Sub Rezolvate Biocel

download Sub Rezolvate Biocel

of 61

Transcript of Sub Rezolvate Biocel

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    1/61

    1. Conceptul actual despre organizarea mebranelor celulareWilhelm Friedrich Hofmeister 1867- notiunea de membranaWilhelm Friedrich Phillip Pfeffer si Hugo Marie de Vrie notiunea apare in manuale.

    Orice masa necesita sa fie delimitata de o membrana semipermeabila, translucida cu unindice de refractie al luminii mai mare decat cel al mediului inconjurator

    Charles Ernest Overton 1899 Permeabilitatea unor compusi este cu atat maimare cu cat solubilitatea lor in lipide este mai crescuta.

    Irving Langmuir Nobel in chimie- lipidele intinse intr-un film pe o suprafata apoasase vor orienta cu capul hidrofob catre aer si cu partile hidrofile care apa

    Evert Gorter (medic olandez) si asistentul sau Frank Grendel 1925- folosindtehnica lui Langmuir au descoperit ca lipidele extrase din memebrana eritrocitara ocupa osuprafata de 2 ori mai mare decat cea de la nivelul membranei notiunea de BISTRATLIPIDIC

    James Frederich Danielli si Hugh Davson Universitatea Collage Londra audescoperit ca in cadrul membranar se necesita studiul existentei proteinelor datorita

    tensiunii superficiale scazute. Bistratul lipidic are o valoare mai redusa a tensiuniisuperficiale decat aceeasi cantitate de lipide dispuse individual modelul Sandvich- bistratlipidic incadrat de 2 straturi de proteine globulare

    David Robertson 1957- modelul unit membrane- 2 straturi electrono opace ce

    delimiteaza unul electrono transparent. Se constata ca proteinele din exterior difera de celedin interior.

    Seymour Jonathan Singer si Garth Nicholson 1972- modelul de mozaicfluid(valabil si pt endomembrane) ME si inghetare fracturare

    Merita mentionati si Steck si Vincent MarchesiTrasaturile fundamentale ale membranei :

    eterogenitate asimetrie (diversitatea proteinelor si existenta glucidelor doar pe fata externa)

    fluiditate bidimensionala (lipide)

    motilitatea restrictionata (capul hidrofob/ hidrofil)

    2. Compozitia chimica globala a membranei celulareCompozitia membranelor difera de compozitia citosolica si extracelulara prin caractere

    fizico-chimice. Astfel, cele doua componente sunt foarte hidratate, scufundate in apa fiind

    hidrofile pe cand membrana, mediul de separare dintre doua spatii hidrofile, va trebui sa

    aiba caracteristici fiziochimice diferite, opuse chiar hidrofobe, astfel putand fi explicataconcentratia procentuala scazuta in apa a membranei 20 30% si crescuta in materie dereziduu uscat. Este o trasatura fundamental diferita de sistemele biologice ce contin apain proportie de 70 80%.Reziduul uscat 970 80%) prezinta si el o heterogenitate fiind compus din 99 % substante

    minerale (40-50% lipide, 50-60% proteine, 10% glucide) si 1% substante minerale.Componenta lipidica este de baza in membranele celulare datorita strucutruii lipidice un capat hidrofil, altul hidrofob.Membrana celulara nu constituie o bariera absoulta,ci una relatativa avand astfel douafunctii:(1) De bariera

    (2) Metabolica are la baza capacitatea de a desfasura schimburi bidirectionale si notiunea

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    2/61

    de selectivitate

    3. Lipidele membranare, definitie, clasificari

    Lipidele memnranare reprezinta o categorie larga de substate organice, relativ insolubile in

    apa, solubile in cei mai multi solventi organici, cu caracter amfifil, multe dintre ele fiind esteri

    ai unor alcooli polihidroxilici cu acizi grasi.

    Proportia diferita dintre proteine si lipide, primele fiind in procent mai mare seexplica prin masa moleculara superioara, nu prin numarul de molecule. Raportule dintreproteine si lipide este de 50:1.

    Desi exista o mare gama de lipide in membrana celulara nu se gasec toate tipurile ci doar3 categorii importante:

    (1) Fosfolipide 70-75% Clasificarea fosfolipidelor in functie de poliol

    a)Fosfogliceride pornesc de la glicerina

    b)Fosfosfingozide pornesc de la sfingozina (amino-alcool nesaturat cu doi carboni

    asimetrici) [Glicerol aminat la C2, cu lant lung mononesaturat la C1]

    Dupa ce se ataseaza la C3 al fosfogliceridelor putem face o clasficiare mai precisa:i. Fosfatidilcoline (PC) = lecitina, lekithos= galbeus de ou X= colinaii. Fosfatidiletanolamine (PE)iii. Fosfatidilserine (PS)iv. Fosfatidilinozitoli (PI)v. Acid Fosfatidic (PA)

    Din categoria fosfosfingozidelor amintim cardiolipinele, plasmalogenele si sfingomielina.

    Cardiolipinele sunt alcatuite din 2 molecule de acid fosfatidic condensate la OH laterali aiunei a 3a molecule de glicerina.Plasmalogenele sunt in proportie de 10% la nivelul encefalului, muschilor, rinichiului sitesticulului dar la nivelul miocardului ajunge pana la 50 de procente. Sunt asemanatoaredin punct de vedere structural cu fosfatidilcolinele si fosfatidiletanolaminele, au in pozitia 1

    a glicerinei un alcool gras nesaturat cu dubla legatura intre C1 si C2.

    PC + PM + GLICOLIPIDE EXTERIORPE + PI + PS INTERIORAcizii grasi :

    solubilitate in apa ++C14

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    3/61

    (3) Glicolipide (din clasa sfingolipidelor) 1-10%

    - Glicolipdele (contin sfingozina si colina dar nu au fosfor in membrana externa)Colesterolul este distribuit in proportie egala.N.B. Aparitia PS in membrana externa este semn ca celula intra intr-un proces apoptotic.Spatiul ocupat de lipide poate fi asemanat cu un cilindru al carui baza are 60A cu inaltimea

    de 30A.Prin mobiliatea lipidelor membranare, trebuie sa luam in considerare dinamicacomponentelor organice ele nu sunt statice sunt intr-o continua agitatie. Astfel miscarile

    sunt: Intramoleculare de rotatie(intregul corp) in jurul legaturii C-C 10^9 rotatii/s - flexie(a cozii) 10^8 flexii/s stergator de parbriz Intermoleculare difuzie laterala (in planul unei foite lipidice) 10^7 schimbari dedirectie/s

    flip-flop (trecerea dintr-o foita a bistratului in alta - foarte rara, aproape nula)

    1/luna, mai frecventa in endomembranele RE

    Manifestarea bidimensionala a fluiditatii bistratului lipidic da membranei celulalrecaracterul de structura cu proprietati mezomorfe specifice cristalelor lichide datoratcapacitatii lipidelor de a structura microdomenii bogate in sfingolipide, colesterol, proteinemembranare ce poarta numele de lipid rafts. Astfel se organizeaza structuri specializate alemembranei cum ar fi caveolele. Lipid rafts sunt structuri planare sau invaginate, ca

    exemplu pentru cele din urma sunt caveolele = vezicule plasmalemale in celulaendoteliala.

    Fluiditatea se moduleaza prin mai multi factori:- Fizici: presiune, temperatura

    - Chimici: intrinseci sau extrinsecio Din categoria celor intrinseci, componenta chimic propriu-zisa: acizii grasi saturati scad

    fluiditatea, cei nesaturati o cresc, colesterolul o scade, rigidizeaza membrana.

    4. Fosfolipide: distrubutie si mobilitate

    Lipidele memnranare reprezinta o categorie larga de substate organice, relativ insolubile in

    apa, solubile in cei mai multi solventi organici, cu caracter amfifil, multe dintre ele fiind esteri

    ai unor alcooli polihidroxilici cu acizi grasi.

    Proportia diferita dintre proteine si lipide, primele fiind in procent mai mare se

    explica prin masa moleculara superioara, nu prin numarul de molecule. Raportule dintreproteine si lipide este de 50:1.

    Desi exista o mare gama de lipide in membrana celulara nu se gasec toate tipurile ci doar3 categorii importante:

    (2) Fosfolipide 70-75% Clasificarea fosfolipidelor in functie de poliol

    a)Fosfogliceride pornesc de la glicerina

    b)Fosfosfingozide pornesc de la sfingozina (amino-alcool nesaturat cu doi carboni

    asimetrici) [Glicerol aminat la C2, cu lant lung mononesaturat la C1]

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    4/61

    Dupa ce se ataseaza la C3 al fosfogliceridelor putem face o clasficiare mai precisa:i. Fosfatidilcoline (PC) = lecitina, lekithos= galbeus de ou X= colinaii. Fosfatidiletanolamine (PE)iii. Fosfatidilserine (PS)iv. Fosfatidilinozitoli (PI)

    v. Acid Fosfatidic (PA)Din categoria fosfosfingozidelor amintim cardiolipinele, plasmalogenele si sfingomielina.Cardiolipinele sunt alcatuite din 2 molecule de acid fosfatidic condensate la OH laterali aiunei a 3a molecule de glicerina.Plasmalogenele sunt in proportie de 10% la nivelul encefalului, muschilor, rinichiului sitesticulului dar la nivelul miocardului ajunge pana la 50 de procente. Sunt asemanatoaredin punct de vedere structural cu fosfatidilcolinele si fosfatidiletanolaminele, au in pozitia 1a glicerinei un alcool gras nesaturat cu dubla legatura intre C1 si C2.

    PC + PM + GLICOLIPIDE EXTERIOR

    PE + PI + PS INTERIORAcizii grasi :solubilitate in apa ++C14

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    5/61

    fluiditatea, cei nesaturati o cresc, colesterolul o scade, rigidizeaza membrana.

    5. Rolul lipidelor membranare.Referitor la rolul lipidelor membranare, acestea sunt doua majore:(1) Structurale bistrat lipidic, membrana selectiva

    (2) Metabolice ambianta biosociala uneste celula cu mediul poate prezenta variatiifiziologice si patologice devenind tinte terapeutice.Deasemenea prezinta roluri in semnalizarea celulara prin componenta glicolipide.Functia metabolica se poate modula prin fosfolipaze enzime ce cliveaza lipidele existentecu un scop unul metabolic in comunicarea celulara (exemplu: cascada PLC cu IP3)Pot fi de mai multe feluri dupa locul unde cliveaza:1. PLA1 elibereaza acidul gras din pozitia 1 a glicerinei2. PLA2 - elibereaza acidul gras din pozitia 2 a glicerinei, cu formare de lizofosfatide

    3. PLB cumuleaza activitatea A1 si A2, actioneaza in general asupra lizofosfatidelor4. PLC desfac legaturile dintre glicerina si fosfat, cu eliberare de DAG

    5. PLD elimina restul legat fosforic X cu eliberare de PACa exemplu, avem PLA1 ce poate elibera acid arahidonic, care este precursorulprostaglandinelor, prostaciclinelor, tromboxanilor si leucotrienelor. Primele 3 rezulta pecalea ciclooxigenazei, iar leucotrienele din calea lipooxigenazei.

    6. Proteinele membranare. Generalitati si clasficari.Proteinele sunt si ele o componenta esentiala in organizarea membranelor, reprezentandcantitativ 50% din masa membranei celulare. Raportrul molecular lipide:proteine este de50:1, deoarece proteinele sunt macromolecule cugreutate moleculara mult mai mare.A reiesit din subiectele tratate anterior, ca lipidele au doua roluri structurale simetabolice, cel mai important insa fiind cel structural. Teaca de mielina este alcatuita 80%

    din lipide si 20% proteine-rol izolator.Proteinele membranare, datorita conformatiilor complexe pe care pot sa le adopte,contribuie la rolul metabolic al celulei, prin care se intelege bineinteles si comunicareaintra- si intercelulara, activitatea enzimatica etc.Astfel putem formula:(1) Cu cat rolul structural al unei membrane este mai important, cu atat va contine maimulte lipide.

    (2) Cu cat rolul metabolic al unei membrane este mai important, cu atat va contine maimulte proteine.

    O prima clasificare a proteinelor se poate face pe baza localizarii lor in membrane:(1) Extrinseci periferice (25%) de o parte sau de alta: endo- sau ectoproteine - se extrag cu solutii saline si agenti chelatori, nu raman asociate culipidele astfel redobandindu-si caracterul hidrofil.

    (2) Intrinseci integrale (75%) proteine ce se afla in bistratul lipdic, strabatandu-ltotal sau partial.

    Ectoproteinele se pot lega de un rest etanolaminic aparinand unei proteine din membrana

    externa proces care se numeste glipiere carboxilul din structura proteica se asociazagruparii amino din stuctura etanolaminei din capatul liber al glicofosfatidilinozitolului.

    Partea lipidica ramane pe foita externa a bistratului si poarta numere de ancora

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    6/61

    glicofosfatidilinozitolica.Endoproteinele se pot atasa membranei interne tranzitoriu si reversibil prin reactii de

    acilare (se leaga la diversi acizi grasi). Si in acest caz, ancora este cufundata in bistrat.Aceasta ancorare poate fi necesara in exprimarea functiilor unor proteine abia dupalegare adoptand conformatia necesara activitatii ei.Exemplu proteinele G mici trebuie se se lege se face tranzitia functionala dintre

    proteina citosolica si membranara.[Uneori o ancora nu este de ajuns, fiind necesare mai multe. Legarea proteinelor dedomeniile extra- sau intracelulare se face cu ajutorul enzimelor specifice. Inhibitorii ai

    acestorenzime pot astfel juca roluri in dezvoltarea tumorilor daca proteinele cu rol increstere nu se mai pot atasa membranei atunci procesul proliferarii este stopat.]Atat proteinele membranare acilate, cat si cele glipiate au tendinta de a se cumula incaveole sau plute lipidice.Proteinele periferice dupa extragere se desprind de lipide, cele integrale raman asocite,astfel fiind insolubile in apa (dializarea detergentilor duce la precipitarea prin floculare si

    au caracter amfifil).

    Majoritateaproteinelor integrale, strabat sun transmembranare, isi expun partilehidrofobe in interiorul bistratului lipidic, pe cand partile hidrofile se afla la extremitati.Proteinele integrale care se afla numai partial in membrane au fost considerate multavreme inexistente, astazi recunoscandu-se doua dintre ele:(1) Citocromul B5(2) Caveolina

    Structuri secundare si tertiare

    Proteine integrale, care strabat stratul lipidic in intregime au mai multe domenii, unul

    central transmembranar si doua la extremitati endo- si ectodomeniu.Referitor la organizarea structurilor secundare si tertiare la extremitati acestea pot lua

    conformatiile de alfa-helix si beta-foaie pliata.Alfa helix presupune existenta partilor hidrofile la interior si a celor hidrofobe la exterior,in concordanta cu hidrofobicitatea din profunzimea biustratului lipidic. In componentatransmembrana se credea ca singura confromatie posibila este cea de afla-helix, insa s-adovedit si existenta a unor structuri de beta-foaie pliata, orientate in condtrases, seaseamana cu doagele unui butoias, are deasemenea exteriorul hidrofob si interiorulhidrofil.

    Studiul membranei mitocondriale externe a adus la cunostinta formatiuni numite porine.O alta modalitate de clasificare unipas / multipas dupa numarul de treceri prinmembrana sau tip I capatul amino in ectodomeniu, tip II, capatul amino in endodomeniu.

    7. Exemple de proteine membranare: descriere si mobilitatePentru exemplificarea tipurilor de proteine s-au folosit membrane eritrocitare la studiu.

    Odata recolatate, au suferit o separare electroforetica cu gel de poliacrilamida in prezentade dodecil sulfat de sodiu, in urma careia diferitele proteine au migrat in camp electricconform gradientului lor de marime.Dupa rezultatele electroforezei, proteinele s-au numit dupa forma in care apareau:benzi:banda 1, banda 2, banda 3 etc.

    Glicoforina (A,B,C,D,E) are o migrare atipica, desi masa ei este de 30 kDa, ocupa loculproteinelor cu masa de 90 kDa, este o proteina unipas, de tip 1.

    - este o glicoproteina a membranei eritrocitare, avand un ectodomeniu mare de

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    7/61

    care se leaga 16 lanturi glucidice si un endodomeniu mic.Lanturile glucidice suntresponsabile migrarii neobisnuite. Domeniul transmembranar are 23 de aa. Functiile nusunt cunoscute exact desi se stiu urmatoarele:Glicoforina C - are functie structurala. Izoforma a glicoforinei A poate restabili functiabenzii 3 mutante . Absenta glicoforinelor caracterizeaza malaria endemica, este o reactie deadaptare. Malaria endemica cauzata de Plasmodium falciparum care invadeaza prin legarea

    la structura glucidica a glicoforinei.

    Anion Exchanger 3 AE1 banda 3 care este canal anionic de schimb pentru HCO3- si

    Cl- are endodomeniu mare si ectodomeniu mic.Spectrina este o endoproteina importantace joaca un rolfundamental in structurarea citoscheletului atasat membranei. Este unheterodimer cu o subunitate alfa si una beta, care se rasucesc usor una in jurul alteia,rezultand o structura elicoidala, astfel se structureaza niste bastonase flexibile. Bastonaseleau capacitatea de a interactiona 2 cate 2, formand tetrameri. Capetele tetramerilor, adica

    cozile bastonaselor se asociaza cate 5-6 si interactioneaza cu filamente scurte de actina,

    rezultand astfel nodurile retelei.Actina este si ea o endoproteine ce joaca rol in formareacitoscheletului.

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    8/61

    Banda 4.1 Este o proteine globulara de legatura intre citoschelet format din actina si

    spectrina pe de-o parte si endodomeniu prin legarea la glicoforina C

    Ankirina o alta endoproteina globulara ce contribuie asemeni benzii 4.1 la ancorare se

    leaga la subunitatea beta a spectrinei si la banda 3, care este o proteina transmembranara.

    8. Mobilitatea proteinelor membranare si rolul eiProteinele prezinta doua tipuri de miscari:

    (1)Difuzie rotationala miscarea de rotatie in jurul propriei axe, de 1000 de ori mai lentadecat cea a lipidelor din cauza gabaritului

    (2) Difuzie laterala mult mai lenta decat a lipidelor; poate fi limitata . Celulelepolarizate ale epiteliului unistratificat au componenta proteica diferita la nivelul poluluiapical fata de cel bazo-laterala.

    Viteaza de rotatie si difuzie laterala depind de interactiunile proteinelor intre ele putand

    sa se incetineasca sau sa se accelereze. Miscarile proteinelor au rol functional astfel elepot migra in membrana spre locuri unde sunt utile asta implica si distributie heterogena spre exemplu in celulele polare distributia proteica este diferita la polul apical fata de cellater-bazal, din considerente functionale.Determinarea miscarilor s-a facut coletaral altor cercetari:La heterocarioni, proteine marcate imunofluorescent au fost observate miscandu-se

    Limfocitele marcate cu proteine fluorescente acestea s-au redistributi sub forma de pete

    fenomen numitpatching/capping

    Experimente facute pentru determinarea migrarii moleculelor de rodopsina din celulele cubastonase din retina aceste experimente au permis determinarea vitezi si capacitatilor de

    difuzie.

    9. Citoscheletul asociat membranei: descriere si functiiTrecerea de la membrana lipidica la citosol acesta din urma fiind foarte complex

    structurat se face printr-o structura proteica deasemenea complexa citoscheletul atasatmembranei, format din endo proteine aranjate sub forma de ochiuri si noduri, pe care le-am amintit mai devreme:Glicoforina CAnion Exchanger 3 AE1 banda 3SpectrinaActina

    Banda 4.1Ankirina

    Acestea se leaga ca in imagine componenta principala fiind spectrina, monomeri despectrina se rotesc cate doi in contrasens formand dimeri care fixati cap la cap poli-merizeaza si formeaza o retea la care se leaga celalalte elemente. Polimerii de actina se

    leaga si ei in ochiurile retelei la spectrina, avand rol in ancorarea ei.Glicoforina C, banda 4.1 si ankirina au deasemenea rol in ancorare.

    10. Rolul proteinelor membranare

    Proteinele prezinta aceleasi roluri ca si lipidele:

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    9/61

    (1) Structural proteinele exemplificate la citoschelet

    (2)Metabolic in comunicare inter- si intracelulara, pot avea roluri de

    oReceptori pentru hormoni, factori de crestere, citokine si chemokine

    o Transportori prin sau cu membrana clatrina, caveolina

    oEnzime kinaze, fosfataze, fosfolipaze

    Semnalizare - proteinele G

    Proteinele membranare, cum este cazul receptorilor si integrinelor au rol in preluareasemnalelor din mediul extracelular prelucrarea acestuia si angajarea mai departe a altorcomponente in contiunarea semnalizarii catre alti centrii proces care se amplifica, avand

    ca rezultat o schimbare fie ea enzimatica sau la nivelul sintezei proteice.Pentru a intelege mai bine rolurile este necesar sa exemplificam:Integrinele sunt heterodimeri alcatuiti din subunitatile alfa si beta reprezentate deproteine unipas de tip I, cu rol in aderenta celulelor la matricea extracelulara si intrasnmiterea de informatii legate de caracteristici fizico-chimice ale unor structurimacromoleculare din mediul extracelular.

    Asadar, au rol structural si metabolic(apoptoza, diferentiere si motilitate), cel din urma nueste pe deplin cunoscut, sestieinsa ca integrinele apar in procese ca diferentierea si moarteacelulara.Caderinele deasemenea proteiene cu rol structural si metabolic, sunt esentiale instabilirea jonctiunilor.

    11. Glicocalixul: definitie, caracterizare generalaGlicocalixul reprezinta componenta glucidica astasata pe fata externa a membraneicelulare. Este compus din oligo- si polizaharide atasate de lipide sau proteine, ele nefiind

    un element de sine stator.Categoriile de glucide care participa la formarea glicocalixului sunt numite glicoconjugatesi sunt de trei feluri:

    o Glicolipide

    o Glicoproteine

    oProteoglicani

    Grosimea glicocalixului variaza intre 20-50nm, poate ajunge pana la 200 2000 nm,variind de la tesut la tesut (spre exemplu, in stomac, din cauza aciditatii stratul este mai

    gros si exista si glicoproteine specifice mucine), de la celula la celula si chiar la o singuracelula diferita la polul apical fata de cel bazo-lateral.

    Se pote formula o regula grosimea glicocalixului este cu atat mai mare cu cat proteinelesunt mai putin implicate in interactiunea cu alte celule. Cea mai mare grosime aglicocalixului este intalnita la celulele sangvine.Componentele

    Nu toate monozaharidele existente intra in constitutia membranelor, intra doar cateva, caresunt: glucoza, galactoza, manoza, fucoza, N-acetil-glucozamina, N-acetil-galactozamina,acizi sialici (o familie care deriva de la acidul neuraminic, adica acidul N-acetil-neuraminicsau N-glicolil-neuraminic), xiloza (prin care partea glucidica se leaga de o proteine) si aciziuronici(glucuronic sau iduronic), ultimii nefiind monozaharide.Asamblarea componentelor nu este intamplatoare, se face prin control enzimatic, iar asta

    exclude anumite posibilitati de asamblare, deoarece celula nu prezinta anumite enzime.

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    10/61

    Glicoziltransferazele au o stereospecificitate crescuta si sunt abundente la nivelul aparatuluiGolgi si RE, unde se sintetizeaza glicoconjugatele.

    Se poate face o diferentiere intre diferitele tipuri de glucide continute:

    (1) Glicolipidele 10% - contin un singur lant oligozaharidic, deobicei neramificat si canumar sunt cam 13-15. Nu au o conformatie linara, sunt contorsionate datorita gruparilor

    hidroxil pe care le prezinta.(2) Glicoproteinele contin o proteine de baza la ale caror asparagine, serine, treonine seleaga lanturi glucidice la prima prin legaturi N-glicozidice, la ultimele doua prin legaturiO-glicozidice.

    La locurile de legare se ramifica astfel incat, ramurile vor bi- sau triantenare.Aceste structuri contin mai multe monozaharide decat glicolipidele.

    (3)Proteoglicani descoperiti tarziu, compozitie speciala 90% glucide, 10% proteine,lanturile lor glucidice sunt cele mai lungi si poarta denumirea de GAG(glicozaminoglicani). Aceste lanturi au si ele o structura speciala sunt formate dintr-o

    structura dizahardica repetitiva un zahar sau aminozahar si un acid uronic (cu exceptiakeratan-sulfatilor care contin un zahar si un aminozahar, nu au acid uronic)

    Exista anumite reglui in formarea lanturi:(1) Capetele lanturilor au incarcatura negativa, astfel(2) Glucoza nu se afla niciodata terminal(3) Acizii sialici se afla la capatulterminal (poate aparea chiar sub forma de polimer)Se studiaza prin citochimie ultrasturala cu lectine sau cu ajutorul rosului deruteniu(densitate si grosime)

    12. Functiile componentei glucidice a membranelorGlucidele au mai multe roluri importante:(1) Rol protector fiind o bariera intre spatiul extracelular si bistratul lipidic cucomponentele sale. Spre exemplu, in stomac, stratul glucidic este mult mare. Un cazasemantoril intalnim la eritrocite care prezinta si ele un glicocalix gros.

    (2) Asigura electronegativitatea partii externa a membranei celulare lucru ce face opresteinteractiunea dintre celule, aceasta realizandu-se prin control celular numai atunci candeste cazul si unde este cazul ex. Jonctiuni celulare.

    (3) Procese de recunoastere celulara comunicarea celulelor intre ele. Fenomene

    fiziologice care se bazeaza pe unele modificari glucidice la suprafatacelulelor, exemple fiinda. Eritrocitele, dupa desializare sunt eliminate din organism. (ficat si splina)

    b.Extravazarea leucocitelor diapedeza reprezinta trecerea unor celule sangvine dinsange in tesuturi se declanseaza printr-o cascada complexa la un stimul inflamator.c. Fertilizarea capacitatia modificari enzimatice glicoproteice si lipidice ce crescmetabolisul si motilitatea spermatozoidului cat sireactia acrozomiala etc.d. Grupul sangvin AB0 se bazeaza tot pe recunostere de tip glucidice. Receptori celulari majoritate glicoproteine

    f. Acizii sialici au rol indiferentiere si moarte celulara13. Conceptul de microdomenii de membrana

    Pentru a defini conceptul micrdomenii, trebuie luata in considerare distributia

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    11/61

    asimetrica lipidelor in membrana distributie realizata cu mare consum energetic prinprocesul de biogeneza. Datorita distributiei asimetrice si a dinamicii lipidelor despre caream spus mai devreme ca se comporta ca un fluid (modelul mozaic fluid) se poate spune caprezinta propietati mezomorfe, ca ale cristalelor lichide:

    ...certain organic materials do not show a single transition from solid to liquid, but rather a

    cascade of transitions involving new phases. The mechanical properties and the symmetry

    properties of these phases are intermediate between those of a liquid and those of a crystal. Forthis reason they have often been called liquid crystals. A more proper name is mesomorphic

    phases Mai mult decat atat, fosfolipedele, colesterolul,glicolipidele si anumite proteine din membrana prezinta capactitatea de a se uni,

    agrega(desi nu foarte stabil) spontan laolalta, dupa considerente biochimice inmicrodomenii de membrana, adica, conglomerate de mai multe tipuri de lipide si proteinece se afla la un moment dat unite.

    In cadurul membranelor se respecta modelul deplute lipidice lipid rafts si reprezintaconglomerate ce au un scop structural (ex: caveolina) sau metabolic tin anumite structurilegate pentru a forma complexe de actiune supramoleculare.

    Cum spuneam, plutele lipidice se agrega pe considerente fizico-chimice si construiesccomplexe fie ele plane sau invaginari(caveole), ce ce este de asteptat, ele prezinta ofluiditate mai scazuta, lucru explicat prin variatia unor componente:(1) Colesterol de 3-5 ori mai abundent

    (2) Sfingolipidele (SM si glicolipdele) sunt cu 30-35% mai abundente(3) Glicerofosfolipdele mai slab reprezentate(4) Lipidele foitei interne (PS, PI) sunt mai slab reprezentate

    (5)Lipidele prezinta acizi grasi saturati mai rigizi!(6)

    14. Caile de semnalizareSemnalizarea celulara = modalitatea prin care celulele pot comunica intre ele indiferent dedistanta la care se afla.- Endocrine- Paracrine- Autocrine- Juxtacrine intre celulele jonctionate

    Mecanismul are la baza interactiunea dintre molecula semnal (ligand) si R.Tipul de raspuns pe care celula il creeaza este dependent de setul de proteineefectoare,acesta fiind motivul pentru care acelasi stilmul poate duce la rapsunsuri diferitein tipuri diferite de celule.Ex:

    Acetilcolina:- determina contractia fibrei musculare scheletice - relaxarea muschiului cardiac - secretia celulelor din mucoasa gastrica si a celor din medulosuprarenala

    Raspunsul celular va determina unul din cele 3 efecte posibile ale semnalizarii celulare :supravietuirea(cel mai des intalnit efect), proliferarea(atunci cand intr-un anumit tesut enevoie de mai multe celule,ajuta la homeostazia celulara), apoptoza(apare in lipsa oricaruisemnal sau a unui semnal specific).Mecanismul semnalizarii are urmatoarele etape:

    1.Initierea semnalului prin interactiunea ligand + R(punerea in comun a

    suprafetelor organizate de structurile tertiare sau cuaternare ale celor 2 molecule)

    - punti de H

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    12/61

    - leg electrostatice- leg hidrofobe

    2. Transductia semnalului si activarea R(modificari conformationale alereceptorului dat interctiunii cu ligandul;modificarile se propaga prin domeniultransmembranar al receptorului pana la endodomeniu => activarea R)

    3. Activarea efectorului si amplificarea semnalului

    - un R activat poate provoca activarea unui numar mai mare de E-fiecare efector va prelua semnalul de la cel anterior si il va da mai departe =>amplificare

    4. Atenuarea semnalului si desensibilitatea celulei (inactivarea efectorului sidesfacerea ligandului de R)

    15. Receptorii pt hormoni si neurotransmitatori (definitie, criterii de clasificare)

    I. Receptorul pt molecule semnal lipofile (hidrofob)

    R pt cortizol, hh. Tiroidieni, estrogeni, progesteron, vitamina D, acid retinoicReceptorul are un sit pt hormon, un sit pt molecula de ADN si un domeniu de activarea a

    transcrierii. In citosol este intr-o stare complexata inactiva datorita unui complex proteicinhibitor.Asocierea dintre R si ligan determina la nivelul nucleului : trancrierea genei, exprimareagenei si un raspuns specific legaturii ligand R.

    II. Receptorii pt molecule semnal hidrosolubile1. R cu functie de canal ionic R pt acetilcolina2. R cuplati cu proteinele G heterotrimerice tip I cu 7 treceri prin planul

    membranei,in ectodomeniu va fi situl de legare al ligandului si inendodomeniu se va lega cu proteinele G heterotrimerice:

    15 receptori pt serotonina

    9 pt adrenalina5 pt acetilcolina

    3. R cu activitatea guanilatciclazica unipas, tip IR pt factorul natriuretic atrial elimina Na si apa din rinichi

    4. R cu activitate tirozin- kinazica:Factori de crestere

    5. R cu activitate fosfatazica glicoproteina membranara unipas

    CD45 din membrana limfocitelor B si T6. R cuplati cu tirozin kinaze citosolice

    hh de crestere, citokine, R specifici anitigenelor

    7. R cu activitate Ser- Thr- kinazica:factori de crestere transformati beta minus ce determina proliferarea, sinteza proteinelormatricei extracelulare inclusiv cele responsabile cu formarea matricei ososase.

    16.Explicati modularea activitatii adenilatciclazei membranare de catre receptoriicuplati cu proteinele G heterotrimerice

    R cuplati cu proteinele G heterotrimerice sunt proteine transmembranare multipas tip cu 7trecere prin planul membraneii, cu ectodomeniu mare situs de lagare a ligandului si

    endodomeniu mic situs de legare pt proteinele G , cat si locuri necesare desensibilizarii.

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    13/61

    Exista 9 R pt adrenalina, 5 pt acetilcolina, 15 py serotonina.

    Mecanism :

    legarea ligand + activarea R

    interactiunea R cu proteinele G si activarea acestora prin eliberarea de GDP, legarea

    GTP si disocierea trimerului in subunitatea alfa si heterodimerului beta si alfa

    transmiterea semnalului la efectorul din aval

    Proteinele G:Gs activeaza adenilatciclaza si canalele de CaGi inhiba adenilatciclaza si activeaza canalele de KGq activeaza fosfolipaza CG olfactorii activeaza adenilatciclaza in neuronii olfactorii

    Go inhiba canalele de Ca, activeaza canalele de K si activeaza fosfolipaza CGt- transducina activeaza GMPc fosfodiesteraza in celulele fotosesnsibile cu bastonaseMai au rol si in modularea glicolizei din mm striati si metabolizarea glicogenului (inhiba

    formarea acestiua prin proteinkinaza A activata de AMPc)

    17. Mesagerii secunzi: definitie, exemple, efectori intracelulari

    Mesagerii secunzi sunt compusi care poarta informatia transmisa de primul mesager avandcapacitatea de a modifica activitatea unor proteine intracelulare care pot avea rolenzimatic, intervin in contractie sau in asigurarea permeabilitatii membranare.Exemple: AMPc, GMPc, IP3, DAG,Ca2+

    AMPc este un nucleotid ciclic cu rol de mesager secund reglat de fosfodiesteraza siadenilatciclaza. GMPc este mediatorul semnalelor luminoase cuplat cu Gt. IP3 determinadeschiderea canelelor ionice ptr Ca2+ din reticulul endoplasmic in citosol. DAG ramaneancorat de membrana lipidica si activeaza pkC. Ca2+ functioneaza ca mesager secundimpreuna cu previousii* sau independent sau cu legandu-se de calmodulina->calmodulina+4Ca.Efectorii intracelulari sunt activati de mesagerii secunzi ca raspuns la mesajul primit de la

    hormoni/neurotransmitatori. Exemple: pkA (adenilat ciclaza), pkC(fosfolipaza C)Sistemul efector de mesageri secunzi adenilat ciclaza:ATP->AMPcactivat de glucagon, PTH, ACTH, adrenalina prin R beta adrenergiciinhibat de receptorii alfa adrenergici si somatostatina

    18. Transportul pasiv: clasificare, exempleDatorita lipsei sau necesitatii consumului de energie, transportul prin membrana

    celulara se considera pasiv sau activ. Transportul pasivcare se mai numeste disipativ,entropic (diminueaza gradientul de concentratie) se desfasoara fara consum de ATP. Caleatransportului pasiv printre moleculele lipidelor membranare poate fi urmata de moleculenepolare, deci hidrofobe O2, CO2, CO, N, NO, benzen- dar si de molecule polare mici, cu

    masa sub 100 Da apa, etanol, uree, glicerina. Acest tip de transport poarta numele de

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    14/61

    difuzie simpla sau pasiva.Pentru moleculele polare mari cat si pt transportul prin membranba se face prin

    proteine membranare organizate in structuri specifice. Acestea poarta denumirea detransportori, pt molecule polare mari glucoza, aa, nucleotide, sau canale ionice H, Na,HCO3, K, Ca, Cl, Mg. Transportorii si canalele ionice efectueaza un tip de transport difuzie facilitata.

    Transportul singular/uniport defineste deplasarea unei singure entitati chimice ion/molecula, in timp ce transportul cuplat/ co-transport, se refera la 2 sau mai multe entitatichimice transportate, simultan, adica intr un singur ciclu. Cand toate componentele sunttransportate in acelasi sens simport, cand sensul este diferit antiport.

    Uniport GLUT1- transportor de glucozaSimport co-transportul de Na-glucoza SGLT1 din mb apicala a enterocitelor, este

    transport activ secundar deoarece desfasurarea sa are la baza existenta unui gradient deconcentratie de Na rezultat in urma transportul activ.

    Antiport canalu de schimb anionic HCO3/Cl din membrana eritrocitara

    schimbatorul de 1 Ca/ 2 Na (deci un al transport activ secundar) celule

    excitabile sau secretoare

    In ceea ce priveste canalele ionice, celula poate controla starea lor (deschise/ inchise).1. Canale ionice controlate electric (prin voltaj) modificarea potentialului de

    membrana. Potentialul cu valoare normala 50mV-70mV mentine canalele inchise.2. Canale ionice controlate chimic, prin liganzi. Se deschid atunchi cand leaga un

    compus chimic. Ligandul se poate lega in ectodomeniu ligand extracelular sau inendodomeniu ligand citoslic

    3. Canale ionice controlate mecanic se deschid sau se inchid o data cu exercitareaunei tensiuni mecanice la nivelul membranei.

    Activitatea canalelor ionice are un caracter ciclic, de aceea mentionam ca starea de repauspresupune absenta stimulului, strea deschisa trecerea ionilor dupa aparitia stimulului, iarstarea inactiva este ocupat de ligand dar se mentine inchis. Are ca rezultat mentinerehomeostaziei.

    In concluzie, modalitatile de reglare sunt urmatoareleCalea mesagerilor secunzi forma fosfo/desfo

    Ligandul este o structura capabila de a schimba conformatia canalului ionicDiferenta de potential speficita tipului de celula cu care are contactModificari mecanice impuse de citoschelet

    19. Calea de semnalizare JAK STATEste o cale de semnalizarea intalnita in semnalizarea prin mediatori locali citokine dar sipentru hormoni e.g. somatotropina si prolactina.Acesti receptori citokinici actioneaza prin enzime tirozin kinaze citoplasmatice JAKJanus kinase care fosforileaza si activeaza proteine reglatoare genice STAT signaltransducers and activators of trasncription.

    Proteinele STAT sunt localizate in citosol si sunte denumite proteine latente deoarece

    migreaza in nucleu si isi exercita functia reglarea transcriptiei genice numai dupa ce au

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    15/61

    fost activate.Receptorii citokinici sunt deobice dimeri sau trimeri, asociati functional cu proteinele JAK(1,2,3 Tyk2).Legarea moleculei semnal declanseaza o tranzatie conformationala care apropie proteineleJAK una de alta astfel incate aceastea sa se transfosforileze astfel activandu-se, crescandu-le activitatea domenilor tirozin kinazice.

    Aceste domenii tirozinkinazice fosforileaza resturi tirozinice din structura receptorilorintracelulari, activand aceste resturi tirozinice. Aceste resturi activate pot deveni puntipentru legarea proteinlor STAT. Deasemenea se pot lega proteine adaptoare Ras-MAP-kinaze.O proteina STAT prezinta un domeniu SH2 care indeplineste doua functii. In primul rand,se leaga de puntea de tirozina amintita mai devreme. Dupa legare, proteina STAT estefosforilata fiind practic activata. Dupa aceasta fosforilare ea disociaza legandu-se de altaproteine STAT activata.

    Dimerul STAT, activat, intra in nucleu unde, impreuna cu alte proteine reglatoare se leagala un ADN responsive element stimuland transcriptia genica.

    Inactivarea acestui sistem se face prin bucla de feedback negativ realizabila la mai multeetaje, care urmareste in principiu desfosforilarea componentelor.

    20. Aquaporine. Semnificatii si implicatii medicaleAquaporinele sunt canale de apa ce pot fi introduse in membrana celulara la nevoie. Acesteaquaporine sunt foarte abundente in celule unde transportul de apa este foarte intens celulele epiteliale si rinchi.Principala caracteristica prin care se evidentiaza aquaporinele este capacitatea lor de aactiona ca si canale de apa fara insa a permite traficul ionilor caracteristica importanta in

    mentinerea gradientelor de concentratie ionica. Ele isi realizeaza functia prin structuralordeosebita prezina un por care are grupari carbonil dispuse pe peretii circulari interiori pede-o parte, iar pe de alta parte prezinta aminoacizi hidrofobi. Porul este mult prea ingustpentru un ion hidratat, iar deshidratrea lui ar necesita un consum energetic nerealizabil inacel loc.Pentru moleculele de apa, aquaporinele mai prezinta doua asaparagine care se leaga laatomul de oxigen. Deoarece se leaga la oxigen si nu la hidrogen, aquaporinele nu sunt

    permeabile nici pentru protoni.Prezenta aquaporinelor in anumite tesuturi explica caracteristicile lor speciale realizabile inanumite circumstante, de la care pot pleca si implicatiile medicale.

    1. Transportul prin celule epiteliale AQP sunt implicate in transportul de apa in anumitetesuturi. Transportul activ de solviti prin membrane genereaza gradiente osomtice careatrag dupa sine transportul apei facilitat in acest caz de AQP. Putem spune ca membrana

    este mai permeabila daca prezinta AQP.

    Astfel, lipsa AQP in anumite tesuturi poate declansa patologia lipsa lor la nivel renalpoate cauza o absorbtie ineficienta de apa. Patologia poate aparea si la nivelul glandelorsalivare sau arborelui traheobronisc unde pot aparea deficiente secretorii.2. La nivel cerebral localizarea AQP apare la jonciunile hematoneuronale. Implicate inacest caz sunt in special astrocitele. Se pot declansa astfel edeme cerebrale.

    3. In migrarea celulara AQP intervin in angiogeneza explicabil si la nivel tumoral.S-a

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    16/61

    observat o inaintare mai inceata a tumorilor la soareci care nu prezentau AQP.4. La nivelul pielii aquagliceroporinele regleaza nivelul hidratarii prin transportulmoleculelor de glicerol.

    5. Metabolismul lipidic AQP exista in membrana adipocitelor influentand traficultransmembranar contribuind astfel la hipertrofia acestora.

    22.Proteinele G heterotrimice.Proteinele G sunt o familie de proteine cu rol in transmiterea semnalelor, determinandschimbari metabolice in interiorul celulei.Proteinele G heterotrimerice sunt alcatuite din 3 subunitati , si . Subunitatea este cea care ii confera rolul. Sunt evidentiate mai multe tipuri de proteine G: Gs,Gi,Gq,Gt. Auactivitate GTP-azica.Sunt proteine switch. Inactive sunt legate de GDP si devin active cand sunt legate de GTP.

    Odata activata, subunitatea se detaseaza de celelalte unitati si activeaza o enzima(mesageri secunzi) sau un canal ionic. Cateva exemple unde sunt intalnite proteinele G:

    cascada adenilat ciclazei, cascada fosfolipazei C.Inactivarea se face prin activitatea hidrolazica intrinseca a subunitatii alfa, reasociandu-secu subunitatile beta si gamma.Proteinele G:

    Gs activeaza adenilatciclaza si canalele de CaGi inhiba adenilatciclaza si activeaza canalele de KGq activeaza fosfolipaza CG olfactorii activeaza adenilatciclaza in neuronii olfactoriiGo inhiba canalele de Ca, activeaza canalele de K si activeaza fosfolipaza CGt- transducina activeaza GMPc fosfodiesteraza in celulele fotosesnsibile cu bastonaseMai au rol si in modularea glicolizei din mm striati si metabolizarea glicogenului (inhiba

    formarea acestiua prin proteinkinaza A activata de AMPc)

    23. Modalitati generice de reglare a activitatii canalelor ionice membranare

    Canalele ionice sunt complexe proteice care permit intrarea/iesirea diferitilor ioni prinmembrana celulara, fara ele fiind imposibil acest lucru.

    Exemple de canale ionice:-Na/K ATPaza: pastreaza un gradient electrochimic constant, mentinand celula polarizata-H/K ATPaza: scoate H in afara celulei (intalnita mai des la celulele din stomac)

    -Ca ATPaza: cu rol in contractia musculara.Reglarea poate fi facuta prin mai multe moduri:1. Canalele ionice urmeaz calea proteinelor de export, fiind sintetizate de ribozomiiata a i reticulului endoplasmic rugos (RER). Ulterior sufer o serie de prelucr rin drumul spre cisternele aparatului Golgi, de unde sunt secretaten vezicule de exocitoz .2. calea mesagerilor secunzi: reglarea canalelor prin fosfo/defosfo3. isi modifica conformatia cand ligandul s-a atasat de el4. exista unele canale voltaj-dependente care se deschid numai cand diferenta de potentialspecifica tipului de celula e atinsa5. deschiderea data de modificarile mecanice induse de citoschelet

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    17/61

    24. Transport activ clasificare si exemple

    Transportul activ mai porta numele de transport anti-entropic datorita sensului opusgradientului de concentratie in care are loc deplasarea, ca urmare, un astfel de fenomennecesita consum de energie.Pompa de Na/K este o structura complexa, formata dintr-un tetramer cu 2 subunitati mari

    alfa unitate catalitica si transportoare , si 2 subunitati mici beta unitate reglatoare,necesara pt impachetarea primei subunitati la nivelul RE, in biosinteza.

    Mecanismul de pompare presupune 7 etape ce au ca rezultat expulzarea a 3 ioni deNa si introducerea a 2 ioni de K.1. Legarea a 3 ioni de Na pe versantul citosolic al subunitatii alfa a pompei2. Legarea ATP pe endodomeniu subunitatii alfa3. Fosforilarea unui radical aspartat prin scindarea ATP la ADP si schimbareaconformatiei proteinei care duce la expunerea celor 3 ioni de Na pe ectodomeniu

    ectodomeniul subunitatii alfa4. Discocierea si expulzarea in exterior la ionilor de Na si legarea la

    ectodomeniul subunitatii altfa a 2 ioni K5. Hidrolizarea aspartilfosfatului si schimbarea conformatiei subunitatii alfa6. Internalizarea si expunerea ionilor K pe endodomeniul subunitatii alfa7. Disocierea ionilor K si eliberarea i citosol cu inchiderea unui ciclu de

    pompare.

    Pompa Na/K este electrogena, 3-2 , mentine potentialul de membrana. Consuma jumatatedin cantitatea celulata de ATP. Inhibarea actiunii prin ouabaina duce la incapacitateacelulara de a mentine homeostazia.

    Categorii de pompeTipul P de ATPaze:

    -Na/k, H/K, Ca ATPaza, pompa protonica H-ATPazaTipul V de ATPaze:

    de tip vacuolar, pompeaza protoni in endosomi sau lizosomi

    Tipul F ATPaze:

    sintetizeaza ATP din energia rezultata prin disiparea unui gradient protonic

    existentTipul E ATPaze:

    sunt enzime ale suprafetei celulate cu rol in hidroliza diversilor

    nucleozidtrifosfatilor (inclusiv ATP) cu rol in semnalizare

    Transportorii ABC sunt prezenti atat la eucariote cat si la procariote, sunt de o mareduiversitate si au capacitatea de a transporta de la ioni, glucide, aa, vitamine, lipideantibiotice, medicamente pana la oligozaharide, oligopeptide, proteine mici. Sunt formati

    din domenii transmembranare prin care trece substanta transportata, domenii de legare anucleotidelor pe fata citosilica a membranei si au rolul de a lega si hidroliza ATP, domeniide legare a solutiilor pe fata externa, cu rol in preluarea si transferarea substanteitransportate.

    Mecanismul transportorilor:1. Asociera substantei de transportat la domeniul de legare al acesteia (SBD)

    2. Legarea ATP la NBD nucleotid binding domain

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    18/61

    25. Pompe- ATPaze: - definitie, clasificare, exempleTransportul activ mai porta numele de transport anti-entropic datorita sensului opusgradientului de concentratie in care are loc deplasarea, ca urmare, un astfel de fenomennecesita consum de energie.Pompa de Na/K este o structura complexa, formata dintr-un tetramer cu 2 subunitati mari

    alfa unitate catalitica si transportoare , si 2 subunitati mici beta unitate reglatoare,necesara pt impachetarea primei subunitati la nivelul RE, in biosinteza.

    Mecanismul de pompare presupune 7 etape ce au ca rezultat expulzarea a 3 ioni deNa si introducerea a 2 ioni de K.

    1. Legarea a 3 ioni de Na pe versantul citosolic al subunitatii alfa a pompei2. Legarea ATP pe endodomeniu subunitatii alfa3. Fosforilarea unui radical aspartat prin scindarea ATP la ADP si schimbarea

    conformatiei proteinei care duce la expunerea celor 3 ioni de Na pe

    ectodomeniu ectodomeniul subunitatii alfa4. Discocierea si expulzarea in exterior la ionilor de Na si legarea la

    ectodomeniul subunitatii altfa a 2 ioni K5. Hidrolizarea aspartilfosfatului si schimbarea conformatiei subunitatii alfa6. Internalizarea si expunerea ionilor K pe endodomeniul subunitatii alfa7. Disocierea ionilor K si eliberarea i citosol cu inchiderea unui ciclu de

    pompare.

    Pompa Na/K este electrogena, 3-2 , mentine potentialul de membrana. Consuma jumatatedin cantitatea celulata de ATP. Inhibarea actiunii prin ouabaina duce la incapacitateacelulara de a mentine homeostazia.

    Categorii de pompe:Tipul P de ATPaze:

    -Na/k, H/K, Ca ATPaza, pompa protonica H-ATPazaTipul V de ATPaze: -de tip vacuolar, pompeaza protoni in endosomi sau lizosomiTipul F ATPaze: -sintetizeaza ATP din energia rezultata prin disiparea unui gradient protonic existentTipul E ATPaze: -sunt enzime ale suprafetei celulate cu rol in hidroliza diversilor nucleozidtrifosfatilor

    (inclusiv ATP) cu rol in semnalizareTransportorii ABC sunt prezenti atat la eucariote cat si la procariote, sunt de o mareduiversitate si au capacitatea de a transporta de la ioni, glucide, aa, vitamine, lipide

    antibiotice, medicamente pana la oligozaharide, oligopeptide, proteine mici. Sunt formatidin domenii transmembranare prin care trece substanta transportata, domenii de legare anucleotidelor pe fata citosilica a membranei si au rolul de a lega si hidroliza ATP, domenii

    de legare a solutiilor pe fata externa, cu rol in preluarea si transferarea substanteitransportate.

    26. Mecanismul semnalizarii transmembranare via R cu activitate tirozin-kinazica.Sunt in general proteine unipas de tip I care exista ca monomeri si dupa

    interactiunea cu ligandul, dimerizeaza. Exceptie face R pt insulina care se gaseste subforma de dimeri la formarea carora participa punti disulfurice.

    Domeniul transmembranar este structurat sub forma de alfa helix si contine 28 35

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    19/61

    aa. Endodomeniul are activitate tirozin-kinazica. Ectodomeniul prezinta domenii repetitivebigate in leucine, cisteina, imunoglobuline si fibronectine de tip III.Mecanismul:1. R+ligand determina activarea domeniului catalitic al R si dimerizarea R2. autofosforilarea incrucisata la multiple tirozine ale domeniilor citosolice ale R3. interactiunea cu efectori care contin domenii omoloare SRC de tip 2, tirozine

    modificate prin fosforilare ce devin zone de interactiune.4. Activarea efectorilor legati prin SH2 (SRC hemology 2)Prezinta ca efectori :- fosfolipaza C gamma 2 domenii SH2- protein tirozinkinaze fara functie de R SH2- proteine care activeaza GTP azele mici. GTPc GDP- fosfatidilinozitol 3'- kinaza Receptorii tirozin-kinazici reprezinta acea clasa de receptori care au prezinta activitate

    protein tirozin-kinazica intrinseca in domeniile citosolice. Liganzii pentru acesti receptorisunt solubili (hormoni peptidici) in care includem: NGF, FGF, EGF si insulina.

    27.Endocitoza mediata de R (definitie, semnificatie):- face parte din capitolul pinocitozei

    Termenul a fost introdus in 1976, de catre Goldstrein si Brown preocupati de metabolizareaLDL si rolul acestuia in controlul si modularea colesterolemiei si ateroscleroza. Ligandulse leaga de R spefici de pe suprafata celulei. Complexele R-ligand sunt adunate inprofunzimea versantului membranar intern cu un complex de endomembrane a caruicomponenta de baza este clatrina.

    Aceste microdomenii adancite in membrana invelite in clatrina sunt denumite structuri cuinvelis. Mai multe structuri cu invelis devin vezicule cu invelis.

    Rolul clatrinei este de a controla adancirea microdomeniilor membranare care devinestructura cu invelis, are capacitatea de a se asambla in trimeri numiti TRISCHELIONI.Acestia formeaza ochiuri pentagonale sau hexagonale ce se asambleaza in vezicule,asemanatoare unei mingi de fotbal.

    Dupa desprinderea veziculei din membrana, pierzandu-se invelisul de clatrina, veziculadevine endozom. Acesta se asociaza cu un lizozom preexistent in celule si devinelizozom.

    Ligandul este introdus in celula cu o concentratie mai mare decat cea din mediu.Endocitoza mediata de R a fost descrisa pt lipoproteine plasmatice, tranferina si factoride crestere. Patocitoza este endocitoza mediata de R pt moleculele mici descrisa pt

    acidul folic.Asocierea moleculelor mici cu R (ectoproteine cu ancora glicofosfatidilinozitolica)

    determina sechestrarea loc in caveole si trec in citoplasma direct prin canale din

    membrana caveolara.Are un rol important in reciclare, semnalizare celulara, trasport, biosinteza.Endosomii sorteaza componentele endocitate si participa la semnalizare.

    28. Definiti urmatoarele notiuni: cotransport, simport, antiportTransportul singular/uniport defineste deplasarea unei singure entitati chimice ion/molecula, in timp ce transportul cuplat/ co-transport, se refera la 2 sau mai multe entitati

    chimice transportate, simultan, adica intr un singur ciclu. Cand toate componentele sunt

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    20/61

    transportate in acelasi sens simport, cand sensul este diferit antiport.Uniport GLUT1- transportor de glucozaSimport co-transportul de Na-glucoza SGLT1 din mb apicala a enterocitelor, este

    transport activ secundar deoarece desfasurarea sa are la baza existenta unui gradient deconcentratie de Na rezultat in urma transportul activ.

    Antiport canalu de schimb anionic HCO3/Cl din membrana eritrocitara

    schimbatorul de 1 Ca/ 2 Na (deci un al transport activ secundar) celule excitabile sausecretoare

    27. Etapele fagocitozeiPrin fagocitoza celulele specializate- macrofagele-preiau si digera particule mari cum arfii:bacteriile,detritusurile,celule imbatranite, astfel particule mari preluate in vacuole de

    fagozomi sunt digerate in urma fuzionarii cu lizozomii.Legarea unei particule de receptor declanseaza emiterea pseudopodelor care inconjoara

    particula.La nivelul membranei vor fi implicati receptori fagocitotici care se ataeaza decomponente ale suprafetei particulei de fagocitat,componente care se numesc opsonine.Dupa fuzionarea membranelor se formeaza o vezicula mare intracelulara-fagozom.Fagozomul fuzioneaza cu lizozomul in interiorul caruia materialul ingerat este digerat de

    hidrolazele acide lizozomalePrin fagozitoza sunt distru i agen ii patogeni de c tre macrofagii sistemului imunitar. Adesee ace ti agen i trebuie sa fie marca i de c tre anticorpi, pentru a fi recunoscu i de c tre fagocite,leucocite i limfocite. Alte tipuri de celule, care opereaz prin fagocitoz sunt granulocitele neutrofile, celulele dendritice din organele limfatice, celulele gliale,monocitele, macrofagele.Etape:

    1. Chemotactismul fenomenul de atragere/respingere a celulei fagocitare2. Adeziunea - membrana celulei fagocitare ader la membrana particulei, ce urmeaz a fi ingerat , etap datorat lectinelor de pe suprafa a microorganismului; 3. Ingestia - invaginarea particulei str ine i formarea fagozomului; 4. Digestia - realizat de enzime intracelulare.

    29. Clasificarea jonctiunilor

    Sunt sisteme de ancorare intre celule, sau intre acestea si matricea extracelulara care

    au menirea de a stabiliza structura tisulara. Sunt structir de ordinul nm, motiv pentru careexaminarea se face la ME.

    Observate la ME, joctiunile pot avea forma de disc, spot macule, sau de banda

    zonule.Rolurile jonctiunilor:

    stabilizarea mecanica a tesuturilor

    controleaza transportul markerilor in spatiul extracelular

    controleaza comunicarea intercelulara

    compartimenteaza suprafata celulara in domenii celulare: domeniul apicat si

    domeniul latero-bazal

    Clasificare:

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    21/61

    A. Jonctiunile simple- spatiile intercelulare:- Jonctiuni simple digitiforme- Jonctiuni simple denticulateB. Jonctiuni speciale:- Jonctiuni stranse: - pentalaminata, heptalaminata ZONULA OCCLUDENS

    - Jonctiuni de atasare: 1. pe microfilamente de actina: - celula celula ZONULA ADHERENS - celula matrice JONCTIUNEA FOCALA 2. pe filamente intermediare: - celula celula MACULA ADHERENS (DESMOZOMUL IN SPOT) - celula matrice HEMIDESMOZOMUL

    - Jonctiuni de comunicatie GAP (NEXUS)- Complexule jonctionale

    C. Jonctiuni cu specificitate de tesut:- Discuri intercalare- Sinapsa

    30. Jonctiunea de comunicatie/ Gap/ NexusAre aspect de macula. Distanta dintre cele doua celule este de 2 nm- spatiu relativ mic,poate afecta transportul de markeri in spatiule extracelular. Componenetele jonctiunii sunt:- cele 2 membrane

    - conexoni 100/jonctiune. Are o structura proteica cu aspect cilindric sau prismahexagonala, avand o lungime egala cu grosimea plasmalemei, formata din 6 subunitatiproteice. Conexina este o proteina transmembranara multipas cu greutatea de 30 000 dal.Cele 6 subinitati proteice lasa un canal hidrofil cu diametrul reglabil 0,2 2 nm, depindede concentratia de Ca. Conexonii sunt asezati fata in fata, in membranele care participa larealizarea jonctiunii, stabilindu-se in acest fel un canal de comunicatie intercelulara.Canalul hidrofil poate fi strabatut de molecule cu greutati moleculare mici: ino, hh, AMPc,

    unde de depolarizareLocalizarea jonctiunii intre celulele epiteliale sub desmozomi catre polul bazal. Se poatelocaliza in portiunea verticala a discului intercalar.

    31. Complexe jonctionaleEste formal din jonctiunea stransa, zonula adherens, macula adherens.

    32. Discul intercalarUn complex de jonctiuni prezent intre miocardocite. Are forma de scara cu portiuniverticale si orizonatale. In portiunile orizonatale se gasesc zonula adherens, maculaadherens si filamentele intermediar de desmina. In portiunile verticale se gasesc jonctiuniGAP.

    33. Jonciunea stransa

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    22/61

    Se mai numeste jonctiunea pentalaminata, heptalaminata si zonula occludens.Cele 2membrane celulare se pot afla la o distanta de 2 nm heptalaminata sau isi pot suprapunestraturile externe- pentalaminataSe numeste zonula pentra ca are aspect de banda sau panglica si occlundes pt caocluzioneaza total sau partial spatiul extracelular afecteaza transportul de markeri inspatiul extracelular, jonctiunile fiind impermeabile pentru macromolecule, lasand sa treaca

    doar moleculele mici ioni.A doua componenta este reprezentata de sirurile de proteine gemene occludine; proteineintegrale care se aseaza 2 cate 2, fata in fata, realizand legaturi de tip homofilic pe frontulextracelular o structura asemanatoare unui fermoar. In grosimea membranei celularesirurile de proteine gemene realizeaza o retea de ochiuri regulate fagure de miere(rigida)sau neregulate- jonctiune flexibila.La locul de realizare al jonctiunii au loc rearanjari ale fosfolipidelor din stratul extern, carese unesc si formeaza inele de fuziune care ocluzioneaza spatiul extracelular, blocand

    trecerea macromoleculelor de o parte si de alta a jonctiunii.A treia componenta componenta citoscheletului este reteaua de microfilamente de

    actina, pe care se fixeaza sirurile de proteine gemene.Joctiunile stranse apar in saptamana a 4a de viata intrauterina, intre celulele epiteliale.Intai sunt macule, apoi devin zonule. Sunt responsabile de compartimentarea suprafeteicelulare in domenii : apical si latero-bazal.

    Permebilitatea jonctiunii scade exponential o data cu cresterea numarului de siruri deproteine gemene.

    34. Jonctiunea de atasare pe microfilamente de actina clasificare, descriereSunt celula-celula sau celula-matrice. Distanta dintre membrane este de 15-30 nm, distantamare ce nu afecteaza transportul markerilor. Contin o proteina linker transmembranaracare va stabili legaturi de tip homofilic/heterofilic. Acestea pot fi selectine, integrine,

    imunoglobuline toate 3 stabilesc leg de tip heterofilic - sau cadherine tip homofilic.Jonctiunile pot fi definitive sau tranzitori. De tip tranzitoriu sunt jonctiunile dintre leucocitesi endoteliu vascular in miscarea de diapedeza.

    Jonctiunile de atasare pe microfilamentele de actina sunt Zonula Adherens si Jonciuneafocala.Zonula adherens :

    membranele sunt la distanta de 15 nm

    glicoproteina linker cadherina Ca dependenta (leg tip homofilic)

    complexul proteic de atasare la citoschelet este reprezentat de alfa, beta, gamma

    catenine. Alfa catenina se leaga la vinculina, care poate servi ca proteina de linkaj lacitoschelet.

    elementul de citoschelet reprezentat de bandeleta de microfilamente de actina

    Se gaseste intre celulele epiteliale sub jonctiunea stransa, dar si in portiunea transversala a

    discului intercalar (intre miocardocite).

    Jonctiunea focala:

    celula conjuctiva -matrice extracelulara conjunctiva

    componenta matricei extracelulare este reprezentata de fibronectina

    distanta dintre componente 15 20 nm

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    23/61

    linker : integrina, are subiunitatile alfa si beta

    complexul proteic de atasare la citoschelet este format din talina si vinculina

    elementul de citoschelet este o bandeleta contractila de microfilamente de actina

    Jonctiunile focale servesc drept loc de atasare a bandeletelor de actina numite fibre destress. Acestea reprezinta bandelete de actina crosslinkate de ALFA-ACTININA ceancoreaza celula si exercuta tensiune asupra substratului. Sunt asezate la jonctiunile focaleale membranei prin interactiunea cu integrina. Este mediata de talina, vinculina, tensina.

    Talina se leaga deasemenea de vinculina ce la randul ei se poate lega de alfaactinina si tensina.35. Jonctiunea de atasare pe filamente intermediare clasificare, descriereSunt celula-celula sau celula-matrice. Distanta dintre membrane este de 15-30 nm, distantamare ce nu afecteaza transportul markerilor. Contin o proteina linker transmembranaracare va stabili legaturi de tip homofilic/heterofilic. Acestea pot fi selectine, integrine,

    imunoglobuline toate 3 stabilesc leg de tip heterofilic - sau cadherine tip homofilic.Jonctiunile pot fi definitive sau tranzitori. De tip tranzitoriu sunt jonctiunile dintre leucocitesi endoteliu vascular in miscarea de diapedeza.

    Jonctiunile de ancorare pe filamentele intermediare sunt Macula Adherens sihemidesmozomul.Macula Adherens:

    celula-celula- la distanta de 30 nm

    Glicoproteina linker = cadherina Ca dependenta ce realizeaza leg de tip homofilic

    complexul proteic de atasare la citoschelet care formeaza placa desmozomala cu

    aspect de semidisc este alcatuit de desmoplachina, plakoglobina, desmocalmina,desmoyokina, antigenul penfigusului bulos. Din cele 2 semidiscuri de pe cele 2fronturi citoplasmatice rezulta aspectul de macula al jonctiunii

    elementul de citoschelet este reprezentat de filamentele intermediare. In celulele

    epiteliate acestea sunt tonofilamente alcatuite din citokeratine.Desmozomul este localizat intre celulele epiteliale, sub zonula adherens. Se mai localizeazasi in portiunile orizontale ale discurilor intercalare alaturi de zonula adherens si defilamentele intermediare de desmina.Hemidesmozomul

    celula-matrice; leaga polul bazal al celulei epiteliale de membrana bazala.

    Membrana celulara epiteliala este la 15-20 nm de membrana bazala

    linker: integrina

    complexul proteic de atasare ce formeaza placa desmozomala un semidisc pe

    frontul citoplasmatic al jonctiunii

    elementul de citoschelet reprezentat de tonofilamente

    36.Microfilamentele de actinaReprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulelenemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulelenemusculare.

    Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2forme: globulara si filamentoasa.Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediazainteractiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade in

    interiorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasi

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    24/61

    orientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionicscazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers.Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -.Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea sicomportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mai

    repede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta ratade polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e maimare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actinaleaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul deTreadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.Disocierea este favorizata de:

    1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea2. timiozina separa monomeri de actina

    3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca4. profilina se leaga de PI, transforma ADP in ATP

    Polimerizarea este ajutata de faloidina, substanta folosita si in microscopia cu fluorescenta.Microfilamentele de actina se pot organiza individual in :

    bandelete : pachete de filamente paralele cu proteine cross-linker mici si rigide

    retea: structuri 3D cu proprietatea de gel semisolid cu proteine de origanizare mari

    si flexibile

    Aceste proteine cross-linker modeleaza citoscheletul.

    Bandeletele pot fi structurate in 2 tipuri:1. filamente de actina paralele la distante mici, cum sunt cele ce sustin microvilii. In acestcaz toate bandeletete au aceeasi polaritate, cu capul + catre membrana. Proteina implicata:

    FIMBRINA2. filamnete de actina paralele in distante mai mari, capabile de contractie. Suntbandeletele de actina din inelul de contractie ce devide celulele in telofaza. Proteinaimplicata: ALFA-ACTINA.

    Reteaua de actina este generata si mentinuta de FILAMINA ABP- actina bindingprotein, gasita sub forma de dimeri, fiecare cu 2 subunuitati. Are structura literei V silegand la fiecare capat actina, rezulta o retea 3D ce se numeste CORTEX CELULAR.

    37.Dinamica microfilamentelor de actina

    Reprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulelenemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulele

    nemusculare.Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2forme: globulara si filamentoasa.Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediazainteractiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade ininteriorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasi

    orientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionic

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    25/61

    scazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers.Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -.Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea sicomportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mairepede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta rata

    de polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e maimare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actinaleaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul deTreadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.Disocierea este favorizata de:

    1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea2. timiozina separa monomeri de actina3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca

    4. profilina se leaga de PI, transforma ADP in ATPPolimerizarea este ajutata de faloidina, substanta folosita si in microscopia cu fluorescenta.

    38. Filamente de miozinaMiozina esre prototipul unui motor molecular ce transforma energia chimica a ATP-ului inenergie mecanica, de aceea genereaza forta si energie. Contractia musculara are la bazaaceasta interactiune chimica. Aceasta interactiune e responsabila de variatele miscaricapabile celulele nemusculare, inclusiv diviziunea celulara.

    Miozina este o proteina cu greutate moleculara de 500 KDa si este alcatuira din 2 lanturigrele si 4 lanturi usoare. Fiecare lant greu are cate o portiune globulara si o portiune alfa-helicoidala. Portiunea alfa a unui lant greu se spiralizeaza in jurul portiunii alfa helicoidalea vceluilalt lant grey su dau nastere unui dimer = bastonasul moleculei de miozina. Celedoua capete globulare ale moleculei de miozina au fiecare atasat cate 2 lanturi usoare.Filamentul gros de miozina este format din sute de molecule de miozina. Capeteleglobulare ale moleculei de miozina formeaza puntile de legatura intre filamentele groasa si

    cele subtiri. In filemantul gros, miozina se orienteaza cu capetele alfa helicoidale catremembrana M si cu capetele globulare de-alungul filamentelor de actina in directiacapatului +. Odata cu legarea filamentelor de actina, miozina leaga si hidrolizeaza ATP-ul,

    ce faciliteaza alunecarea filamentelor.In celulele nemusculare, miozina nu este orcanizata in filamente si astfel nu este inplicaa incontractie. Poate fi implicata in transport de vezicule si organite. In total s-au identificat 10

    clase de miozina. Miozina V a fost identificata in creierul uman si are rol de caraus devezicule de-alungul filamentelor de actina.

    39. Rolul microfilamentelor de actina in procesul de imbatranire celulara si apoptoza

    Apoptoza reprezinta moartea celulara programata, ce joaca un rol esential in organogenezasi reinnoirea celulara, ce apara insa si in cazul detoriorarilor usoare de ordin exogen (cele

    grele produc necroza).

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    26/61

    Caracteristicile apopotozei pot fi rezumate:(1) Sunt consumatoare de ATP(2) Sunt controlate genetic(3) Se pastreaza organitele(4) Se pastreaza integritatea celulara(5) Absenta inflamatiei

    (6) Micsorare celulara(7)Se formeaza corpuri apopototice delimitate de membrane ce pot fi usor fagocitate

    Cele mai frecvente anomalii constau in reducerea dimensiunilor, cu sporirea densitatiimatricei, modificare denumita PICNOZA MITOCONDRIALA.

    Exista 3 cai ce interactioneaza in mecanismul apoptotic:

    1. Calea extrinseca se bazeaza pe existenta a semnalelor exracelulare ce se leaga lamembrana celulara pe asa numiti Death receptor DR (Apartin familiei TNFR Tumor necrosis factor receptor) ce contin un domeniu intracelular numit Death domain.

    Legarea semnalului induce transformari la nivelul Death domain-ului consecutiv cu

    recrutarea la nivelul acestuia aprocaspazei 8, care, prin actiunea proteolitica a domeniuluiproduce caspaza 8 forma activa. Aceasta activeaza la randul sau alte caspaze (cascadacaspazelor), care, impreuna, actioneaza proteolitic asupra proteinelor intracelulareinducand apopotoza.

    Deasemenea, actioneaza asupreagelsolinei, care este in stransa legatura cu actina dinmatrix si ca urmare, schimba forma celulei.Caspazele activate interactioneaza cu factorul inhibitor al caspazelor (ICAD) si il inhiba,potentand astfel cascada.

    2. Calea mitocondriala activata prin factori exogeni specii reactive ale oxigenului,

    cresteri ale [Ca2+] intramitosolic si caspaze.

    Rezultatul activarii este deschiderea unui por larg in membrana mitocondriala interna MPTP Mitochondrial Permeability Transition Pore, urmata de umflarea celulara, rupereamembranei externe mitocondriale si eliberarea citocromului C in citosol.Citocromul C eliberat in citosol, se leaga de APAF Apoptotic protease activating factor 1 siATP si formeaza o strucutura, 7 dintre aceste structuri legate intre ele, formeaza un

    oligomer sub forma de roata cu spite numit apoptosom.Aceasta structura leaga 7 molecule

    deprocaspaza 9 si formeaza caspaza 9 forma activa, ce induce apoptoza.

    3. Calea nucleara se bazeaza pe existenta unei proteine nucleare tumor suppressor p53 ce detecteaza nepotriviri intre bazele azotate la nivelul ADN-ului.

    In cazul unei nepotriviri usoare seactiveaza transcriereap21 ce opreste ciclul celular(probabil pentru corectare).In cazul unei erori severe la nivelul ADN-ului p53 isi autostimuleaza propria trasncriere siactioneaza consecutiva la activarea factorilor proapoptotici BAX si inactiveaza factoriiantiapoptotici BCL2.

    Modificarea cantitativa BAX:BCL2 activeaza MPTP declansand apoptoza pe calemitocondriala (2). Deasemenea, activeaza factorii Fas ce activeaza calea descrisa lapunctul (1).Dereglari ale mecanismului apopotozei provoaca imbatranirea, incapacitatea organismului

    de a scapa de celulele afectate crescand riscul de cancer.

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    27/61

    40.Proteine asociate actinei in procesul de polimerizareReprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulelenemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulelenemusculare.Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2forme: globulara si filamentoasa.Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediazainteractiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade in

    interiorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasiorientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionic

    scazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers.Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -.Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea si

    comportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mairepede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta ratade polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e maimare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actinaleaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul deTreadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.Disocierea este favorizata de:

    1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea2. timiozina separa monomeri de actina, (5kd ) cea mai abundenta,se leaga la

    actina G-ADP si impiedica ansamblarea in filamente3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca, promoveaza

    deplasarea filamentelor de actina. Fragmenteaza filamentele ramanand legata decapetele (+) fiind o prot ce blocheaza cresterea filamnetelor

    4. profilina se leaga de PI, transforma ADP in ATP

    Polimerizarea este ajutata de faloidina, substanta folosita si in microscopia cu fluorescenta.

    41.Proteinele asociate actinei in procesul de asamblare in citoschelet

    Reprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulelenemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulelenemusculare.

    Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2forme: globulara si filamentoasa.In studiul citoscheletului ca si in cazul membranei celulare, s-au folosit hematiile deoarecesunt celule fara nucleu si organite celulare. Citoscheletul eritrocitelor este format doar dinactina, lipsind microtubulii si filamentele intermediare. Citoscheletul cortical de actina esteresponsabil de forma de disc biconcav.SPECTRINA eritrocitare formeaza baza citoscheletului cortical, un tetramer alcatuit din 2

    lanturi polipeptidice, alfa si beta cu greutate moleculara de 240 KDa respectiv 220

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    28/61

    KDa.Lantul beta are un domeniu de legare al actinei la capatul aminoterminal. Lanturilealfa si beta se pot asocia pentru a forma dimeri care se pun cap la cap pentru a formatetrameri cu 2 domenii sepaear de legare a actinei si avand lungimi de 200 nm. Capetelemicrofilamentelor de spectrina se asociaza cu filamentele scurte de actina formand reteauade spectrina si actina rezultand citoscheletul cortical al hematiei. Aceasta retea se leaga demembrana plasmatica prin ANKIRINA, ce se leaga de spectrina si de proteina benzii 3. O

    legatura additionala intre reteaua de spectrina-actina si membrana plasmatica se poate faceprin proteina benzii 4.1 ce se prinde si de domeniul intracelular al glicoforinei si proteineibenzii 3.In alte celule, legarea citoschelatului cortical de membrana celulara se face prin proteinespectrin-like: FODRINE, FILAMINA, DISFORINA.Disforina e codificata de 2 gene responsabile de 2 tipuri de distrofii musculare : Duchennesi Becker. A doua este mai putin severa, mai rara si nu e mereu letala. Disctrofia semnificapierderea treptata de celule musculare.

    Disctrofia Duchenne: Copii nu sunt afectati pana la 3-5 ani, dupa care apare obosealamusculara, scaderea masei musculare, la 12 ani merge in caruciorul cu rotile si la 20 de ani

    moare din insuficienta respiratorie.Disforina este responsabila cu ancorarea citoscheletului muscular de matricea extracelulara.

    42.Organizarea sarcomerului in fibra musculara striata scheletica

    Filamentele de actina se asociaza cu miozina si aceasta asociere este responsabila denumeroase miscari.

    Miozina este prototipul unui motor molecular ce trasforma energia chimica a ATPului inenergie mecanica, de aceeaa genereaza forta si energie. Contractia musculara are labaza aceasta interactiune chimica. Este insa responsabila si de diviziunea celulara.

    Exista 3 tipuri de celule musculare: striate, nedete, cardiace. Miofibrilele sunt structuratein striatii transversale.

    Fibra musculara are un diametru de 50 microni si lungime de cativa cm. Cea mai mareparte a citoplasmei este aclatuita din miofibrile ce sunt bandelete cilindrice alcatuite dinfilamente groase de miozina- 15 microni , si filamente subtiri de actina 7 microni.

    Unitatea contractila se numeste sarcomer. Are 2 microni lungime si contine mai multeregiuni distincte observabile la ME. La capetele unui sarcomer sunt definitemembranele Z.

    Banda intunecata=disc anizotrop , este intre 2 jumatati de discuri clare= discuri izotrope.

    Benzile clare corespund lipsei miozinei.Banda I numai actinaBanda A- miozina + actina

    Banda H doar miozinaCapetele + ale actinei se ataseaza la membrana Z care contine si alfa actinina- proteina delinkare. Miozina se leaga de membrana M din mijlocul zonei H luminoase.

    Titina si nebulina stabilizeaza sarcomerul. Titina are molecula mare si se extinde de lamembrana M la Z. Nebulina este asociata actinei si stabilizeaza lungimea filamentului deactina.Mecanismul contractiei:Membranele Z se apropie, sarcomerul se scurteaza. Discul A nu sufera nicio modificare intimp ce discurile I si zona H aproape dispar.Are loc alunecarea filamentelor de actina printre cele de miozina, permitand miozinei sa

    actioneze ca motor al alunecarii filamentelor. Miozina din muschi este de tip II.

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    29/61

    Proteine reglatoare: Tropomiozina este o proteina fibroasa ce se dispune de-a lungulfilamentelor de actina. Fiecare molecula de tropomiozina leaga o molecula de troponina.Troponina este un complex de 3 polipeptide: G- cheleaza Ca, I inhibitoare, T se leaga latropimiozina.Cand concentratia de Ca citoplasmatic este scazuta, complexul tropomiozina-troponinablocheaza interactiunea actina-miozina, deci muschiul nu se contracta. In concentractiile

    crescute, Ca se leaga de troponina C care se leaga la T si aceasta se prinde de tropomiozinace determina contractia asociindu-se cu actina.

    43. Filamente intermediare

    Au un diametru de 10nm(diametru intermediar intre filamentele de actina care au 7nm simicrotubulii care au 25nm).Filamentele int. nu sunt implicate in miscarea celulara si ele

    sunt cele mai stabile structuri ce joaca rol structural.

    PROTEINELE FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

    -Filamentele intermediare sunt alc. dintr o varietate de proteine ce se exprima in dif. tipuride celule spre deosebire de actina si microtubulii care sunt polimeri ai aceluias tip deproteina

    -Mai mult de 50 de tip. de filamente int. si proteine au fost identificati si clasificati in 6grupuri,bazate pe similaritatii intre secventele de AA

    -Tip I si II sunt 2 tip. de keratine fiecare continand 15 proteine diferite ce se exprima incelulele epiteliale.Fiecare tip de celula epiteliala sint. un tip de keratina din cat.I(acida) siun tip din cat.II(neutra/bazica),ambele copolimerizand pt a form. un filament

    -Tip III de proteine ale filamentelor include:-VIMENTINA care se intalneste infibroblaste,celule musculare netede,leucocite

    -DESMINA care este intalnita infibrele musculare striate,se prinde de membrana Z

    -PROTEINE GLIALEFIBRILAREACIDE se exprima in cel. gliale

    -PERFIRINA se exprima in

    neuronii sistemului nervos periferic

    -Tip IV cuprinde proteinele din filamente:1.NF-L;2.NF-M;3.NF-H prez. in neuroniimotorii ai SNC;4.alfa-internexina care se exprima in neuroni in stadiile initiala dedezvoltare embrionara

    -Tip V cuprinde lamininele nucleare prez. in cele mai multe celule eucariote,suntcomponenta a anvelopei nucleare si se ansambleaza intr o retea ortogonala sub membrananucleara

    -Tip VI cuprinde nestina prez in cel. stem ale SNC

    -Filamentele intermediare au o org. struct. comuna;toate prot.filamentelor intermediare au

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    30/61

    o portiune centrala alfa-helicoidala de aprox. 310AA(laminina nucleara are 350AA);parteacentrala este flancata de capetele amino si carboxiterminale.Domeniul alfa-helicoidal joacaun rol central in ansamblare in timp ce capetele sau cozile det.fct. specifice;capul-capatulamino;coada-capatul carboxi.

    ASAMBLAREA FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

    -Primul stadiu in form. filamentelor este form. dimerilor in care partea centrala este form.din 2 lanturi polipeptidice rasucite helicoidal.Dimeri se pot asocia 2 cate 2 dispusiparalel.Capatul aminoterminal in dreptul capatului carboxiterminal ducand la form. detetrameri ce se pot atasa cap la cap formand protofilamente.In final un filament contine 8protofilamente asezate circular ce form. o str. cilindrica.Aceste bastonase nu au

    polaritate.Filamentele intermediare sunt in general mai stabile decat filamentele de actinasau microtubuli.Proteinele din filamente sunt modificate frecvent prin fosforilare ce poateregla asamblarea si deplasarea lor in celula.Cel mai clar ex. este fosforilarea lamininei

    nucleare ceea ce duce la dezasamblarea lamininei si distrugerea invelisului nuclear intimpul mitozei;filamentele de vimentina deasemenea pot dezasamblate in mitoza.

    ORGANIZAREA INTRACELULARA A FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

    Formeaza o retea elaborata in citoplasma celor mai multe celule,extinzandu-se de la niv.nuclear la membrana plasmatica.Atat fil. de keratina cit si cele de vimentina se ataseaza laanvelopa nucleara,aparent servind la pozitionarea si ancorarea nucleului in celula.In acelasitimp vimentina se poate atasa de membrana plasmatica,legandu se de anchirina.Reteaua

    de filamente este sustinuta si asociata microtubulilor.Exista o serie de droguri caredezasambleaza microtubuli, ele facand ca filamentele de vimentina sa se colapseze in jurulnucleului.Filamentele de keratinan ale celulei epiteliale sunt strans ancorate la membranaplasmatica la zone specializate intervenind in form. DESMOZOMILOR siHEMIDESMOZOMILOR.

    44. Microvili, stereocilii, cilii, flagelii

    Sunt prelungiri ale celulelor eucariote,ce au in structura lor microtubuli.

    Multe bacterii au flagelii, dar sunt dif. de cei ai eucariotelor.Cili si flagelii eucariotelor sunt

    foarte similarii in str., avand diametrul de 0.25 microni si lungimea pt cil-10 microni iar pt

    flagel-200 de microni.

    Structura fundamentala de baza a cililor si flagelilor este AXONEMA, alcatuita din

    microtubuylii si proteinele lor asociate.Microtubulii au un aranjament caratcteristic 9+2(un

    dublet inconjurat de 9 dublete periferice) in cadrul dubletelor periferice exista un

    microtubul format din 13 protofilamente.Acesti microtubuli periferici sunt legati de

    perechea centrala prin legaturii radiare alcatuite din nexina.In aditie exista 2 brate de

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    31/61

    dineina care sunt atasate la fiecare microtubul A, iar activitatea de motor a dineinei

    determina batalia cililor si flagelior.Capatul- al microtubulilor din cili sdau flageli este

    ancorat in corpusculul bazal,ce este similar cu structura centriolului avand triplete de

    microtubuli.Corpusculii bazali oricum joaca un rol clar in organizarea axonemei, el

    inainteaza formarea si cresterea microtubulilor prezentii in axonema si ancorarea lor la

    suprafata celulara.

    Miscarea cililor si a flagelilor repr alunecarea relaticva a dubletelor de microtubulii unele

    fata de altele sub actiunea dineinei.Baza moleculei de dineina se leaga ca subfibra A a

    dubletului, in timp ce capetele globulare se leaga de subfibra B din dubletul adiacent.

    Miscarea capetelor de dineina in directia + catre - det. ca microtubulul dintr un

    dublet sa alunece catre capatul bazal al microtubulului B adiacent, deoarece dubletele

    de microtubulii in axonema sunt conectate prin nexina,alunecarea unui dublet in

    raport cu altul det. inclinarea,indoirea lor.

    45. Microtubulii

    A treia componenta principala a citoscheletului este repr de formatiuni cilindrice cu

    diametrul de 25nm numite microtubuli.Ca si filamentele de actina,microtubulii sunt str

    dinamice ce se asambleaza si dezasambleaza continuu la niv. celulei.Au rol in mentinerea

    formei celulare, in determinismul unor miscari cum ar fi:-locomotia celulara;-transportul

    intracelular de organite;-separarea cromozomilor in mitoza.

    STRUCTURA,ASAMBLARE,DINAMICA SI INSTABILITATEA MICROTUBULILOR

    Microtubulii sunt alcatuitii doar din TUBULINA care este un dimer alc. din 2

    subunitatii:-alfa tubulina si -beta tubulina de 55kD fiecare, ca si actina este codificata de o

    fam. mica de gene.Se cunoaste si gama tubulina localizata in special in centrozom unde

    joaca un rol imp. in initierea asamblarii microtubulilor.Dimerii de tubulina vor polimeriza

    forrmand microtubulii care in general sun alcatuitii din 13 protofilamente asamblate in

    jurul unui spatiu central.Protofilamentele ce sunt alc. dintr un aranjament cap coada aldimerilor de tubulina sunt dispuse paralel la niv microtubulilor.La fel ca filamentele de

    actina sunt str. polare cu 2 capete distincte:capatul+ cu o crestere rapida si capayul- cu o

    crestere lenta.Polaritatea este imp. in det. directiei de miscare de-alungul

    microtubulului,exact cum polaritatea filamentului de actina det. directia de miscare a

    miozinei.Dimerii de tubulina se pot depolimeriza,iar microtubulii pot avea cicluri rapide de

    asamblare si dezasamblare.

    Atat alfa cat si beta tubulina leaga GTP care fct analog ATP-ului legat de actina regland

    polimerizarea.In particular GTP legat de beta tubulina este hidrolizat la GDP urmaind

    polimerizarea.Aceasta hidroliza a GTP stabileste afinitatea de legare a tubulinei fata de alte

  • 7/24/2019 Sub Rezolvate Biocel

    32/61

    molecule de aceea favorizeaza depolimerizarea si duce la comportamente dinamice.Se

    poate vorbi de acelasi comportament de treadmilling de asamblare si dezasamblare in care

    moleculele legate de GTP sunt permanent pierdute de la capetele - si sunt inlocuite prin

    aditie de molecule de tubulina legate de GTP la capatul+, in acelasi microtubul.Turnoverul

    de reinoire este rapid de cateva minute si este foarte imp. pt. remodelarea citoscheletului in

    timpul mitozei.Din cauza rolului principal al microtubulilor in miztoza,drogurile ceafecteaza asamblarea microtubulilor sunt utilizate in tratamentul cancerului-

    Colchicina,calcemidul se leaga de tubulina si inhiba polimerizarea ei,deci blocheaza

    mitoza.Taxolul stabilizeaza microtubulii,blocand diviziunea.

    46. Centriolii si centrul celularCentriolii sunt organite cilindrice stabile in citoplasma celulelorAu un diametru de 0,15 nm si o lungime de pana la 0,5 nm

    Sunt alcatuiti din 9 triplete de microtubuli,similar corpuscului bazal al cilului sauflagelului(sunt precursorii corpuscului bazal)intrand in componenta centrului celularCentrozomul(centrul celular) poate fii alcatuit din 2 centrioli orientati perpendicular unulpe celalalt si inconjurati de un material amorf pericentriolar

    Microtubulii care provin din centrozom nu se vor termina in centriol ci in materialulpericentriolar care initiaza ansamblarea microtubulilor sau poate capta extremitatilemicrotubuilorpolimerizati independent in citosolCentrul celular este responsabil de initierea si declansarea diviziunii celulare formand fusulde diviziune prin microtubuli.. De asemenea genereaza si miscarea cililor sau al flagelilorprin faptul ca la baza acestora se gaseste intotdeauna prezent un centriol numit corpuscul

    bazal

    47. Centrii de organizare a microtubulilor.Microtubulii se extind in celula din centrii de organizare ai microtubulilor in care sun

    ancoratii cu capetele -.In marea majoritate a celulelor centru de organizare este

    CENTROZOMUL care este localizat in apropierea nucleului.In timpul mitozei microtubulii

    se extind din centrul celular duplicat pt a forma fusul de diviziune,ce este responsabil de