Curs 2Membrana celulară – structură

şi funcţii

REZUMAT• TIPURI DE MEMBRANE CELULARE• STRUCTURA MEMBRANELOR

• DUBLUL STRAT LIPIDIC

• PROTEINELE MEMBRANARE

• ÎNVELIŞUL CELULAR• FUNCŢIILE MEMBRANEI CELULARE

– ADEZIVITATEA CELULARĂ– TRANSPORTUL MEMBRANAR– SEMNALIZAREA CELULARĂ

TIPURI DE MEMBRANE CELULAREExistă trei tipuri de membrane celulare:• Membrana celulară (plasmatică) –

• înconjură celula• îi defineşte limitele• menţine diferenţele între citosol şi mediul înconjurător

• Membranele organitelor – • definesc compartmente delimitate de membrane în

celule (organite)• menţin diferenţele caracteristice între conţinutul fiecărui

organit şi citosol

• Membranes special– în celule specializate• teaca de mielină – membrana plasmatică a celulelor

Schwann → extină, modificată, împachetată în jurul axonului neuronului

Compartimente delimitate de membrane în celulă

Reticul endoplasmic

Nucleu Peroxizom

Lizozom

Aparat Golgi

Mitocondrie

Membrana celulară – boundary of the cell

Vesiculă

• Deşi funcţiile lor diferă, toate membranele biologice au o structură generală comună: – un dublu strat continuu de molecule lipidice,– cu diferite proteine membranare încorporate.

• Aspectul trilaminat – aspect de microscopie electronică

Nu reprezintă STRUCTURA MEMBRANEI!

STRUCTURA MEMBRANELOR

MODELUL MOZAICULUI FLUID• Lipidele din membrană se

asamblează spontan în apă• → formează un dublu-strat.• În 1972, S.J. Singer & G.

Nicolson au propus “modelul mozaicului fluid” – proteinele membranare sunt inserate în dublul strat lipidic.

apa

dublul strat lipidic

DUBLUL STRAT LIPIDIC

• Moleculele de lipide formează un dublu strat cu grosime de aprox. 5nm;

• Reprezintă ~ 50% din masa membranelor celulare la animale, restul fiind reprezentat de proteine;

• Moleculele lipidelor din membrane sunt

amfipatice

– au o parte hidrofilă (“cu afinitate pentru apă″ sau polară) şi

– o parte hidrofobă (“respinge apa" sau nepolară)

• Exista trei clase majore de lipide membranare: – fosfolipide, – colesterol, – glicolipide

Diferite reprezentări ale unei molecule de fosfolipid

• Fosfolipidele ~ 70% → principalul element structural – se autoasamblează intr-un strat dublu lipidic

• fosfogliceride – ex. fosfatidil-colina

• sfingolipide – ex. sfingomielina

• Glicolipidele ~ 5% se găsesc doar pe faţa externă a membranei celulare, respectiv faţa internă a membranei organitelor → faţa exoplasmatică

• cerebrozide

• galactozide

• Colesterolul ~ 25% → interpus între fosfolipide – scade mobilitatea acizilor graşi → scade permeabilitatea membranei

glicoplide

colesterol

PROTEINELE MEMBRANARE• Proteinele determină funcţiile

specifice ale membranei– atât plasmalema cât şi organitele au

o colecţie unică de proteine • Proteinele membranare sunt:

– proteine periferice → ataşate la suprafaţa membranei

– proteine integrale → străbat parţial sau total (proteine transmembranare) dublul strat lipidic

• Proteinele integrale sunt amfipatice!

ÎNVELIŞUL CELULAR

• Are trei componente– PLASMALEMA → lipidele si proteinele

membranare 7-9 nm– GLICOCALIXUL la exterior, este format din

grupările glucidice ale glicoproteinelor şi glicolipidelor → rol de protecţie – 50 nm

– CITOSCHELETUL MEMBRANAR → reţea de proteine (periferice) asociate cu faţa citoplasmatică al bistratului lipidic ce corespunde ectoplasmei → stabilizează infrastructura membranei – 5-9 nm

• actină, spectrină şi ankirină

glicocalix

plasmalema

citoscheletul membranar

Reprezentare schematică a alcătuirii învelişului celular

FUNCŢIILE MEMBRANEI CELULARE

– TRANSPORTUL MEMBRANAR

– SEMNALIZAREA CELULARĂ

– ADEZIVITATEA CELULARĂ

• Dublul strat lipidic furnizează structura de bază a membranei şi serveşte ca o barieră relativ impermeabilă la trecerea moleculelor solubile în apă

• Proteinele inserate în dublul strat lipidicmediază celelalte funcţii ale membranei

ADEZIVITATEA CELULARA (joncţiunile celulare)

• Numeroase celule din tesuturi sunt legate unele de altele sau de matricea extracelulara prin dispozitive speciale joncţiuni celulare.

• Se împart în trei clase funcţionale : – joncţiunile IMPERMEABILE, – joncţiunile de ANCORARE, şi– joncţiunile de COMUNICARE

Joncţiunile impermeabile

• Mai sunt numite joncţiuni strânse sau zonula occludens– rol în menţinerea diferenţelor

de concentraţie a substanţelor de o parte şi de alta a epiteliilor

– formarea de dispozitive de etanşare, limitând difuzarea substanţelor în spaţiul intercelular

• Ex. Epiteliul intestinal

Joncţiunile de ancorare• Principalele tipuri:

– desmozomi în centură (zonula adherens)

– desmozomii „în pată” (macula adherens)

– hemidesmozomii. • Asigură aderarea mecanică a celulelor,

le „ancorează” între ele sau de matricea extracelulară, astfel încât ele devin capabile să acţioneze ca o unitate structurală

• conferă rezistenţa mecanică prin ancorarea de elementele citoscheletului.

Joncţiunile de comunicare

• Numite şi gap sau macula comunicans;

• Permit trecerea moleculelor mici, solubile în apă direct din citoplasma unei celule în citoplasma altei celule învecinate.

• Celulele conectate în acest mod → cuplate chimic si electric.

• Alcătuite din conexoni.

TRANSPORTUL MEMBRANARTipuri de transport:

• După natura substanţelor transportate

– transport de ioni şi molecule mici,

– transport de macromolecule (prin vezicule).

• După consumul de energie:

– transportul pasiv (fără consum de energie) şi

– transportul activ (cu consum de energie).

• După locul din membrană pe unde trec substanţele:

– transport prin stratul dublu lipidic (difuziune simplă)

– transport mediat de proteine de transport (difuziune facilitată)

TRANSPORTUL MOLECULELOR MICI: pasiv si activ

• transportul pasiv → în sensul gradientului apare spontan fie prin *difuziune simplă (pasivă) prin dublul strat lipidic fie prin *difuziune facilitată prin proteine canal sau cărăuşi.

• transportul activ necesită consum de energie şi este totdeauna mediat cărăuşi care pompează substanţele împotriva gradientului electrochimic.

Tipuri de transport

TRANSPORTUL PRIN VEZICULE

• Transportul prin vezicule care se realizează prin: – exocitoză – endocitoză

• EXOCITOZA reprezintă eliminarea în afara celulei a materialului inclus în vezicule.

• ENDOCITOZA este transportul de materiale de la exterior spre interiorul celulei. După natura substanţelor ce pătrund în celulă, endocitoza este de două feluri:

• fagocitoza (substanţe solide), şi

• pinocitoza (fluide)

exocitoza endocitoza

SEMNALIZAREA CELULARĂ

• Celulele organismelor pluricelulare comunică prin molecule mici numite molecule-semnal.

• Acestea sunt secretate de celulele care semnalizează în spaţiul extracelular, prin exocitoză.

• Moleculele semnal (numite şi liganzi) se ataşează de proteine specifice ale celulelor-ţintă, numite receptori

Tipuri de semnalizare

• A) Semnalizarea dependentă de contact necesită ca celulele sa fie în contact direct la nivelul membranelor.

• B) Semnalizarea paracrină – semnale eliberate în spaţiul intercelular (mediatori locali) ce acţionează pe celulele din vecinătate.

• C) Semnalizarea sinaptică la nivelul neuronilor care transmit semnale electrice prin axoni şi eliberează neurotransmiţători la nivelul sinapsei cu celula–ţintă.

• D) Semnalizarea endocrină din celulele endocrine, care secretă hormoni în fluxul sangvin → distribuiţi la distanţă.

Receptorii• Indiferent de natura

moleculei-semnal, acesta se cuplează pe RECEPTORII, celulei-ţintă.

• Exista două tipuri de receptori:

• Receptori de suprafaţă pentru molecule hidrosolubile

• Receptori intracelulari pentru molecule nepolare (lipidice)

Receptorii de suprafaţa (membranari)

• Acţionează ca transductori ai semnalului – declanşează în celula o serie de evenimente soldate cu apariţia răspunsului celular.

• Substanţele implicate pe calea semnalizării:– Ligand (mesager primar)– Receptor de suprafaţă– Enzime de membrană– Mesageri secundari (amplificarea semnalului)– Protein-kinaze – fosforilare → răspuns celular

Receptorii intracelulari (nucleari)

• Hormonii lipidici – ex. Hormonii steroizi pătrund în celulă direct prin membrane şi acţionează la nivelul nucleului ca factori de transcripţie

• Substanţele implicate pe calea semnalizării:• Ligand (lipidic)• Receptor nuclear• Activarea transcripţei genelor• Sinteza de ARN şi proteine = răspuns celular

Ce reprezintă aspectul trilaminat al membranelor?R: aspectul la microscopul electronic

În alcătuirea membranei intră lipide şi proteine. (Adevărat/Fals)

R: Adevărat

Numiţi principalele clase de lipide din membrane.

R: fosfolipide, glicolipide, colesterol.

RECAPITULARE:

Unde sunt localizate glicolipidele în membrană?

R: totdeauna pe faţa exoplasmatică

Ce parte a învelişului celular stabilizează structura membranei?

R: citoscheletul membranar

Transportul pasiv se realizează fără consum de energie. (Adevărat/Fals)

R: Adevărat

Numiţi cele trei straturi ale învelişului celular

R: plasmalema, glicocalix, citoschelet membranar

Joncţiunile strânse se ancorează în citoscheletul celulelor învecinate. (Adevărat/Fals)R: Fals Realizează etanşarea epiteliilor

Joncţiunile comunicante sunt formate din cupluri de conexoni. (Adevărat/Fals)

R: Adevărat

Numiţi tipuri de semnalizare la distanţă

R: semnalizarea sinaptică şi semnalizarea endocrină

Semnalizarea endocrină se realizează prin mediatori locali. (Adevărat/Fals)

R: Fals – semnalizarea paracrină

Difuziunea facilitată se desfăşoară prin grosimea dublului strat lipidic. (Adevărat/Fals)

R: Fals are loc prin proteine transportoare