30/03/2015

1

Organite nedelimitate de membrane

Organitele unei celule eucariote tipiceAspect Structur Compoziie Funcie

Membrana celular

Bistrat lipidic, coninnd fosfolipide, steroizi i proteine

Izolaie, protecie, sensibilitate,suport, controleaz intrarea-ieirea de materiale

CitosolulComponenta fluid a citoplasmei

Distribuie materialele prin difuzie

CitoscheletulMicrotubuliMicrofilamente

Proteine organizate in filamente fine sau tuburi subiri

Rezisten i susinere, micarea structurilor celulare i a materialelor, micarea celular

MicroviliiPrelungiri ale membraneiconinnd microfilamente

Mrete aria suprafeei pentru a facilita absorbia materialelor extracelulare

CiliiPrelungiri ale membraneiconinnd dublete de microtubulin ir de 9+2

Deplasarea materialelor pesuprafaa celular

Centrozomul

Centriol

Citoplasm coninnd doi centrioli aezai perpendicular, fiecare centriol fiind compus din 9 triplete de microtubuli

Esenial pentru micarea cromozomilor n timpul diviziunii celulare, organizareamicrotubulilor n citoschelet

RibozomiiARN i proteine; ribozomi fixai, legai de RER, ribozomi liberi, rspndii n citoplasm

Sinteza proteinelor

ProteazomiiCilindru gol din enzime proteolitice cu proteine reglatoare la capete

Degradarea i reciclarea proteinelor intracelulare

Organitele unei celule eucariote tipice

Aspect Structur Compoziie Funcie

Mitocondriile Membran dubl, cu plici ale membranei interne (criste) adpostind enzime metabolice importante

Produc 95% din ATP-ul necesar celulei

Reticulul endoplasmicRER

REN

Reea de canale membranoase rspndite n citoplasm

Are ribozomi ataai de membrane

Nu are ribozomi ataai

Sinteza de produi de secreie, stocare intracelular i transportModificarea i mpachetarea proteinelor nou sintetizateSinteza lipidelor i a carbohidrailor

Aparatul Golgi

Seturi de membrane aplatizate (saculi) i camere (cisterne)

Stocare, alterare i mpachetare a produilor de secreie i a enzimelor lizozomale

Lizozomii Vezicule coninnd enzime puternice de digestie

ndeprtarea intracelular a organitelor defecte sau a patogenilor

Peroxizomii Vezicule coninnd enzime de degradare

Neutralizarea compuilor toxici

NucleulMembrana nuclearPor nuclearNucleol

Nucleoplasm coninndnucleotide, enzime, nucleoproteine, cromatin, nconjurate de membran dublRegiune dens a nucleoplasmei coninnd ADN i ARN

Controlul metabolismului, stocarea i procesarea informaiei genetice, controlul sintezei proteiceLocul sintezei ARNr i al asamblrii subunitilor ribozomale

30/03/2015

2

Dogma central a biologieimoleculare

30/03/2015

3

RIBOZOMII granulele lui Palade

George Emil Palade Laureat al premiului

Nobel - 1974

Localizarea ribozomilor

Liberi - Se gsesc cel mai frecvent grupai de-a lungul unei molecule de ARNm, formnd poliribozomi = polizomi

Ataai reticulului endoplasmic tot sub form de polizomi

Ribozomii liberi

Gsii n citoplasm (citosol) Pot apare singuri sau grupai sub form de

polizomi Mai numeroi n celulele implicate n

sinteza proteinelor proprii solubile n citoplasm sau care formeaz structuri citoplasmatice importante

Ribozomii liberi

30/03/2015

4

Ribozomi liberi i RER Polizomi - MET

Reticulul endoplasmic rugos

Polizomi ataai pe suprafaa RE Bine reprezentat n celulele care secret

proteine de export (ex: celulelepancreatice)

Sintetizeaz proteine care vor intra nconstituia membranelor sau vor fimpachetate n vezicule i stocate ncitoplasm sau exportate nafara celulei

Ribozomii liberi i ataai (RER)

30/03/2015

5

Ergastoplasma M.O.Ribozomii

Particule ribonucleoproteice, 15-30 nm, prezeni att la procariote ct i la eucariote

Gsii n citosol, mitocondrii i cloroplaste la toate celulele eucariote cu excepia hematiei adulte

Se mic de-a lungul ARNm i sintetizeaz proteine

Leag i orienteaz ARNm i aminoacil-ARNt Realizeaz interaciuni ntre codoni i anticodoni n

aminoacil ARNt Catalizeaz formarea legturilor peptidice ntre

resturile aminoacidice adiacente - ribozime

Tipuri de ribozomi

Ribozomi 70 S la procariote 50 S + 30 S

Ribozomi 80 S la eucariote 60 S + 40 S

S = Svedberg o msur a ratei de sedimentare a unui component centrifugat, care depinde att de greutatea molecular ct i de forma tridimensional a componentului

Ribozomii 80S

Aspect ME: granule electronodense de 15-30 nm

Structur: alctuii din dou subuniti: - subunitatea mare

- subunitatea mic

30/03/2015

6

Subunitatea mic ribozomal 40S Subunitatea mare ribozomal 60S

Subunitile ribozomale Proprietile ribozomilor eucariotici Ribozom Subunitatea Subunitatea mic mare

Constanta de 80S 40S 60Ssedimentare

Masa (kDa) 4220 1400 2820

ARN 18S 28S

ARN 5.8S5S

Procentul ARN 60% 50% 65%

Proteine 40% 50% 35%

30/03/2015

7

Funcii

Traducerea informaiei genetice (sinteza lanurilor polipeptidice):

Localizate n citosol polizomii liberi

Destinate exportului sau compartimentelor celulare delimitate de endomembrane polizomii ataai RER

Etapele traducerii informaiei genetice

Iniierea - legarea la subunitatea mic a ARNm i a Aminoacil ARNt, urmat de legarea subunitii mari

Elongarea sinteza legturilor peptidice cu ARNt legat la situsurile aminoacil (A) ipeptidil (P)

Terminarea - codonul stop

Structura ARNt - universal 4 reg. cu baze

complementare tulpini 4 reg. lipsite de baze

complementare bucle Anticodonul recunoate

codonul de pe ARNm Captul 3 leag

aminoacidul sub ac. aminoacil sintetazei

Sinteza aminoacil-ARNt

Se realizeaz de ctre aminoacil-ARNt sintetaze 20 de enzime ce recunosc specific cei 20 aminoacizi i anticodonii asociai de la nivelul moleculeleor de ARNt

Aminoacil-ARNt realizeaz legtura dintre secvena codonilor din ARNm i structura primar a proteinelor

30/03/2015

8

Situsurile de legare ARN ale ribozomului

Situsul pentru ARNm Situsuri pentru ARNt

1.Situsul A: leag aminoacil-ARNt

2.Situsul P: leag polipeptidul n curs de sintez cuplat cu ARNt

3.Situsul E: leag o molecul de ARNt fr rest aminoacil/peptidil

Iniierea sintezei lanului polipeptidic

complex de preiniiere subunitatea mic ribozomal, primul aminoacil-ARNt, iniiator,

(ntotdeauna metionin-ARNt) factorii eucariotici de iniiere eIF1 eIF4

Complexul se ataeaz pe ARNm i detecteaz codonul start - AUG

Iniierea sintezei lanului polipeptidic

Iniierea sintezei lanului polipeptidic (II)

complexul de iniiere legarea subunitii ribozomale 60S pierderea factorilor de iniiere. Met-ARNt este situat n situsul P al

ribozomului

n situsul A se ataeaz aminoacil-ARNt corespunztor urmtorului codon din ARNm

30/03/2015

9

Iniierea sintezei lanului polipeptidic

Iniierea sintezei lanului polipeptidic (III)

catalizarea sintezei legturii peptidice dintre metionin i al doilea aminoacid, cu transferul dipeptidului pe al doilea ARNt

Simultan, subunitatea mare ribozomal se deplaseaz cu 3 baze n direcia 3 a ARNm, astfel nct ARNt iniiator ajunge n situsul E

Iniierea sintezei lanului polipeptidic

Polizomi sinteza lanului polipeptidic

30/03/2015

10

Elongarea

ncepe cnd ARNt-dipeptidil este transferat din situsul A n situsul P, proces care va continua pe toat lungimea ARNm

ntotdeauna n situsul A se va alinia un alt codon care va fi recunoscut de anticodonul corespunztor din ARNt i care va lega un nou aminoacid la catena polipeptidic

Elongarea lanului polipeptidic

Ribozomii = ribozime Terminarea sintezei lanului polipeptidic n dreptul situsului A ajunge codonul stop (UAA;

UAG; UGA) pentru care nu exist ARNt cu anticodon complementar

Codonii stop recunoscui de un factor de terminare, care se leag n situsul A i produce hidroliza legturii dintre catena polipeptidic i ARNt din situsul P

Lanul polipeptidic este modificat n continuare prin hidroliza i ndeprtarea radicalului metionil.

30/03/2015

11

Terminarea sintezei lanuluipolipeptidic

PROTEAZOMII

Organite Complexe enzimatice

Proteazomii

Martin Rechsteiner Alfred Goldberg

Descoperii in anii 80

30/03/2015

12

Degradarea proteinelor

Eseniala pentru celul deoarece: asigura aminoacizi pentru o nou sintez

proteic elimin enzimele aflate n exces ndeprteaz factorii de transcripie (aciunea

genelor) care nu mai sunt necesari

Degradarea intracelular a proteinelor

1. Lizozomi proteine extracelulare ajunse n celul prin

endocitoz, endocitoz mediat de receptori i fagocitoz

2. Proteazomi proteine endogene, factori de transcriere,

cicline ale ciclului celular, proteine codificate de virusuri, proteine incorect pliate datorita unor greeli de translaie i proteine degradate de molecule din citosol.

Structura proteazomului 26S

particula central (miez) 20S 2 particule reglatoare 19S

Particula central

2 inele 2 inele au situsuri

catalitice 2 x tripsin 2 x chimotripsin 2 x peptidilglutamil transferaz

30/03/2015

13

Particulele reglatoare 19S

Poplipeptide cu specificitate pentru ubiquitin

17 subuniti, 6 fiind ATP-aze Rol:

recunoaterea tetraubiquitinei activitate de deubiquitinizare activitate de depliere a proteinei

(similar cu cea a chaperonilor)

Ultrastructura proteazomilor - SEM

Biogeneza proteazomilor

30/03/2015

14

Degradarea mediat de ubiquitin a proteinelor

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2004 "for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation" jointly to

Aaron CiechanoverTechnion Israel Institute of Technology, Haifa, Israel,

Avram HershkoTechnion Israel Institute of Technology, Haifa, Israel and

Irwin RoseUniversity of California, Irvine, USA

Ubiquitinizarea

Precede procesul de degradare a proteinei eticheta molecular = srutul morii Ubiquitina - proteina globular de 76 de aa

cu un capat C-terminal aflat n citosol.

30/03/2015

15

30/03/2015

16

Incluziuni celulare

Spre deosebire de organite, incluziunile nu au funcii specifice

Exogene Endogene

Incluziunile celulare exogene

Fiziologice

Caroten (solubil n lipide) Prea muli morcovi Pielea devine portocalie

Patologice Metale grele

Plumb i argint

Azbest, siliciu, carbon, praf

30/03/2015

17

Incluziuni endogene

Picturi lipidice Gsite n adipocite,

hepatocite, celule secretoare de steroizi

Aspect clar pe preparatele MOstandard , electronodense n MET

Rezerve nutritive importante

Adipocitul albHE Sudan IV

Adipocitul brun Celula secretoare de steroizi

30/03/2015

18

Incluziuni patologice lipide n hepatocite

Glicogen Principala form de

depozitare a carbohidrailor

Ficat,muchi,cortico-suprarenal

Tehnici speciale de evideniere MO

In MET rozete de material electronodens

Depozite mari de glicogen - Boala Pompe: hepatomegalie, deficien lizozomal

Glicogen carmin amoniacal Best Glicogen PAS (periodic acid Schiff)

30/03/2015

19

Precursori enzimatici

Zimogen La polul apical al

celulelor Conin precursorii unor

enzime Pancreas

tripsinogen

Celulele principale ale stomacului

pepsinogen

Glande salivare Precursorul amilazei

Incluziuni de zimogen - stomac

Precursori enzimatici Mucinogeni

Secretai de celulele caliciforme

Gsite n epiteliul din tractul digestiv i respirator

Mucinogenii sunt eliberai din celul prin exocitoz, se hidrateaz i formeaz mucusul

Rol de protecie a mucoaselor

Iritaiile locale duc uneori la eliberarea ntregului coninut celular

Pigmeni Melanina

Confer culoare pielii i prului Neuromelanina gsit n

neuronii multipolari din substana neagr Conine dopamin Boala Parkinson

Caracterizat prin tremor, rigiditate musculari funcii motorii ncetinite

Resultatul degenerrii acestor neuroni

Tratat cu L-dopa

30/03/2015

20

Melanin n neuroni Pigmeni

Melanina Confer culoare

pielii i prului

Pigmeni

Lipofuscin Funcie necunoscut,

crete cu vrsta, mai ales n neuroni

Galben maroniu, strlucitor

Reprezint acumulri de materiale intracelulare insolubile rmase dup aciunea lizozomilor (corpi reziduali)

Apare n SNC, muchi, suprarenale, cord i ficat

Incluziuni pigmentare patologice

Bilirubin n hepatocite

30/03/2015

21

Incluziuni pigmentare patologiceBilirubin n celulele Kupfer

Pigmeni Hemosiderina n mduva osoas hematogen

Cristaloizi Eozinofile

Leococite granulare Granulele specifice au

un miez cristaloid lamelar

Ochi de pisic Functioneaz ca

lizozomi Eozinofilele intervin n

infecii parazitare Celule Leydig testiculare

Cristaloizi ce plutesc liber n citoplasm

Funcie necunoscut