Membrane @ Compartmente 2014

9/16/2014

1

ORGANIZAREA MOLECULAR

a CELULEI UMANE

1

Membrana

celular

Compartimentele

celulare organite celulare

Nucleul

biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

2

Tema 2. Memebrane celulare

Definiie: barier semipermeabil

ntre mediul intern i extern al celulei;

ntre diferite micromedii intracelulare cu diferite proprieti i funcii.


3

Structura membranelor

Dou straturi de lipide Fosfolipide

Sfingolipide

Glicolipide

Colesterol

Proteine

Integrate

Periferice

Hidrai de carbon (oligozaharide) Glicoproteide

Glicolipide


9/16/2014

2

4

Fosfplipidele

amfipatice

se autoasambleaz

sunt mobile

heterogene

formeaz complexe asimetrice


5

Proteinele membranare Proteine integrate

cu unul sau cteva domenii transmembranare

au funcie de receptori, transportori, canale, enzime

Proteine periferice

se asociaz la proteinele i lipidele membranare

funcie n transmiterea semnalelor, enzime


6

Glucidele membranare - oligozaharidele :

(heterogene, asociate lipidelor si proteinelor membranare pe

suprafata etracelulara a plasmalemei)

Formeaz bariera mecanic - glicocalixul

Orienteaz proteinele n membran

Determin individualitatea suprafeei celulare

As. recunoaterea celular

As. adeziunea celular

Rein cationii


9/16/2014

3

7

Tipuri de membrane celulare: Membrana citoplasmatic =plasmalema

Membrane interne

Anvelopa nuclear

Membranele RE neted i granular

Membranele aparatului Golgi

Membranele mitocondriilor (extern i intern)

Membranele lizozomilor

Membranele peroxizomilor

Membranele veziculelor de transfer intracelular, de secreie, endocitare, exocitare

Membrane speciale

!!! Toate membranele celulare:

Au structur asemntoare lipo-proteic;

Au proprieti i funcii diferite, determinate de:

heterogenitatea proteinelor membranare;

heterogenitatea fosfolipidelor membranare;

heterogenitatea glucidelor membranare;

Raportul P:L:G. biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

8

Funciile membranelor biologice

barier biologic semipermiabil;

compartimentalizarea mediului intern al celulelor eucariote;

transport selectiv al moleculelor i ionilor;

recepionarea i transmiterea semnalelor extracelulare i intercelulare;

conexiune ntre celule;

suport pentru enzime;

regleaz homeostazia intracelular i intercelular. (vezi animaia)


9

Transportul prin membrane

+

1. Micromolecule

2. Molecule medii

3. Ioni

4. Macromolecule

5. Macromolecule i corpusculi

Prin

membran

Cu ajutorul

veziculelormembranare

Difuzie simpl

Difuzie facilitat de proteine canal

Difuzie facilitat de proteine canal

Difuzie facilitat de proteine permeaze

Prin ionofori (fr ATP)

Prin proteine pompe ATP-azice

a) Mediat de interaciunea ligand-receptor

b) Dirijat de proteine clatrine

c) Dependent de ATP

d) Poate fi:

- cu import de mam - endocitoza

- cu export de mam exocitoza

- transciozabiologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

9/16/2014

4

Transportul prin membranepoate fi clasificat in mai multe categorii:

Activ

Pasiv

de micromolecule

de ioni

de macromolecule i corpusculi

n direcia gradientului electrochimicContra gradientului electrochimic

Prin microporii bistratului

Cu ajutorul proteinelor membranare

Cu ajutorul veziculelor membranare

Mediat de proteine receptori

Fr participarea receptorilor

uniport

cotransport (sinport, antiport)

Import

Export

10biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

11

Rolul biologic al transportului de

membran Transportul pasiv = difuzia mol. i ionilor:

Schimb permanent de substane Trecerea mol. de la o concentraie m.mare m.mica.

Transportul activ al micromol. i celor medii: Controlul homeostaziei intracelulare

Asimilarea substanelor organice surs de energie, monomeri ai polimerilor...

Transportul activ al ionilor: Stabilirea unei diferene de potenial electrochimic Meninerea constantelor pH Controlul presiunei osmotice

Transmiterea semnalelor electrochimice


12

Exocitoza macromoleculelor: Secreia hormonilor

Secreia enzimelor digestive

Secreia neuromediatorilor

Secreia proteinelor matricei extracitoplasmatice

Secreia Ig = anticorpilor

Endocitoza macromoleculelor i corpusculilor: Importul hormonilor reglatori

fagocitoza antigenilor strini (virali, bacterieni, grefe);

Fagogitoza fragmentelor din cel. vecine (corpi apoptotici).

Transcitoza macromoleculelor Transportul mol. din lumenul intestinului n snge prin

enterocite

Transportul mol. din lumenul vasului sanguin n spaiul intercelular prin endoteliocite.


9/16/2014

5

13

Receptori membranari

1. Receptori de semnalizare - sunt proteine transmembranare cu domeniul de recepie orientat spre exteriorul celulei; recepioneaz: majoritatea hormonilor

neuromediatori

factori de cretere antigeni (virali, bacterieni, ale grefelor)

semnale chimice sau fizice (lumina)

2. Receptori de adeziune - proteine membranare ce mediaz interaciunile intercelulare i celul matrice extracelular.

3. Receptori de transport - proteine membranare ce ce controleaz importul substanelor n celul prin intermediul endocitozei.


14

Receptori


(1) INSULINA INTERAQCTIONEZA CU RECEPTORUL INSULINIC; (2)

ACTIVAREA UNUI LANT DE SEMNALIZARE CE IMPLICA MAI MULTE

PROTEINE - (3) DESCHIDEREA CANALULUI DE CLUCOZA, (4)

SINTEZA DE GLICOGEN; (5) GLICOLIZA SI (6) SINTEZA ACIZILOR

GRASI.


9/16/2014

6


17

Biogeneza membranelor

Rennoirea:

prin intermediul veziculelor membranare de la un

compartiment la altul

Sinteza de novo:

Lipidele membranare

n REn

Proteinele membranare

n REr

Glicozilarea Proteinelor membranare i Lipidelormembranare

n AG


18

Boli determinate de defecte ale pr. membranare Mucoviscidoza defect al canalelor Cl

Creterea viscozitii secretelor glandelor exocrine

Blocarea funiei cilor respiratorii, digestive, reproductive la Diabet insipid defect al aquaporinei 2

Blocarea reabsorbiei apei din urina primar Dehidratarea organismului

Cataract defect al aquaporinei 3 Dehidratarea cristalinului

Pierderea transparenei cristalinului FH (hipercolesterolemia familial) defect al receptorului LDL

Reinerea i depunerea colesterolului pe pereii vaselor sanguine Ateroscleroza vaselor, vasele devin rigide i fragile Risc accidente vasculare cerebrale, coronariene,...

SB. Laron defect al receptorului hormonuli de cretere Stoparea creterii oaselor n lungime Nanism disproporionat

Etc.


9/16/2014

7

19

Tema 3.

Compartimentarea

celulei eucariote


20

Compartiment regiune celular cu proprieti i funcii deosebite de celelalte;

Compartimentele celulare difer prin:

Organizare, form;

compoziie chimic;

set de proteine specifice - !!! set de enzime;

funcii specifice.



9/16/2014

8

Recepia semnalelorTransmiterea

semnalelor

Rspuns adecvat

Neutralizarea toxinelor

Eliminarea toxinelor

Activitatevital a celulei


23

Compartimentele principale ale celulei

Asigur metabilismul AN Nucleul

Asigur sinteza proteinelor Ribosomii, REr

Asigur sinteza lipidelor, detoxifierea xenobioticilor REn

Asigur maturizarea P(proteinelor), sortarea P, biogeneza lizozomilor AG

Asigur hidroliza SO (substantelor organice) Lizozomii

Asigur detoxifierea metaboliilor celulari Peroxizomii

Asigur metabolismul energetic Mitocondriile

Asigur metabolismul moleculelor mici Citosolul


24

Procesele metabolice celulare sunt:

Programate genetic Structura MaM (macromoleculelor)

Setul MaM caracteristic anumitui tip de celul

Setul MaM caracteristic anumitei perioade ontogenetice

Realizate de aparat enzimatic specific

n compartimente celulare specializate

Adaptate la necesitile organismului Activate / blocate dependent de factorii de mediu,

virsta, sex, ..

Coordonate de lanuri complexe de semnalizare intra- / intercelulare


9/16/2014

9

25

Aparatul enzimatic

Enzim protein cu funcie catalitic specific Are domenii de recunoatere a substratului (centrii activi) i

ATP-azice

Are domenii cu funcie de: Sintetaze

Ligaze

Izomeraze

Hidrolaze

Transferaze

Liaze

Oxidoreductaze

Enzimele sunt activate de cofactori specifici (grupe prostetice). Ex. metale+, vitamine, Oligozaharide, microARN



Sintetaze

ADN-polimeraza

ARN-polimeraza

Peptidil transferaza

Ligaze

ADN-ligaza

Izomeraze

Topoizomeraza I, II

Hidrolaze

Proteaza

Endonucleaze

Exonucleaze

Lipaze

Glicozidaze

Transferaze

Metil-transferaza

Acetil-transferaza

Kinaze (P)

Liaze

Glicoliaza

Oxidoreductaze

Peroxidaza

Reductaza 27biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

9/16/2014

10

REr Structura REr organit membranar + ribozomi

Form cisterne i canale membranare

Membrana LPG* + Riboforine ce fixeaz ribozomii proteine ce asigur transferul P de pe ribozom chaperone ce asigur maturizarea P (primele etape) proteine ce asigur sortarea P spre AG

Ribozomii (80S) - RNP Subunitatea mic 40S

ARNr 18S

33 proteine ribozomale

Fixeaz ARNm pentru translaie

Subunitatea mare 60S ARNr 28S, ARNr 5,8S, ARNr 5S.

49 proteine ribozomale

Fixeaz ARNt pentru translaia ARNm Primete AA i asigur formarea leg.peptidice sinteza polipeptidului (proteinei)

REr asigur sinteza proteinelor Translaia CG sinteza polipeptidului Processingul / Conformaia proteinelor Sortatea P i transportul spre AG

* LPG lipide+proteine+glucide)28biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

!!!Ribozomii

Ribozomii fixai pe RE sunt responsabili de sinteza proteinelor:

p/u RE;

p/u AG;

p/u lizozomi;

Secretate (exportate);

suprafeei celulare plasmalem, matrice extracelular

Ribozomii liberi din citosol sunt responsabili de sinteza proteinelor:

citozolice (tubulina, actina);

mitocondriale;

peroxizomilor;

nucleare;

ribozomale.


REn

organit membranar

Form de canale i cisterne membranare

Membrana LPG +

proteine ce asigur sinteza lipidelor

proteine ce asigur detoxifierea xenobioticilor

Funcii REn

sinteza lipidelor membranare rennoirea membranelor

Siteza hormonilor steroizi

detoxifierea xenobioticilor

depozitarea Ca++


9/16/2014

11

AG organit membranar Forma cisterne unite prin canale i vezicule

polarizate Zona cis

Zona median

Zona trans

Membrana LPG + enzime ce asigur maturizarea P cel. i secretate,

Glicogenului, Hormonilor,

receptori ce asigur sortarea P cel. i secretate, Glicogenului, Hormonilor

Funcii AG maturizarea i sortarea P cel,

biogeneza lizozomilor

rennoirea plasmalemei

maturizarea i sortarea secreiilor celulare

Polimerizarea glicogenului 31biologiemoleculara.usmf.md / e.usmf.md

Lizozomii organit membranar

Forma vezicule membranare

Membrana LPG

Conie H+ATPaza

Puternic glicolizat spre interior

Matricea lizozomului primar

pH = 5

Hidrolaze = enzime digestive (proteaze acide, nucleaze acide, lipazeacide, glicozidaze acide)

Matricea lizozomului secundar

pH = 5

Hidrolaze = enzime digestive (proteaze acide, nucleaze acide lipazeacide, glicozidaze acide)

Substrat de digerat

Autofagosomii componente celulare uzate

Heterofagosomii mam. sau corpusculi strini

Crinofagosomii produse pentru secreie n exces

Matricea postlizozomului (lizozom teriar)

Reziduri dup digerare


Funcia lizozomilor hidroliza SO Heterofagia

Proteinelor strine Viruilor Bacteriilor

Corpusculilor apoptotici

Grefelor

Autofagia Organitelor uzate

Proteinelor cel. denaturate

Crinofagia Hormonilor sintetizai n exces Enzimelor digestive pentru export n exces


9/16/2014

12

Peroxizomi organit membranar

Forma vezicule membranare Membrana GLP

Conie receptori ai enzimelor peroxizomale

Matricea perox. Oxidaze

Catalaza

Funcia peroxizomilor detoxifierea metaboliilor celulari

Oxidarea metaboliilor toxici

Descompunerea H2O2


Mitocondrii organit bimembranar

membran dubl:

membrana extern ( 50% P. + 50% FL; !!! proteine porine),

membrana intern ce formeaz criste (80% P + 10% cardiolipina + 10% FL; !!! ATP-sintetaza);

matrice mitocondrial:

ADN inelar (cteva molecule);

Ribozomi proprii 55S (RNP28S, RNP39S);

ARNm, ARNt, ARNr (12S, 16S);

Enzime ale ap. de replicare, transcripie, translaie;

Enzimele lanului respirator oxidoreductaze...

Incluziuni.


Funciile mitocondriilor asigur metabolismul energetic= respiraia celular

Scindarea piruvatului, a.a., acizilor grai

Sinteza ATP

Reglarea metabolismului energetic

Replicarea ADNmt

Transcripia ADNmt i sinteza ARNm,r,t

Translaia ARNm i sinteza enzimelor mt (20%)

Importul enzimelor mt din citozol (80%)


9/16/2014

13

37

Hialoplazma = citozol: Partea omogen, hialin cu proprieti contractile (70-

85% H2O): Sediul proceselor metabolice:

Glicoliza;

Calea pentozofosfailor;

Gluconeogeneza;

Metabolizarea aminoacizilor;

Sinteza acizilor grai i nucleotidelor.

Depozit de ioni, glicogen, lipide

Citosceletul reeaua de proteine contractile = aparatul de sprijin i locomoie a celulei: Microtubuli din tubulin;

Microfilamente de actin;

Filamente intermediare - heterogene.


Citoscelet aparatul de sprijin i locomoie

Determin forma celulei, forma organitelor

Poziioneaz compartimentele celulare

Asigur motilitatea celular i intracelular

Asigur transportul intracelular

Determin formarea unor str.cel. provizorii (fus de diviziune, pseudopode)

Determin formarea unor str.cel. permanente (centrioli, cili, flageli)


Centrul celular

2 centrioli

9 triplete de microtubuli form cilindric 1 centiol

Fiecare microtubul 13 protofilamente polimerizai din dimeri de i -tubulin

Centrosfera Din microtubuli n formare

Funcii

Organizator al microtubulilor

Formeaz fusul de diviziune n timpul mitozei


9/16/2014

14

1. Biogeneza

ribozomilor

2Psreaz IG

10.Autofagia

Heterofagia

Crinofagia

3. Fixseaz ribozomi

4. Transportul

MaM

5. Biosinteza

proteinelor

6. Maturizarea+sortarea

Proteinelor7. Barier, transport,

receptie,

semnalizare,

adeziune

8Sinteza lipidelor

Detoxifierea

xenobioticilor

9.

Conine ADN, ARNScindarea SO

Sinteza ATP

12. Oxidarea toxinelor

Scindarea H2O2

13. Biogeneza

microtubulilor

Formarea

fusului mitotic

11.Metabolismul

MiM


Bigeneza compartimentelor cel

Plasmalema format din bL+Pm+Gm

L se sintetizeaz n REn

P se sintetizeaz REr, se maturizeaz n AG

Oz se asociaz n AG

Complexele LPG se sorteaz n AG sub forma unor vezicule trans ce se contopesc cu plasmalema



REr (organit membranar + ribozomi)



Oz se asociaz n AG

Complexele LPG se sorteaz n AG sub forma unor vezicule trans ce se contopesc cu membranele REr

Ribozomii

ARNr se sintetizeaz n nucleol

Proteine ribozomale se sintetizeaz pe ribozomii liberi

RNP 40S i 60S se asambleaz n nucleol

40S i 60S = ribozomul 80S se fixeaz pe RE dup interaciunea cu ARNm


9/16/2014

15


REn (organit membranar)



G se asociaz n AG

Complexele LPG se sorteaz n AG sub forma unor vezicule trans ce se contopesc cu REn



AG (organit membranar)



G se asociaz n AG

Complexele LPG se sorteaz n AG sub forma unor vezicule trans

ce se contopesc cu

comparimentele cis i median.



Peroxizomii (organit membranar + oxidaze +

catalaza + metabolii toxici)


P se sintetizeaz pe ribozomii liberi, se maturizeaz n citozol

Enzimele se sintetizeaz pe ribozomii liberi, se maturizeaz n citozol

Metaboliii toxici

Se acumuleaz n citoplasma celulei


9/16/2014

16


Mitocondriile (organit bimembranar + oxidoreductaze + ATP sintetaza + Aparat genetic propriu)


80% P se sintetizeaz pe ribozomii liberi, se maturizeaz n citozol

20% P se sintetizeaz pe ribozomii 55S mit

Sinteza ARNr mt, ARNt mt, ARNr mt

Replicarea ARN mt reproducerea mt



Centrosomul (microtubuli din

tubulin)

Tubulinele se sintetizeaz pe ribozomii liberi, se maturizeaz n citozol

Se acumuleaz n regiunea centrosferei unde polimerizeaz n microtubului

n perioada S a ciclului celular centriolii se dubleaz

n profaza mitozei centriolii formeaz fusul mitotic


!!! Organitele membranare

REn

REr

AG

Lizozomii

Vezicule

secretoare

Proteine

Lipide

REr

REnAG

! Glicozilarea

Pmem

Lmem

Complexe

LPOz


9/16/2014

17

!!!Ribozomii

Ribozomii fixai pe RE sunt responsabili de sinteza:

proteinelor p/u RE;

proteinelor p/u AG;

proteinelor p/u lizozomi;

proteinelor secretate (exportate);

proteinelor suprafeei celulare plasmalem, matrice extracelular

Ribozomii liberi din citosol sunt responsabili de sinteza:

proteinelor citozolice (tubulina, actina );

proteinelor mitocondriale;

proteinelor peroxizomilor;

proteinelor nucleare;

proteinelor ribozomale.


Membrane @ Compartmente 2014

Documents

Transcript of Membrane @ Compartmente 2014