HISTOLOGIE CURS 3-Studiul memb cel cu glicolema/glicocalix-

Este partea ext cu o grosime de circa 50 nm,dar ea variaza mult de la un tip de celula la altul.->este de natura glicoproteica(radicalii glucidici sunt exclusiv in aceasta componenta a membranei->este greu de identificat la m.e. de rutina,dar este bine evidentiat in reactii citochimice->confera o incarcatura predominant electronegativa suprafetei celulare->joaca un rol major in controlul schimburilor ionice transmembranare.

Structura si functionalitatea invelisului de suprafata a celulelor animale a inceput sa fie investigata in 1963 de catre Bennet care i-a si dat denumirea de glicocalix sau invelisul dulce care acopera suprafata externa a plasmalemei. Inca de la inceput el a presupus ca aceasta suprafata ar putea lega selectiv unii ioni precum cei de Ca, K facandu-i disponibili in cantitati mari legati de membrana plasmatica pe care celula ii va capta ulterior. Acestei constatari i s-a acordat o importanta deosebita mult mai tarziu dupa ce compozitia moleculara a glicolemei a fost cunoscuta mai amanuntit si dupa ce s-a constatat ca este o prezenta constanta in membrana celulelor animale si ca intr-adevar joaca un rol important central in schimburile ionice transmembranare. Examinarea cu atentie a unor sectiuni electrono microscopice de rutina indica existenta la exteriorul plasmalemei a u ui strat de invelis pufos de circa 50nm grosime care dubleaza plasmalema.

Compozitia chimicaD.p.d.v chimic glicolema este alcatuita indeosebi din glicoproteine sub forma unei tesaturi delicate si laxe de lanturi proteice pe care sunt ancorate reziduuri glucidice. Glucidele din membrana celulara nu repr decat cateva procente din masa sa.Dintre hidratii de carbon,cel maifrecvent intalnit in memb cel este galactoza,apoi manoza,fucoza ,glucoza,acidul sialic si altele.Acidul sialic formeaza intotdeauna fragmentul terminal al lanturilor oligozaharidice de pe trama proteica a glicolemei. Intre glicolema si plasmalema exista 2 tipuri de legaturi de continuitate si anume: glicoproteinele si glicolipidele.O parte din lipidele stratului extern a plasmalemei sunt glicolipide si fragmentul lor oligozaharidic se extinde in glicocalix. Toate proteinele de pe fata externa a plasmalemei sunt glicoproteine. Ele se extind pe distante mai scurte sau mai lungi in glicocalix,iar pe scheletul lor polipeptidic se ataseaza fragmentele oligozaharidice.Prin metode citochimice s-a putut identifica topografia preferentiala la nivelul glicolemei a principalelor molecule glucidice. Una dintre metodele citochimice este reactia cu acid periodic Schif/reactia P.A.S. Reactia cu albastru alcian. Aceste reactii dovedesc prezenta carbohidratilor exclusiv la nivelul glicocalixului,dar si caracterul acid al suprafetei membranei celulare. Calciul formeaza punti de legatura intre 2 molecule de fucoza si reprezinta locul de stocare la suprafata celulei.

Proprietatile glicolemeiNu este o bariera severa pentru patrunderea celor mai multe tipuri de molecule. Este sediul dispozitivelor receptorii specifice pentru diferite molecule active biologic(hormonii si neurotransmitatori).Acestia au un rol major in controlul schimburilor ionice transmembranare.(ex ionul de Ca care e stocat temporar in glicolema va fi preluat pentru nevoile curente ale celulei).

TOPOGRAFIA IONILOR SI A APEIUtilizarea unor metode speciale pentru evaluarea apei din membrane cum ar fi :metoda difractiei in raze x a permis sa se stabileasca urmatoarele:a) Apa este esentiala pentru integritatea structurilor lipoproteice de membrana.b) s-a putut detecta chiar si apa "legata". Prin aceste metode cantitatea de apa implicata in alcatuirea suprafetei celulare este estimata ca fiind de circa 30% din greutatea substantei organice.In esenta apa de la nivelul suprafetei celulare e distribuita in 2 zone:1)zona externa sau frontul E ce cupri de glicocalixul si foita densa externa a plasmalemei.2)zona interna sau frontul P care cuprinde citoscheletul si foita densa interna a plasmalemei.Cele 2 zone hodrofile sunt despartite de o zona hidrofoba alcatuita din segmentele hidrofobe ale continumului lipidic.(aceasta zona este echivalentul foitei clare a plasmalemei de pe imaginile de microscopie electronica).In toate sectoarele hidrofile ale memb cel moleculele proteice prezinta pe suprafata lor frecventi radicali ionizabili. La suprafata celulei pe frontul E majoritatea radicalilor ionizabili sunt anioni(acidul sialic),dar tot la acest nivel exista si radicali cationici(gruparile aminice de pe lantul proteic al glicolemei),dar si cationi anorganici reprezentati de ionii de Ca2+ si Na+. In zona interna/frontul P se gasesc de asemenea numerosi radicali ionogeni si aici predomina radicalii electronegativi datorita numerosilor radicali fosfat de pe suprafata proteinelor. Sarcina electrica a fetei interne a memb cel e mai bogata in grupari electrogene negative la pH-ul fixiologic decat cele de pe fata externa. Diferenta de potential electric dintre exteriorul si interiorul suprafetei celulare se numeste potential de repaus sau potential electric transmembranar. In concluzie potentialul electric de repaus al membranei unei celule anume se datoreaza distributiei inegale a ionilor care prezinta sarcini electrice.

DISPOZITIVELE DE RECEPTIE A MESAGERILOR EXTRACELULARI

Pentru a-si modula activitatile in concordanta cu diferitelel necesitati ale organismului in conditii fiziologice sau patologice,celulele poseda dispozitive moleculare specializate. Acestea se gasesc asezate pe fata externa a suprafetei celulare si cu ajutorul lor celula intercepteaza semnale sau mesaje venite pe cale nervoasa sau pe cale umorala.Aceste dispozitive specializate se numesc receptori. Substantele chimice care vehiculate pe cale umorala sau nervoasa ajung la diferite organe tinta sau celule, se leaga de receptori si moduleaza functia celulei ,poarta numele de mesageri.Termenul generic de ligant defineste toate substantele ce se leaga specific de receptori. Din categoria liganzilor ,unele substante produse de organe specializate actioneaza specific asupra celulelor tinta si determina modificari chimice si fizice in concordanta cu necesitatile organismului si sunt denumite mesageri extracelulari sau mesageride ordinul I. Ex hormoni si neurotransmitatori.

Evenimentele care in final duc la modificari in celulele tinta ca raspuns la influenta mesagerilor sunt:A)Recunoasterea si atasarea liganzilor prin receptoriB)Efectele complexului ligant receptor asupra celulelor cuprind: a)Modificari structurale ale membranei; b)Modificari funcionale ale membranei; c)Modificari specifice ale metabolismului celulelor sau ale functiilor celulare cunoscute ca efecte secundare.

A)Recunoasterea si atasarea liganzilor din receptoriReceptorii sunt molecule ale memb cel capabile sa detecteze modificari ale mediului extracelular si sa initieze evenimente ce duc la modificari structurale,functionale si mecanochimice ale celulei.Tipuri de receptori pt membrane:1)Receptori pentru substante exogene;2)Receptori pentru substante endogene(neurotransmitatori si hormoni);Receptorii pentru substante endogene:a) Receptorii pentru neurotransmitatori sunt situati totdeauna pe fata externa a membranei postsinaptice a celulelor musculare(ex:receptori pentru acetilcolina, noradrenalina,histamina,dopamina,serotonina).b)Receptori pentru hormoni(ex receptori pentru insulina izolati de pe suprafata celulelor adipoase si hepatocite care sunt in numar de peste 10000 pentru fiecare celula). Acesti receptori sunt de natura glicoproteica. Desi receptorii pentru alti hormoni nu au fost inca izolati se considera ca toate CELULELE TINTA pentru hormoni prezinta pe suprafata lor receptori care intercepteaza si transmit mesajul hormonal in celula.c)Receptori pentru antigene. Acestia se gasesc fie la suprafata celulelor implicate in raspunsul imun,fie la suprafata celulelor din toate celelalte tesuturi. Receptorii de pe suprafata celulelor implicate in rapunsul imun au fost denumiti agenti de suprafata(d p d v chimic se aseamana cu moleculele de imunoglobuline-Ig). Acesti repectori sau antigeni de suprafata sunt foarte numerosi pe suprafata limfocitelor T.Toate celulele organismului prezinta pe suprafata membranei macromolecule cu rol de receptori numiti antigeni de suprafata prin care: celulele se recunosc intre ele si se asociaza formand tesuturi sau organe. In cazul grefelor de tesut ,atunci cand un fragment de tesut grefat provine de la acelasi individ, antigenii de pe suprafata celulelor grefate sunt identici iar grefa este tolerata.In cazul in care grefa provine de la un alt individ al aceleiasi specii, antigenele de la suprafata celulelor din fragmentul grefat sunt diferite de antigenele de la suprafata tesutului suport si atunci grefa este respinsa.