 45 50 ani

mai frecvent n Japonia

are caracter ereditar familial (form genetic a bolii)

variant a BCJ

simptomatologie similar cu BCJ

domin

ataxia spino-cerebeloas

demena

Boala Boala GerstmannGerstmann--StrStrusslerussler--ScheinckerScheincker


descris n 1992 (Medori R.) 1994: 14 cazuri n Italia, Frana, Anglia, SUA debut

la 35-60 ani; evoluie

7-12 luni

caracter familial-ereditar: 29 cazuri ntr-o familie pe 5 generaii

Insomnia fatal familialInsomnia fatal familial


simptome: tulburri de ritm circadian; pierderea total a somnului; tulburri vegetative:

HTA, tahicardie, hipertermie etc. alterarea progresiv a ateniei; disfagie; tulburri de echilibru; mioclonii; confuzie; halucinaii; crize epileptiforme.



evoluie 13 luni

diagnostic histopatologic

atrofia selectiv a talamusului, n lipsa plcilor amiloide nucleu anterior talamic

nucleu talamic medio-dorsal


20


descris n 1996

diferene: debut la 29 ani

evoluie - 1 an

predomin simptome psihiatrice, demen final

fr modificri EEG caracteristice

cauze posibile: transmitere de la bovine consum de carne de vit

infectat cu prioni (140 cazuri confirmate n Anglia)infectate prin consum de pulbere de concentrate

de carne din oi cu scrapie

Varianta nou a BCJVarianta nou a BCJ


1957 Gajdusek - la triburile din Papua-Noua Guinee canibalism ritual

femeile i copiii - consum de creier de la rudele decedate

clinic ataxie cerebeloas (kuru = tremurturi) rigiditate caexie progresiv

evoluie letal

Boala kuruBoala kuru

Prioni dg. laborator pp:

biopsii de esut cerebral (!! risc mare) ganglioni spinali nervi periferici snge l.c.r.

evidenierea PrPsc doar la conc. de 106 particule /gr. esut cerebral !! deja infecia a depit faza asimptomatic

Prioni dg. laboratorevidenierea plcilor amiloide

biopsie cerebral + ex. histopatologic ! risc de rezultat fals negativ (zon neafectat)

ex. imuno-histo-chimic cu Ac. monoclonali ggl. spinali, ggl. mezenterici, nervi periferici

Western-blot LCR, snge, derivate din plasm, material bioptic

PET-blot preparate fixate cu formol

detecteaz conc. mici de PrPsc, n faze incipiente

PCR, hibridizri, ELISA

Prioni dg. laborator Dg. de certitudine

postmortem evidenierea leziunilor histopatologice

cerebrale

Prioni epidemiologie incidena bolii subevaluat

nu are raportare obligatorie

dg. de certitudine nu se practic ntotdeauna

incidena anual 1 -2 cazuri la 1 milion

rata medie a mortalitii 0,09 31 cazuri la 1 milion

raport brbai / femei 1,05 / 1

21

Prioni epidemiologie rezervor de infecie pt cazurile umane:

omul animale??? (insuficient cunoscut)

transmitere pt. BCJ iatrogen

cu hormon pituitar de cretere (hipofiza cadavru infectat) transplant de cornee sau dura mater implantare de electrozi insuficient sterilizai transfuzii de snge de la femei tratate anterior cu hormon

gonadotrop vaccinare cu vaccin antirabic din esut cerebral infectat

Prioni epidemiologie transmitere pt. BCJ

caracter profesional contact cu esut sau snge contaminat

mcelari

personal medical

neurochirurgi

oftalmologi

anatomopatologi

Prioni epidemiologie

transmitere pt. BCJ oral

boala kuru

canibalism

produse alimentare de la animale infectate???

Prioni profilaxie reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme

transmisibile: exclus de la donare

persoana cu antecedente familiale de boli prionice

persoana cu antecedente de tratament cu hormon hipofizar

manipulare atent a esuturilor i organelor creier

snge

lcr

Prioni profilaxie reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme

transmisibile: sterilizarea instrumentarului

cldur: autoclavare de 2 ori la 134C cte 1h; 138C cte 18 min;

ageni chimici hipoclorit de Na 5 - 25% - 1h;

NaOH (1N 2N) 1h urmat de autoclavare la 121C 30 min.

incinerare esuturi, organe contaminate

piese histopatologice tratare cu formol apoi cu acid formic 96% - 1h (nu inactiveaz

complet agentul prionic!!)

Prioni profilaxie

reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme transmisibile:

interzis consum carne animal bolnav

interzis fina de oase carne n hrana animalelor

arderea animalelor bolnave

22

Prioni pentru viitor

elucidarea naturii prionilor

aprofundarea aspectelor genetice

patogenezei

inter-relaiilor cu encefalopatia spongiform a animalelor

identificarea aspectelor epidemiologice care contribuie la apariia encefalopatiei spongiforme i ntreruperea acestora

Virusuri - definiie

Virion = virus = corpuscul elementar = corpuscul viral

unitatea viral, morfofuncional, complet, intact, infecioas, cu diametrul cuprins ntre 18-400 nm, capabil s infecteze bacterii, plante, animale, omul

Se gsesc extracelular: nainte de a infecta celula gazd

dup ce s-au asamblat i au fost eliberai din celula n care s-au multiplicat

Virusuri - dimensiune Extrem de mici

18 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae)

V. hepatitei A, v. poliomielitei

40 80 nm

rotavirus, v. rubeolos, v. hepatitei B, v. hepatitei C

90 200 nm

V. herpetic, v. rujeolos, v. respirator sinciial, v. rabic

300 - 450 nm (Poxviridae)

V. variolic

peste 900 nm lungime, diametru 80 nm (Filoviridae)

Caractere generale ale virusurilor Dimensiuni extrem de mici

Nu pot fi vzute la microscopul optic

Se evideniaz la microscopul electronic

Sunt filtrabile prin filtre bacteriologice

Au un singur tip de acid nucleic ARN (ribovirusuri) sau

ADN (dezoxiribovirusuri)

Au structur extrem de simpl

Caractere generale ale virusurilor Parazitism avansat

Nu au enzime proprii

Dependen cvasitotal de enzimele i mainria replicativ a gazdei

Se multiplic doar n interiorul unei celule vii

VIRUS VEGETATIV particula viral aflat n celul, deficitar n unele aspecte ale replicrii

PROVIRUS genom viral integrat n cromozomul celulei gazd, multiplicndu-se sincron cu acesta

23

Morfologia virusurilor sferic

v.gripal, v.herpetic, adenovirus, v. polio

cilindric, bastona v. mozaicului tutunului, fagi

paralelipiped v. variolic, v. vaccinia

cartu v. rabic

filamentos v. Ebola

sferic cu coad bacteriofag

Structura virusurilor I. genom viral

II. capsida

III. nveli viral

GENOMUL VIRAL

este alctuit dintr-o molecul de acid nucleic viral

FIE ARN RIBOVIRUSURI

FIE ADN DEZOXIRIBOVIRUSURI

poart informaia genetic necesar replicrii

determin capacitatea infectiv a virusului.

MRIMEA GENOMULUI VIRAL apreciat n funcie de:

unitatea de mas molecular DALTON

nr. de nucleotide sau perechi de nucleotide din structurile mono- sau bicatenare KILOBAZA

Dalton unitate de msur egal cu 10.000 pe scara greutilor atomice??

Kilobaza unitate egal cu:

1.000 nucleotide pt str. monocatenare (kb)

1.000 perechi de nucleotide pt. str. bicatenare (kbp)

MRIMEA GENOMULUI VIRAL

diferit de la o familie la alta referitor la:

greutatea molecular

1,5 x 106 Da Parvovirus

15 x 106 Da Poxvirus

numrul de nucleotide

5-7 kb - Papovavirus

231 kbp - Herpesvirus

compoziia n baze

24

MRIMEA GENOMULUI VIRAL nr. de gene cuprins n genom

9 structuri genice - HIV 12 structuri genice - v. gripal 240 structuri genice - v. vaccinia

nr. de proteine codificate dependent de mrimea genomului 250 proteine - v. vaccinia 200 proteine - v. herpetic 2 6 proteine - Parvoviridae 4 proteine - Picornavirus

STRUCTURA GENOMULUI VIRAL virusuri ARN

1. m.c. liniar: pies unic

picornavirus, VHA

2. m.c. divizat 8 molec liniare inegale ARN

v.gripal

3. m.c. cu 3 str. circulare bunyavirus

4. d.c. cu 10-12 segm. separate reovirus

5. m.c. cu 2 segmente inegale arenavirus

6. m.c. diploid: 2 molec. identice ARN legate

necovalent

retrovirusuri

VHA

v.gripal

reovirus

STRUCTURA GENOMULUI VIRAL

virusuri ADN1. m.c. liniar:

parvovirus

2. m.c. circular fag X 174

3. d.c. cu secvene terminale repetitive adenovirus, herpesvirus

4. d.c. cu extremiti nchise covalent v. vaccinia

5. d.c. circular, nchise necovalent, cu extremiti m.c. hepadnavirus

6. d.c. circular, nchise covalent i suprarsucite SV40, polyomavirus

FUNCIILE GENOMULUI conine ntreaga informaie genetic viral

asigur infectivitatea viral

este capabil de autoreplicare n absena celorlali

constitueni virali

excepie: ARN viral izolat, m.c., sens negativ (virusuri cu

genom divizat othomyxovirus)

CAPSIDA complex de structuri proteice care mbrac acidul

nucleic viral

are arhitectur i compoziie specifice fiecrui tip

viral

CAPSIDA

aspecte caracteristice ale morfogenezei capsidei virale:

nr. mic de gene din genomul viral nu permite

sintez de polipeptide cu diversitate mare

!! uniti structurale similare, grupate repetitiv, dup

modele geometrice similare, avantajoase capside cu

structuri foarte complexe

25

CAPSIDA

aspecte caracteristice ale morfogenezei capsidei virale: resurse limitate: cpii multiple sintetizate de o singur

gen ntre subunitile proteice capsidale interaciuni

puternice realizeaz ansambluri stabile care - mbrac genomul viral

- asigur integritatea genomului viral

TIPURI DE SIMETRIE ALE ARHITECTURII CAPSIDALE

cubic icosaedric

helicoidal

binar, helicoidal-icosaedric

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBIC ICOSAEDRIC

particula viral are form sferic sau contur hexagonal

virusuri ARN sau ADN

virusuri cu sau fr anvelop

cea mai eficient aranjare - maxim de volum cu minim de material

capsomerele nu sunt echivalente cu subunitile chimice de construcie capsomere alctuite din 5, 6 subuniti chimice


capsomerele organizate n jurul unor axe perpendiculare caracteristice simetriei cubice icosaedru

poliedru cu:

20 fee triunghiuri echilaterale

30 muchii

12 vrfuri (vertex), orientate dup axe de simetrie rotaional de tip 2/3/5


vertex reunete 5 fee PENTONPENTONPENTONPENTON

fiecare fa 5 subuniti proteice PENTAMERIPENTAMERIPENTAMERIPENTAMERI

muchii i fee HEXONIHEXONIHEXONIHEXONI

alctuii din 6 subuniti proteice - HEXAMERIHEXAMERIHEXAMERIHEXAMERI

* numrul capsomerelor specific pt. fiecare virus* pentone ntotdeauna 12; variaz nr. de hexonevirusuri ADN parvovirus 32 capsomere; herpesvirus 162 virusuri ARN picornavirus 32 capsomere; reovirus 92


* numrul capsomerelor specific pt. fiecare virus* pentone ntotdeauna 12; variaz nr. de hexone

virusuri ADN parvovirus 32 capsomere; herpesvirus 162

virusuri ARN picornavirus 32 capsomere; reovirus 92

26

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBIC ICOSAEDRIC CAPSIDE CU SIMETRIE CUBIC ICOSAEDRIC


Herpes nucleocapsid showing pentons at the vertices of the icosahedronZhou et al. Baylor College of Medicine Reference: Z. H. Zhou, B.V.V Prasad, J. Jakana, F.R. Rixon, W. Chiu Baylor College of Medicine, Journal of Molecular Biology


enterovirus

adenovirusherpesvirus

poliovirus

CAPSIDE CU SIMETRIE HELICOIDAL

particula viral are form tubular, flexibil sau

rigid, de lungimi i diametre variabile

virusuri ARN

virusuri cu sau fr anvelop

capsomerele

subuniti chimice identice

aezate repetat pe spira acidului nucleic printr-o micare

de rotaie n jurul unui ax + translaie paralel cu acelai

ax


Disc de subuniti alturate

Cretere n spiral Structur viral cilindric

Nucleocapsida tubular cu gol axial

27


Virusuri fr anvelop form flexibil aspect de bastona v.mozaicului tutunului


Virusuri cu anvelop: ntreaga structur rigid

form sferic structura tubular ncolcit n interiorul virionului

spir regulat v.gripal

ghem neregulat v.paragripal

de cartu structura tubular orientat n spire strnse, paralele v.rabic

Orthomyxoviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae

v. rabic

influenzavirus

parainfluenzavirus

Capside cu simetrie binar, icosaedric-helicoidal

Bacteriofagi

Cap

simetrie icosaedric

Coada

simetrie helicoidal

Simetrie complex

-corpi laterali

nveli viral

-membran extern acoperit de tubuli

nucleoid viral

ADN viral cu proteine asociate

Funciile capsidei virale protejeaz genomul de aciunea factorilor externi, de

nucleazele celulare;

asigur forma virionului;

fixeaz virionii nuzi de receptorii celulari specifici;

subunitile structurale ale capsidei sunt antigene care induc formarea i reacioneaz cu anticorpii neutralizani.

28

nveliul viral peplos, anvelop

deriv din membranele celulei gazd: din membrana plasmatic

v. gripal,

v. paragripal,

retrovirusuri

din membrana nuclear

herpesvirus

Rolul nveliului viral protejeaz nucleocapsida;

intervine n iniierea ciclului infectant prin recunoaterea i ataarea v. de receptorii celulari;

intervine n procesul de asamblare a noilor particule virale;

intervine n activiti specific virale (hemaglutinare, hemadsorbie, hemoliz, fuziunea membranelor celulare);

Structura nveliului extern structuri derivate din celula gazd:

dublu strat lipidic constituit, n proporii diferite,

de fosfolipide, colesterol, glicolipide

Structura nveliului extern structuri proprii virale (codificate de v.:

Proteina M

Spiculi

Hemaglutinine

Neuraminidaze

Profactori de fuziune

Proteina M (matrix)

prezent la toate v. nvelite (excepie bunyavirus)

situat pe faa intern a nveliului viral

Funcii:

menine integritatea nveliului viral;

rol n asamblarea virionilor i eliberarea lor prin nmugurire;

implicat n transportul ionilor de H

29

Spiculii

de natur glicoproteic se afl pe suprafaa nveliului viral

n structura lor au fost identificate 3 zone: Zona de ancorare, situat pe faa intern a nveliului viral,

de natur peptidic;

Zona medie care strbate stratul bilipidic al nveliului extern, format din lanuri polipeptidice;

Zona extern, situat deasupra nveliului extern, alctuit din glicolipide.

Spiculii

Hemaglutininele prezente la v. nvelite:

Orthomyxovirus

Paramyxovirus

Rhabdovirus etc.

bastonae prismatice cu baza triunghiular

nr. spiculilor de HA variaz n funcie de virus

funcii: recunoatere receptori celulari, ataare i penetrare virus n

celul;

induc rspuns imun (antc. hemaglutinoinhibani)

rol n hemaglutinarea hematiilor i n hemadsorbie.

Spiculii

Neuraminidazele prezente la orthomyxovirus, paramyxovirus

Glicoproteine ancorate n dublul strat lipidic

Funcii:

faciliteaz ptrunderea virusului n celula gazd prin

scindarea acidului sialic din glicoproteinele suprafeei

celulare

intervin n procesul de ieire a noilor particule din celul

Spiculii

Profactorul de fuziune poate fi situat pe nveliul viral sau pe alte structuri ale

nveliului

prezent la herpes virus, VRS, paramyxovirus

form inactiv

Glicoprotein

Funcii: fuziunea nveliului viral cu membrana celular favoriznd

penetrarea virusului n celula gazd;

fuziunea membranelor celulare determinnd apariia de sinciii;

diseminarea infeciei;

producerea hemolizei.

Alte componente asociate virionului

Enzimele virale Sinteza de proteine-enzime codificate de virus este restrns

(nr. mic de gene din genomul v.)

Sunt proteine Structurale - n nveliul viral

rol interrelaie cu celula gazd Nestructurale - asociate nucleocapsidei

rol

replicarea genomului viral

sinteza de proteine virale

Cele mai importante enzime virale

Transcriptaze virale/replicaze

ARN-polimeraze ARN dependente la v. ARN m.c. de sens negativ

paramyxovirus, rhabdovirus, orthomyxovirus

ARN-polimeraze virale ADN dependente transcrierea ADN n ARNm

poxvirus

ADN-polimeraze virale ADN dependenteherpesvirus

30

Cele mai importante enzime virale Reverstranscriptaze

prezente la retrovirusuri, hepadnavirusuri

ADN-polimeraz ARN dependent transcrie genomul ARN n ADN

ADN-polimeraz ADN dependent

integrazintegreaz ADN proviral n ADN celular

numai la retrovirusuri

Cele mai importante enzime virale Endonucleaze

cliveaz catenele acizilor nucleici

prezente la: v. ARN: v. gripal; v. ADN: poxvirus

integreaz genomul viral n ADN celular la v. cu potenial oncogen

SV40, adenovirusuri

Enzime necesare transcrierii i modificrilor ARNm

poliadenilat-polimeraze; metiltransferaze etc.

prezente la: poxvirus; reovirus


Proteinkinaze, Timidinkinaze, Dezoxicitindezaminaze accelereaz transcrierea i replicarea genomului viral

prezente la: herpesvirus

Tirozinkinaze codificate de oncogene ale v. sarcomului aviar (v. Rous)

au ca int proteinele celulare implicate n reglarea ciclului celular


Proteinaze cliveaz precursorii polipeptidici n proteine funcionale

i structurale

prezente la: picornavirus, togavirus, coronavirus, flavivirus, calicivirus

4 clase: serinproteinaze

cisteinproteinaze

aspartatproteinaze

metaloproteinaze

03_Structura_celulei

Documents

Transcript of 03_Structura_celulei