Curs6_1213 - BIOFIZICA

37
1 MEMBRANE BIOLOGICE ŞI FENOMENE DE TRANSPORT BIOFIZICA CELULARĂ CURS 6

description

Curs6_1213 - BIOFIZICA

Transcript of Curs6_1213 - BIOFIZICA

  • 1MEMBRANE BIOLOGICE I FENOMENE DE TRANSPORT

    BIOFIZICACELULAR

    CURS 6

  • 2Obiectivele cursului

    La finalul acestui curs voi cunoate:

    generaliti despre celul

    structura membranei celulare

    tipuri de lipide membranare i funciile lor

    ce sunt lipozomii i la ce sunt utilizai

    principalele tipuri de proteine membranare

    cteva modele structurale membranare

    proprietile fizice ale membranelor celulare

  • 3CELULA

    ERITROCITE 25.000 miliardeCELULE GLIALE 1.000 miliardeNEURONI 100 miliardeHEPATOCITE 100 miliarde

    Robert Hooke(1635 1703)

    1665

    cellula (lat.) = cmru

  • 4Cum studiem celulele? Microscopul optic lumina vizibil trece prin lentile de sticl, imaginea este mrit n ocular (film, ecran)

    (~ x 2000 ori)

    Comparaie ntre microscoapele optice

    Cmp luminos (prob necolorat) lumina trece prin prob, imagine fr contrast

    Fluorescen celulele sunt marcate cu compui fluoresceni (absorb lumina cu mic i emit mare)

    Cmp luminos (prob colorat), coloranii mresc contrastul

  • 5 Microscopul electronic n locul luminii este utilizat un fascicul de electroni

    (~ x 2.000.000 ori)

    Caracteristici

    - gradul de magnificare raport dintre dimensiuneaimaginii obiectului i dimensiunea sa real

    - rezoluia msur a claritii imaginii distanaminim dintre 2 puncte care se pot distinge ca fiind nc separate

    Microscopul electronic cu scanare fasciculul de electroni scaneaz

    suprafaa celulei care este acoperit cu un strat fin de aur

  • 6celule

    lichid interstiial

    matrice extracelularESUT

    Celula concept fundamental pentru biologie

    Atomul concept fundamental pentru chimie

  • 7 Citoscheletul d form i rezisten mecanic celulei(n absena acestuia celulele animale ar fi toate sferice)

  • 8Parametrii fizici ai celulei

    Neuron

    Celule muscularescheletale

    Celule sanguine

    FORM

  • 9neuroni 3 4 mlimfocite 6 8 madipocite 60 120 m

    fibra muscular 50 100 movul 200 m

    DIMENSIUNE

    POLARIZARE ELECTRIC

    interiorul (citoplasma) negativ fa de mediul extracelular

  • 10

    VSCOZITATE condiionat de vrst, stare normal sau patologic, temperatur

    pH ul MEDIULUI INTRACELULAR

    slab acid (intracelular ~ 6,9; nucleu 4-5)

    TIMP DE VIAtrombocite 9 zilemitocondrii 21 zileeritrocite 110 zile limfocite sptmni anineuroni, celulemusculare cardiace - ntreaga via

  • 11

    Pri componente ale celuleimembrana celularcitoplasma

    nucleulorganitele celulare(sisteme subcelulare ce au membrane proprii)

    - mitocondrii- reticul endoplasmatic- lizozomi- aparat Golgi

    citoschelet filamente de actinmicrotubulifilamente intermediare

  • 12

  • 13

    MEMBRANA CELULAR- limita de separare intra/extracelularFunciile membranei compartimentare loc de desfurare a proceselor de transport- de micromolecule prin membrana intact (pori sau

    canale ionice)- de macroprodui prin ruperea membranei i

    refacerea ei (pinocitoz)- transfer de informaie (transmiterea influxului nervos) sediul unor receptori sediul unor fenomene electrice (bioelectrogeneza) furnizeaz rezisten mecanic celulei

  • 14

    MEMBRANA CELULAR

    MEMBRANA PLASMATIC

    MEMBRANA ORGANITELOR

    CELULARE

    20 % DIN MASA CELULEI

    ORGANISM ADULT: 10 kg

    100 ha !!!1015 - 1017 celule x suprafaa medie ( ~ 5 m)

  • 15

    Structura membranei celulare

    2 elemente constitutive de baz

    lipide

    proteinecarbohidrai

    difracie de raze X

  • 16

    LIPIDELE MEMBRANARE

    ROL: pasiv - matrice de fixare a proteinelor

    Tipul celulei Proteine Lipide Glucide

    eritrocite 49 % 43 % 8 %

    hepatocite 54 % 36 % 10 %

    teaca de mielin

    18 % 79 % 3 %

    DENSITATE: 5106 molecule/m2(molecule mici)

  • 17

    LIPIDELE MEMBRANARE

    TIPURI:

    GLICOLIPIDE: 0 - 12 %

    FOSFOLIPIDELE: 50 - 80 % FOSFATIDIL COLINA (lecitin) FOSFATIDIL - SERINA FOSFATIDIL - ETANOLAMINA FOSFATIDIL - INOSITOL SFINGO - MIELINA

    STEROLI: 10 - 30 % (colesterol)

  • 18

    un capt hidrofil(polar)

    un capt hidrofob(nepolar)

    fosfolipidele

    structurate n membranDUBLU STRAT FOSFOLIPIDIC

    grosimea dublului strat ~ 40

  • 19

    caracteramfipatic

    Dublu strat fosfolipidic (bilayer)

    citoplasma

    mediul extracelular

  • 20

  • 21

    Rol: rigidizare i reducerea permeabilitii bilayer-ului

    Colesterol

    C27H45OH

  • 22

  • 23

    MODELE EXPERIMENTALE

    Lipozom(nanozom)

  • 24

    Utilizri ale lipozomilor

    - medicin (transportul medicamentelor ctre esuturile

    int)

    - industria cosmetic

    - industria textil (carrieri pentru colorani)

    - industria alimentar (transportori pentru aditivi alimentari)

  • 25

    www.d.umn.edu/~sdowning/Membranes/animationindx.htmlUniversity of Minnesota

  • 26

    EXTRINSECI (periferice)- EXTERNE: enzime, antigene- INTERNE: suportul citoscheletului

    INTRINSECI (integrale)-TIP I - receptori-TIP II - canale, pompe ionice

    Clasificare

    PROTEINELE MEMBRANARE

    ndeplinesc funcii specifice: enzime, canale ionice,transportori, receptori

    ROL: activ

  • 27http://www.johnkyrk.com/cellmembrane.html

  • 28

    MODELE STRUCTURALEBENJAMIN FRANKLIN (1774)

    LORD RAYLEIGH (1890)

    AGNES POCKELS

    Agnes Pockels

    (1862 1935)

  • 29

    IRVING LANGMUIR (1917): Moleculele lipidice formeaz pe suprafaa apei un monostrat

    Premiul Nobel n Chimie (1932)

    1881 - 1957

  • 30

    1. MODELUL GORTER GRENDEL (1925)

    fantome eritrocitare

  • 31

    AER

    AP

  • 32

    MODELUL GORTER GRENDEL

    DublulStratFosfo-Lipidic

  • 33

    2. MODELUL DANIELLI DAVSON (1935)

  • 34

    MODELUL DANIELLI DAVSON

  • 35

    3. MODELUL SINGER NICHOLSON (1972)

    (model de mozaic fluid lipo - proteic)

  • 36

  • 37

    PROPRIETI FIZICE

    Rezisten electric: 1 - 100 k/cm2

    Capacitate electric: 0,5 - 8 F/cm2

    Conductan ionic:

    g = gNa + gK + gCl + gali ioni

    Grosime: 60 - 75