1.2.Fiziologia Membranei Cel
description
Transcript of 1.2.Fiziologia Membranei Cel
-
FIZIOLOGIA MEMBRANEI CELULAREORGANIZAREA FUNCIONAL A MEMBRANEI CELULARE
SCHIMBURILE DE SUBSTANE PRIN MEMBRANA CELULAR
FUNCIA MEMBRANEI CELULARE N TRANSFERUL DE INFORMAIE
-
MEMBRANA CELULARInterfa ntre mediul intra- i extracelularZon de schimb pentru substane, informaiiSediul activitilor complexe legate de transportul transmembranarSuport al activitii enzimaticeSubstratul caracteristicilor individuale de difereniere i antigeniceZon de legtur cu alte celuleConstituie n interior compartimente funcionale cu activiti biochimice specifice
-
Barier: mecanic, chimic, osmotic, electrochimicPunte de legtur i zon biologic activ: activitate enzimatic, prezint receptori pentru mediatori, hormoni, medicamente, etc
-
1. ORGANIZAREA FUNCIONAL A MEMBRANEI CELULARESinger i Nicolson (1972) - modelul mozaicului fluid lipoproteicPermeabilitatea selectiv i dinamic asigur meninerea diferenei de concentraie a majoritii substanelor, intra i extracelular 1 i 2 glicoproteine 5 proteine periferice 9 - strat bimolecular lipidic 3 glicolipide 6 proteine integrale 8, 10 - fosfolipide 4 colesterol 7 - citoschelet
-
1.1. LIPIDELE MEMBRANARE: FOSFOLIPIDE, COLESTEROL I GLICOLIPIDEFOSFOLIPIDELE matricea fosfolipidic
1. Rol structural dou straturi monomoleculare opuse dublu strat lipidic - extremiti hidrofile poriunea periferic a membranei - extremiti hidrofobe poriunea mijlocie a membranei
2. Rol funcional:determin permeabilitatea selectiv a membranei pentru molecule liposolubile i gaze (O2 i CO2)este parial permeabil pt. ap i molecule hidrofobe cu diametru micimpermeabil pentru molecule hidrofile
-
FOSFOLIPIDELE dublu stratFatty acid tails hydrophobicPhosphate group head hydrophilic
Arranged as a bilayer
-
FOSFOLIPIDELE :
surs de mesageri intracelulari: IP3 inozitol trifosfat DAG diacilglicerol - fosfolipaza C inozitolfosfolipide din membran (PIP2) - au rol n reglarea contractilitii muchiului neted sau modificarea secreiei celulare
surs de mesageri extracelulari: PROSTAGLANDINE LEUCOTRIENE - fosfolipaza A acid arahidonic calea ciclooxigenazei PG calea lipooxigenazei LT - multiple efecte pe diverse esuturi
-
EICOSANOIDELE - Lipide biologic activeNumele provine de la acidul 5,8,11.14-eicosa tetraenoic (ac arahidonic), din care deriv majoritatea. Ac. arahidonic i ali ac. grai nesaturai (ac. linoleic, linolenic, eicosa pentaenoic) - nu pot fi sintetizai n organism, preluai din alimente de origine vegetal sau animal.In mitocondrii au loc conversii ntre ac. arahidonic i ceilali ac. grai nesaturai, catalizate de enzime desaturante i elongaze; depozitarea lor se face n m. celular, sub form de fosfolipide (PL).Semnale extra- sau intra- celulare activeaz FLA2 i FLC, care scindeaz PL membranare => ac.arahidonic => diferite ci metabolice => mediatori.
-
Calea ciclooxigenazelor - enzime responsabile de formarea prostaglandinelor, prostaciclinei, tromboxanilor i a endoperoxizilor intermediari. Calea lipooxigenazelor - enzime care iniial produc hidroperoxizi lipidici, i transform n: - 5-lipooxigenaza (5-LO) sintetizeaz leucotrienele,- 8-LO, 9-LO, 11-LO, 12-LO produce hepoxilinele i trioxilinele, - 15-LO genereaz lipoxinele3. Calea monooxigenazelor dependente de cit. P450, transform ac. arahidonic prin oxidare alilic, w-oxidare i epoxidare4. Oxidarea neenzimatic in situ, respnsabil de formarea izoprostanilor.
-
COLESTEROLUL - asigur flexibilitate i stabilitatea m. celulare - rol n determinarea gradului de permeabilitate pentru substane hidrosolubile
GLICOLIPIDELE - intr n structura nveliului celular glicocalix - rol n interaciuni celulare
-
1.2. PROTEINELE MEMBRANARE din masa membranei- raport cu lipidele: 1/50 PROTEINE PERIFERICE externe i interneproteinele externe situate la supraf. ext. a matricei fosfolipidicesunt ancorate slab prin fore electrostaticeau o mare mobilitate lateral, controlat metabolicse pot ataa i detaa temporar, formnd agregate funcionale complexeproteinele interne citoscheletul membranar zone de ancorare a sistemelor contractile celulare Rol funcional: - rol enzimatic - extern acetilcolinesteraza - intern adenilatciclaza
-
PROTEINELE INTEGRALEstructur asimetricstrbat matricea fosfolipidic ancorate puternic prin legturi hidrofobe i hidrofilemobilitate lateral redusglicozilate la captul extern glicoproteine Rol funcional: - receptori - transport prin membran canale ionice i proteine transportoare - mpreun cu glicolipidele formeaz nveliul celular glicocalix
-
FUNCIILE GENERALE ALE PROTEINELOR:proteine-enzime (adenilatciclaza, fosfolipaza C)proteine-canal (acvaporinele, canalele ionice)proteine-transportoare (carrier)proteine-receptorproteine reglatoare (proteinele G)proteine de ataare intercelular (integrine) i proteine de comunicare intercelular (conexoni)
-
2. SCHIMBURILE DE SUBSTANE PRIN MEMBRANA CELULAR2.1 TRANSPORTUL PASIV
2.2 TRANSPORTUL ACTIV
-
2.1 TRANSPORTUL PASIV PRIN MEMBRANA CELULAR
CARACTERISTICI:spontan, fr consum de energiesub aciunea unor fore fizice n sensul reducerii unor gradiente (de potenial electrochimic, de p. osmotic i de p. hidrostatic)
-
TRANSPORTUL PASIV - DIFUZIUNEA PRIN MEMBRANA CELULARDIFUZIUNEA SIMPL: a) prin dublul strat lipidic b) prin canale membranare
DIFUZIUNEA FACILITAT
3. OSMOZA
-
1. DIFUZIUNEA SIMPLa) Transport prin dublul strat lipidic de: - molecule liposolubile (acizi grai, alcool) - molecule de gaz (O2 i CO2) - molecule hidrofobe mici
b) Difuziune prin canale:- c. ionice selectivit. ioni- c. de ap (acvaporine) ap
-
CANALELE DE DIFUZIUNE pentru ap i pt. subst. hidrosolubile, ce nu pot traversa membrana dect n zonele unde exist canale ce asigur difuziunea n virtutea gradientuluiCanale pt. ap (aquaporine, AQP) proteine formate din dou subuniti de 28 kDa, permit difuziunea apei prin m. celular pe baza gradientului osmotic sau de presiune- AQP1: n enterocite, tubii proximali renali, plexuri coroide, pleura visceral, endoteliul capilar- AQP 2: tubul colector renal, reglat de vasopresin, - AQP 3 zonele osmoreceptoare cerebrale, - AQP 5 n glandele salivare, lacrimale i epiteliul alveolelor pulmonare
-
Aquaporine1991 | 2003NOBEL P.
-
Peter AgreJohn HopkinsRoderick MacKinnonRockefellerGHEORGHE BENGA UMF Cluj Napoca
-
2. DIFUZIUNEA FACILITATtransport pasiv al subst. org. (glucoza, aminoacizi)
protein transportoare (carrier)
vitez de transfer crescut
limitat pn la o valoare maxim (Tmax)
substane biologic active pot influena capacitatea de transport insulina crete difuziunea glucozei de 10-20 ori prin nr. de transportori
-
FACTORII CARE INFLUENEAZ DIFUZIUNEAGradientul de concentraie (Ce-Ci)
Potenialul electric membranar pt. difuziunea ionilor
Diferena de presiune
-
Echilibrul de membran Donnanse stabileste cnd de o parte a membranei exist un ion nepermean, ca anionul protein Pr (-) determin repartiia anionilor (-) i cationilor (+) permeani astfel nct s echilibreze suma ionilor din cele dou compartimente;cationii difuzibili vor fi n exces n compartimentul cu proteine iar anionii n cel fr.
-
3. OSMOZAReprezint micarea net a solventului prin membrane semipermeabile, ca rspuns la diferena de p. osmoticapa este solventul sistemelor biologiceOsmoz = procesul de trecere a apei printr-o membran semipermeabil, dinspre soluia mai diluat spre cea mai concentrat presiunea osmotic (P) depinde de: - nr. de particule dizolvate n unitatea de volum (conc. osmotic a soluiei = C) - temperatura absolut a soluiei (T) P = C R T
-
OSMOZAdac dou soluii cu osmolariti diferite (A; B) sunt puse n contact printr-o m. semipermeabil (permeabil pt. ap nu i pt. solvii) gradientul de p. osmotic determina transferul apei dinspre soluia cu p. osmotic spre cea cu p. osmotic atingerea strii de echilibru osmotic este asociat cu modificarea volumelor
-
freshwaterbalancedsaltwaterSupravietuirea celulei depinde de transportul transmembranar al apei
-
CANALE IONICE MEMBRANAREproteine integrale asigur transportul pasiv i selectiv al ionilor n sensul gradientului electrochimic
STRUCTURA: Subuniti domenii segm. transmembr.Filtru de selectivitateCanalul de trecereUna/dou poriSenzor de voltaj
-
Intensitatea fluxului ionic: Mrimea fizic: conductana ionic (G)U.M.: Siemens (S)Canalele ionice au G: 10 12 S
Particulariti ale c. ionice:Canalele ionice sunt selectivePermeabilitatea canalului este dependent de cinetica porii (gating)
-
TIPURI DECANALE IONICE MEMBRANARECANALE IONICE VOLTAJ-DEPENDENTE
CANALE IONICE OPERATE MECANIC
CANALE IONICE OPERATE DE LIGAND
-
CANALE IONICE VOLTAJ-DEPENDENTEn m. celulelor excitabile: neuroni i fb. muscularedinamica depinde de variaia potenialului transmembranarfluxul de ioni determin modificarea PRc. rapide de Na+, c. de K+, c. lente de Ca2+, c. de Cl-
-
CANALELE RAPIDE DE Na+neuron, fb. muscular cardiac i scheleticse deschid la valoarea potenialului praginflux de Na depolarizare rapid (de la 55mV pn la +30mV)se nchid repolarizarea membranei
-
prezint o poart de activare m (1) o poart de inactivare - h (2)porile prezint urmtoarea dinamic: a) repaus (m nchis, h deschis) b) activat (m i h deschise) c) inactivat (m deschis, h nchis)
-
Canalul de Na continuare:
- n cardiomiocite: PR de 80, - 90 mV, depolarizarea face ca o mic cantitate de Na s ptrund n canal - cand PR atinge pragul detonant ( 60 mV), dup 5 ms laten, canalele se deschid, induc o depolarizare rapid: Faza 0 a PA
-
Toxine activatoare ale canalului de Na:- aconitina- veratridina- batracotoxina- toxina scorpionului
Blocante ale canalului de Na:- tetodrotoxina- saxitoxina- anestezice locale (procain, lidocaina)- antiaritmice (amiodaron)
-
CANALELE DE K+n membrana structurilor excitabileo singur poart de activare (n) se deschide tardiv dup stimulareeflux de K+ hiperpolarizareRol: - menin PR - repolarizeaz membrana dup depolarizare - controleaz nivelul excitabilitii celulare (hiperpolarizare hipoexcitabilitate)
-
Canalele de K :
- n nr. mai mic dect c. de Na- deschiderea activat de Ach, adenozin, factorul hiperpolarizant derivat din endoteliu (EDRHF)- toxine blocante: venin de albine, scorpion- medicamente ce deprim efluxul de K: antidiabetice sulfamidice (tolbutamid), chinidina, verapamilul, diltiazem, curarizante, neuroleptice
-
CANALELE LENTE DE Ca2+activate n urma depolarizrii membraneiinflux de Ca2+tipuri: L, T, Nroluri:depolarizare excitabilitate cuplarea E / C (L n fibra miocardic i neted)mesager secund: - pt. eliberarea Ca2+ din RS - pt. secreia de hormoni- secreie de neurotransmitori din terminaiile presinapticesensibile la aciunea unor blocante (nifedipin, verapamil) contractilitii fibrei musculare cardiace i netede
-
Subtipuri n membrana celular:- subtipul L (long lasting): Lm (muscular), Ln (neural), n miocard i n cel. tip pacemaker - subtipul T (transient): n miocardul de lucru i cel de tip pacemaker - subtipul N (neuronal) - subtipul P, n cel Purkinje din cerebel
Canale de calciu intracelulare: - n RE, canale rianodinice,
-
Efectele influxului de calciu:presoare cardio-vasculare: inotrop +, cronotrop+, VC Blocantele canalelor de calciu:deprim efectul presor, indicate n HTA, CIC.
Toxinele ce blocheaz canalele de calciu:- tai-conotoxin, tai-agatoxin.
-
CANALELE DE Cl-se deschid n urma depolarizriiinfluxul de Cl- efect repolarizant sau hiperpolarizant (hipoexcitabilitate), cu implicaii n inducerea strii de inhibiie n cardiomiocite au rol n debutul repolarizriise gsesc la - polul apical al cel. acinare pancreatice - cel. epiteliale ductale pancreaticetransportul Cl- activat de AMPc i Ca2+conectate cu R - GABA
-
CANALE IONICE OPERATE MECANICdinamica depinde de gradul de ntindere a membranei n fb. muscular neted, ntindera membranei (strech) deschiderea c. de Na+ i Ca2+ depolarizare contracie muscularn celulele endotelialen celulele auditive influx cationic depolarizant generator al potenialului de receptor
-
CotransportulVarietate de difuziune facilitatIntervine n schimburi ionice (Cl/HCO3, Na/H)
-
CANALELE IONICE OPERATE DE LIGANDdinamica sub aciunea unei subst. biologic active ligand
Tipuri de canale ionice: - operate de liganzi extracelulari
- operate de liganzi intracelulari
- operate de receptori prin proteine G
- canale intercelulare (conexoni)
-
Canalele ionice operate de LIGANZI EXTRACELULARIcanalul intr n structura unor R ai membranei postsinapticeligandul mediator chimic
CanalReceptor LigandLocalizare Efect postsinapticNa+nicotinicAchSinapse de tip excitator:placa motorie, SNC, SNV perifericInflux de Na+Depolarizare
Cl-GABA-ergicGABASinpse de tip inhibitor: SNCInflux de Cl- HiperpolarizareNa+K+specificAA excitatori (glutamat)Sinapse de tip excitator: SNCInflux de Na+Eflux de K+
-
Canale ionice operate de LIGANZI INTRACELULARI Ca2+, AMPc- ex: canale de ap- celule epiteliale (epitelii de absorbie)
Canale ionice operate de RECEPTORI PRIN PROTEINE G - deschid canalele prin mecanism: - direct - indirect prin mesageri intracelulari
-
CANALE INTERCELULARE - CONEXONI se gsesc la nivelul jonciunii permeabile dintre celule gap jonctionfb. musc. cardiace i netede sinapse electrice asigur trecerea excitaiei de la o celul la altapermeabile pentru molecule cu diametru mic: ap, ioni, vitamine, mesageri intracelulari, produi de metabolism celular
***