sub rezolvate 2 (andrei caraiman's conflicted copy)

of 86/86
1. Conceptul actual despre organizarea mebranelor celulare Wilhelm Friedrich Hofmeister – 1867- notiunea de membrana Wilhelm Friedrich Phillip Pfeffer si Hugo Marie de Vrie – notiunea apare in manuale. Orice masa necesita sa fie delimitata de o membrana semipermeabila, translucida cu un indice de refractie al luminii mai mare decat cel al mediului inconjurator Charles Ernest Overton – 1899 – Permeabilitatea unor compusi este cu atat mai mare cu cat solubilitatea lor in lipide este mai crescuta. Irving Langmuir – Nobel in chimie- lipidele intinse intr-un film pe o suprafata apoasa se vor orienta cu capul hidrofob catre aer si cu partile hidrofile care apa Evert Gorter (medic olandez) si asistentul sau Frank Grendel – 1925- folosind tehnica lui Langmuir au descoperit ca lipidele extrase din memebrana eritrocitara ocupa o suprafata de 2 ori mai mare decat cea de la nivelul membranei – notiunea de BISTRAT LIPIDIC James Frederich Danielli si Hugh Davson – Universitatea Collage – Londra au descoperit ca in cadrul membranar se necesita studiul existentei proteinelor datorita tensiunii superficiale scazute. Bistratul lipidic are o valoare mai redusa a tensiunii superficiale decat aceeasi cantitate de lipide dispuse individual – modelul Sandvich- bistrat lipidic incadrat de 2 straturi de proteine globulare David Robertson – 1957- modelul „unit membrane”- 2 straturi electrono opace ce delimiteaza unul electrono transparent. Se constata ca proteinele din exterior difera de cele din interior. Seymour Jonathan Singer si Garth Nicholson – 1972- modelul de mozaic fluid(valabil si pt endomembrane) ME si inghetare fracturare Merita mentionati si Steck si Vincent Marchesi Trasaturile fundamentale ale membranei : eterogenitate asimetrie (diversitatea proteinelor si existenta glucidelor doar pe fata externa) fluiditate bidimensionala (lipide) motilitatea restrictionata (capul hidrofob/ hidrofil) 2. Compozitia chimica globala a membranei celulare Compozitia membranelor difera de compozitia citosolica si

Post on 23-Dec-2015

35 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

aaa

TRANSCRIPT

1. Conceptul actual despre organizarea mebranelor celulare

Wilhelm Friedrich Hofmeister 1867- notiunea de membrana

Wilhelm Friedrich Phillip Pfeffer si Hugo Marie de Vrie notiunea apare in manuale. Orice masa necesita sa fie delimitata de o membrana semipermeabila, translucida cu un indice de refractie al luminii mai mare decat cel al mediului inconjurator

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

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

Evert Gorter (medic olandez) si asistentul sau Frank Grendel 1925- folosind tehnica lui Langmuir au descoperit ca lipidele extrase din memebrana eritrocitara ocupa o suprafata de 2 ori mai mare decat cea de la nivelul membranei notiunea de BISTRAT LIPIDIC

James Frederich Danielli si Hugh Davson Universitatea Collage Londra au descoperit ca in cadrul membranar se necesita studiul existentei proteinelor datorita tensiunii superficiale scazute. Bistratul lipidic are o valoare mai redusa a tensiunii superficiale decat aceeasi cantitate de lipide dispuse individual modelul Sandvich- bistrat lipidic incadrat de 2 straturi de proteine globulare

David Robertson 1957- modelul unit membrane- 2 straturi electrono opace ce delimiteaza unul electrono transparent. Se constata ca proteinele din exterior difera de cele din interior.

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

Merita mentionati si Steck si Vincent Marchesi

Trasaturile fundamentale ale membranei : eterogenitate

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

fluiditate bidimensionala (lipide)

motilitatea restrictionata (capul hidrofob/ hidrofil)2. Compozitia chimica globala a membranei celulare Compozitia membranelor difera de compozitia citosolica si extracelulara prin caractere fizico-chimice. Astfel, cele doua componente sunt foarte hidratate, scufundate in apa fiind hidrofile pe cand membrana, mediul de separare dintre doua spatii hidrofile, va trebui sa aiba caracteristici fiziochimice diferite, opuse chiar hidrofobe, astfel putand fi explicata concentratia procentuala scazuta in apa a membranei 20 30% si crescuta in materie de reziduu uscat. Este o trasatura fundamental diferita de sistemele biologice ce contin apa in proportie de 70 80%.Reziduul uscat 970 80%) prezinta si el o heterogenitate fiind compus din 99 % substante minerale (40-50% lipide, 50-60% proteine, 10% glucide) si 1% substante minerale.

Componenta lipidica este de baza in membranele celulare datorita strucutruii lipidice un capat hidrofil, altul hidrofob.

Membrana celulara nu constituie o bariera absoulta,ci una relatativa avand astfel doua functii:

(1) De bariera

(2) Metabolica are la baza capacitatea de a desfasura schimburi bidirectionale si notiunea de selectivitate3. Lipidele membranare, definitie, clasificari Lipidele memnranare reprezinta o categorie larga de substate organice, relativ insolubile in apa, solubile in cei mai multi solventi organici, cu caracter amfifil, multe dintre ele fiind esteri ai unor alcooli polihidroxilici cu acizi grasi. Proportia diferita dintre proteine si lipide, primele fiind in procent mai mare se explica prin masa moleculara superioara, nu prin numarul de molecule. Raportule dintre proteine si lipide este de 50:1.Desi exista o mare gama de lipide in membrana celulara nu se gasec toate tipurile ci doar 3 categorii importante: (1) Fosfolipide 70-75%

Clasificarea fosfolipidelor in functie de poliola) Fosfogliceride pornesc de la glicerina

b) Fosfosfingozide pornesc de la sfingozina (amino-alcool nesaturat cu doi carboni asimetrici) [Glicerol aminat la C2, cu lant lung mononesaturat la C1]

Dupa ce se ataseaza la C3 al fosfogliceridelor putem face o clasficiare mai precisa:

i. Fosfatidilcoline (PC) = lecitina, lekithos= galbeus de ou

X= colinaii. Fosfatidiletanolamine (PE)

iii. Fosfatidilserine (PS)

iv. Fosfatidilinozitoli (PI)

v. Acid Fosfatidic (PA)

Din categoria fosfosfingozidelor amintim cardiolipinele, plasmalogenele si sfingomielina. Cardiolipinele sunt alcatuite din 2 molecule de acid fosfatidic condensate la OH laterali ai unei a 3a molecule de glicerina.

Plasmalogenele sunt in proportie de 10% la nivelul encefalului, muschilor, rinichiului si testiculului dar la nivelul miocardului ajunge pana la 50 de procente. Sunt asemanatoare din punct de vedere structural cu fosfatidilcolinele si fosfatidiletanolaminele, au in pozitia 1 a glicerinei un alcool gras nesaturat cu dubla legatura intre C1 si C2.PC + PM + GLICOLIPIDE EXTERIOR

PE + PI + PS INTERIOR

Acizii grasi :

solubilitate in apa ++C14amplificare

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

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

I. Receptorul pt molecule semnal lipofile (hidrofob)

R pt cortizol, hh. Tiroidieni, estrogeni, progesteron, vitamina D, acid retinoic

Receptorul are un sit pt hormon, un sit pt molecula de ADN si un domeniu de activarea a transcrierii. In citosol este intr-o stare complexata inactiva datorita unui complex proteic inhibitor.

Asocierea dintre R si ligan determina la nivelul nucleului : trancrierea genei, exprimarea genei si un raspuns specific legaturii ligand R.

II. Receptorii pt molecule semnal hidrosolubile

1. R cu functie de canal ionic R pt acetilcolina

2. R cuplati cu proteinele G heterotrimerice tip I cu 7 treceri prin planul membranei,in ectodomeniu va fi situl de legare al ligandului si in endodomeniu se va lega cu proteinele G heterotrimerice:

15 receptori pt serotonina

9 pt adrenalina

5 pt acetilcolina

3. R cu activitatea guanilatciclazica unipas, tip I

R pt factorul natriuretic atrial elimina Na si apa din rinichi

4. R cu activitate tirozin- kinazica:

Factori de crestere5. R cu activitate fosfatazica glicoproteina membranara unipas

CD45 din membrana limfocitelor B si T

6. R cuplati cu tirozin kinaze citosolice

hh de crestere, citokine, R specifici anitigenelor

7. R cu activitate Ser- Thr- kinazica:

factori de crestere transformati beta minus ce determina proliferarea, sinteza proteinelor matricei extracelulare inclusiv cele responsabile cu formarea matricei ososase.

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

R cuplati cu proteinele G heterotrimerice sunt proteine transmembranare multipas tip cu 7 trecere prin planul membraneii, cu ectodomeniu mare situs de lagare a ligandului si endodomeniu mic situs de legare pt proteinele G , cat si locuri necesare desensibilizarii. Exista 9 R pt adrenalina, 5 pt acetilcolina, 15 py serotonina.

Mecanism :

legarea ligand + activarea R

interactiunea R cu proteinele G si activarea acestora prin eliberarea de GDP, legarea GTP si disocierea trimerului in subunitatea alfa si heterodimerului beta si alfa

transmiterea semnalului la efectorul din aval

Proteinele G:

Gs activeaza adenilatciclaza si canalele de Ca

Gi inhiba adenilatciclaza si activeaza canalele de K

Gq activeaza fosfolipaza C

G olfactorii activeaza adenilatciclaza in neuronii olfactorii

Go inhiba canalele de Ca, activeaza canalele de K si activeaza fosfolipaza C

Gt- transducina activeaza GMPc fosfodiesteraza in celulele fotosesnsibile cu bastonase

Mai au rol si in modularea glicolizei din mm striati si metabolizarea glicogenului (inhiba formarea acestiua prin proteinkinaza A activata de AMPc)

17. Mesagerii secunzi: definitie, exemple, efectori intracelulari

Mesagerii secunzi sunt compusi care poarta informatia transmisa de primul mesager avand capacitatea de a modifica activitatea unor proteine intracelulare care pot avea rol enzimatic, intervin in contractie sau in asigurarea permeabilitatii membranare.

Exemple: AMPc, GMPc, IP3, DAG,Ca2+

AMPc este un nucleotid ciclic cu rol de mesager secund reglat de fosfodiesteraza si adenilatciclaza. GMPc este mediatorul semnalelor luminoase cuplat cu Gt. IP3 determina deschiderea canelelor ionice ptr Ca2+ din reticulul endoplasmic in citosol. DAG ramane ancorat de membrana lipidica si activeaza pkC. Ca2+ functioneaza ca mesager secund impreuna cu previousii* sau independent sau cu legandu-se de calmodulina-> calmodulina+4Ca.

Efectorii intracelulari sunt activati de mesagerii secunzi ca raspuns la mesajul primit de la hormoni/neurotransmitatori. Exemple: pkA (adenilat ciclaza), pkC(fosfolipaza C)

Sistemul efector de mesageri secunzi adenilat ciclaza:

ATP->AMPc

activat de glucagon, PTH, ACTH, adrenalina prin R beta adrenergici

inhibat de receptorii alfa adrenergici si somatostatina

18. Transportul pasiv: clasificare, exemple

Datorita lipsei sau necesitatii consumului de energie, transportul prin membrana celulara se considera pasiv sau activ. Transportul pasivcare se mai numeste disipativ, entropic (diminueaza gradientul de concentratie) se desfasoara fara consum de ATP. Calea transportului pasiv printre moleculele lipidelor membranare poate fi urmata de molecule nepolare, deci hidrofobe O2, CO2, CO, N, NO, benzen- dar si de molecule polare mici, cu masa sub 100 Da apa, etanol, uree, glicerina. Acest tip de transport poarta numele de difuzie simpla sau pasiva.

Pentru moleculele polare mari cat si pt transportul prin membranba se face prin proteine membranare organizate in structuri specifice. Acestea poarta denumirea de transportori, pt molecule polare mari glucoza, aa, nucleotide, sau canale ionice H, Na, HCO3, K, Ca, Cl, Mg. Transportorii si canalele ionice efectueaza un tip de transport difuzie facilitata.

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

Uniport GLUT1- transportor de glucoza

Simport co-transportul de Na-glucoza SGLT1 din mb apicala a enterocitelor, este transport activ secundar deoarece desfasurarea sa are la baza existenta unui gradient de concentratie de Na rezultat in urma transportul activ.

Antiport canalu de schimb anionic HCO3/Cl din membrana eritrocitara

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

In ceea ce priveste canalele ionice, celula poate controla starea lor (deschise/ inchise).

1. Canale ionice controlate electric (prin voltaj) modificarea potentialului de membrana. Potentialul cu valoare normala 50mV-70mV mentine canalele inchise.

2. Canale ionice controlate chimic, prin liganzi. Se deschid atunchi cand leaga un compus chimic. Ligandul se poate lega in ectodomeniu ligand extracelular sau in endodomeniu ligand citoslic

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

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

In concluzie, modalitatile de reglare sunt urmatoarele

Calea mesagerilor secunzi forma fosfo/desfo

Ligandul este o structura capabila de a schimba conformatia canalului ionic

Diferenta de potential speficita tipului de celula cu care are contact

Modificari mecanice impuse de citoschelet

19. Calea de semnalizare JAK STAT Este o cale de semnalizarea intalnita in semnalizarea prin mediatori locali citokine dar si pentru hormoni e.g. somatotropina si prolactina.

Acesti receptori citokinici actioneaza prin enzime tirozin kinaze citoplasmatice JAK Janus kinase care fosforileaza si activeaza proteine reglatoare genice STAT signal transducers and activators of trasncription.

Proteinele STAT sunt localizate in citosol si sunte denumite proteine latente deoarece migreaza in nucleu si isi exercita functia reglarea transcriptiei genice numai dupa ce au fost activate.

Receptorii citokinici sunt deobice dimeri sau trimeri, asociati functional cu proteinele JAK (1,2,3 Tyk2).

Legarea moleculei semnal declanseaza o tranzatie conformationala care apropie proteinele JAK una de alta astfel incate aceastea sa se transfosforileze astfel activandu-se, crescandu-le activitatea domenilor tirozin kinazice.

Aceste domenii tirozinkinazice fosforileaza resturi tirozinice din structura receptorilor intracelulari, activand aceste resturi tirozinice. Aceste resturi activate pot deveni punti pentru legarea proteinlor STAT. Deasemenea se pot lega proteine adaptoare Ras-MAP-kinaze.

O proteina STAT prezinta un domeniu SH2 care indeplineste doua functii. In primul rand, se leaga de puntea de tirozina amintita mai devreme. Dupa legare, proteina STAT este fosforilata fiind practic activata. Dupa aceasta fosforilare ea disociaza legandu-se de alta proteine STAT activata.

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

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

20. Aquaporine. Semnificatii si implicatii medicale Aquaporinele sunt canale de apa ce pot fi introduse in membrana celulara la nevoie. Aceste aquaporine sunt foarte abundente in celule unde transportul de apa este foarte intens celulele epiteliale si rinchi.

Principala caracteristica prin care se evidentiaza aquaporinele este capacitatea lor de a actiona ca si canale de apa fara insa a permite traficul ionilor caracteristica importanta in mentinerea gradientelor de concentratie ionica. Ele isi realizeaza functia prin structuralor deosebita prezina un por care are grupari carbonil dispuse pe peretii circulari interiori pe de-o parte, iar pe de alta parte prezinta aminoacizi hidrofobi. Porul este mult prea ingust pentru un ion hidratat, iar deshidratrea lui ar necesita un consum energetic nerealizabil in acel loc.

Pentru moleculele de apa, aquaporinele mai prezinta doua asaparagine care se leaga la atomul de oxigen. Deoarece se leaga la oxigen si nu la hidrogen, aquaporinele nu sunt permeabile nici pentru protoni.

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

1. Transportul prin celule epiteliale AQP sunt implicate in transportul de apa in anumite tesuturi. Transportul activ de solviti prin membrane genereaza gradiente osomtice care atrag dupa sine transportul apei facilitat in acest caz de AQP. Putem spune ca membrana este mai permeabila daca prezinta AQP.

Astfel, lipsa AQP in anumite tesuturi poate declansa patologia lipsa lor la nivel renal poate cauza o absorbtie ineficienta de apa. Patologia poate aparea si la nivelul glandelor salivare sau arborelui traheobronisc unde pot aparea deficiente secretorii.

2. La nivel cerebral localizarea AQP apare la jonciunile hematoneuronale. Implicate in acest caz sunt in special astrocitele. Se pot declansa astfel edeme cerebrale.

3. In migrarea celulara AQP intervin in angiogeneza explicabil si la nivel tumoral.S-a observat o inaintare mai inceata a tumorilor la soareci care nu prezentau AQP.

4. La nivelul pielii aquagliceroporinele regleaza nivelul hidratarii prin transportul moleculelor de glicerol.

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

22.Proteinele G heterotrimice. Proteinele G sunt o familie de proteine cu rol in transmiterea semnalelor, determinand schimbari metabolice in interiorul celulei.

Proteinele G heterotrimerice sunt alcatuite din 3 subunitati , si . Subunitatea este cea care ii confera rolul. Sunt evidentiate mai multe tipuri de proteine G: Gs,Gi,Gq,Gt. Au activitate GTP-azica.

Sunt proteine switch. Inactive sunt legate de GDP si devin active cand sunt legate de GTP. Odata activata, subunitatea se detaseaza de celelalte unitati si activeaza o enzima (mesageri secunzi) sau un canal ionic. Cateva exemple unde sunt intalnite proteinele G: cascada adenilat ciclazei, cascada fosfolipazei C.

Inactivarea se face prin activitatea hidrolazica intrinseca a subunitatii alfa, reasociandu-se cu subunitatile beta si gamma.

Proteinele G:

Gs activeaza adenilatciclaza si canalele de Ca

Gi inhiba adenilatciclaza si activeaza canalele de K

Gq activeaza fosfolipaza C

G olfactorii activeaza adenilatciclaza in neuronii olfactorii

Go inhiba canalele de Ca, activeaza canalele de K si activeaza fosfolipaza C

Gt- transducina activeaza GMPc fosfodiesteraza in celulele fotosesnsibile cu bastonase

Mai au rol si in modularea glicolizei din mm striati si metabolizarea glicogenului (inhiba formarea acestiua prin proteinkinaza A activata de AMPc)

23. Modalitati generice de reglare a activitatii canalelor ionice membranare Canalele ionice sunt complexe proteice care permit intrarea/iesirea diferitilor ioni prin membrana celulara, fara ele fiind imposibil acest lucru.

Exemple de canale ionice:

-Na/K ATPaza: pastreaza un gradient electrochimic constant, mentinand celula polarizata

-H/K ATPaza: scoate H in afara celulei (intalnita mai des la celulele din stomac)

-Ca ATPaza: cu rol in contractia musculara.

Reglarea poate fi facuta prin mai multe moduri:

1. Canalele ionice urmeaz calea proteinelor de export, fiind sintetizate de ribozomii ataai reticulului endoplasmic rugos (RER). Ulterior sufer o serie de prelucrri n drumul spre cisternele aparatului Golgi, de unde sunt secretate n vezicule de exocitoz.

2. calea mesagerilor secunzi: reglarea canalelor prin fosfo/defosfo

3. isi modifica conformatia cand ligandul s-a atasat de el

4. exista unele canale voltaj-dependente care se deschid numai cand diferenta de potential specifica tipului de celula e atinsa

5. deschiderea data de modificarile mecanice induse de citoschelet

24. Transport activ clasificare si exempleTransportul activ mai porta numele de transport anti-entropic datorita sensului opus gradientului de concentratie in care are loc deplasarea, ca urmare, un astfel de fenomen necesita consum de energie.

Pompa de Na/K este o structura complexa, formata dintr-un tetramer cu 2 subunitati mari alfa unitate catalitica si transportoare , si 2 subunitati mici beta unitate reglatoare, necesara pt impachetarea primei subunitati la nivelul RE, in biosinteza.

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

1. Legarea a 3 ioni de Na pe versantul citosolic al subunitatii alfa a pompei

2. Legarea ATP pe endodomeniu subunitatii alfa

3. Fosforilarea unui radical aspartat prin scindarea ATP la ADP si schimbarea conformatiei proteinei care duce la expunerea celor 3 ioni de Na pe ectodomeniu ectodomeniul subunitatii alfa

4. Discocierea si expulzarea in exterior la ionilor de Na si legarea la ectodomeniul subunitatii altfa a 2 ioni K

5. Hidrolizarea aspartilfosfatului si schimbarea conformatiei subunitatii alfa

6. Internalizarea si expunerea ionilor K pe endodomeniul subunitatii alfa

7. Disocierea ionilor K si eliberarea i citosol cu inchiderea unui ciclu de pompare.

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

Categorii de pompe

Tipul P de ATPaze:

-Na/k, H/K, Ca ATPaza, pompa protonica H-ATPaza

Tipul V de ATPaze: de tip vacuolar, pompeaza protoni in endosomi sau lizosomi

Tipul F ATPaze:

sintetizeaza ATP din energia rezultata prin disiparea unui gradient protonic existent

Tipul E ATPaze:

sunt enzime ale suprafetei celulate cu rol in hidroliza diversilor nucleozidtrifosfatilor (inclusiv ATP) cu rol in semnalizare

Transportorii ABC sunt prezenti atat la eucariote cat si la procariote, sunt de o mare duiversitate si au capacitatea de a transporta de la ioni, glucide, aa, vitamine, lipide antibiotice, medicamente pana la oligozaharide, oligopeptide, proteine mici. Sunt formati din domenii transmembranare prin care trece substanta transportata, domenii de legare a nucleotidelor pe fata citosilica a membranei si au rolul de a lega si hidroliza ATP, domenii de legare a solutiilor pe fata externa, cu rol in preluarea si transferarea substantei transportate.Mecanismul transportorilor:

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

2.Legarea ATP la NBD nucleotid binding domain

25. Pompe- ATPaze: - definitie, clasificare, exempleTransportul activ mai porta numele de transport anti-entropic datorita sensului opus gradientului de concentratie in care are loc deplasarea, ca urmare, un astfel de fenomen necesita consum de energie.

Pompa de Na/K este o structura complexa, formata dintr-un tetramer cu 2 subunitati mari alfa unitate catalitica si transportoare , si 2 subunitati mici beta unitate reglatoare, necesara pt impachetarea primei subunitati la nivelul RE, in biosinteza.

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

1. Legarea a 3 ioni de Na pe versantul citosolic al subunitatii alfa a pompei

2. Legarea ATP pe endodomeniu subunitatii alfa

3. Fosforilarea unui radical aspartat prin scindarea ATP la ADP si schimbarea conformatiei proteinei care duce la expunerea celor 3 ioni de Na pe ectodomeniu ectodomeniul subunitatii alfa

4. Discocierea si expulzarea in exterior la ionilor de Na si legarea la ectodomeniul subunitatii altfa a 2 ioni K

5. Hidrolizarea aspartilfosfatului si schimbarea conformatiei subunitatii alfa

6. Internalizarea si expunerea ionilor K pe endodomeniul subunitatii alfa

7. Disocierea ionilor K si eliberarea i citosol cu inchiderea unui ciclu de pompare.

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

Categorii de pompe:

Tipul P de ATPaze:

-Na/k, H/K, Ca ATPaza, pompa protonica H-ATPaza

Tipul V de ATPaze: -de tip vacuolar, pompeaza protoni in endosomi sau lizosomi

Tipul F ATPaze:

-sintetizeaza ATP din energia rezultata prin disiparea unui gradient protonic existent

Tipul E ATPaze:

-sunt enzime ale suprafetei celulate cu rol in hidroliza diversilor nucleozidtrifosfatilor (inclusiv ATP) cu rol in semnalizare

Transportorii ABC sunt prezenti atat la eucariote cat si la procariote, sunt de o mare duiversitate si au capacitatea de a transporta de la ioni, glucide, aa, vitamine, lipide antibiotice, medicamente pana la oligozaharide, oligopeptide, proteine mici. Sunt formati din domenii transmembranare prin care trece substanta transportata, domenii de legare a nucleotidelor pe fata citosilica a membranei si au rolul de a lega si hidroliza ATP, domenii de legare a solutiilor pe fata externa, cu rol in preluarea si transferarea substantei transportate.

26. Mecanismul semnalizarii transmembranare via R cu activitate tirozin-kinazica.

Sunt in general proteine unipas de tip I care exista ca monomeri si dupa interactiunea cu ligandul, dimerizeaza. Exceptie face R pt insulina care se gaseste sub forma de dimeri la formarea carora participa punti disulfurice.

Domeniul transmembranar este structurat sub forma de alfa helix si contine 28 35 aa. Endodomeniul are activitate tirozin-kinazica. Ectodomeniul prezinta domenii repetitive bigate in leucine, cisteina, imunoglobuline si fibronectine de tip III.

Mecanismul:

1. R+ligand determina activarea domeniului catalitic al R si dimerizarea R

2. autofosforilarea incrucisata la multiple tirozine ale domeniilor citosolice ale R

3. interactiunea cu efectori care contin domenii omoloare SRC de tip 2, tirozine modificate prin fosforilare ce devin zone de interactiune.

4. Activarea efectorilor legati prin SH2 (SRC hemology 2)

Prezinta ca efectori :

- fosfolipaza C gamma 2 domenii SH2

- protein tirozinkinaze fara functie de R SH2

- proteine care activeaza GTP azele mici. GTPc GDP

- fosfatidilinozitol 3'- kinaza

Receptorii tirozin-kinazici reprezinta acea clasa de receptori care au prezinta activitate protein tirozin-kinazica intrinseca in domeniile citosolice. Liganzii pentru acesti receptori sunt solubili (hormoni peptidici) in care includem: NGF, FGF, EGF si insulina.

27. Endocitoza mediata de R (definitie, semnificatie):

- face parte din capitolul pinocitozei

Termenul a fost introdus in 1976, de catre Goldstrein si Brown preocupati de metabolizarea LDL si rolul acestuia in controlul si modularea colesterolemiei si ateroscleroza. Ligandul se leaga de R spefici de pe suprafata celulei. Complexele R-ligand sunt adunate in profunzimea versantului membranar intern cu un complex de endomembrane a carui componenta de baza este clatrina.

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

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

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

Ligandul este introdus in celula cu o concentratie mai mare decat cea din mediu.

Endocitoza mediata de R a fost descrisa pt lipoproteine plasmatice, tranferina si factori de crestere. Patocitoza este endocitoza mediata de R pt moleculele mici descrisa pt acidul folic.

Asocierea moleculelor mici cu R (ectoproteine cu ancora glicofosfatidilinozitolica) determina sechestrarea loc in caveole si trec in citoplasma direct prin canale din membrana caveolara.

Are un rol important in reciclare, semnalizare celulara, trasport, biosinteza.

Endosomii sorteaza componentele endocitate si participa la semnalizare.

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

Uniport GLUT1- transportor de glucoza

Simport co-transportul de Na-glucoza SGLT1 din mb apicala a enterocitelor, este transport activ secundar deoarece desfasurarea sa are la baza existenta unui gradient de concentratie de Na rezultat in urma transportul activ.

Antiport canalu de schimb anionic HCO3/Cl din membrana eritrocitara

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

27. Etapele fagocitozei Prin fagocitoza celulele specializate- macrofagele-preiau si digera particule mari cum ar fii:bacteriile,detritusurile,celule imbatranite, astfel particule mari preluate in vacuole de fagozomi sunt digerate in urma fuzionarii cu lizozomii.

Legarea unei particule de receptor declanseaza emiterea pseudopodelor care inconjoara particula.La nivelul membranei vor fi implicati receptori fagocitotici care se ataeaza de componente ale suprafetei particulei de fagocitat,componente care se numesc opsonine. Dupa fuzionarea membranelor se formeaza o vezicula mare intracelulara-fagozom.

Fagozomul fuzioneaza cu lizozomul in interiorul caruia materialul ingerat este digerat de hidrolazele acide lizozomale

Prin fagozitoza sunt distrui agenii patogeni de ctre macrofagii sistemului imunitar. Adesee aceti ageni trebuie sa fie marcai de ctre anticorpi, pentru a fi recunoscui de ctre fagocite,leucocite i limfocite. Alte tipuri de celule, care opereaz prin fagocitoz sunt granulocitele neutrofile, celulele dendritice din organele limfatice, celulele gliale, monocitele, macrofagele.

Etape:

1. Chemotactismul fenomenul de atragere/respingere a celulei fagocitare

2. Adeziunea - membrana celulei fagocitare ader la membrana particulei, ce urmeaz a fi ingerat, etap datorat lectinelor de pe suprafaa microorganismului;

3. Ingestia - invaginarea particulei strine i formarea fagozomului;

4. Digestia - realizat de enzime intracelulare.

29. Clasificarea jonctiunilor

Sunt sisteme de ancorare intre celule, sau intre acestea si matricea extracelulara care au menirea de a stabiliza structura tisulara. Sunt structir de ordinul nm, motiv pentru care examinarea se face la ME.

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

Rolurile jonctiunilor: stabilizarea mecanica a tesuturilor

controleaza transportul markerilor in spatiul extracelular

controleaza comunicarea intercelulara

compartimenteaza suprafata celulara in domenii celulare: domeniul apicat si domeniul latero-bazal

Clasificare:

A. Jonctiunile simple- spatiile intercelulare:

- Jonctiuni simple digitiforme

- Jonctiuni simple denticulate

B. Jonctiuni speciale:

- Jonctiuni stranse:

- pentalaminata, heptalaminata ZONULA OCCLUDENS

- Jonctiuni de atasare:

1. pe microfilamente de actina:

- celula celula ZONULA ADHERENS

- celula matrice JONCTIUNEA FOCALA

2. pe filamente intermediare:

- celula celula MACULA ADHERENS

(DESMOZOMUL IN SPOT)

- celula matrice HEMIDESMOZOMUL

- Jonctiuni de comunicatie GAP (NEXUS)

- Complexule jonctionale

C. Jonctiuni cu specificitate de tesut:

- Discuri intercalare

- Sinapsa

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

- cele 2 membrane

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

Localizarea jonctiunii intre celulele epiteliale sub desmozomi catre polul bazal. Se poate localiza in portiunea verticala a discului intercalar.

31. Complexe jonctionaleEste formal din jonctiunea stransa, zonula adherens, macula adherens.32. Discul intercalar

Un complex de jonctiuni prezent intre miocardocite. Are forma de scara cu portiuni verticale si orizonatale. In portiunile orizonatale se gasesc zonula adherens, macula adherens si filamentele intermediar de desmina. In portiunile verticale se gasesc jonctiuni GAP.33. Jonciunea stransaSe mai numeste jonctiunea pentalaminata, heptalaminata si zonula occludens.Cele 2 membrane celulare se pot afla la o distanta de 2 nm heptalaminata sau isi pot suprapune straturile externe- pentalaminata

Se numeste zonula pentra ca are aspect de banda sau panglica si occlundes pt ca ocluzioneaza total sau partial spatiul extracelular afecteaza transportul de markeri in spatiul extracelular, jonctiunile fiind impermeabile pentru macromolecule, lasand sa treaca doar moleculele mici ioni.

A doua componenta este reprezentata de sirurile de proteine gemene occludine; proteine integrale care se aseaza 2 cate 2, fata in fata, realizand legaturi de tip homofilic pe frontul extracelular o structura asemanatoare unui fermoar. In grosimea membranei celulare sirurile de proteine gemene realizeaza o retea de ochiuri regulate fagure de miere(rigida) sau neregulate- jonctiune flexibila.

La locul de realizare al jonctiunii au loc rearanjari ale fosfolipidelor din stratul extern, care se unesc si formeaza inele de fuziune care ocluzioneaza spatiul extracelular, blocand trecerea macromoleculelor de o parte si de alta a jonctiunii.

A treia componenta componenta citoscheletului este reteaua de microfilamente de actina, pe care se fixeaza sirurile de proteine gemene.

Joctiunile stranse apar in saptamana a 4a de viata intrauterina, intre celulele epiteliale. Intai sunt macule, apoi devin zonule. Sunt responsabile de compartimentarea suprafetei celulare in domenii : apical si latero-bazal.

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

34. Jonctiunea de atasare pe microfilamente de actina clasificare, descriereSunt celula-celula sau celula-matrice. Distanta dintre membrane este de 15-30 nm, distanta mare ce nu afecteaza transportul markerilor. Contin o proteina linker transmembranara care va stabili legaturi de tip homofilic/heterofilic. Acestea pot fi selectine, integrine, imunoglobuline toate 3 stabilesc leg de tip heterofilic - sau cadherine tip homofilic.

Jonctiunile pot fi definitive sau tranzitori. De tip tranzitoriu sunt jonctiunile dintre leucocite si endoteliu vascular in miscarea de diapedeza.

Jonctiunile de atasare pe microfilamentele de actina sunt Zonula Adherens si Jonciunea focala.

Zonula adherens :

membranele sunt la distanta de 15 nm

glicoproteina linker cadherina Ca dependenta (leg tip homofilic)

complexul proteic de atasare la citoschelet este reprezentat de alfa, beta, gamma catenine. Alfa catenina se leaga la vinculina, care poate servi ca proteina de linkaj la citoschelet.

elementul de citoschelet reprezentat de bandeleta de microfilamente de actina

Se gaseste intre celulele epiteliale sub jonctiunea stransa, dar si in portiunea transversala a discului intercalar (intre miocardocite).

Jonctiunea focala:

celula conjuctiva -matrice extracelulara conjunctiva

componenta matricei extracelulare este reprezentata de fibronectina

distanta dintre componente 15 20 nm

linker : integrina, are subiunitatile alfa si beta

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

elementul de citoschelet este o bandeleta contractila de microfilamente de actina

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

Talina se leaga deasemenea de vinculina ce la randul ei se poate lega de alfa actinina si tensina. 35. Jonctiunea de atasare pe filamente intermediare clasificare, descriereSunt celula-celula sau celula-matrice. Distanta dintre membrane este de 15-30 nm, distanta mare ce nu afecteaza transportul markerilor. Contin o proteina linker transmembranara care va stabili legaturi de tip homofilic/heterofilic. Acestea pot fi selectine, integrine, imunoglobuline toate 3 stabilesc leg de tip heterofilic - sau cadherine tip homofilic.

Jonctiunile pot fi definitive sau tranzitori. De tip tranzitoriu sunt jonctiunile dintre leucocite si endoteliu vascular in miscarea de diapedeza.

Jonctiunile de ancorare pe filamentele intermediare sunt Macula Adherens si hemidesmozomul.

Macula Adherens:

celula-celula- la distanta de 30 nm

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

complexul proteic de atasare la citoschelet care formeaza placa desmozomala cu aspect de semidisc este alcatuit de desmoplachina, plakoglobina, desmocalmina, desmoyokina, antigenul penfigusului bulos. Din cele 2 semidiscuri de pe cele 2 fronturi citoplasmatice rezulta aspectul de macula al jonctiunii

elementul de citoschelet este reprezentat de filamentele intermediare. In celulele epiteliate acestea sunt tonofilamente alcatuite din citokeratine.

Desmozomul este localizat intre celulele epiteliale, sub zonula adherens. Se mai localizeaza si in portiunile orizontale ale discurilor intercalare alaturi de zonula adherens si de filamentele intermediare de desmina.

Hemidesmozomul

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

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

linker: integrina

complexul proteic de atasare ce formeaza placa desmozomala un semidisc pe frontul citoplasmatic al jonctiunii

elementul de citoschelet reprezentat de tonofilamente

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

Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2 forme: globulara si filamentoasa.

Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediaza interactiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade in interiorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasi orientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionic scazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers. Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3 monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -. Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea si comportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mai repede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta rata de polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e mai mare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actina leaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul de Treadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.

Disocierea este favorizata de:

1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea

2. timiozina separa monomeri de actina

3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca

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

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

Microfilamentele de actina se pot organiza individual in :

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

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

Aceste proteine cross-linker modeleaza citoscheletul.

Bandeletele pot fi structurate in 2 tipuri:

1. filamente de actina paralele la distante mici, cum sunt cele ce sustin microvilii. In acest caz toate bandeletete au aceeasi polaritate, cu capul + catre membrana. Proteina implicata: FIMBRINA

2. filamnete de actina paralele in distante mai mari, capabile de contractie. Sunt bandeletele de actina din inelul de contractie ce devide celulele in telofaza. Proteina implicata: ALFA-ACTINA.

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

37. Dinamica microfilamentelor de actina

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

Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2 forme: globulara si filamentoasa.

Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediaza interactiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade in interiorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasi orientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionic scazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers. Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3 monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -. Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea si comportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mai repede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta rata de polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e mai mare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actina leaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul de Treadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.

Disocierea este favorizata de:

1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea

2. timiozina separa monomeri de actina

3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca

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

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

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

Miozina este o proteina cu greutate moleculara de 500 KDa si este alcatuira din 2 lanturi grele si 4 lanturi usoare. Fiecare lant greu are cate o portiune globulara si o portiune alfa-helicoidala. Portiunea alfa a unui lant greu se spiralizeaza in jurul portiunii alfa helicoidale a vceluilalt lant grey su dau nastere unui dimer = bastonasul moleculei de miozina. Cele doua capete globulare ale moleculei de miozina au fiecare atasat cate 2 lanturi usoare. Filamentul gros de miozina este format din sute de molecule de miozina. Capetele globulare ale moleculei de miozina formeaza puntile de legatura intre filamentele groasa si cele subtiri. In filemantul gros, miozina se orienteaza cu capetele alfa helicoidale catre membrana M si cu capetele globulare de-alungul filamentelor de actina in directia capatului +. Odata cu legarea filamentelor de actina, miozina leaga si hidrolizeaza ATP-ul, ce faciliteaza alunecarea filamentelor.

In celulele nemusculare, miozina nu este orcanizata in filamente si astfel nu este inplicaa in contractie. Poate fi implicata in transport de vezicule si organite. In total s-au identificat 10 clase de miozina. Miozina V a fost identificata in creierul uman si are rol de caraus de vezicule de-alungul filamentelor de actina.

39. Rolul microfilamentelor de actina in procesul de imbatranire celulara si apoptozaApoptoza reprezinta moartea celulara programata, ce joaca un rol esential in organogeneza si reinnoirea celulara, ce apara insa si in cazul detoriorarilor usoare de ordin exogen (cele grele produc necroza).

Caracteristicile apopotozei pot fi rezumate:

(1) Sunt consumatoare de ATP

(2) Sunt controlate genetic

(3) Se pastreaza organitele

(4) Se pastreaza integritatea celulara

(5) Absenta inflamatiei

(6) Micsorare celulara

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

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

Exista 3 cai ce interactioneaza in mecanismul apoptotic:

1. Calea extrinseca se bazeaza pe existenta a semnalelor exracelulare ce se leaga la membrana celulara pe asa numiti Death receptor DR (Apartin familiei TNFR Tumor necrosis factor receptor) ce contin un domeniu intracelular numit Death domain. Legarea semnalului induce transformari la nivelul Death domain-ului consecutiv cu recrutarea la nivelul acestuia a procaspazei 8, care, prin actiunea proteolitica a domeniului produce caspaza 8 forma activa. Aceasta activeaza la randul sau alte caspaze (cascada caspazelor), care, impreuna, actioneaza proteolitic asupra proteinelor intracelulare inducand apopotoza.

Deasemenea, actioneaza asuprea gelsolinei, care este in stransa legatura cu actina din matrix si ca urmare, schimba forma celulei.

Caspazele activate interactioneaza cu factorul inhibitor al caspazelor (ICAD) si il inhiba, potentand astfel cascada.

2. Calea mitocondriala activata prin factori exogeni specii reactive ale oxigenului, cresteri ale [Ca2+] intramitosolic si caspaze.

Rezultatul activarii este deschiderea unui por larg in membrana mitocondriala interna MPTP Mitochondrial Permeability Transition Pore, urmata de umflarea celulara, ruperea membranei externe mitocondriale si eliberarea citocromului C in citosol.

Citocromul C eliberat in citosol, se leaga de APAF Apoptotic protease activating factor 1 si ATP si formeaza o strucutura, 7 dintre aceste structuri legate intre ele, formeaza un oligomer sub forma de roata cu spite numit apoptosom. Aceasta structura leaga 7 molecule de procaspaza 9 si formeaza caspaza 9 forma activa, ce induce apoptoza.

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

In cazul unei nepotriviri usoare seactiveaza transcrierea p21 ce opreste ciclul celular (probabil pentru corectare).

In cazul unei erori severe la nivelul ADN-ului p53 isi autostimuleaza propria trasncriere si actioneaza consecutiva la activarea factorilor proapoptotici BAX si inactiveaza factorii antiapoptotici BCL2.

Modificarea cantitativa BAX:BCL2 activeaza MPTP declansand apoptoza pe cale mitocondriala (2). Deasemenea, activeaza factorii Fas ce activeaza calea descrisa la punctul (1).

Dereglari ale mecanismului apopotozei provoaca imbatranirea, incapacitatea organismului de a scapa de celulele afectate crescand riscul de cancer.

40. Proteine asociate actinei in procesul de polimerizareReprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulele nemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulele nemusculare.

Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2 forme: globulara si filamentoasa.

Actina globulara are 375 aa si 43 000 KDa. Prezinta situsuri de legare ce mediaza interactiunea cap-coada cu alti 2 monomeri. Fiecare monomer este rotat 166 de grade in interiorul filamentului rezultand forma filamentoasa cu dublu helix. Monomerii au aceeasi orientare justificand polaritatea moleculei: un cap + si unul -. Intr-o solutie cu nivel ionic scazut actina filamentoasa devina globulara si la nivel ionic crescut se intampla invers. Prima treapta a polimerizarii este nucleatia (formarea unor agregate mici din cate 3 monomeri de actina G) si a doua este aditia reversibila de monomeri la capetele + si -. Monomerii de actina leaga si ATP, care e hidrolizat si regleaza asamblarea si comportamentul dinamic al actinei. Monomerii care leaga ATP polimerizeaza mult mai repede decat cei ce leaga ADP. Concentratia critica de monomeri de actina reprezinta rata de polimerizare in filamente, si este egala cu rata de disociere. Rata de disociere e mai mare la capatul decat la +, invers se intampla cu rata de polimerizare. Pentru ca actina leaga mai lent monomeri prin hidroliza ADP decat ATP, se naste fenomenul de Treadmilling si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.

Disocierea este favorizata de:

1. citocalizina - se leaga la capatul + si blocheaza elongarea

2. timiozina separa monomeri de actina, (5kd ) cea mai abundenta,se leaga la actina G-ADP si impiedica ansamblarea in filamente

3. gelsolina - se leaga de fosfatidilinozitol, este activata de Ca, promoveaza deplasarea filamentelor de actina. Fragmenteaza filamentele ramanand legata de capetele (+) fiind o prot ce blocheaza cresterea filamnetelor

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

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

41. Proteinele asociate actinei in procesul de asamblare in citoscheletReprezinta 20% din proteinele structurale ale celulelor musculare si 5% in celulele nemusculare. Este de 6 tipuri: 4 alfa pt celulele musculare, 1 beta si 1 gamma pt celulele nemusculare.

Structura actinei a fost descrisa de Kenneth Holmes si Wolfgang Kabs in 1990. Exista 2 forme: globulara si filamentoasa.

In studiul citoscheletului ca si in cazul membranei celulare, s-au folosit hematiile deoarece sunt celule fara nucleu si organite celulare. Citoscheletul eritrocitelor este format doar din actina, lipsind microtubulii si filamentele intermediare. Citoscheletul cortical de actina este responsabil de forma de disc biconcav.

SPECTRINA eritrocitare formeaza baza citoscheletului cortical, un tetramer alcatuit din 2 lanturi polipeptidice, alfa si beta cu greutate moleculara de 240 KDa respectiv 220 KDa.Lantul beta are un domeniu de legare al actinei la capatul aminoterminal. Lanturile alfa si beta se pot asocia pentru a forma dimeri care se pun cap la cap pentru a forma tetrameri cu 2 domenii sepaear de legare a actinei si avand lungimi de 200 nm. Capetele microfilamentelor de spectrina se asociaza cu filamentele scurte de actina formand reteaua de spectrina si actina rezultand citoscheletul cortical al hematiei. Aceasta retea se leaga de membrana plasmatica prin ANKIRINA, ce se leaga de spectrina si de proteina benzii 3. O legatura additionala intre reteaua de spectrina-actina si membrana plasmatica se poate face prin proteina benzii 4.1 ce se prinde si de domeniul intracelular al glicoforinei si proteinei benzii 3.

In alte celule, legarea citoschelatului cortical de membrana celulara se face prin proteine spectrin-like: FODRINE, FILAMINA, DISFORINA.

Disforina e codificata de 2 gene responsabile de 2 tipuri de distrofii musculare : Duchenne si Becker. A doua este mai putin severa, mai rara si nu e mereu letala. Disctrofia semnifica pierderea treptata de celule musculare.

Disctrofia Duchenne: Copii nu sunt afectati pana la 3-5 ani, dupa care apare oboseala musculara, scaderea masei musculare, la 12 ani merge in caruciorul cu rotile si la 20 de ani moare din insuficienta respiratorie.

Disforina este responsabila cu ancorarea citoscheletului muscular de matricea extracelulara.

42. Organizarea sarcomerului in fibra musculara striata scheletica Filamentele de actina se asociaza cu miozina si aceasta asociere este responsabila de numeroase miscari.

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

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

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

Unitatea contractila se numeste sarcomer. Are 2 microni lungime si contine mai multe regiuni distincte observabile la ME. La capetele unui sarcomer sunt definite membranele Z.

Banda intunecata=disc anizotrop , este intre 2 jumatati de discuri clare= discuri izotrope. Benzile clare corespund lipsei miozinei.

Banda I numai actina

Banda A- miozina + actina

Banda H doar miozina

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

Titina si nebulina stabilizeaza sarcomerul. Titina are molecula mare si se extinde de la membrana M la Z. Nebulina este asociata actinei si stabilizeaza lungimea filamentului de actina.

Mecanismul contractiei:

Membranele Z se apropie, sarcomerul se scurteaza. Discul A nu sufera nicio modificare in timp ce discurile I si zona H aproape dispar.

Are loc alunecarea filamentelor de actina printre cele de miozina, permitand miozinei sa actioneze ca motor al alunecarii filamentelor. Miozina din muschi este de tip II.

Proteine reglatoare: Tropomiozina este o proteina fibroasa ce se dispune de-a lungul filamentelor de actina. Fiecare molecula de tropomiozina leaga o molecula de troponina. Troponina este un complex de 3 polipeptide: G- cheleaza Ca, I inhibitoare, T se leaga la tropimiozina.

Cand concentratia de Ca citoplasmatic este scazuta, complexul tropomiozina-troponina blocheaza interactiunea actina-miozina, deci muschiul nu se contracta. In concentractiile crescute, Ca se leaga de troponina C care se leaga la T si aceasta se prinde de tropomiozina ce determina contractia asociindu-se cu actina.

43. Filamente intermediare

Au un diametru de 10nm(diametru intermediar intre filamentele de actina care au 7nm si microtubulii care au 25nm).Filamentele int. nu sunt implicate in miscarea celulara si ele sunt cele mai stabile structuri ce joaca rol structural.

PROTEINELE FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

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

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

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

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

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

-PROTEINE GLIALE FIBRILAREACIDE se exprima in cel. gliale

-PERFIRINA se exprima in neuronii sistemului nervos periferic

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

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

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

-Filamentele intermediare au o org. struct. comuna;toate prot.filamentelor intermediare au o portiune centrala alfa-helicoidala de aprox. 310AA(laminina nucleara are 350AA);partea centrala este flancata de capetele amino si carboxiterminale.Domeniul alfa-helicoidal joaca un rol central in ansamblare in timp ce capetele sau cozile det.fct. specifice;capul-capatul amino;coada-capatul carboxi.

ASAMBLAREA FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

-Primul stadiu in form. filamentelor este form. dimerilor in care partea centrala este form. din 2 lanturi polipeptidice rasucite helicoidal.Dimeri se pot asocia 2 cate 2 dispusi paralel.Capatul aminoterminal in dreptul capatului carboxiterminal ducand la form. de tetrameri ce se pot atasa cap la cap formand protofilamente.In final un filament contine 8 protofilamente asezate circular ce form. o str. cilindrica.Aceste bastonase nu au polaritate.Filamentele intermediare sunt in general mai stabile decat filamentele de actina sau microtubuli.Proteinele din filamente sunt modificate frecvent prin fosforilare ce poate regla asamblarea si deplasarea lor in celula.Cel mai clar ex. este fosforilarea lamininei nucleare ceea ce duce la dezasamblarea lamininei si distrugerea invelisului nuclear in timpul mitozei;filamentele de vimentina deasemenea pot dezasamblate in mitoza.

ORGANIZAREA INTRACELULARA A FILAMENTELOR INTERMEDIARE:

Formeaza o retea elaborata in citoplasma celor mai multe celule,extinzandu-se de la niv. nuclear la membrana plasmatica.Atat fil. de keratina cit si cele de vimentina se ataseaza la anvelopa nucleara,aparent servind la pozitionarea si ancorarea nucleului in celula.In acelasi timp vimentina se poate atasa de membrana plasmatica,legandu se de anchirina.Reteaua de filamente este sustinuta si asociata microtubulilor.Exista o serie de droguri care dezasambleaza microtubuli, ele facand ca filamentele de vimentina sa se colapseze in jurul nucleului.Filamentele de keratinan ale celulei epiteliale sunt strans ancorate la membrana plasmatica la zone specializate intervenind in form. DESMOZOMILOR si HEMIDESMOZOMILOR.

44. Microvili, stereocilii, cilii, flageliiSunt prelungiri ale celulelor eucariote,ce au in structura lor microtubuli.

Multe bacterii au flagelii, dar sunt dif. de cei ai eucariotelor.Cili si flagelii eucariotelor sunt foarte similarii in str., avand diametrul de 0.25 microni si lungimea pt cil-10 microni iar pt flagel-200 de microni.

Structura fundamentala de baza a cililor si flagelilor este AXONEMA, alcatuita din microtubuylii si proteinele lor asociate.Microtubulii au un aranjament caratcteristic 9+2(un dublet inconjurat de 9 dublete periferice) in cadrul dubletelor periferice exista un microtubul format din 13 protofilamente.Acesti microtubuli periferici sunt legati de perechea centrala prin legaturii radiare alcatuite din nexina.In aditie exista 2 brate de dineina care sunt atasate la fiecare microtubul A, iar activitatea de motor a dineinei determina batalia cililor si flagelior.Capatul- al microtubulilor din cili sdau flageli este ancorat in corpusculul bazal,ce este similar cu structura centriolului avand triplete de microtubuli.Corpusculii bazali oricum joaca un rol clar in organizarea axonemei, el inainteaza formarea si cresterea microtubulilor prezentii in axonema si ancorarea lor la suprafata celulara.

Miscarea cililor si a flagelilor repr alunecarea relaticva a dubletelor de microtubulii unele fata de altele sub actiunea dineinei.Baza moleculei de dineina se leaga ca subfibra A a dubletului, in timp ce capetele globulare se leaga de subfibra B din dubletul adiacent.Miscarea capetelor de dineina in directia + catre - det. ca microtubulul dintr un dublet sa alunece catre capatul bazal al microtubulului B adiacent, deoarece dubletele de microtubulii in axonema sunt conectate prin nexina,alunecarea unui dublet in raport cu altul det. inclinarea,indoirea lor.

45. MicrotubuliiA treia componenta principala a citoscheletului este repr de formatiuni cilindrice cu diametrul de 25nm numite microtubuli.Ca si filamentele de actina,microtubulii sunt str dinamice ce se asambleaza si dezasambleaza continuu la niv. celulei.Au rol in mentinerea formei celulare, in determinismul unor miscari cum ar fi:-locomotia celulara;-transportul intracelular de organite;-separarea cromozomilor in mitoza.

STRUCTURA,ASAMBLARE,DINAMICA SI INSTABILITATEA MICROTUBULILOR

Microtubulii sunt alcatuitii doar din TUBULINA care este un dimer alc. din 2 subunitatii:-alfa tubulina si -beta tubulina de 55kD fiecare, ca si actina este codificata de o fam. mica de gene.Se cunoaste si gama tubulina localizata in special in centrozom unde joaca un rol imp. in initierea asamblarii microtubulilor.Dimerii de tubulina vor polimeriza forrmand microtubulii care in general sun alcatuitii din 13 protofilamente asamblate in jurul unui spatiu central.Protofilamentele ce sunt alc. dintr un aranjament cap coada al dimerilor de tubulina sunt dispuse paralel la niv microtubulilor.La fel ca filamentele de actina sunt str. polare cu 2 capete distincte:capatul+ cu o crestere rapida si capayul- cu o crestere lenta.Polaritatea este imp. in det. directiei de miscare de-alungul microtubulului,exact cum polaritatea filamentului de actina det. directia de miscare a miozinei.Dimerii de tubulina se pot depolimeriza,iar microtubulii pot avea cicluri rapide de asamblare si dezasamblare.

Atat alfa cat si beta tubulina leaga GTP care fct analog ATP-ului legat de actina regland polimerizarea.In particular GTP legat de beta tubulina este hidrolizat la GDP urmaind polimerizarea.Aceasta hidroliza a GTP stabileste afinitatea de legare a tubulinei fata de alte molecule de aceea favorizeaza depolimerizarea si duce la comportamente dinamice.Se poate vorbi de acelasi comportament de treadmilling de asamblare si dezasamblare in care moleculele legate de GTP sunt permanent pierdute de la capetele - si sunt inlocuite prin aditie de molecule de tubulina legate de GTP la capatul+, in acelasi microtubul.Turnoverul de reinoire este rapid de cateva minute si este foarte imp. pt. remodelarea citoscheletului in timpul mitozei.Din cauza rolului principal al microtubulilor in miztoza,drogurile ce afecteaza asamblarea microtubulilor sunt utilizate in tratamentul cancerului-Colchicina,calcemidul se leaga de tubulina si inhiba polimerizarea ei,deci blocheaza mitoza.Taxolul stabilizeaza microtubulii,blocand diviziunea.

46. Centriolii si centrul celular Centriolii sunt organite cilindrice stabile in citoplasma celulelor

Au un diametru de 0,15 nm si o lungime de pana la 0,5 nm

Sunt alcatuiti din 9 triplete de microtubuli,similar corpuscului bazal al cilului sau flagelului(sunt precursorii corpuscului bazal)intrand in componenta centrului celular

Centrozomul(centrul celular) poate fii alcatuit din 2 centrioli orientati perpendicular unul pe celalalt si inconjurati de un material amorf pericentriolar

Microtubulii care provin din centrozom nu se vor termina in centriol ci in materialul pericentriolar care initiaza ansamblarea microtubulilor sau poate capta extremitatile microtubuilorpolimerizati independent in citosol

Centrul celular este responsabil de initierea si declansarea diviziunii celulare formand fusul de diviziune prin microtubuli.. De asemenea genereaza si miscarea cililor sau al flagelilor prin faptul ca la baza acestora se gaseste intotdeauna prezent un centriol numit corpuscul bazal

47. Centrii de organizare a microtubulilor.Microtubulii se extind in celula din centrii de organizare ai microtubulilor in care sun ancoratii cu capetele -.In marea majoritate a celulelor centru de organizare este CENTROZOMUL care este localizat in apropierea nucleului.In timpul mitozei microtubulii se extind din centrul celular duplicat pt a forma fusul de diviziune,ce este responsabil de separarea si distributia cromozomilor in celulele fiice.Centrozomul serveste ca situs initial de asamblare al microtubulilor care cresc apoi catre periferie de la niv centrozomului,acest lucru stabileste si polaritatea microtubulilor in celula.Capatul - este la niv centrozom iar capatul + este catre citoplasma celulara.Centrozomii sunt formati dintr o pereche de centrioli perpendicularii unul pe celalalt,inconjuratii de o masa amorfa numita material pericentriolar.

Centriolii sunt str cilindrice alc. din 9 triplete de microtubulii,similar corpusculului bazal al cilului si flagelului, centriolii sunt precursorii corpusculului bazal.

REORGANIZAREA MICROTUBULILOR IN TIMPUL MITOZEI:

Aranjamentul microtubulilor prezenti in interfaza se dezasambleaza in unitatii libere de tubulina care sunt responsabile de formarea fusului de diviziune care la randul lui este responsabil de separarea cromozomilor.In primul moment are loc duplicarea centrozomului pt a forma 2 centrii de organizare separatii si care se dispun la polii opusii ai celulei.Centriolii si celelalte componente ale centrozomului se duplica in interfaza dar raman de o parte a nucleului pana incepe mitoza, cei 2 centrozomi apoi se separa si se muta de o parte si de alta a nucleului,formand cei doi poli ai fusului de diviziune.Cum celula intra in mitoza asamblarea si dezasamblarea are loc, mai intai creste rata de dezasamblare de 10 ori, numarul de microtubuli ce emana din centrii de organizare creste de 5-10 ori.Are loc o dezasamlare a microtubulilor interfazici si creste formarea de microtubulii scurtii emanatii din centrozom.Microtubulii care form fusul de diviziune sunt de 3 tipuri:

MICROTUBULI KINETOCOROCENTRIOLARI-sunt asociati cu proteine specifice pt a forma kinetocorii,atasarea microtubulilor la kinetocori stabilizeaza microtubulii care joaca un rol important in separarea cromozomilor mitotici

MICROTUBULII POLARI-sunt atasati la cromozomi si se intrepatrund cu microtubulii de la polul opus in centrul celulei

MICROTUBULII ASTRALI-emerg radal in jurul cromozomilor si au liber capayul +

Asamblarea si dezasamblarea dinamica a microtubulilor este reglata de o varietate de proteine asociate microtubulilor,Cele mai bine izolate au fost MAP3 izolate din creier.Aceste proteine se leaga de microtubulii si inhiba disocierea subunitatilor de tubulina.

MOTORUL MICROTUBULILOR SI MISCARILE:

Micortubulii sunt responsabili de diferite tipuri de miscari,incluzand transportul celular,pozitionarea membranelor veziculare si a organitelor,separarea cromozomilor in mitoza,bataia cilior si flagelilor.Miscarea de a lungul microtubulilor este bazata pe existenta unei proteine motor ce utilizeaza energia derivata din hidroliza ATP-ului.

Exista 2 familii de astfel de proteine:

-KINEZINELE

-DINEINELE

Ambele sunt proteine distincte ce se misca de a lungul microtubulilor in directii opuse:KINEZINELE de la capatul - la capatul + si DINEINA de la capatul + la capayul -

Kinezina este o proteina cu GM-360Kd,avand lanturi grele(110 Kd) si 2 lanturii usoare(60-70Kd),lanturile grele realizeaza un domeniu lung helicoidal.Capetele N-terminale globulare repr motorul moleculei,se leaga atat de ATP cat si de microtubulii,domeniul motor-globular al kinezinei are 340 de AA,este mai mic decat al miozinei(850AA).Cristalografia cu raze X indica ca,kinezina si miozina au domenii cu rol motor similar,ambele utilizeaza mecanisme moleculare identice pt a cupla si hidroliza ATP-ul.Coada moleculei de kinezina este alc.din lanturile usoare in asociatie cu capetele carboxil ale lanturilor grele.Portiunea responsabila de legarea altor componente celulare ce sunt transportate de a lungul microtubulilor este capatul moleculei cu rol motor.

Dineina are molecula foarte grea 2000Kd, are 2-3 lanturi grele(500Kd)complexate cu un nr variabil de polipeptide usoare si medii(14-120Kd),lanturile grele form domenii globulare ce leaga ATP-ul si sunt responsabile de deplasarea de a lungul microtubulilor.Portiunea bazala este form din lanturile medii si usoare si se leaga de organitele celulare.48. Ribozomi. Structura,organizare,biogeneza

Au fost denumiti de catre Emil Palade, particule intracitoplasmatice bogate in ARN, la nivelul carora are loc biosenteza proteinelor. Richard B Roberts este cel ce le-a dat numele de ribozomi. Ribo acid ribonucleic, soma- corp.

Sunt organite citoplasmatice prezente atat la procariote cat si la eucariote, cu exceptia hematiei adulte. Exista in matricea unor organite celulare mitocondrii, cloroplaste, sintetizeaza enzime specifice proteine. Ribozomii mitocondriali au dimensiuni asematatoare ribozomii procariotici, sunt mai mici decat ribozomii citoplasmatici.

Sunt liberi sau atasati in functie de prezenta in lantul polipeptidic sintetizat a unui secvente numite semnal de orientare catre RE.

liberi citosol, singuri sau in grupuri = polizomi, atasati de un ARNm, mai bogati in celulele implicate in sinteaza proteinelor.

atasati RER, exista in cantitati mari in celulele care secreta proteine de export (cu punti disulfurice sau cu cisteina si necesita sinteza in lumenul RE); fac sinteza de proteine membranare sau care vor fi impachetate in vezicule si stocate in citoplasma sau exportate in afara celulei.

Ribozomii sunt responsabili de bazofilia celulei.

Constanta de sedimentare 70 S procariote, 80S eucariote- S Svedberg- masoara rata de sedimentare a unui component centrifugat, depinde atat de greutatea moleculara cat si de forma tridimensionala a componentului. Antibioticele ataca doar ribozomii celulrlor bacteriene 70 S procariote, ribozomii mitocondriali sunt protejati de o membrana dubla.

Au dimensiuni intre 15-30 nm. Contine ribonucleoproteine si 3 molecule de ARNr procariote, 4 pt eucariote. Prin ARNr traduc informatia inscrisa pe ARNm pt a forma lanturi polipeptidice si de aceea sunt considerati astazi ca particule enzimatice din categoria ribozimelor. Cele mai cunoscute dintre acestea sunt :

peptidil transferaza 23 S ARNr

group I si II introns

branching ribosyme

leadsyme

In citoplasma, ribozomii pot disocia reversibil in cele 2 subunitati, in functie de concentratia de Mg. Daca concentratia de Mg depaseste 10^3 M, cele 2 subunitati pot fi asamblate.

Subunitatea mica este aclatuita dintr-o molecula de ARN si 33 lanturi proteice. Subunitatea mare este alcatuita din 3 molecule de ADN si 50 lanturi proteice.

Biogeneza este procesul in care sunt implicate in jur de 200 de proteine si are ca rezoltat formarea ribozomilor.

Subunitatea mica si cea mare intra prin porii nucleari, fomatiuni cu dimensiune de 120 nm. Ajung la nivelul nucleolului, unde se afla cele 45 de gene codificatoare de ARNr. Subunitatea mica si subunitatea mare se asambleaza si ajung din nou in mediul citoplastmatic, formand ribozomul.

49. Functiile ribozomilorRibozomiii sau granulele lui Palade sunt prezenti in toate celulele ,atat la pk cat si la ek,cu exceptia hematiilor adulte.In citoplasama ek ribozomii sun liberi ,situati in nodurile retelei microtrabeculare din hialoplasma,fie atasati citomembranelor.

Ribozomii sunt sediul sintezei proteinelor specifice,la celulele ek ribozomii au dimensiuni mai mari decat la pk si nu prezinta membrane la periferie.

In stare de repaus ribozomii sunt constituiti din 2 subunitati:60S respective 40S la ek si 50S resprectiv 30S la pk.

Mai multi ribozomi insirati de-a lungul lantului de arn-m alc o unitate functional activa-POLIRIBOZOM sau ERGOZOM.

Numarul de ribozomi ce intra in alcatuirea unui poliribozom depinde de marimea molec proteice care va fi sintetizata. Ei sunt numerosi in cel aflate in fazele de crestere si in cel cu sinteza crescuta de proteine(cel pancreatice,hepatice si nervoase).

Ribozomii au capacitatea de a se uni ,alcatuind structuri polimere determinate de C% mediunlui in ioni de Mg2+. Agregatele ribozomale constituie forme active a ribozomilor.

Arn-ul ribosomal este localizat in ribozom,cantitativ el reprezentand ~80% din totalul arn-ului cellular. Proteinele ribozomale reprezinta circa 45% in ribozomi,au character basic asemanator histonelor si sunt bogate in lizina arginina, ac glutamic si ac aspartic. Cu acetat de uranul rbz liberi apar mai putin densi la fluxul de elctroni,in timp ce rbz atasati de membrane datorita C% crescute de arn redau imagini dense.

51.Sinteza lantului polipeptidic la nivelul ribozomilor20 APE AMINOACIL ARNt + situsuri

C complex de initiere

A aug

E factori eucariotici de initiere

A situsul A urmatorul codon

A ARNt dipeptidil

E Subunitatea mare inainteaza 3 baze in sensul 3' pana cand ARNt initiator ajunge in situsul EEtapele traducerii informatiei genetice sunt:

1. Sinteaza aminoacil ARNt:

Se realizeaza de catre aminoacil ARNt sintetaze 20 de enzime ce recunosc specific cei 20 de aa si anticodoni asociati de la nivelul moleculelor de ARNt.

Aminoacil ARNt face legatura dintre secventa codonilor din ARNm si structura primara a proteinelor.

Situsurile de legare ARN ale ribozomului sunt:

situs pentru ARNm

situs pentru ARNt

A : leaga aminoacil ARNt

P: leaga polipeptidul in curs de sinteza cuplat cu ARNt

E: leaga molecula de ARNt fara rest aminoacil/peptidil

2. Initierea sintezei lantului polipeptidic:

Complexul de initiere este alcatuit din subunitatea mare, factori de initiere, initiator- metionin ARNt.

Complexul se ataseaza pe ARNm si detecteaza codonul start, intotdeauna AUG.

Complexului de initiere i se alatura subunitatea mare si are loc pierderea factorilor de initiere.

In situsul A se ataseaza aminoacil ARNt corespunzator urmatorului codon din ARNm.

Este catalizata sinteza legaturii peptidice dintre metionina si al doilea aminoacid, cu transferul dipeptidului pe al doilea ARNt, sub actiunea transpeptidazelor din subunitatea mare, rezultand ARNt dipeptidil.

Simultan, subunitatea mare se deplaseaza cu 3 baze in directia 3' a ARNm, astfel incat ARNt initiator ajunge in situsul E.

3. Elongarea

Incepe cand ARNt -dipeptidil este transferat in situsul A in situsul P, proces care va continua pe toata lungimea ARNm.

Intotdeauna in situsul A se va alinia un alt codon care va fi recunoscut de anticodonul corespunzator din ARNt si care va lega un nou aminoacid la catena polipeptidica.

4. Terminarea sintezei lantului polipeptidic

Are loc cand in A ajunge codonul STOP UAA, UAG, UGA, pt care nu exista ARNt cu anticodon complementar.

Codonii stop sunt recunoscuti de o proteina numita factor de terminare, care se leaga in situsul A si produce hidroliza legaturii dintre catena polipeptidica si ARNt din situsul P. Lantul polipeptidic pierde radicalul metionil.

52. Plierea proteinelor: saperoneAsistearea proteinelor pt impachetarea corecta Asistata de proteine numite s(h)aperone (chaperone) mecanismul nu este complet elucidat. Calnexina- proteina saperon cu activitate lectinica. Leaga structurile N-glicozidice care au ramas cu o singura glucoza dupa tundere si mentine precursorul de glicoproteina legat. Desprinderea de calnexina se face prin actiunea glicozidazei din lumenul RE, doar dupa realizaraea plierii corecte. Exista la acest nivel o glucozil-transferaza care isi exercita activitatea in cazul in care glucoza a fost desprinsa timpuriu , enzima realizand in aceste conditii, reglucozilarea. Glucoza necesara este furnizata de catre

ARIDIL-DIFOSFO-GLUCOZA si asigura reatasarea calnexinei.

In lumenul RE avem un mediu asemanator cu cei citoplasmatic ce mentine conditii oxidative favorabile puntilor disulfurice. Enzima implicata se numeste protein disulfura izomeraza. Aceasta realizeaza punti in structura priteinei nascande sau desface puntile gresit structurate si le reformeaza.

S(h)aperona cu cel mai larg spectru de actiunie se numeste BiP (binding protein). Aceasta detine controlul inchiderii si deschiderii transloconului, complexeaza proteinele translocate si le elibereaza doar dupa impachetarea corecta. In caz contrat, proteina impachetata necorespunzator este condusa de BiP la translocon, care la randul rau elibereaza lantul polipeptidic in citosul, urmand ca aceasta sa fie etichetata cu Ubi pentru a fi degradata de proteazomi.

Desi mecanismele nu sunt complet elucidate, se cunoaste ca necesaul de shaperone este furnizat datorita semnalizarii din lumenul RE. Semnalul parcurce ectodomeniul, fosforileaza endodomeniul si activeaza un sit enzimatic endonucleazic de la ultimul nivel. Are loc prelucrarea unui pre-ARNm existent in citoplasma, care dupa eliminarea intronului devine ARNm functional.Acesta este folosit pt furnizarea proteinelor shaperon prin mecanismul cunoscut biosinteza proteinelor.

53. Structura proteazomilor. Degradarea proteinelor mediate de ubiquitina

Proteazomii sunt complexe moleculare proteolitice intracelulare, ATP dependente, implicate in degradarea proteinelor etichetate cu poli-ubiquitina. Se gasesc in organism cate 20 000 - 30 000 de proteazomi in fiecare celula.

Complexul proteazomic este alcatuit dintr-o particula miez, de baza formate din 4 inele suprapuse fiecare alcatuit din 7 proteine protomerice: 2 inele beta centrale cu situsuri catalitice avand activitatea de treonin-proteaze (2 situsuri cu activiate de chimotripsina pt aa hidrofobi, 2 situsuri cu activitate de tripsina pt aa bazici si 2 situsuri caspazice de clivare a aa acizi ) si 2 inele alfa cu activitate neelucidata.

Mai contine si 2 particule reglatoare identice, cate una la fiecare capat al particulei miez. Fiecare particula reglatoare are cate 14 proteine dintre care 6 sunt ATPaze. Unele dintre subunitatile particulei reglatoare au situsuri care permit recunoasterea ubiquitinei.

Proteazomii degradeaza proteinele in peptide mici care sunt apoi hidrolizate de exopeptidazele citoplasmatice. Digestia proteinelor incepe cand proteinei ce urmeaza a fi digerata i se ataseaza un mic polipeptid numit ubiquitina proteina globulara de 76 aa si un capat C terminal aflat in citosol. Ubiquitina se ataseaza capatului N terminal al proteinei. Exista 3 enzime ce controleaza activitatea Ubiquitinei:

E1- enzima de activare, modifica structura ubiquitinei astfel incat Gly din structyra acesteia cu Lys de la nivelul proteinei de degradat.

E2- enzima de conjugare, face atasarea Ubiquitinei la proteina

E3 ligaza, are rolul de a recunoaste proteina pt a ii lega Ubiquitina.

Proteina este apoi depliata la nivelul cavitatii centrale a particulei miez.

Se desfac anumite legaturi peptidice ale lantului sub actiunea situsurilor active din inelele centrale, rezultatul fiind un set de peptide avand 8-10 aa. Fragmentele de peptide parasesc particula miez pe o cale necunoscuta putand fi degradate in continuare pana la aa individuali de catre peptidaze din citosol sau pot fi incorporate in clasa I a moleculelor de histocompatibilitate pentre a fi prezentate sistemului imun drept potentiale antigene sistemului imun.

Ubiquitina este apoi eliberata pt a fi refolosita.

54. Incluziuni lipidice aspect MO, ME MO prezinta un aspect clar pe preparatele standard (Alb in HE, Rosu in Sudan IV)

ME aspect electronoclar

MET aspect electronodens (nu atat de inchis precum melaninele)

Incluziunile pigmentare pot aparea in 3 circumstante:

(1) Tranzitoriu in celule hepatica postprandial, sub forma de piacturi lipidice izolate, proportionale ca numar cu cantitatea de lipide ingerate, sunt repede metabolizate si dispar din citoplasma lacetevaore dupa ingestie

(2) Temporar spre exemplu in celule secretorii din glanda mamara in lactatie

(3) Permanent in adipocite albe sau brune

Adipocitele albe au forma rotunjita cand sunt izolate sau poligonala cand sunt grupate. Incluziunea lipidica din cadrul unei celule este uniloculara, ocupa intreaga citplasma pe care o impinge catre periferie. Celula capata aspectul de inel cu pecete.

Adipocitele brune(la nou nascu+copilarie)involueaza la adult gasindu-se doar in loja interscapulara si inghinala.Au forma rotunjita cu nucleu sferic eucromatic. Citoplasma are aspect vacuolar.

In patologie se pot obsera numeroase incluziuni lipidice in hepatocitele alcoolicilor.

Lipidele apar la microscopul fotonic(optic) sub forma unor picaturi sferice evidentiate cu coloranti specifici de tipul Sudanului sau OsO4(tetraoxid de osmiu) in hepatocite, celulele corticosuprarenalei si corpului galben din ovar. La microscopul electronic, acumularile de grasimi au forme ovalare sau sferice, de diferite marimi. 55. Incluziuni pigmentare aspect MO, ME Incluziunile lipidice sunt de mai multe feluri, pot aparea in conditii fiziologice si patologice. Din categoria celor patologice sunt pigmentii biliari bilirubina in celulele Kupfer sau hepatocite. Cele fiziologice:

(1) Melanina pigment negru evident in epidermul pielii, in SNC substanta neagra.

In piele, este sintetizata in melanocite, celule stelate si se depoziteaza in cheratinocite.

MO fulg de nea, neagra-maronie aspect granular cu diametru granulelor mai mic de 800nm

ME Melanina - se evidentiaza structura fina a granulelor, formatiuni electronodense.

(2) Lipofuscina pigmentul de uzura apare odata cu imbatranirea, in special in miocardite, celulenervoase, macrofage in miocardocite si in celulele adipoase. Este produsul nedigerat al unor reactii litice la nivel subcelular. Dau culoarea galbena adipocitelor.

MO granulatii galben-maronii (chiar si in HE)

ME formatiuni electronodense

(3) Hemosiderina reziduul nedigerabil rezultat in urma distrugerii hematiilor, apare in macrofage,splina. Se poate confunda cu (1) sau (2) in coloratia HE, dar capata o coloratie specifica prin coloratia cu albastru Prusia datorita atomilor de FE pe care ii contine

MO aspect granular marioniu

ME aspect granular electronodens 56. Incluziuni glicogen aspect MO, ME MO se evidentiaza cu ajutorul coloratiei carmin amoniacal best plaje mai mult sau mai putin intinse ce nu ocupa niciodata intreaga citoplasma, se coloreaza in ROSU.

Se poateevidentia si prin PAS

ME bastonase (particule alfa) sau rozete (particule beta), aspect electronodens

57. Structura si ultrastructura lizozomilor. Lizozomii sunt organitele digestiei intracelulare descoperite de Christian deDuve, ce se gasesc in toate celulele, cu exceptia hematiei adulte.

Aspectul lor ultrastructural este de organit delimitat de membrana de 0,5 m, avand adesea un miez electronodens. Acestia se caracterizeaza si prin criterii histochimice:

(1) Se identifica datorita fosfatazei acide prezinte in lumenul lizozomal

(2) In imunoelectromicroscopia se gasesc hidrolaze specifice, si lipsesc receptori pentru M6P

Se afla in numar f mare in hepatocite si macrofage, se intalnesc in regiunea juxtanucleara in vecinatatea aparatului Golgi. Au o membrana de natura fosfolipidica si contin enzime hidrolitice, in numar mai mare de 50, sunt implicate in degradarea tuturor tipurilor de polimeri biologici; contin proteaza, nucleaze, lipaze, glucozidaze pt carbohidrati. Toate acestea sunt active intr-un mediu acid, aceasta conditie este indeplinita datorita pompei Na/K, pompa protonica membrana ATP dependenta care este capabila de a induce un pH de 5, avand in vedere ca pH citoplasmatic este de 7,2.

Contine 2 proteine integrale (membranare) unipas de tip I : Igp A si Igp B, cu cea mai mare parte a domeniului orientat catre lumen, sunt extensiv glicozilate. O proteina cu cat contine mai multi carbohidrati cu atat este mai greu de digerat, din aceasta cauza toate proteinele lizozomale membranare sunt inalt glicozilate.58. Functiile lizozomilorLizozomii (Christian deDuve) sunt organite celulare cu rol digestiv celular, prezente in toate celulele, mai putin in hematia adulta, gasindu-se in cantitate mare in hepatocite si macrofage.

Ei contin enzime hidrolitice, proteaze, lipaze, glicozidaze, nucleaze, dar si alte tipuri de enzime, fosfataze, sulfataze, glicozilare ce le asigura functia digestiva, toate componentele de origine endo sau exogena, care sunt superfluu sunt digerate lizozomal.

Ei contin un lumen acid, cu doua unitati mai jos decat pH-ul citosolic, acesta asigura un ph de actiune. Citoplasma 7,2 ; lumen lizozomal - 5

Exista doua tipuri de lizozomi:

(1) Lizozomi secretori

o combinatie intre lizozomi conventionali si granule secretorii, se diferntiaza prin faptul ca includ enzime hidrolitice specifice celulelor in care se afla.

Un exemplu bun sunt celulele de e linia imuna limfocitele T care contin in lumenul lor lizozomi cu enzime hidrolitice specifice mentinute inactive datorita pH-ului. Contin PERFORINA.

Limfocitele se apropie de celula tinta si isi secreta enzimele care sunt instant activate de conditiie de mediu.

(2) Lizozomi conventionali

nu au functia secretorie, o prezinta doar pe cea digestiva. Cand celula se divide, fiecare celula fiica este prevazuta cu un numar de lizozomi.

Lizozomii interactioneaza cu molecule provenite din spatiul extra- si intracelular care mai intai sunt prelucrate dezasamblare si reciclare.

Moleculele din spatiul extracelular, lichide sau particule mici sunt introduse in celula prin endo- sau pinocitoza si sunt acoperite de un strat de proteine (clatrina, coatomer, ceveolina) formand un endozom acestia fiind la randulor de maimulte feluri primar si secundar. Particulele mari cum ar fi bacteriile sau detritusuri celulare sunt digerate prin procesul de facocitoza, ce are ca rezultat eliberarea unui fagozom.

Moleculele din spatiul intracelular sunt digerate sub forma de autofagozomi vezicule responsabile de distrugerea unor structuri sau organite inutile in structura celulara(organite degradate in mitocondri sau ribozomi)

Lizozomii interactioneaza cu endozomii secundari si produc endofagozomul, locul unde se produce digestia.

Tipurile de interactiune dintre lizozomi si endofagozomii secundari pot fi sistemtizati astfel:

(1) Kiss and Run lizozomul interactioneaza scurt cu endozomul secundar, se produce un schimb chimic, in endozom se poate produce digestia, iar lizozomul poate pleca mai departe sa interactioneze cu alti endozomi secundari.

(2) Fusion lizozomul si endozomul fuzioneaza producand un organism hibrid in care are loc digestia aminoacizii si alti metaboliti rezultati sunt trasnportati incitosol pentru a fi reutilizati. In unele cazuri ramane un mic reziduu pigmentar care este exocitat si ramane in celula pentru tot restul vietii organismului.

N.B Modelul maturarii presupunea interactiunea consecutiva a unor endozomi primari cu alte vezicule intre care au loc schimburi, pana cand endozomul se matureaza si devine lizozom.

N.B.2 Lizozomii tertiari sunt lizozomi ajunsi intr-un stadiu de epuizare enzimatica, maeterialul continut nu poate fi degradat in continuare. Se mai numesc corpi reziduali. Actiunea lizozomilor se poate sistematiza:

(1) Autofagie digestia componentelor, poate fi de doua feluri:

i. Macro componentele ce trebuie fagocitate sunt acoperite de un strat de REN

ii. Micro fagocitoza unei singure proteine

(2) Autoliza intervine in apoptoza

(3) Heterofagie pentru materiale celulare

(4) Crinofagie digestia produsilor de secretie in celulele secretorii in vederea reglarii calitatii si cantitatii

59. Peroxizomul. Structura si ultrastructura. Peroxizomul este un organit celular ce se gaseste in toate celulele eucariote, inconjurat de o singura membrana ( un singur bistrat lipidic, nu de o membrana dubla precum cea a mitocondriei) ce nu contine ADN sau ribozomi. Ac