biologie celulara

51
 Curs I: Introducere Monday, February 13, 2012 10:23 AM  Cursuri Page 1

Upload: flaviu-laurentiu-moise

Post on 22-Jul-2015

1.036 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Biologie CElulara

TRANSCRIPT

Curs I: IntroducereMonday, February 13, 2012 10:23 AM

Cursuri Page 1

Curs II: Notiuni generaleMonday, February 20, 2012 12:11 PM

IstoricBiologie Bios=viata Logos=viata

Termen unanim folosit pe la 1802.

Celula Cella=compartiment, casuta Termen utilizat primar de catre Robert Hook in 1665 la Londra la osesiune de comunicare. In sec IX , termenul a fost adoptat pentru a desemna unitate elemntara de organizare a intregi lumi vii.Printre fondatori se numara Albert Clone, Cristiane DeDeouf si romanul George Emil Palade. Acestia au primit in anul 1974 pentru activitatea lor Premiul Nobel. George Emil Palade este un stralucit exponent al scolii medicale din Bucresti, fiind unul dintre pionierii eleborarii tehnologiei electrono microscopice.El a pus la punct tehnica fixarii pentru preparatele folosite In microscopia electronica. In 1950 a descoperit si a descris Ribozomii ( Granulele lui Palade). El a adus o contributie deosebita la descifrarea mecanismului sinteze de proteine , a descifrat mecanismul secretiei celulare si procesul de biogeneza a membranei. Celula este deficint de deinit , pe deoparte datorita organizarii sale structurale dar si afunctiilor exrem de complexe , iar pe de alta parte , deoarece esenta fenomenelor vitale nu este pe deplin elucidata. Inainte de a retine o definitie din multitudinea de definiitii din lumea medicala , mai intri v-a trebui a o intelege. Trebuie amintit faptul ca folosirea microscopiului microscopului elec./optic trebuie amintit faptul ca celulele sunt unitati elemtare si discrete ce stau la baza organizarii intregii lumi vii si care contin tot ceea ce este necesar atat pentru a mentine viabilitatea ei cat si pentru a se auto-imultii, relativ independent de variatiile conditiilor de mediu. Putem concluziona faptul ca celulele sunt unitati elementare de organizare a meteriei vii , aflate in echilibru cu mediul inconjuratr si au capacitatea de autoreglare si adaptare la variatiile conditiilor de mediu. Analiza amanuntita a celuelor a permis sa se constate faptul ca acestea au o organizare foarte complexa care se mentine intr-o stare de echilibru relativ in timp.Mentinerea unui inalt grad de orgnizare se datoreaza faptului ca din punct de vedere termodinamic celula este un sistem deschis sau o structura consumatoare de energie pe seama mediului inconjurator. O alta proprietate o reprezinta autoreproducerea. Elementele constitutionale ale celulei se afla intr-o ordine interna integrata , in trepte care in confera capacitatea de crestere , dezvoltare , diferentiere si de a se intoarce cu o precizie uimitoare la stadiul initial de dezvoltare .o alta proprietate este aceea de ciclizare . Aceasta este capacitatea de parcurgere a diferitelor stadii in diferite stadii : ciclul vital, ciclul erediatar. Avand in vedere aceste proprietati , putem defini celula ca fiind unitatea elemntara a lumii vii cu o organizare complexa si diversa dar cu independenta de dezvoltare , crestere si reproducere.

Celula sta la baza alcatuirii tesuturilor , organelor , sistemelor si organismelor.Tesuturile sunt alcatuite din celule dar pe langa ele exista si o substanta ce asigura impreunarea acestora.

Cursuri Page 2

Caracterele elemntare a celulelorCelulele pot fi sistematizate in doua mari clase dupa caracterele lor fiziologice: Eucariote Procariote

Prin caractere fiziologice se intelege , marirea , numarul, volumul sau greutatea.

Procariotele Cele mai simple si primitive forme de organizare a vietii.Din aceasta clasa fac parte bacteriilie si algele albastre /verzi. Astfel de celule nu intra in organizarea corpului omenesc dar studiul lor face obiectul microbiologiei.Acestea nu au nucleul delimitat de un invelis, ele prezinta un corp nucleoid , format dintrun lant de AND care nu este inconjurat de proteine bazice si este atasat de membrana celulara. Citoplasma este bogata in ribozomi liberi dar este lipside de organite delimitate de endomembrane. Membrana celulara este alcatuita dintr-o membrana interna dublata la enterior de o membrana protectoare .Una din prorpietati este aceea de proliferare sau de inmultire accelerata iar a doua este plasticitatea care reprezinta adaptarea cu usurinta la conditiile de mediu Din rocariote fac parte: Virusii ( organite foarte mici , organizarea lor structurala ne putand fi studiata la microscopul optic, desi au proprietati comune cu celulele cum ar fi autoreproducerea , ereditatea , variabilitatea , ei sunt dependenti de celula gazda , altfel spus ei sunt paraziti obligatorii si nu pot fi considerati celule propriuzise) Bacteriile ( exemplu caracteristic de procariote, in structura lor vom stabili AND bcterian cu lungimea de 1, citoplasma contine intre 20k-30k ribozomi organizati sub forma de polizomi-grupuri de ribozomi, cele mai mici bacterii cunoscute fiind cele din clasa pseudopleuropneumoniei care au dimensiuni de 1 si sunt alcatuite din circa 7-800 de proteine , fiind considerate cele mai mici forme de viata.

Eucariotele

Celule cu o roganizare complexa , in alcatuirea carora se disting trei parti componente principale In care se disting ;nucelul centrul coordonarii organitelor celulare si resedinta genomului-componentul central al orcarui celule care contine codificata in structura sa informatia genetica , adica programul tuturor evenimentelor vitale din celula ; citoplasma contine numeroase organite celulare , printre care ribozomii care pot fi liberi sau atasati reticululu dar si numeroase orgnisme delimitate de endomembrane; suprafata celulara , un dispozitiv ce controleaza schimburile cu mediul inconjurator . Eucariotele intra in alcatuirea fiintelor vii.

Cursuri Page 3

Organismul uman este alcatuit dintr-un numar mare de celule eucariote , cuprins intre Ele sunt dispuse astfe incat sa diferentieze.marimea celulelor poate fi apreciata prin raportarea lor la o scara lineara , apreciindu-se astfel diametrul lor. Marimea poate fi rezultatul sau marimea rezulta din calcularea suprafetie celulei , o a treia metoda fiind calcularea volumului. In mod obisnuit celulele umane au un diametru cuprins intre 10-30 , dar se intalnesc si celule cu un diametru mai mic ca neuronii din stratul granular al cerebelului care u un diametru intre 3-4 , limfocitul cu un diametru intre 5-6 si abia apoi hematiia.La capatul opus gasim celulele din cornul motor al maduvei, ovocitul uman cca. 250 iar cel al pasarilor are dimensiuni de ordinul cm. Volumu celulelor corpulu omenesc variaza intre 2003-15k3. In general volumul este constant pentru un anumit tip de celula si independent de marimea organismului. Ex: nefrocitele si hepatocitele au dimensiuni similare la om , caine si cal. Ca o concluzie prntre factorii cei mai obisnuiti ce determina variatii in marimea celulelor sunt varsta si functia. In general la organismele tinere celule au dimensiuni din ce in ce mai mari iar la cele mai invarsta marimea lor scade. Forma celulelor Este un caracter important al celulelor , fiind controlata atat de factori externi , presiunea sau vascozitatea mediului si de factori interni ( activitatea functionala , varsta structura interna a citoplasmei si caracterele suprafetie celulare ),celule umane pot fi grupate in doua mari categorii: a. Forma variata ( leucocitele , celule musculare celule secretoare ) b. Forma constanta ( celulele nervose, epiteliale , osoase) Numarul si durata de viata a celulelor Corpul uman este alcatuit dintr-un numar foarte mare de celule , 10*15 . La nastere greutatea nou nascutului este de aprox 3kg iar corpul lui este alcatuit din cca. 10*12 celule. Celulele corpuui omenesc pot fi sistematizate in aproape in 1000 de tipuri diferite.Celulele saguine reprezinta populatia cea mai numeroasa din cosrpul omenesc. Durata de viata a celulelor , variaza intre 10min sin 10*9 min.La om diferitele tipuri celulare au o duarata de viata diferita. Ex: - Celulele nervoase si celulele musculare cardiace au o durta de viata ce se suprapune cu cea a individului. - Celulele epiteliului intestinal traiesc 1-2 zile dupa care sunt inlocuite cu altele noi rezultate in urma diviziunii celulare

Celula -sistem complex divizatUna din caracteristicile principale a celulelor este organizarea sistemica.Practic celula este alcatuita din populatii elementate si organite organizate complex , sistemic si dinamic.Studiul compozitiei elemntare a celulei atesta in primul rand esenta elementara a lumii , deoarece nici unul din componentele chimice intalnite in componeta materiei vii nu este specific pentru aceasta , ci toate elemntele componente fac parte din cele 92 de elemnte naturale ale tabelului periodic. Datorita proprietatii pe care o au celulele de a selectiona din mediul inconjurator elementele care le sunt necesare , in cantitati variabile.Peste 95% din greutatea celulei o reprezinta 4 elemente:Cursuri Page 4

sunt necesare , in cantitati variabile.Peste 95% din greutatea celulei o reprezinta 4 elemente: - Oxigen - Hidrogen - Carbon - Azot Alte elemente se gasesc in cantitati foarte mici ( oligoelemnte ). Apa intra in acatuirea celului in proportie de 60-90% , desi majoritara si indispensabila desfasurarii proceselor vitale , apa nu este substratul insasi al proceselor vitale . Sarurile minerale se gasesc in cantitati foarte mici comparabil cu concentratiei de la nivelul scoartei terestre si impreun joaca un rol important realizand conditiilor fizico-chimice necesare efectuario proceselor vitale. Proteinele ocupa locul principal in edificarea celulelor deoarece , sunt caramizile constitutive ale tuturor tipurilor de organite celulare AA, sunt depozitarii panurilor folosibile ai tuturor de celuele .Ei intra in compozitia organitelor celulare si ai ribozomilor Glucidele sunt in cantitati foarte mici , acestia se afla sub forma de glicogen , fie sub forma de complexe glicoproteice , sau glicolipidice.Intra in alcatuirea tuturor tipurilor de citomembrane. Lipidele , component foarte important pentru ordinea interna celulara.Pot fi stocate sub forma de depozite , pentru furnizarea energiei , dar pot fi preznete sub forma de complexe lipoproteice ce stau la baza edificarii tuturor tipurilor de citomembrane

Ordinea interna celulara

Reprezinta baza aparitiei si conservarii structurii sistemului dat.La nivelul celulei exista o ordine interna care se prezinta extrem de complexa . Sistemul de endomembrane imparte celula in doua compartimente distince: Compartimentul matriceal sau plasmatic Not=p Copartimentul intracistenal sau nonpalsmatic ( extern ) Not=e

Cele doua compartiente sunt despartite de lipoproteine care intra in structura organitelor. De regula in centrul celulei se afla nucleul delimitat de cisterna perinucleara , el continand acizi nucleici canjugati cu proteine si indeplinind rolul de centrul de comanda si control al activitatiii celulare . Citoplasama este sediul desfasurarii proceselor vitale si la nivelul ei se gasesc mai multe organite: Citoscheletul Organismele miscarii celulare Reticulul endoplasmatic rugos, responsabil cu sintza proteinelor de export. Rol in conjugarea produselor de sinteza si reciclarea endomembranelor. Reticulul endoplasmatic neted, cu rol in sinteza de lipide , glucide si rol in sinteza de detoxifiere. Sistemul vacuolar , reprezinta depozitarea produsului de sinteza . Lizozomii, rol in degradarea substanelor straine dar si a degradarii organitelor uzate Mitocondriile , ce reprezinta centralele energetice

Suprafata celuara Realizeaza schimbul cu mediul inconjurator . Din punct de vedere structural , ordinea organitelor celulare este heterogena , apriolica si asimetrica , nu in toate celulele vom intalni aceasta organizare.

Cursuri Page 5

Curs III: Periferia si permeabilitatea celularaMonday, February 27, 2012 12:06 PM

Suprafata celulei este o pelicula foarte subtire si foarte flexibila ce acopera si delimiteaza compartimentul citopalsmatic. Ea controleaza schimburile cu mediul inconjurator si se comporta ca un sitem de receptie transductie. Membrana celulara poate prezenta diferentieri speciale cum ar fi : 1. Dispozitivele jonctionale 2. Microvili, cili , flagel Suprafata celulei fiind o pelicula foarte fina cu o grosime de cativa zeci de nanometri, nu a putut fi observata la microscopul optic, ea a devenit accesibila si a putut fi observata doar in perioada microscopiei elelectronice iar structura ei amanuntita nu a fost elucidata decat ca urmare a perfectionarii tehnicilor speciale de microscopie electronica, precum si a metodelor de izolare si fractionare celulara.Conceptul actual despre organizarea membranei celulare se bazeaza in esenta pe doua tehnologii extrem de sofisticate : 1. Microscopia electronica; ce permite obtinerea unor imagini directe , descriptive asupra organizarii membranei celulare. 2. Microchimie cu caracter prevalent cantitativ; prin care se obtin date pe baza carora se obtion date pe baza carora se pot realiza reprezentari indirecte asupra organizarii celulare Trebuie retinut de la inceput ca in organizare intra trei parti componente principale: a. Plasmalema; complex lipo-proteic, gros de 7,5nm idetificata la inceputul erei microscopiei electronice si care in mod curent este identificata in mod curent cu membrana celulara propriuzisa b. Glicolema / glicocalis; complex glicoproteic superficial , in grosime de 50nm ( grosimea poate varia in limite largi de la un tip de celula la altul ) aspectul unei tesaturi laxe ce a fost identificata ulterior c. Citosheletul; o retea de proteine ( proteine fosforilate asezate pe fata interna a plasmalemei si are o grosime de cativa nanometri, idetificata decurand )

Organizarea membranei celulareBazele moleculare ale organizarii suprafetei celulare In alcatuirea membranei celulare participa : 1. Apa aprox 30% din masa umeda 2. Substantele organice aproximativ 70% 3. Sarurile minerale in cantitati foarte foarte mici Peste 90% din masa uscata este reprezentata de lipoproteine , iar glucidele reprezinta numai cateva procente. In majoritatea membranelor celulare , proteinele sunt in proportie de 55%-60% iar lipidele intre 35%-40%. Exceptie , membranele mielinice unde predomina lipidele si nu proteinele . Distribuirea acestor molecule in diferitele straturi ale membranei celulare este : Totalitatea lipidelor din suprafata elulara sunt repartizate in plasmalema unde formeaza o foita continua si hidrofoba ce constituie axul in jurul caruia se organizeaza toate celelate populatii de molecule ale membranei celulare ( toate lipidele le gasim in plasmalema ) Glucidele sunt preznete exclusiv in glicolema , numai sub forma de fragmente de molecule , conjugate cu proteine rezultand glicoproteinele , unele pot fi atasate la capetele hidrofile ale unei molecule lipidice de pe fata externa a bistratului lipidicrezultand glicolipidele ( glucidele se afla numai in glicolema )Cursuri Page 6

numai in glicolema ) Proteinele sunt repartizate in toate cele trei straturi ale suprafetei celulare. Apa imbiba cele trei componente mai mult sau mai mutin. In toate sectoarele hidrofile , vor patrunde si ioni anorganici care , desi in procent foarte foarte mic , joaca un rol important in biologia membranei celulare.

Plasmalema Este partea centrala a membranei celulare si este prima sa componenta observata la microscopul electronic. Are o grosime de 7,5 nm si este alcatuita din lipide + proteine si are un aspect trilaminat in imaginile de microscopie elcetronica de lumina ( vom observa doua benzi de aspect intunecate electrono dense - despartite o banda mai luminoasa )Lipidele si proteinele sunt in asa fel aranjate incat ofera permeabilitate secteciva membranei celulare Toate lipidele membranei celulare sunt concentrate in plasmalema. Foarte de timpuriu s-a presupus ca lipidele din membrana celulara formeaza un continuum nepolar hidrofob, ce separa net doua medii apoase , cel extra celular si cel inracelular. Continuum lipidic din membrana celulara se imagineaza a fi organizat in bistrat ( molecuele lipidice de la nivelul plasmalemei sunt asejate in doua randuri ). Principalele tipuri de lipide din membrana

1. Colesterol 2. Glicolipidele 3. Fosfolipidele ( majoritare in citolema ) Cele mai intlnite fosfolipide Fosfatidincolina (lecitina ) Fosfatidinetanolamina Fosfatidinserina Spingomielina

Molecule de fosfolipide care sunt majoritare au forma unui "cui". Acest cui prezinta un cap, si doua prelungiri. Capul contine reziduri de colina, etanolamina si fosfaturi. El poarta sarcini electrice , de aceea a fost numit grup polar sau componenta hidrofila. Prelungirile sunt numite si laturi laterale sunt reziduri de acizi grasi, hidrofobe si sunt denumite grupari apolare.Acesti acizi grasi pot fi saturati sau nesaturati. Deoarece fosfolipidele concentreaza la un cap rdicali hidrofili, ionizabili iar la celalalt cap hidrofobi, au fost numite molecule bimodale Aceste molecule , au proprietatea de a se orienta in monostrat. Gruparie polare sunt atrase de apa iar rezidurile de aicizi grasi insolubili sunt respinse si orientati in directia opusa.Daca aruncam aceste fosfolipide in apa , capatul hidrofilic se va orienta spre apra si se vor aseza pe un singur rand.Se sugereaza ca lipidele care intra in alcatuirea membranei celulare sunt dispuse in bistrat sub forma unui film bimolecular. Fosfolipidele care contin colina ( lecitina si spingomielina ) sunt prezente indeosebi in stratu lipidic extern. Amino-fosfo-lipidele sunt prezente in stratul intern. Colesterolul este prezent instratul extern dar aici gasim si glicolipidele.Acizi grasi nesaturati cu lanturi lungi sunt mai frecventi in stratul intern, in stratul extern predominand acizii grasi saturati cu lant scurt. Repartizarea diferitelor tipuri de molecule de lipide este asimetrica in cele doua straturi. La temperatura corpului toate lipidele din membrana sunt in stare fluida . Sub temperatura de topire ele sunt rigide. Moeculele de colesterol reduc fluiditatea stratului lipidic.Se apreciaza ca moleculele lipidice se deplaseaza cu foarte mare usurinta in stratul proroi prin miscari laterale , dar trec foarte greu dintr-un strat in altul.Cursuri Page 7

strat in altul. In cocluzie in plasmalema , lipidele sunt aranjate in bistrat fluid si asimetric alcatuind asa numitul continuum lipidic.

Mozaicul proteic din plasmalema O mare parte din proteine sunt localizate la nivelul plasmalemei , dar si la nivelul glicolemei cat si a citoscheletului. In perioada investigarii indirecte a membranei celulare , Danielli si Dawson au fost printre primii care au formulat ipoteza existentei proteinelor in membranele celulare. Ei au facut acest lucru , bazandu-se pe compararea tansiunii superficiale a membranelor naturale care ave valori foarte mici 1-2 dine/ De aici au dedus ca membranele nu pot fi alcatuite din strturi lipidice pure , ci trebuie sa fie conjugate cu srtturi de proteine. In 1925 ei au fromulat ipoteza ca lipidele membranare sunt inglobate in sandwich intre doua strturi de proteine. In 1959 , Robertson , prin cercetarile sale de microscopie electronica pe membranele tecii de mielina si tinand cont de cercetarile predecesorilor sai a enuntat teoria membranei unite ca model de organizare a membranelor biologice. Ulterior pe baza aplicarii trei metode noi de investigare : Congelare Fracturare Extractia proteinelor dein membrane Studiul proteinelor S-a putut elabora un nou model asupra distributiei proteinelor din membrana celulara. Modelul " mozaic fluid " al lui Singer si Nicolson. Alti histologi au comparat strtul cu oceanul iar proteinele cu ghetarii e putesc pe suprafata oceanuui. Cercetarile conjugate de cercetare , congeleare , fracturare si extractie , obtinutte prin ultracentrifugare , au permis sa se identifice doua mari grupe de proteine: 1. Proteine extinseci 2. Proteine intrinseci

Proteinele extrinseci sunt dispuse pe o fata sau alta a continuumului lipidic si contacteaza legaturi hidrofile . Ele sunt mai numeroase pe fata p sau interna, unde formeaza citoscheletul. Proteinele intrinseci care au o parte a corpului cufundata in bistratul lipidic hidrofob. Ele contacteaza legaturi hidrofile dar si hidrofobe: 1. Ectoproteine 2. Endoproteine 3. Proteine integrale ( dispozitiv de receptie tranductie )

Principalele forte care solidarizeaza moleculele ce compun plasmalema sunt : a. Legaturile electrostatice b. Legaturile hidrofobe c. Legaturile de hidrogen ( H actionand ca si cand ar fi bivalent )

Citoscheletul Este o retea de proteine extrinseci ce formeaza partea interna a membranei celulare si are o grosime cuprinsa intre 5-9nm. Confera flexibilitate si rezistenta suprafetei celulare. La microscopul electronic, este o retea anastomotica de microfilamente , orientate neregulat si prevazuta cu proteine globulare laCursuri Page 8

este o retea anastomotica de microfilamente , orientate neregulat si prevazuta cu proteine globulare la nivelul nodurilor retelei. Esteancorat de plasmalema prin intermediul capatului intern al proteinelor integrale. Datele asupra citoscheletului membranei celulare au fost studiate ( obtinute ) prin studiul membranei hematiei. In hematii , citoscheletul reprezinta 60% din proteinele intregii membrane a hematiei. Principalele tipuri de proteine citosheletale Spectrina Actina Anchirina Proteina benzi 4,1

Acestea formeaza miezul citoscheletului inconjurat de alte proteine. Spectrina Proteina citoscheletala de greutatea 60%-70% Anchirina Este asemanatoare cu miozina si reprezinta 7,2% din totalul proteinelor membranare. Actina Sub forme de mici filamente de actina F ( alcatuite din cateva subunitati de actina globulara ) , aceste filamente fixand la capetele lor moleculele de spectrina.

Proteinele benzii 4,1 Proteine globuloase ce au forma unei sfere. Cercetari recente au sugerat ca citoscheletul este sediul calmodulinelor, proteine ce joaca un rol principal in reglarea proeselor intracelulare

Ochiurile retelei citosheletale sunt alcatuite din dimeri de spectrina.Nodurile sunt alcatuite din doua complexe de molecule : a. Spectrina + anchirina + o proteina integrala din bistratul lipidic din care se fixeaza. ( dispozitivul de legatura intre reteaua citosheletala si membrana celulara -plasmalema ) b. Spectrina+actina + proteina benzii 4,1 (nodurile retelei si probabil modul de lagatura cu citoscheletul matricei celulare)

Legaturile dintre diferitele tipuri de proteine citosheletale sunt modulate de procesele de fosforilare dar si de o proteina numita gel-sorina. Dispozitia in retea a citoscheletului confera elasticitate iar proteinele de la nivelul nodurilor confera rezistenta. Citoscheletul joaca si rol de transductie intre Ca si nucleotizii ciclici ( mesageri de ordin II ) pe care citoscheletul ii emite pentru diferite organite tina din interiorul celulei.

Cursuri Page 9

Curs IV: Glicocalix/GlicolemaMonday, March 05, 2012 12:06 PM

Glicolema ( glicocalix sau invelisul dulce, invelisul pufos ) este partea extena a membranei celulare ce are o grosime dde 50nm , insa aceasta grosime poate varia in functie de celula. Este de natura glicoproteica radicalii glucidici fiind exclusivi in aceasta componenta a membranei. O structura laxa , greu de identificat la microscopul electronic pe prepararatele de rutina , insa este bine evidentata prin reactii citochimice . Confera o incarcarcatura predominant electro negativa suprafetie celulare. Joaca un rol major in controlul schimburilor ionice trans membranare . Structura si modul de a functiona a invelisului de suprafata a celulelor animale a inceput sa fie investigat abia in anii 1963 de catre Bennett , cand el a denimit fata externa a plasmalemei glicocalix sau invelisul dulce / glucidic. Inca de la inceput el a presupus ca aceasta suprafata ar putea lega selectiv unii ioni precum cei de Ca si K , facandui disponibili pentru captarea lor in celula. El a constatat ca la suprafata se aduna acesti ioni si sunt captati ca un fel de depozit de rezerva. Acestei constatari ii s-a acordat o iportatnata deosebita mut mai tarziu , dupa ce compozitia moleculara a glicolemei a fost studiata amanuntit si dupa ce s-a constatat ca este o prezenta constanta in suprafata celulelor animale si ca intradevar joaca un rol esential in schimburile ionice transmembranare. Examinarea cu atnetie a unor sectiuni electrono microscopice de rutina, indica existenta la exteriorul plasmalemei a unui invelis pufos cu o grosime de cca. 50 nm care dubleaza efectiv plasmalema . Din punct de vedere chimic, glicolema este alcatuita indeosebi din glicoproteine sub furma unei tesaturi delicate si laxe de lanturi proteice pe care sunt ancorate reziduri glucidice. Glucidele din membrana celulara nu reprezinta decat cateva procente din masa sa . Dintre hidratii de carbon mai frecvent intaniti amintim : Galactoza Manoza Frucoza Glucoza Acidul siaric Acidul siaric formeaza totdeauna , fragmentul terminal al lanturilor de oligozaharide de pe scheletul proteic al glicolemei. Intre glicolema si plasmalema exista doua tipuri de legaturi de continuitate si anume : 1. Glicoproteinele 2. Glicolipidele O parte din lipidele stratului extern al plasmalemei sunt gliolipide iar fragmentul lor oligozaharidic se extinde in glicocalix. Glicoproteinele , se gasesc si ele pe fata externa a plasmalemei , ele se extind pe distante mai scurte sau mai lungi in glicocalix iar pe firul lor polipeptidic se ataseaza fragmentele oligozaharidice. Prin metode citochimice s-a putut identifica topografia preferentiala la nivelul glicolemei , a principalelor molecule glucidice. Prin reactii cu acidul periodic Schiff "PAS" si cu colorantul albastru acian s-a dovedit prezenta carbohidratilor la nivelul glicocalixului si caracterul acid al suprafetei membranei celulare. Calciul formeaza punti de legatura intre doua molecule de frucoza si reprezinta locul de stocare a calciului la suprafata celulei.

Proprietatile glicocalixului/glicolemei1. Nu este o bariera severa pentru patrunderea celor mai multe tipuri de moleule 2. Este sediul dispozitivelor receptorii specifice pentru : a. Diferite molecule active biologic ( hormon si neurotransmitator ) b. Medicamente 3. Are un rol major in controlul schimburior ionice transmembranare ( exemplu: ionul de Ca este stocat temporar in glicocalix de unde va fi preluat pentru nevoile celulare curente)Cursuri Page 10

stocat temporar in glicocalix de unde va fi preluat pentru nevoile celulare curente)

Topografia apei si ionilor anorganici la nivelul membranei celulareUtilizarea unor metode speciale pentru evaluarea apei din membrane cum ar fi metoda difractiei in raze X, a permis sa se stabileasca urmatoarele: a. Apa este esentiala pentru itegritatea structurior lipotroteice din membrana b. S-a putut detecta si asa numita "apa legata" Prin aceste metode , cantitatea de apa implicata in alcatuirea suprafetei celulare este estimata la 30% sin greutatea substaei organice. In esenta , apa la nivelul suprafeti celulare este distribuita in doua zone ale membranei celulare: 1. Zona externa ( frontul E ) ce cuprinde foita dena , externa a plasmalemei 2. Zon iterna ( frontul P )ce cuprinde citoscheletul membranei si fita interna a plasmalemei Cele doua zone hidrofile sunt despartite de o zona hidrofoba alcatuita din segmentele hidrofobe ale continuumului lipidic ( echivalentul foitei clare a plasmalemei pe imaginile de microscopie electronica) . In toate sectoaree hidrofile ale membranei celulare moleculele proteice prezinta pe suprafata lor frecventi radicali ioizabili. La suprafatacelulei pe frontul E , majoritaea radicalilor sunt anioni. La suprafata exista si radicali cationici ( gruparile aminice de pe lanturile proteice ale glicocalixului ) dar si cationi anorganici reprezentati de ionii de calciu si ionii de sodiu. Zona hidrofila interna , frontul P al membranei este foarte bogat in radicali ionogeni. Predomina radicalii electronegativi datorita numerosilor radicali fosfat , care se gasesc la suprafata proteinelor . Sarcina electrica a fetei interne a membranei celulare este mai bogata in grupari electronegative la pH fiziologic decat pe fata externa . Celula chelstuieste cca. 25% din energia sa pentru a mentine o concentratie de ioni anorganici diferita in spatiul intracelular fata de mediul extra celular si toate mecanismele acestui proces se afla localizate la nivelul membranei .

Dispozitivele de receptie a mesajelor extra celulare.Pentru a isi modela activitatile in concoradant a cu diferitele necesitati ala organismului in conditii fiziologice sau patologice , celulele poseda dispozitive moleculare specializate . Acestea sunt asezate pe fata extrna a suprafeti celulare si cu ajutorul lor intercepteaza semnale sau mesaje venite pe cale nervoasa sau umorala .Aceste dispozitive specializate se numesc receptori. Substantele chimice vehiculate pe cale umorala sau nervoasa , ajung la diferite organe tinta sau celule se leaga de receptori si moduleaza functia celulei , poarta numele de mesageri. Exista si un termen generic pentru mesagei , acela de ligant care defineste toate substantele care se leaga specific de receptori. Din categoria liganzilor , unele substante produse de organele specializate actioneaza specific asupra celulelor tinta si determina modificari chimice si fizice in concordanta cu necesittile organismului. Aceste au fost denumite mesageri de ordinul I sau extracelulari ( hormonii si neurotransmitatorii ) . Evenimentele care in final duca la modificari in celulele tinta ca raspuns la influenta mesagerilor sunt : A. Recunoastera si atasarea liganzilor prin receptori B. Efectele complexului ligant-receptor asupra celulelor care pot fi : 1. Modificari structurale ale membranei 2. Modificari funcionale ale membranei 3. Modificari specifice ale metabolismului celulelor sau a functiilor celulare

Cursuri Page 11

A. Receptorii sunt molecule ale membranei celulare capabile sa detecteze , modificari ale mediului extra celular , si sa initieze evenimente care duc la modificari structurale , functionale si mecano chimice ale celulelor . Exista doua mari grupe : 1. Receptori pentru substante endogene a. Receptori pentru neurotransmitatori ce sunt situati totdeauna la nivelul membranelor post-sinaptice la nivelul celulelor nervoase , ii mai gasim deasemenea si la nivelul celulei musculoase dar pe fata externa ( acetil colina , receptori pentru serotonina , receptori pentru histamina b. Receptri pentru hrmoni ( receptorii pentru insulina , izolati din celulel adipoase si celulele hepatice care sunt in numar de 10000 pentru fiecare celula ) ; acestia sunt de natura glicoproteica , desi receptorii pentru ceilalti hormoni nu au fost inca izolati se considera ca toate celulel tinta pentru hormoniprezinta receptori care intercepteaza si transmit mesajul hormonal in celule. c. Receptorii pentru antigene; Se gasesc fie la suprafata celuleor impicate in raspunsul imun, fie la suprafata celulelor din toate celelate tesuturi. Receptorii pentru suprafata celulelor implicate in raspunsul imun au fost identificati ca antigeni de suprafata si din punct de vedere chimic se aseamana cu moleculele de imunoglobulina , ei sunt foarte numerosi la suprafata globulinelor T. Celelate , prezinta la suprafata membranei , macromolecule cu rol de receptori , numite antigene de suprafata prin care se recunosc intre ele si se asociaza formand tesutul sau organul. In cazul grefelor de tesuturi , atunci cand fragmentul de tesut grefat rovine de la acelasi individ , antigenii de pe suprafata celulelor sunt identici iar grefa este tolerata atat de tesutul suport cat si de celulele sistemului imun ( Limfocitele T ). In cazul in care grefelor provin de la alt individ al aceleasi specii antigenele de la suprafata celulelor din fragenteul grefat sunt diferite de antigenle de la suprafata celulelor tesutului de suport. Grefa nu este tolerata nici de sistemul imun nici de sistemul suport. d. Recptorii pentru anticorpi; Se cunosc receptorii de pe membrana leucocitelor bazofiledar si a mastocitelor care au capacitatea de a lega la suprafata membranei molecule de imunoglobuline E venite pe cale sangvina.Se mai cunosc receptori pentru imunoglobulinele G prezenti la suprafata celulelor din sistemul fagociclic mononuclear e. Receptori pentru alte substant endogene; Sunt prezenti pe suprafata anumitor tipuri de celule ( receptorii pentru colesterol de la suprafata hidroblstilor care induc captarea colesterolului din fluidul interstitial prin pinocitoza ) 2. Receptori pentru substante exogene a. Se cunosc pana in prezent receptori pentru mixovirusi , adenovirusi , virusi encefalitici b. Receptori pentru droguri; Descrisi la suprafata celulelor. Acesti receptori reactioneazza cu medicamentele cin mod similar cu interactiunile hormonilor sau ale neurotransmitatorilor c. Receptori pentru lecitina; Interactioneaza cu receptorii insulinei si induc in celule efecte asemanatoare

B. 1. Modificari structurale ale membranelor ;pentru ligant receptor inainte de interactiune , receptorii sunt raspanditi la intamplare. Indata dupa contactul ligant receptor are loc o redistribuire a receptorilor . Ei se agrega la suprafata , in zone restranse sau plaje 2. Modificari functionale: a. Modificari de permeabilitateCursuri Page 12

a. Modificari de permeabilitate b. Inducere de pinocitoza c. Activarea unor enzime de tipul ciclazelor d. Patrunderea in mediul extracelular a unor ionu cu functie de mesageri de ordinul II Modificari specifice ale metabolismului celular; Odata sintetizat AMP-ul ciclic, este considerat mesager de ordinul II. Ionii de Ca pot avea si ei rol de mesager de ordinul II

Cursuri Page 13

Curs V: Studiile membranei celulareMonday, March 19, 2012 12:08 PM

Schimburile prin membrana celularaMembrana celulara ocupa o pozitie importanta in economia celulara fiid considerata bariera care controleaza schimburile dintre celula si mediul extra-celular asigurand mentinerea homeostaziei celulare.Schimburile de substanta intre celule si mediul extracelular sunt permanente si caracteristice celulelor vii. Reglarea schimburilor este posibila datorita faptului ca membrana celulara este permeabila la substantele care se gasesc sub forma dizolvata in mediul extra sau intra celular. Permeabilitatea membranei celulare este selectiva deoarece nu permite trecerea oricarui tip de substante. Membrana celulara este cpabila sa faca o disciminare intre substantele pe care le inglobeaza din sau le elimina in mediul extracelular. Din mediul extracelular , celula inglobeaza factori nutritivi necesari mentinriii vietii celulei si activitatilor ei metabolice ( apa, AA, glucoza , gaze si biocatalizatori ). In mediul extracelular celula elimina compsi fiziologici necesari organismului cum ar fi hormoni, enzime , diferiti compsi proteici, compusi glucidici dar si metaboliti rezultati din activitatea celulei cum ar fi : Amoniacul Ureea Co2 Schimburile din membranan celulara prezinta particularitati specifice diferitelor categorii sau tipuri de celule sau la acelasi tip de celula in functie de stadiul sau de diferenetiere. Exemplu: Indiferent de concentratia glucozei , extra sau intracelular ea este in permanenta transportata prin membrana celulei hepatice. In procesele de schimb prin membrana celulara a diferitelor substante se disting doua tipuri de transport: 1. Transport trans membranar Se fac schimuri de molecule mici intre mediul extracelular si intracelularprin traversarea membranei celulare. Mai este denimit si microtranport asigura schimburile e apa si diferite substate dizolvate . In timpul vietii celulei ele sunt inegal distribuite pe fata interna si externa a celulei, echilibrarea lor apare numai dupa moartea celuei. Cele trei componente ale membranei celulare ( glicolema, plasmalema si citoscheletul ) relizeaza un filtru ce lasa sa treaca numai unele molecule. Glicolema reprezinta pentru transport un filtru cu orifici mari ce permite trecerea cu usurinta a moleculelor fara sarcina electrica si in mod special a apei. Trecerea ionilor prin glicolema se face dificil , intrucat majoritatea radicalilor ionizabili din glicolema sunt anioni ( acidul sialic si radicalii carboxili ) . In consecinta anionii trec usor in timp ce cationii au tendinta sa se fixeze in trama glicolemie ( ionii de Ca si de Na ). Plasmalema prin bistratul sau lipidic actioneaza ca un filtru puternic pentru substantele hidrosolubile, ea permitand doar trecerea substantelorl solubile in lichide. Trecerea substantelor hidrosolubile sau a anionilor este favorizata de pozitia proteinelor integrale care strabat bistratul lipidic organizand pori hidrofili sau ele joaca rol de mediatori de transport pentru diferite molecule mici intre celula si mediul extracelualar. Citoscheletul dirijeaza moleculele sau inlesnesc distributia lor in citoplasma. Dua mecaismele care intervin in miscarea moleclelor prin membrana celulara deosebim doua principale de transpor t: Trasnpot pasiv Transport activ Intrucat ele opereaza impotriva gradientului de concentratie este adesea folositCursuri Page 14

Intrucat ele opereaza impotriva gradientului de concentratie este adesea folosit pentru a obtine produsi extracelulari chiar daca au o concentratie foarte mica. Ex: Absorbtia substantelor nutritive din continutul intestinal ( glucoza si AA ), numai in intestin si rinichi transportul glucozei si AA este cu precadere activ. In hepatocite transportul lor se face pasiv. Pentru emntinerea gradientul ionilor intraceluleir trecerea ionilor prin membrana intracelulara se face impotriva gradientului de concentratie sau a celu electrochimic.transportul ionilor se face cu protein enzime , numite pompe ionice.Pompele ionice pot transporta: A. Un singur ion ( pompa de Ca sau Mg ) B. Doi ioni concomitent ( K si Na ) Transportuluneui singur ion se realizeazacu ajutroul unei ATPeaze la nivelul epiteliului intestinal. Fluxul ionilor de Ca este reglat de calmodulinele din citoschelet. Vit. D activeaza ATPeaza (la copii mici pe perioada de iarna se da Vit. D) Transportul a doi ioni presupune la nivelul plasmalemei prezenta unei proteine care sa preia ionii de Na de pe fata interna si ii elibereaza pe fata externa a celulei. Proteina preia dupa fata externa iii de K si ii introduce in citoplasma. Molecula proteica responsabila de acest transport este tot o ATPeaza numita pompa de Na-k. Studiile de microscopie electronica ce folosesc anticorpi marcati au aratat ca ATPeaza se afla localizata in grosima membranei celulare : La unele celule enzima este localizata pe toata suprafata membranei La altele numai in segementul diferentiat functional pentru activitatea de transport , ex: nefrocitul care are enzima localizata la polul apical. Transportul cuplat este cel care concomitent cu eliminarea ionilor introduce concomitent apa sau o serie de alte molecule , necesare activitatii celulare cum este glucoza si AA .

Reglarea schimburilor in membrana celularaPermeablitatea membranei celulare este dependenta direct cu modificarile metabolice ale celulei si pe de alta parte cu variatiile mediul extracelular. Se deosebesc trei tipuri de factori ce deosebesc permeabilitatea: Fizici Temperatura, temperatura optima fiind 37o , temperatura scazuta incetinind schimurile Chimici Anestezicele, incetinesc cschimburile Biologici Dintre cei mai importanti sunt hirmonii, mineralocorticoizii stimuleaza permeabilitatea tubilor uriniferi pentru apa , K si Na. Insulina stimuleaza trasportul intracelular al glucozei si AA Glucocorticoizii reduc permeabilitatea membranei itracelulare pentru glucoza si AA. Adrenalina favorizeaza cresterea permeabilitatiimembrane pentru ioii de Ca in celulele musculare. 2. Transportul in masa a moleculelor de marimi diferite Prin formarea de vezicule organizate pe seama membranei celulare Este procesul prin care celulele nglobeaza din mediul extracelular sa elimina in acesta particule de natura diferita transportul in masa se realizeaza cu ajutorul formarii de vezicule pe seama membranei celulare. In functie de mediul in care sunt elimiate vezivulele deosebind doua tipuri de trasnport in masa :Cursuri Page 15

deosebind doua tipuri de trasnport in masa : a. Endocitoza ( transport prin vezicule a substantelor din mediul extracelular in celula ) Procesul prin care sunt inglobate din mediul extracelular prin intermediul veziculelor organizate pe sema membranei celulare pe particule de marimi diferite mergand pana la inglobarea de celule intregi. Dupa natura materialului interiorizat si dupa mecanismul de inglobare a substanelor din mediul extracelular se disting doua tipuri de endocitoza: Fagocitoza este endocitoza de particue din mediul extracelular Este o activitate de transport , manifestata in conditii normale sau patologice de un sitem ce celule numite fagocite. Prin fagocitoza ( phagin - a manca ), celulele inglobeaza din mediul extracelular , particule de natura foarte diferita : Agregate bacteriene sau virale Macromolecule alterate Resturi celulare Celule in intregime Exemplu de celule fagocitare ar fi osteoclasterlor, microglia, celulele Kuffer ( macrofage - inglobeaza atat particule mici cat si particule mari , totalitatea tipurilor de macrfage tisulare sunt grupate in sistemul fagocitic mononucelar ) si microfagelor ( fagociteaza numai particule mici cum ar fi granulocitele sanguine ), ambele prezinta functie de aparate ( fagociteaza bacterii si virusi ) , functie de curatire prin indepartarea celulelor imbatranite , detetriorate sau moarte, functie de nutritie ( inglobeaza din mediul extracelular substante trofice ), functie matabolica

In vederea inglobarii particulelor din mediul extracelular, fagocitele prezinta al suprafata membranei dispozitive de recunoastere numite receptori, cu ajutorul carora , fgocitele fixeaza la suprafata celulei numai anumite particule din mediul extracelular , sunt capabile sa faca deosebirea intre ceea ce trebie inglobat si ceea ce nu trebuie. Prin intermediul receptorilor celula recunoaste ceea ce ste "SELF" ( substante proprii organismului ) si "NON-SELF" ( substate straine ). Dintre substantele self , receptorii pentru fagocitoza , celulele recunosc ceea ce este sanatos de ceea ce este alterat. Recunasterea particulelor de catre receptori este inlesnit in organism de prezenta in mediul extracelular a unor substate care se combina cu particulele straine denumit opsonine. Formarea complexului particule opsonine se numeste opsonizare.Opsoninele prin iteractiunea cu receptorii fixeaza particula opsonizata la suprafata celulei ( substante ajutatoare ) . Procesul de fixare a particulei la suprafata membranei celulare este obligator pentru fagocitoza si este mediat de imunoglobulinele G ( IGG ) . Receptorii sunt de mai multe tipuri: Receptorii FC ( receptorii care fixeaza particulele opsonizate cu imunoglobulinele G. Acesti receptori recunosc fractiunea FC a imunoglobulinei G ) Receptori C3 sunt cei care fixeaza particule opsonizate cu acelasi complement al componentului serrii Receptori nespecifici care recunosc si fixeaza celulele imbatranite sau moarte.Fagocitoza are loc in mai multe etape : A. Complexul particula -opsonina Recunoscut de receptorii de la suprafata fagocitelor se fixeaza peCursuri Page 16

Recunoscut de receptorii de la suprafata fagocitelor se fixeaza pe membrana celulara si activeaza receporii. B. Activarea receptorilor determina activarea proteinelor contractile de la nivelul citoscheletului care se agrega si favorizeaza emiterea de pseudopode. C. Pseudopodele inconjoara strans particula si apar interactiuni receptorparticula pe toata suprafata celulei . D. La locul unde se intalnesc pseudopodele , fuzioneaza ,vezicula formata cuprinde: Particula fara lichid extracelular numit FAGOZOM E. Fagozomii din citoplasam se unesc cu lizozomii care contin hidrolaze acide care degradeaza sau digera particula. Fagozomul apare ca un rganit de transport al particulelor din mediul extracelular. Fagocitoza se face cu cheltuiala de energie prin emiterea pseudopodelor si miscarea . Sunt procese energodependente . Sursa de energie este variabila : Provine din calea aeroba pentru macrofagele din plamani Provine din calea anaeroba pentru macrofagele peritoneale

Pinocitoza , endocitoza de fluid tisular ipreuna cu particulele pe care e contin. ( pinos -a bea ) Procesul de transport in masa a unei cantitati variabile de lichid tisular impreuna cu particulele pe care le contine. O intalnim la toate tipurile de celule , ele captand din mediul extracelular proteinele nutritive si cele reglatorii. Se deosebesc doua tipuri de pinocitoza dupa interiorizare a fluidului: 1. Pinocitoza fluida fara receptori Este foarte frecventa . La contactul cu particulele din fluidul tisular innvelisul celular sunt activati anumiti cationi de suprafata ce actioneaza asupra citoscheletului inducand flexibilitate accesntuata membranei celulare. Membrana se imagineaza formand canale intracelulare sau buzunarase. Prin fuzionarea membranelor se formeaza vacuole numite pinozomi care se deplaseaza in citoplasma. Dupa dimensiunea particulelor inglobate prin pinocitoza deosebim: Macropinocitoza ( inglobare de particule marei + lichid , macromoleculele fiind in general proteice, acest mecanism fiind caracteristic macrofagele tisulare ) Micropinocitoza ( vizibila numai la microscopul electronic, particulelel fiind foarte mici ) Veziculele de pinocitoza in citoplasama celulei au o soarta diferita: a. Se pot uni cu liozomii ( dupa digestie ele raman incelula ca lizozomi secundari ) b. Pot traversa citoplasma fara sa se uneasca cu lizozomi si sa isi descarcecontinutul pe alta fata a celulei. 2. Pinocitoza absorbtiva mediata de receptori Este procesul prin care celulele au capacitatea de a fixa pe receptori aflati ca suprfata membranei , fixeaza o varietate de molecule numite iganti: Hormonii polipeptidici ca insulina Factorl de crestere al epidermului Dupa fixarea liganzilor de receptori ei sunt interiorizati rapid ipreuna cu cantitati foarte mici de fluid in vezicule endocitare. Procesul are loc in mai multe etape . b. Exocitoza ( transport prin vezicule a substantelor din citoplasma in mediu extracelular)Cursuri Page 17

b. Exocitoza ( transport prin vezicule a substantelor din citoplasma in mediu extracelular)

Cursuri Page 18

Curs VI: Organizarea generala a citoplasmei si transporturile membranareMonday, March 26, 2012 12:07 PM

Transportul membranarTransportul pasiv este acel tip de transport care realizeaza trecerea substantelor in sensul gradientului de concentratie sau in cazul ionilor in sensul gradientului electro-chimic. Se face fara consum de energie folosind energia rezultata din miscrea moleculelor dintr-o parte in alta in sensul gradientelor.Altfel spus, transportul pasiv este independent de metabolismul celulelor. El se realizeaza prin doau modalitati: A. Difuziunea simpla Aceasta modalitate de transport pentru cele mai multe tipuri de substante se face lent fiind supus legilor difuziunii si osmozei dependenta numai de forte fizice fara consum de energie. Difuziunea pasiv a moleculelor aflate in solutie depinde si de grutatea lor moleculara . Moleculelel cu o greutate moleculara mica trec cu usurinta dar cu cat greutatea moleculara creste cu atat difuziunea este mai mica ( lenta ) . Exceptie fac moleculelel liposolubile la care viteza de atrundere prin membrana celulara este in raport invers cu dimensiunea lor. Trecerea substantelor solubile in lipide depinde si de gradul lor de solubiltate in acestea. Ele trec cu atat mai usor cu cat gradul de solubilitate este mai mare. Exemplu: O, Co2, hormonii steroizi , trec mai usor prin lipide Acest mecanism tinde sa egaleze conentratia substantelor din mediul intracelular fata de cel extracelular. Transportul prin difuziune a solutiilor ionizate se desfasoara extrem de dificildeoarece , bistratul lipidic al plasmalemei reprezinta o bariera nepolara care impiedica difuziunea ionilor. Rata de difuziune a moleculelor incarcate este invers proportionala cu cantitatatea incarcaturii lor electrice. Ionii monovalenti ( Na, K, Cl ) strabat mai usor membrana celulara spre deosebire de ionii bivalenti ( Mg, Ca ) sau cei trivalenti. Difuziunea se mai poate realiza si prin canale si pori . Este vorba de un mecanism pasiv prin difuziune al diferitelor substante cu ajutorul unor pori sau canale hidrofile stituate in grosimea membranei celulare. In 1975 , Singer a sugerat prezenta in membrana celulara a unor canale situate in interiorul proteinelor interale fie la locul de contact dintre mai multe unitati proteice. Se apreciaza ca 0,06% din suprafata hematiilor prezinta asemenea canale sau pori ce au un diametru cuprins inte 7-10 ce permit trecerea apri si a substantelor hidrofile B. Difuziune facilitata Mecanismul prin care sunt transportate prin traversul membranei mult mai rapid decat prin difuziunea simpla unele substante greu solubile in lipidesi cu o greutate moleculara relativ mare ( procesul este de 100k mai rapid ). Aceasta difuziune facilitata este modalitatea de transport pentru glucoza , AA, purine si glicerol. Se presupune ca in grosimea membranei exista proteine cu rol de carausi care preiau substantele de pe o parte a membranei si le elibereaza pe celalata parte se apreciaza ca la nivelul hepatocitelor la nivelul carora se transporta cantitati considerabile de glucoza luata sau eliberata in sangele circulant , exista 800k de carausi transportori si fiecare transporta 180 de molecule de glucoza pe secunda . Activitatea sistemului de transport facilitatpoate fi uneori influentata fie de hormoni , fie de concentratia ionilor din mediul intra su extra celular. Exemplu: Transportul glucozei prin fibra musculara striata, scheletala sau cardiaca, precum si la nivelul celulei adipoase, tranportul este puternic influentat ( stimulat ) de insulina , pe cand hepatocitele sau alte celule nu sunt influentate de hormoni

Organizarea generala a citoplasmeiCursuri Page 19

Organizarea generala a citoplasmeiCitoplasma reprezinta teritoriul celular aflat intre membrana celulara si nucelu. Este formata din matricea citoplasmatica sau citosolul ce inconjoara structuri cu organizare si functii caracteristice numite organite celulare, precum si diferite moleclule depozitate sub fomra de incluziuni. La microscopul optic, matricea citoplasmei apare astructurata. Este considerata a fi un fluid afat in diferite grade de polimerizare ce contine apa, macromolecule diferite, in special proteice ( proteine structurale , protein enzime ), mai cuprinde ioni si gaze dizolvate . La nivelul ei se desfasoara o serie de procese cum ar fi : Reactii de activare a AA Reactii de sinteza a unor AA Reactii de sinteza a acizilor grasi Organitele celulare din citoplasma pot apare grupate in doua categorii: A. Organite delimitate de endomembrane Reprezentate de : Reticulul endoplasmic ( rugos, neted ) mitocondriile Lizozomii Aparatul ( complexul ) golgi B. Organitele nedelimitate de endomembrane Reprezentate prin: Structuri granulare ( ribozomi ) Structuri filamentoase ( microfilamnetele ) Structuri celulare ( microtubulii ) Toate aceste se afla intr-un proces ontinuu de asamblare sau dezasamblare. Microtubulii si microfilamentele alcatuiesc citoscheletl matriceal.

Alte organite sunt reprezentate de grupari mai stabille , cum ar fi : Cilii Microvilii

Organite delimitate de endomembrane

Mitocondria Face parte din categoria organitelor delimitate de citomembrane , prezente in toate tiputile de celule , exceptand in hematiia adulta unde lipsesc. La microscopul optic se pot evidentia in celulele proaspete nefixate prin coloare cu Verde Janus. In celulele fixate se pot observa prin coloare cu hematoxilina ferica Regaud. Numarul mitocondriilor , este diferit de la o celula la alta , dependent de gradul de activitate al acesteia. Cu cat celula este ami activa din punct de vedere functional , cu atat numarul mitocondriilor este mai mare. Exemplu: Hepatocitul are de la 1000--3000 de mitocondrii Celulele in repaos functional au un numar mai mic de mitocondrii. Localizarea mitocondriilor in celula este diferita sau variabila, dobicei fiind raspandite in toata citoplasma, insa la celulele polarizate functional mitocondriile sunt mai numeroarse la polul activ.Cursuri Page 20

citoplasma, insa la celulele polarizate functional mitocondriile sunt mai numeroarse la polul activ. Exemplu: La nefrocit, sunt localizate la polul bazal , pe cand la enterocit sunt localizate la polul apical. Cand aceste celule se afla in repaos functional , mitocondriile se raspandesc in toata citoplamsa. Dimensiunile sunt variabile de la o celula la alta , in general , au o lungime de 7 si un diametru de 0,5. Se pot deosebi trei aspecte: a. Granule izolate b. Ganule insirate ca margelel pe ata c. Sub forma de filamente sau virgula Aspectul la microsopul electronic, ultrastructura , indiferent d aspectul la microscopul optic, la microscopul electronic, ele au o structura comuna : 1. Membrana mitocondriala externa 2. Membrana mitocondriala interna 3. Spatiul mitocondrial extern ( cuprins intre cele doua membrane ) 4. Spatiul mitocondrial intern ( numit si matrice mitocondriala , dispus in interiorul membranei mitocondriala interne si a cristelor ) Cristele sunt prelungiri digitifrome ale membranei mitocondriale interne Membrana mitocondriala externa Are o grosime de 6nm , este alcatuita dupa modelul mozaic lipoproteic. Proteinele reprezinta 60% , lipidele 40% . Dintre lipide, colesterolul este crescut iar carioipinul este scazut. Membrana mitocondriala externa este permeabila , realizand schimburi intre citosol si organite. Este sediul a numeroase enzime . Enzima marker pentru membrna mitocondriala externa este MAO ( monoanimoxidaza).

Membrada mitocondriala internaAre o grosime de 6nm , in care proteinele sunt in protportie de 70% iar lipidele in proportie de 20%. Aceasta membrana este putin permeabila fata de cea externa si reprezinta o bariea intre matrice si restul organitelor. Prin ea , trec spre spatiul mitocondrial intern , ino de Ca, si Mg, necesari bunei functionari a activitatii enzimelor din matricea mitocondriala. Mai trec si molecule de ADP si ATP necesare procesului de fosforilare. Matricea este sediul enzimelor necesare fosforilarii oxidative. Cristele mitocondriala, sunt structuri ce apartin membranei mitocondriala interne. Numarul lor este diferit de la o mitocondrie la alta.si dependet de starea functionala a celulei. Pozitua cristelor este diferita ( poate fi perpendiculara sau paralala su axul mare al mitocondriei ) . Forma cristelor, lamelare sau tubulare. Spatiul mitocondrial extern Are o grosime de 7-8nm , un aspect omogen este foarte activ , avadn loc schimbuti active intre mitocondrie si citosol, prin intemediul membranei mitocondriale externe. In cazuri patologice ai se pot depune saruri de Ca. Spatiul mitocondrial intern ( matricea mitocondriala ) Are un aspect omogen , contine : 1. Proteine: Structurale Contractante Enzime ( aceste din urma ajungand pana la 200 ) Dintre ele , de amintit enzimele oxidoreductorii ale ciclului Creps.Cursuri Page 21

Dintre ele , de amintit enzimele oxidoreductorii ale ciclului Creps. 2. Acizi nucelici: ANDm ARNm Mitocondria este capabila sa isi sintetizeze singura fara ajutorul nuceului, unele proteine structurale , dar si unele protein enzime ( cam 5% ). Compozitia chimica: Proteine 60-70% : Protein enzime 70% Proteine structurale 30% Lipide 25-27% ( in special fosfolipide ): Lecitina Cardiolipin Trigliceride Glucide Apa Ioni Vit.C Acizi mitocondriali, AND, ARN 0,05% ( partiala autonomie genetica )

Originea mitocondriei In celula , mitocondriile se reinnoisesc permanet prin procesul de condriodiereza sau clivaj , dintr-o mitocondrie se formeaza doua noi mitocondrii rin clivaj sau despicare. Mitocondriile iesite din uz sunt indepartate prin autofagie.

Functiile mitocondriei Responsabila de generarea energiei necesare desfasurarii orcarei acrtivitati celulare ( diviziune, diferentiere secretie, contractie, transmiterea impulsului nervos ). Energia se realizeaza in principal prin : a. Cu ajutorul enzimelor oxidoreductorii aflate in structura mitocondriei b. Prin procesul fosforilarii oxidative ( rezulta molecule de ATP - macroergice ) Sub actiunea enzimei numite ATPeaza, moleculele de ATP sunt scindate si pun in libertate energie.

Reticulul endoplasmic Se gaseste in toate tipurile de celule , exceptie in hematia adulta unde lipseste . Numarul sau proportia la microscopul optic nu poate fi obsevat, ci numai la microscopul electronic. Este foarte bine dezvoltat in celulele angajate in sinteza de proteine, de glucide , si lipide . In celulele seretoare exocrine si endocrine este foarte bine dezvoltat. Aspectul la microscopul electronic, arata ca este format din saci, tubi , cisterne si vezivule, anastomozate intre ele si delimitate de o citomembrana groasa de 6nm cu organizare comuna membranelor. Lumenul acestor cisterne este variabil cuprins intre 25-500nm. Diametrul lumenului variaza in raport cu momentul functional alc celulei. Reticulul endoplasmic este de doua feluri: Reticul endoplasmic neted Prezent in citoplamsa tuturor celulelor exceptie facand hematia , dar in proportie mai micadecat cel rugos. Apare mai dezvoltat in celulele ce sintetizeaza hormoni steroizi ( celulele interstitiale di ovar si testicul ). Sintetizeaza glucide in cantitati mari ( hapatocite si celulele musculate ), este bine reprezentat in celulele pigmentare. Aspectele particulare arCursuri Page 22

celulele musculate ), este bine reprezentat in celulele pigmentare. Aspectele particulare ar fi : Reticulul sacroplasmic ( in celulele musculare ) unde are rol de cuplare excitatie contractie. In retina unde ocupa aprox 50% ( celule pigmentare ) si formeaza corpii mieloizi ce apar in stive de cate 5-6 saci turtiti. La microscopul opitic nu poate fi obserat. La microscopul electronic apare sub forma de tubului, mai rar saci sau cisterna , legati intre ei prin mici canale. Aceste cisterne sunt delimitate de citomembrane netede . Fara ribozomi ce au o grosime cuprinsa intre 6-7 nm . Histochimic enzima marker este tot glucozo-6-fosfataza. Reticul endoplasmic rugos La microscopul optic apare sub forma de ergastoplasma ( se mai numeste si plasma lucratva ) este bine reprezentat in celulele secretorii ( exo si endocrine ) . Exista si forme particulare sde RER: Corpii Nissle ( substanta Tigroida ) sunt stive la nivelul celulei nervoase dar doar in corpl acesteia . Corpii Berg intalniti in hepatocite si aici cisternele se aseaza sub forma de stive , si confera o forma aparte. La microscopul electronic, RER , apare sub forma de saci , cisterne, vezicule, tubi anastomozati, situati perinuclear. Membranelel reticulului sunt groase de 6nm si prezinta ribozomi pe suprafata lor externa , atasati cu subunitatea mare . Continutul lumenului sau a cisternelor este mai sarac sau mai bogat dupa momentul functiona al organitului. Diametrul lumenului este variabil , cuprins intre 25-500nm. Enzima marker pentru RER este glucozo-6fosfataza , localizata pe fata interna sau luminala a citomembranelor delimitante.

Functiile reticululuiLe putem grupa in specifice sau comune: 1. Functiile comune a. Formeaza tuburi ce vehiculeaza in permanenta substante in toate citoplasma. b. Rol mecanic , fiind considerat suport intracitoplasmatic, pentru restul organitelor dar si pentru mentierea formei celulelor. 2. Functiile specifice a. RER i. Sinteza proteinelor de export in aproximativ 1min la nivelul ribozomilor atasati cu subunitatea mare , se formeaza lanturi de AA , ce trec prin canalul din subunitate in lumenul cisternei. Traversarea prin cisterne pana ce aceste lanturi de AA pana la complexul Golgi dureaza intre aprozimativ 20-40 min. ii. Maturarea proteinelor in complexul Golgi si formarea veziculelor cu produs l pentru export dureaza aprox. 1h. iii. Drumul parcurs de proteine de la locul de sinteza pana la locul extracelular , realizeaza ciclul secretor celular.El se incheie cu exocitoza produsului eliberat in spatiul extracelular. iv. Recent s-a aratat ca RER este angajat si in sinteza unei fosfolipide cum ar fi lecitina b. REN i. Rol in sinteza hormonilor steroizi ( corticosuprarenale, celule interstitiale , ovar si testicul ) ii. Rol in metabolismul glucidelor ( in glicogeoliza cu ajutorul enzimei , glucozo-6fosfataza pe care o contine ) iii. Rol in metabolismul lipidelor si in sinteza unor lipotroteine ( trigliceride si a unor lipoproteine ) iv. Detoxifiere ( metabolizeaza unele droguri , evitand acumularea lor in citoplamsa ) v. Cuplarea excitatie-contractie in celulele musculareCursuri Page 23

v. Cuplarea excitatie-contractie in celulele musculare vi. Rol in fotoreceptie ce se realizeaza in celulele pigmentare din retina

Cursuri Page 24

Curs VII: Complexul GolgiMonday, April 02, 2012 12:11 PM

Organit celular prezent in toate celulele , exceptie facand hematia adulta. Complexul a fost descoperit in 1898 in celulele Purchinje din cerebel de catre Camillo Golgi. La microscopul optic complexul poate fi evidetiat prin colorare cu rosu neutru, iar in celula fixata prin colorare cu sarurile metalelor grele Ag sau Os si va apare sub forma de retea canaliculara sau sub forma de vacuole de diferite marimi. Localizarea este variabila ea difera dupa tipul si activitatea celulei , este localizat perinuclear la celulele nervoase iar la celulele seretorii el este asezat la unul din polii celulei . Deexemplu supranuclear la celulele pancreatice. Aspectul la microscopul electronic sau ultrastructura, arata ca exista trei elemente componente : 1. Pachete de saci turtiti sau cisterne asezate in stiva Au un aspect turtit , sunt paralei intre ei , si separati de spatii egale de 20-30nm, contin un material omogen cu aspect fin granular sau fibrilar . Pe fata imatura, sacii sunt mai mici si mai ingusti . Pe cea matura sacii sunt mai lungi , au un lumen mai larg si cu segmente sau extremitati dilatate spre fata matura. 2. Macrovezicule Au un dametru cuprins intre 20-80nm , sunt inconjurate de citomembrana cu o grosime de 6nm si sunt localizate pe fata imatura. Au aspect dimensiuni si functii variabile . Unele dintre ele sunt socotite a fi lizozomi primari deoarece contin hidrolaze acide in interiorul lor . 3. Microvezicule Au un diametru cuprins intre 0,1-0,5 ,sunt inconjurate de o citomembrana groasa de 8nm, iar continutul este heterogen la fluxul de electroni. Se gasesc deobicei pe fata amtura si i-au natere din dilatatiile laterale ale sacilor golgieni , apoi se desprind de acestia si se individualizeaza . Complexul Golgi contine proteine de structura dar si proteinenzime. Toate cele trei forme sunt delimitate de citomembrane groase de 6-8nm cu suprafata neteda lipsite de ribozomi . Complexul Golgi prezinta polaritate morfologica si functionala. Prezinta o fata convexa situata langa nucleu si in stransa relatie cu reticulul endoplasmic . Se numeste si fata imatura sau formatoare . Aici se observa numeroase microvezicule ce converg catre aparatul Golgi. Microveziculele se contopesc si vor da nastere sacilor ce vor forma stiva. Mai prezinta o a doua fata numita fata matura . Este o fata concava . La acest nivel se formeaza veziculele de secretie . Membranele acestor vezicule au o grosime de 8nm si o compozitie chimica asemanatoare cu a membranei celulare. Exista o miscare continua intre aceste structuri , in sensul migrarilor de pe fata imatura catre fata matura ( microveziculelel vor forma sacii golgieni , iar acestia vor da nastere macro veziculelor ) . Enzima marker este TPP ( tiaminopirofosfataza ) . In aparatul Golgi mai gasim si unele glicozil transferaze care pot fi si ele considerate enzime merker.

OrigineDin membranele preexistente ale reticulului endoplasmic.

FunctiaPrincipala lor functie este legata de procesul de secretie celulara. Are rol in trnsportul produsului secretat la nivelul retcului endoplasmic catre vezivulele de secretie. Apoi condenseaza produsul deCursuri Page 25

secretat la nivelul retcului endoplasmic catre vezivulele de secretie. Apoi condenseaza produsul de secretie , in matrureaza si il impacheteaza in vezicule secretorii . Are rol in formarea si reciclarea endomembranelor. Formeaza membrane pentru veziculele secretorii dar si pentru citolema . Rol in sinteza complexelor de carbohidrati. ( sinteza glicoproteinelor si a mucopolizaharidelor ) . Componenta proteica de la RER se va uni cu molecule de hidrati de C , prezente in structurile golgiene cu ajutorul unor enzime numite transferaze. Maturarea lipoproteinelor , lipidele sintetizate in REN sunt transferate in complexul Golgi unde are loc procesul de complexare cu proteinele , apoi impachetarea lipoproteinelor in vezicule secretorii destinate exocitozei. Formarea lizozomilor primari . Formarea acrozomului ce contine hidrolaze acide care mor , penetrand membrana ovocitului de ordin II si in felul acesta apare fecundatia.

Ciclul secretorReprezinta drumul parcurs de proteinele de export de la locul de sinteza din celula pana ajung in mediul extracelular . Procesul cuprinde mai multe etape precise si obligatorii. I. Sinteza si segregarea proteinelor de export , la nicvelul reticulului endoplasmic rugos. Proteinele sunt sintetizate intr-un minut pe polii ribozomilor atasati reticulului si insirati pe ARNm . Proteinele sunt adapostite in canalul din subunitatea mare ribozomala. La un anumit stadiu de formare a latului polipeptidic, ribozomii se ataseaza pe membranele reticuluilui. Atasarea este determinata de secventa semnal aflata la cpatul NH3 al peptidei. In momentul atasarii poliribozomilor se formeaza un tunel in subunitatea mare a ribozomilor , dar si in membrana reticulului prin acest tunel trecad in lumenul citernei polipeptidele. II. Transportul intracelular al proteinelor prin formatiunile RER pana la Complexul Golgi. III. Condensarea si maturarea proteinelor in structurile golgiene , in care ajung cu ajutorul microveziculelor considerate agenti transportori. Procesul se dureaza 1h. Microveziculele i-au nastere in portiunea terminala a RER. Ele isi pierd ribozomii de pe fata externa a membranei iar prin pensare se detaseaza de RER. Microveziculele nou formate, incarcate cu proteinele sintetizate pe polizomi, se orienteaza catre sarcini golgiene. Condensarea sau maturarea se realizeaza in veziculele golgiene de condensare cu ajutorul unui polianion aflat in veziculele golgiene de condensare si au ca rezultat elierarea de molecule de apa din proteinele nou-formate. IV. Depozitarea intracelulara sub forma de vezicule receptorii ce raman un timp in citoplasma , apoi sunt trecute in ectoplamsa , datorite unui neurotransmitator sau un stimulator. V. Vezicitoza, celulele secretorii sunt trecute in mediul extracelular, procesul este intrerdependent de prezenta ionilor de Ca , de prezenta ATP-ului si a AMP ciclic. Prin exocitoza trec in mediul extracelular hormoni ( glandele endocrine ) si imunoglobuline .

Sistemul G.E.R.L.Reprezinta o exceptie a ciclului secretor caracterizat prin scurcicuitarea sacilor golgieni si descarcarea produsului microveziculelor golgiene direct in veziculele de condensare .

LizozomiiSunt considerati organitele digestiei celulare , exceptie facand hematia adulta.

Cursuri Page 26

Au fost desoperiti de DE Duue in 1955 prin tehnici de fractionare celulare iar in 1956 Novicoff i-a descris din punct de vedere ultrastructural. Fomra lor este usr rotunda sau vala. Diametrul este cuprins intre 0,25 si 0,8 . Aspectul la microscopul optic, se pot identifica doar ei cu diametrul mare de pana la 0,85. Sub forme de granulatii acidofile in citoplamsa , prin coloratia MGG. Aspectul la microscopul electronic sau organizarea ultrastructurala, apar sub forma de vezicule sau vacuole, care prezinta: I. Membrana delimitanta , memdrana lizozomala Are o structura comuna unei endomembrane ( lipoproteica mozaicata ) iar grosimea ete cuprinsa intre 6-8nm. Ocazional se intalnesc lizozomi cu membrana dubla. II. Matrice lizozomala in interiorul membranei Are un aspect variat, poate fi omogena ( fin granulara , sau heterogena )

Se cunosc doua tipuri de lizozomi: a. Primari ( matrice omogena ) b. Secundari ( matrice heterogena ), ce au in matrice structuri granulare si membranoase. Acesti lizozomi secundari la randul lor pot fi de trei feluri : i. Heterofagozomi ii. Autofagozomi iii. Corpii reziduali

Organizarea chimicaIn matrice , contin in principal un mare numar de hidrolaze acide ( 36 ) cum ar fi proteaze, peptidaze , nucelaze , fosfataze , esteraze , glucozidaze , lipaze . Unii dintre acizii nucleici vor digera deneaza acida, sau reneaza acida ,altele, vor digera arilsulfataza, -glucuronidaza vor genera alti produsi organici, fosfatati dar si proteine sau glucide. Un lizozom nu contine intreg setul de enzime hidrolitice acide. Ele sunt localizate in cea mai mare parte in matricea lizozomala, unele insa sunt numai inmembrana lizozomala iar altele si in matrice si in membrana. O parte dintre enzime pot fi detectate si histochimic. EX: fosfataza acida si arilsulfataza sunt considerate enzime marker. Locul lor in citoplasma indica pozitia sau localizarea lizozomilor. Hidrolazele acide lizozomale sunt retinute in interiorul organismului de catre membrana lizozomala care este practic impermeabila , opuanadu-se trecerii lor in citosol. Eliberarea enzimelor lizozomale in mediul intraxelular prin modificarea membranei lizozomale de catre diferiti agenti toxici, chimici sau fizici ( temperaturile foarte joase, radiatiile UV, Vit.K, unii detergenti ) duc la ruperea membranei care decalnseaa liza si moartea celulei. Lizozomii au fost denumiti saci de sinucidere ai celulei. Alti produsi cum ar fi colesterolul , cortizonul actioneaza ca stabilizatori ai membranei lizozomale. Eliberarea membranei lizozomale in celula are loc in mod normal in unele fenomene de evolutie fiziologica ( uteul post-partum , glanda mamara ) . Procentul de enzime hidrolitice acide , lizozomii mai contin in concentratii scazute : lipide Proteine de structura Iar in procente foarte scazute contin : Glicolipide

Lizozomii primimari sunt acei lizozomi care nu si-au inceput activitatea de digestie. Sunt de talie mica, au o matrice omogena sau fin granulara , deseori contin un set incomplet de hidrolaze acide. Au o durata de viata scurta 24-48h. Lizozomii secundari sunt lizozomii functionali cu activitati enzimatice digestive. Au durata de viata lunga , de la cateva zile la cateva saptamani. Au dimensiuni mari, matrice heterogena , ce contineCursuri Page 27

lunga , de la cateva zile la cateva saptamani. Au dimensiuni mari, matrice heterogena , ce contine structuri granulare sau membranoaes. Au un set enzimatic complet , ei rezulta din fuziunea lizozomilor primari cu diferitele particule fagocitate sau endocitate . Vom deosebi : a. Heterofagozomii ( lizozomi primari + material strain - endocitar ) b. Autofagozomi ( lizozomi primari + material propriu - parti din celule , organite deterioarate ) c. Corpii reziduali ( vacuole cu reziduri celulare nedigerate - rezultate din digestia intracelulara )

Unii autori include aici si corpii veziculari care sunt vaculole cu un diametru de 0,2-0,5 ce contin micro vezicule delimitate de rigine si functii mai putin cunoscte. Tot aici sunt incluse si granulele de lipofuscina si de hemosiderina .

Originea lizozomilorIncep sa se formeze in RER. De aici In continuare ei pot fi sintetizati numai in complezul Golgi si eliberati. In alte celule , lizozomii sunt formati direct in RER.

FunctiileSunt responsabili de digestia celulara prin procese de hetero si autofagie. Heterofagia Procesul de digestie intracelulara cu ajutorul lizozomilor , a sbstantelor nutritive, a bacteriilor, a virusurilor introdu-se prin endocitoza. Procesul este legat de nutritia celulei dar si de apararea ei. Inglobarea particulelor extracelulare se face : a. Prin formarea de catre membrana ellara a unui buzunaras in care vor fi antrenate particulele. b. Buzunarasul se detaseaza apoi de membrana plasatica si se formeaza o vacuola delimitata de o potine a plamsalemei , numita hetrofagozom ce contine substate ce urmeaza a fi endocitate. c. Se propie de lizozomii primari cu care fuzioneaza formand o singura vezicula numita , heterolizozom. In interiorul caruia enzimele hidrolitice incep procesul de digestie a produsului inglobat. Vor rezulta molecule mici de proteine , hidrantidecarbon, lipide ce vor traversa membrana lizozomala, ajung in citoplasma unde sunt puse la dispozitia celulei pentru refacerea intregului citosol.

Autofagia Procesul de digestie a organitelor celulare din celula respectiva care si-au terminat activitatea s-au se afla in diferite grade de uzura. In jusrul organitelor respective, citosolul se organizeaza in endomembrane , delimitante pentru a le separa de restul celulei. Rezulta astfel vacuola nuita autofagozom care contine orgnitul deteriorat. Acesta se uneste cu lizozomul primar rezulta o vacuola unica mai mare numita autofagolizom. In interiorul lui, enzimele lizozomale descompun organitul , materialul endocitat in particule mici : Proteine Lipide Glucide Pe care le pun la dispozitia celulei pentru a edifica noi structuri. Din digestia materialului exogen sau a materialulului endogen ( autolizozomi ) pot ramane resturiCursuri Page 28

Din digestia materialului exogen sau a materialulului endogen ( autolizozomi ) pot ramane resturi nedigerabile care se acumuleaza si rezulta corpii reziduali, etapa finala in procesul digestiei intracelulare. Ei sunt delimitati de membrana si contin o matrice heterogena cu pigmenti sa granule de diferite dimeniuni. Hidrolazele din matrice sunt foarte reduse sau pot lipsi . Au dimensiuni foarte mari, sunt eliminati In afara celulei prin exocitoza. In unele celule , pot fi depozitati in citoplasma ( granulele de lipofuscina rezultate in procesul de imbatranire a celulelor )

Patologia lizozomilorPot fi cauza unor boli congenitle in care se pot produce modificari ale structurii si functiei lor. Pot aparea maodificari morfologice datorita acumularii de substante toxice endocotate care dc la modificarea structurii si functiei. Pot apare alterari ale activitatii enzimelor pein activarea sau inhibarea uneia sau mai multor enzime. Se pot produce alterari ale stabilitatii membranelor cu eliberarea enzimelor lizozomale in citoplamsa ducand la distrugerea celulelor . Vit.K determina o rupere rapida a membranei lizozomale , iar cortizonul stabilizeaza membrna. Ruperea membranelor lizozomale se obseva dupa expunerea prelungita la soare , iar enzimele lizozomale eliberate distrug celulele din epiderm care se vor detasa.

Bolile congeitale Sunt produse prin defecte genetice la unii indivizi in care in lizozomii lor lipsesc una sau doua hidrolaze acide ( enzime ) , procesul de acumulare se numeste tezaurismoze. Leucodistrofia metacromatica, datorita lipsei arilsulfatazei Maladia Pompe , la care glicogenul n poate fidigerat datorita lipsei enzimei glicogenolitice.

Cursuri Page 29

Curs VIII: PeroxizomulMonday, April 09, 2012 12:26 PM

Sunt organite celulare prezente in citosol , exceptie facand hematia matura. Numerul difera de la un tip de celula la altul , iar in acelasi tip de celule , numarul difera de momentul ei de activitate. In unele celule , chiar si hepatocite, numarul peroxizomilor poate fi mai mare decat cel al lizozomilor. Diametrul lor este cuprins intre 0,3-1,5. Din punct de vedere al dimensiunilor putem deosebi doua grupe de peroxizomi. Macroperoxizomii 0,5-1,5 Microperoxizomii 0,2-0,4 La microscopul optic nu pot fi deosebiti de lizozomi. Apar sub frma de granule acidofile (rosii). La microscopul electronic, peroxozomii se prezinta sub forme de vacuole localizate in citoplasma care prezinta o endomembrana groasa de 6,5-8nm , aceasta delimiteaza o matrie cu un aspect fin granular continand uneori un cristaloid . Matricea apare mai intinecate la fluxul de electroni decat cea a peroxizomilor.

OrigineaPeroxizomii pot lua nastere direct din rteticulul endoplasmic prin dilatarea si desprinderea anumitor portiuni terminale ale cisternelor reticulului care sunt pozitive pentru catalaza. Mai des ei se fomeaza prin reticulul endoplasmic si complexul golgi

Compozitia chimicaContin , proteine ,lipide , si enzime speciale cum ar fi catlaza ( considerata enzima marker ) , enzime ale ciclului glioxilat si multe altele. Enzimele peroxizomale difera ca numar si specificitate de la un organit la altul .

Functiile1. Intervin in metabolismul apei oxigenate ( H2O2), catalaza desface hidrogenul peroxid care este toxic pentru celula in doua molecule de apa. 2. Prin urat oxidaza peroxizomii degradeaza urinele ( adenina si guanina ) fiind astfel implcati in metabolismul acizilor nucelici. 3. Prin enzimele pe care le contin intervin in metabolismul acidului glioxilic ( care este o modificare a ciclului Creps ) . Ciclul glioxilat intervine In proesul de gluconeogeneza ( formare de glucide din molecule de lipide ). 4. Intervin in metabolismul lipidelor in procesul de gluconeogeneza.

PatologiePana in prezent sunt cunoscute dpoua boli congenitate: 1. Acatalazemia ( lipsa catalazei - celule sunt intoxicate de prezenta apei oxigenate ) 2. Sindromul cerebro-hepato-renal ( se caracterizeaza printr-un numar redus de peroxizomi in celule , dar acestea au si un numar redus de enzime si chiar enzime alterate )

Cursuri Page 30

Incluziunile celulareIn citoplasama se pot acumula in mod normal , produsi ai metabolismuui, carepot fi depusi sub forme de in cluziuni de diferite tipuri : Glucide Apar sub forma de glicogen in celulele animale si in special la celulele hepatice. La microscopul optic se pot evidentia prin coloratii speciale cu carmin amoliacal best, sau pas si apar sub forma de gramezi sau plaje colorate in rosu. La microscopul electronic se prezinta fie sub forma de particule mici, sub forma de granule , sub forme de bastonase lungi de 20-30nm , fie sub forma de particule mari de forma neregulata cu diametru de aprox. 150nm . Lipide Apar sub forma de dimensiuni variabile deobicei au forma sferica la microscopul optic pot fi evidentiate prin coloratii speciale cu colorantii sudan . Acestea se mai gasesc on celulele din corticosuprarenala din cauza secretiei de corticosteroizi, in corpul galben din ovar deoarece ce serves ca depozit pentru hormonii steroizi. La microscopul electronic au o forma sferica deoarece apar dense la fluxul de e-. Incluziunile din celule pot fi unice si de dimensiuni mari in celulele numite adipocite albe sau adipocite unilocular. Le mai putem intalni sub forma de dimensiuni mai mici dar in numar mai mare in celulele adipoase brune numite si adipocit multilocular. ( picaturile de lipide sunt mici si dispersate in citoplasma ) Proteine Apar sub forma de depoite in special sub forma de granule secretorii intalnite la polul apical al celulelor ce sintetizeaza proteine de export. ( enzime , hormoni anticorpi ) . Pigmenti Acestea apar in mod normal sub forma de granule : Granule de melnina ( pigment brun-negru din celulele pigmentare ) Granule de lipofuscina ( un pigment galben cafeniu prezent in celulele nervoase in unele celule din cortico suprarenala sau in celulele musculare cardiace pe masura inaintari In varsta. ( pigment de uzura ) In excess , acestea impreuna cu alti intermediari metabolici de natura patologica pot constitui cauza sau pot fi consecinta unor maladii locale sau generale .

PatologieIn diferite stari patologice se pot intalni si alti pigmenti ( hemo-siderina in cazul deteriorarii hemoglobinei.

Organite nedelimitate de mrmbraneSunt reprezentate de structuri granlulare precum ribozomii, structuri filamentroase ca microfilamentele si sctructuri tubulare ca si microtubulii , structuri slab organizate. Exista si organite reprezentate de structuri mai stabile puternic organizate cu centul celular, cilii, fusul de diviziune, flagelii miofibriloele .

RibozomiiSunt prezenti in toate celulele mai putin in hematia adulta. Pot fi observate doar la microscopulCursuri Page 31

Sunt prezenti in toate celulele mai putin in hematia adulta. Pot fi observate doar la microscopul electronic. Dimensiuni cuprinse intre 13-15 nm. Se gasesc liberi in citoplasa izolati sau grupati, sau atasati de RER. Numarul variaza cu tipul de celula dar si cu tipul de activitate functionala a celulei. Numarul poate fi foarte mare in celulele secretori angajate in sinteza proteinelor proprii sau de export. Constanta de sedimentare este de 80S. La microscopul electronic putem observa doua subunitati inegale ca dimensiuni. Subunitatea mare ( 20nm ) are o froma sferoidala iar constatnta de sedimentare este de 60S. Unitatea mica are o froma alingita si un diametru intre 10-20nm. Constanta de sedimentare este de 40S. Cele doua subunitati ribozomale se separa unele de celelate cand concentratia ionilor de Mg scade sub 10 -3. Cand concentratia ionilor de Mg creste peste 10-3 in citoplasama determina agregarea ribozomilor formanduse colimeri ce nu au functie speciala in celula . Revenirea la normal a concentratiei ionilor de Mg are ca rezultat desfacerea polimerilor si individualizarea ribozomilor. O grupre ribozomala functionala poarta numele de poliribozomi sau polizomi si se realizeaza in timpul sintezei de proteine. Numarul de ribozomi sintetizati depinde marimea moleculei proteice de urmeaza a fi sintetizata. (100 pentru molecula de colagen sau 5 pentru molecula de globina ). ARN m pe care se insira ribozomii are forma unui filament gros de 2nm si traverseaza ribozomii intre subunitatea mare si mica . Dupa ce proteinele au fost sintetizate, lantul de poliribozomi se rupe iar ARN m .

Organizarea chimica.Datorita prezentei ARNr , ribozomii sunt responsabili de bazofilia citoplasmei. ARN r se gaseste in ambele subunitati , contine bare purinice ( purina si guanina )si pirimidinice ( uracil si citozina ). Se gasesc in interiorul subunitatilor , se deosebesc cam 50 de tipuri de ARN r.

BiogenezaARNr se sintetizeaza in nucelol in partea fivroilara. Subunitatile mici ale ribozomilor trec primee in citoplasma inaintea celor mari prin porii invelisului nucelar , se matureaza si apoi se asambleaza.

FunctiaCei neatasati ce vor sintetiza proteinele de structura si cei atasati reticulului care vor sintetiza proteinele de export ( enzime ,hormoni, anticorpi )

MicrofilamenteSunt prezente in citoplasma tuturor celuleor , mai abundente in celulele cu accentuate miscari de deplasare. Diamentrul intr 5-7nm . Sunt formate din molecule de actina sau miozina . In celulele nemusculare cele mai multe sunt fomrate din actina si numai un numar mic de miozina. Moleculele de actina pot fi de actina F ( fibrilara ) in microfilamante si molecule de actina G ( globulara ) in citosol. Microfilamentele contribuie la formarea citoscheletului legandu-se de plasmalema prin moeculele de actina ele contribuie si la mentinerea formei celulei. Au rol deasemenea in miscarile celulare de locomotie dar si in miscarile intracitoplasmatice. Interventia lor este determinata de concentrateia ionilor de Ca a concentratiei de ATP si de moleculele de AMP-ciclic dar si de pH. In celulelem musculare , actina si miozina alacatuiesc miofilamente iar acestea formeaza miofibrilele. Acestea au dimensiuni intre 1-2 . Actina se afla sub cele doua forma ( filamntoasa si granulara ) . Miozina este o molecula mai groasa sub forma unui bastonas. Interactiunea intre actina si miozina necesita energie ce rezulta din scindarea moleculelor de ATP deasemenea este nevoie de prezenta proteinelor reglatoare de tipul propomina si troponeozina. Este necesara prezenta calmodulinelor ce au un rol important in relglarea multor activitati celulare. Dintre calmoduline se retine filamina , spectrina ,Cursuri Page 32

multor activitati celulare. Dintre calmoduline se retine filamina , spectrina , Microfilamentele intermediare Au un diametru de 10-15 nm. Acestea sunt de mai multe tipuri: Microfilamente formate din cheratina sau precheratina prezente in celulele epiteliale , ele se asciaza cu desmozomii Microfilamente ce contin vimetina prezente in celulele mezntimale. Neurofilamentele Gliofilamentele ( prezente in celule gliale) Microfilamnetele ce contin desmina prezente in celulele musculare netede , cele cardiace si cele scheletale. Microfilamentele intermediare sunt supuse proteolizei ce are loc in special in prezenta ionilor de Ca .

Rolul In mentinerea formei celulei si intervin in formarea citocscheletului.

MicrotubuluiMicrotubulii sunt prezenti sub forma de cilindrii foarte subtiri in citoplasma , exceptie facand hematia adulta. Diamentrul intre 20-60nm. Prezinta un lumen delimitat de un perete , format din siruri liniare de 12-13 molecule proteice numite tubuline care pot fi -tubuline. Sunt formatiuni labile datorita moleculelor de tubulina care se agrega si dezagrega in functie de concentratia ionilor de Ca si a AMP-ului ciclic.

Functii 1. 2. 3. 4. Rol in deplasarea neurotransmitatorului la nivelul axonilor si dendritelor. Formeaza citoscheletul. Participa la miscarile celulare . Au functii speciale in unele celule ( unde sunt implicati in eliberarea proteinlelor si lipidelor sintetiate in ficat)

Cursuri Page 33

Curs IX: Organitele nedelimitate de endomembraneMonday, April 23, 2012 12:10 PM

Stabile in citoplasmaMiofibrileleApar bine organizate in celulele musculare striate scheletale. Au un diametru cuprins intr 1-2 si sunt dispuse parael cu axul mare al celulei. La microscopul optic , fie in coloratia uzuala , fie in coloratie speciala prezinta o alternanta de discuri clare si intunecate. La microscopul electronic, dicului clar ii corespund filamente subtiri de actina iar in discul intunecat se gasesc filamente groase de miozina. Se mai pot observa si filamente intermediare dar mai gasim si proteine reglatoare ( tropomina , tropomiozina , si filamina )

NeurofibrileleLe gasim in citoplasma celulelor nervoase atat la nivelul corpului celular cat si in prelungiri. La microscopul optic ele se pot evidentia prin colorare cu saruri de argint care vor semnaliza aglutinarea neurofilamentelor si neurotubulilor. La microscopul electronic ele sunt formate din neurofilamente si neurotubuli.

TonofibrileleSe intalnesc in celulele epiteliale si participa la formarea desmozomilor ce au rol in adezivitatea celulara. Au un diametru intre 1-2 . La microsopul electronic s-e vad ca au un tesut intermediar alcatut din prekeratina sau keratica. Aceste tonofibrile pot fi izolate sau grupate. Au rol in adezivitatea celulara locala.

MicroviliSunt structuri pe care le intalnim la polul apical al celulelor numite enterocite sau din TCP - nefrocite. Fiecare microvil contine la microscopul electronic contine in axul sau un manunchi de 20-30 de filamente de actina paralele intre ele . La varful microvilului , filamentele sunt conectate de membrana celulara prin molecule de -actina. Intre ele , filamentele sunt conectate prin punti transvesale, dar sunnt conectate si de membrana celulara printr-o proteina numita vilina. La baza microvilului se gaseste o retea densa , terminala de filamnete scurte de miozina. Se presupune ca miscarea , contractia microvilului se realizeaza prin interactiunea actina-miozina din reteaua terminala. La microssopul optic ei nu pot fi vazuti individuali , ci sub forma de platou striat ( o linie ingrosata sau cu dublu contur ).

CentrioliSunt organite microtubulare , stabile , localizate in citoplasma celuelor. Diametrul lor este in jur de 0,15 si au o lungime de 0,5. E intra in structura centrului celular, localizat frecvent langa nucelu. Poate fi vazut la microscopul optic sub forma a unu doi centrioli inconjurati de o zona de citoplasma clara . La microscopul electronic, fiecare centriol apare ca un cilindru perpendicular pe centriolul vecin . Peretele fiecarui centriol est format din 9 triplete de microtubuli ce inconjoara o zona clara. Rolul initiaza si declanseaza diviziunea celulara formand fusul de diviziune.

Cilii

Cursuri Page 34

Ii gasim la polul apical al celulelor din epiteliul respirator ,din epididim , din urechea interna ---> cilii sunt fixi si nu se misca , se numesc stereocili. La microscopul optic apar sub forma unor prelungiri circulare dispuse deobicei la polul apical al celulei. La microscopul electronic fiecare cil este alcatuit din citoplasma la interior (axonema ) . In ea microtubulii sunt dispusi ordonat si paraleli cu axul mare al cilului. In centrul axonemei se gasesc 2 microtubului. Inconjurati la periferie de 9 dublete de microtubului. In cilii fixi , numiti si stereocili lipsesc cei doi microtubuli centrali. In fiecare dublet de microtubuli , exista o subfibra A , formata din 13 protofilamente si o subfibra B formata din 11 protofilamente. De la fiecare sufibra A , pornesc inspre subfibra B din dubletul vecin , doua brate simetrice formate din molecule de dinieina , o proteina bogata in ATP-aza. Miscarea ililor se realizeazaprin alunecarea unui dublet periferic in raport cu bubletul vecin lui. Miscarea depinde de legarea ciclica a dineinei , din subfibra A , dintr-un dublet , de subfibra B a dubletului vecin. Dineina , boagata in ATP-aza , actioneaza asupra ATP-ului schindandu-l , producanduse astfel , energia necesara miscarii. In conceluzie , miscarea cililor, este dependenta de ATP si de miscarea ionilor de Ca. Exista o serie de anomalii genetice cu dereglari ale functiilor celuleor cu cili. Sindrom Kartagenel

NucelulComponentul sub celuler , prezent numai in celulelel eucariote , si numai in tinterfaza ( perioada dintre doua diviziuni succesive ). Este componentul sub celula