UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V.BABEŞ” TIMIŞOARA“V.BABEŞ” TIMIŞOARA

DISCIPLINA BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂDISCIPLINA BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂProf.Univ.Dr. DOINA VERDEŞProf.Univ.Dr. DOINA VERDEŞ

BIOLOGIA MOLECULARBIOLOGIA MOLECULARĂ A Ă A MEMBRANELORMEMBRANELOR

CELULARECELULARE

1. Definiţie (George Emil Palade)1. Definiţie (George Emil Palade)2. Clasificare topografică2. Clasificare topografică3. Compoziţie biochimică3. Compoziţie biochimică4. Rolurile membranelor celulare4. Rolurile membranelor celulare5. Organizare moleculară5. Organizare moleculară 5.1.5.1. PlasmalemaPlasmalema - modelul mozaicului fluid- modelul mozaicului fluid - lipidele membranare - lipidele membranare - proteinele membranare- proteinele membranare

5.2.5.2. GlicolemaGlicolema 5.3. Citoscheletul membranar5.3. Citoscheletul membranar

5.1. PLASMALEMA5.1. PLASMALEMA- - modelul modelul ““mozaicului fluidmozaicului fluid”” – Singer-Nicholson – Singer-Nicholson

LIPIDELE MEMBRANARE LIPIDELE MEMBRANARE ŞŞI ROLUL LOR BIOLOGICI ROLUL LOR BIOLOGIC1. 1. Natura lipidelor membranareNatura lipidelor membranare

1.1. FosfolipideFosfolipide 75% , rol structural 75% , rol structural a) a) fosfogliceridefosfogliceride: fosf: fosfaatidilcolina, fosfatidilserina, tidilcolina, fosfatidilserina,

fosfatidilinozitol, fosfatidiletanolamina, fosfatidilinozitol, fosfatidiletanolamina, fosfatidilglicerol, cardiolipinafosfatidilglicerol, cardiolipina

b) b) sfingolipidesfingolipide: sfingomielina: sfingomielina2.2. GlicolipideGlicolipide 5%, rol în recunoa5%, rol în recunoaşşterea intercelulară şi terea intercelulară şi

specificitatea de grup sanguinspecificitatea de grup sanguin a) a) cerebrozidecerebrozide (lipid + un oligozaharid) (lipid + un oligozaharid) b) b) gangliozide gangliozide (lipid + 2-7 oligozaharide)(lipid + 2-7 oligozaharide)3.3. ColesterolColesterol 20%, rol în modularea fluidităţii 20%, rol în modularea fluidităţii

membraneimembranei

• organizarea organizarea molecularmoleculară a plasmalemeiă a plasmalemei

2. 2. Conformaţia lipidelor membranareConformaţia lipidelor membranare – molecule amfifile – molecule amfifile - - schema generală de organizare moleculară (stg)schema generală de organizare moleculară (stg) -- modelul atomic compact (dr) modelul atomic compact (dr)

• Organizarea moleculară a fosfolipidelorOrganizarea moleculară a fosfolipidelor

• ColesterolulColesterolul- organizare- organizare molecularămoleculară

• Colesterolul – poziţionare între fosfolipideColesterolul – poziţionare între fosfolipide

3. 3. Proprietăţi şi semnificaţie biologicăProprietăţi şi semnificaţie biologică3.1. la interfaţa cu apa se organizează spontan în 3.1. la interfaţa cu apa se organizează spontan în dublu stratdublu strat sau sau miceliimicelii

- aplicaţie practică a proprietăţii: - aplicaţie practică a proprietăţii: lipozomiilipozomii

3.2. Prezintă 3.2. Prezintă mimişşcăricări cu rol în menţinerea fluidităţii cu rol în menţinerea fluidităţii membraneimembranei

3.3. Proprietatea de mezomorfism3.3. Proprietatea de mezomorfism3.4. Asimetrie de repartizare3.4. Asimetrie de repartizare - pe stratul extern predomină fosfolipidele cu - pe stratul extern predomină fosfolipidele cu

colinăcolină - pe stratul intern predomină fosfolipidele cu - pe stratul intern predomină fosfolipidele cu

grupări aminogrupări amino - glicolipidele sunt dispuse exclusiv pe versantul - glicolipidele sunt dispuse exclusiv pe versantul

externextern - colesterolul predomină pe versantul extern- colesterolul predomină pe versantul extern3.5. Receptează şi fixează ionii3.5. Receptează şi fixează ionii: : CaCa2+2+, Na, Na++, K, K++, Mg, Mg2+2+

PROTEINELE MEMBRANARE PROTEINELE MEMBRANARE ŞŞI ROLUL LOR I ROLUL LOR BIOLOGICBIOLOGIC

Concentraţie variabilă 20-75%Concentraţie variabilă 20-75% Asigură toate funcţiile membraneiAsigură toate funcţiile membranei Clasificare Clasificare dupdupă conformaţie: ă conformaţie: - fibrilare cu rol structural- fibrilare cu rol structural - globulare cu rol enzimatic- globulare cu rol enzimatic Clasificare topograficăClasificare topografică - intrinseci (integrale) 75%- intrinseci (integrale) 75% - extrinseci (endo şi ectoproteine) 25% - extrinseci (endo şi ectoproteine) 25%

Proteinele se asociază bistratului lipidic de maniere diferite Proteinele se asociază bistratului lipidic de maniere diferite 1,2,3 - proteine intrinseci cu unul sau mai multe domenii 1,2,3 - proteine intrinseci cu unul sau mai multe domenii transmembranaretransmembranare4 - proteină extrinsecă4 - proteină extrinsecă

5,6 - proteine extrinseci 5,6 - proteine extrinseci ataşateataşate la lipide la lipide7,8 – proteine extrinseci 7,8 – proteine extrinseci ataşateataşate la proteine transmembranare la proteine transmembranare

ProprietăţiProprietăţi

1. Prezintă asimetrii 1. Prezintă asimetrii - de localizare: glicoproteinele doar pe versantul extern- de localizare: glicoproteinele doar pe versantul extern - de dimensiune- de dimensiune2. Prezintă 2. Prezintă mişcărimişcări - de rotaţie în jurul axului longitudinal- de rotaţie în jurul axului longitudinal - de difuziune laterală în planul membranei- de difuziune laterală în planul membranei3. Au capacitate de modificare conformaţională3. Au capacitate de modificare conformaţională4. Au localizare specifică – enzime marker4. Au localizare specifică – enzime marker5. Numărul proteinelor majore variază cu tipul de membrană 5. Numărul proteinelor majore variază cu tipul de membrană

5.2. GLICOLEMA (GLICOCALIX)5.2. GLICOLEMA (GLICOCALIX)-- localizarelocalizare- organizare moleculară- organizare moleculară- roluri- roluri

• organizarea moleculară a glicolipidelororganizarea moleculară a glicolipidelor

• imagine TEMimagine TEM

• roluriroluri

Protecţie, amortizare a Protecţie, amortizare a şşocurilor, lubrefiereocurilor, lubrefiere Adezivitate Adezivitate şşi recunoai recunoaşştere intercelularătere intercelulară Individualitate celularăIndividualitate celulară Participă la mecanismul de recepţie a mesajelorParticipă la mecanismul de recepţie a mesajelor Rol imunologicRol imunologic FuncFuncţţie de filtru ionicie de filtru ionic Participă la captarea substanţelor endocitateParticipă la captarea substanţelor endocitate

• implicaţii medicaleimplicaţii medicale

Boli metabolice – Boli metabolice – alterarea structurilor membranare alterarea structurilor membranare care controlează endocitoza şi permeabilitateacare controlează endocitoza şi permeabilitatea

Maladii virale – Maladii virale – receptorii membranari specificireceptorii membranari specifici Rejetul de grup sanguin Rejetul de grup sanguin şşi de organ – i de organ –

determinanţii antigenici ai grupelor sanguine (aglutinogenele determinanţii antigenici ai grupelor sanguine (aglutinogenele A şi B) şi de histocompatibilitate (HLA) A şi B) şi de histocompatibilitate (HLA)

Celulele canceroase – Celulele canceroase – alterările structurale ale alterările structurale ale glicolemei conduc la incapacitatea de recepţie a semnalelor glicolemei conduc la incapacitatea de recepţie a semnalelor provenite din mediuprovenite din mediu

5.3. CITOSCHELETUL MEMBRANAR5.3. CITOSCHELETUL MEMBRANAR- localizare- localizare- organizare moleculară- organizare moleculară- roluri- roluri

• imagineimagine TEM TEM – organizare în re – organizare în reţţea proteicăea proteică

• separarea separarea proteinelor proteinelor citoscheletului citoscheletului membranar membranar prin ELFOprin ELFO

• rolurile citoscheletului membranarrolurile citoscheletului membranar

SusSusţţine arhitectonica periferiei celulareine arhitectonica periferiei celulare MenMenţţine forma celuleiine forma celulei Conferă membranei elasticitate Conferă membranei elasticitate şşi rezisteni rezistenţţă (anemii ă (anemii

hemolitice)hemolitice) Intervine în recepIntervine în recepţţia ia şşi transmiterea intracelulară a i transmiterea intracelulară a

mesagerilor de ordinul IImesagerilor de ordinul II DirecDirecţţionează substanionează substanţţele endocitateele endocitate Participă la adezivitatea intercelularăParticipă la adezivitatea intercelulară IniIniţţiază motilitatea periferiei celulare (pseudopode)iază motilitatea periferiei celulare (pseudopode)

• implicaţii medicaleimplicaţii medicale

Alterarea mecanismului de coagulareAlterarea mecanismului de coagulare – – malsinteza malsinteza fodrinei fodrinei din componenţa citoscheletului membranar din componenţa citoscheletului membranar al trombociteloral trombocitelor

Distrofii musculareDistrofii musculare (Duchenne, Becher) – alterarea (Duchenne, Becher) – alterarea cantitativă sau calitativă a cantitativă sau calitativă a distrofineidistrofinei din componenţa din componenţa sarcolemeisarcolemei

Anemii hemoliticeAnemii hemolitice – malsinteza sau asinteza unor – malsinteza sau asinteza unor proteine citoscheletale determină boli cu transmitere proteine citoscheletale determină boli cu transmitere genetică:genetică:

- - spectrină spectrină – sferocitoză ereditară– sferocitoză ereditară – – piropoikilocitoză ereditarăpiropoikilocitoză ereditară - - ankyrinăankyrină – eliptocitoză ereditară – eliptocitoză ereditară

ORGANIZAREA MOLECULARĂ A PERIFERIEI CELULAREORGANIZAREA MOLECULARĂ A PERIFERIEI CELULARE