Organizarea membranelor celulare si functiile membranare

Organizarea membranelor celulare si functiile membranare

Invelisul celular Glicocalix- invelisul dulce al celulei (suprafata externa a invelisului celular, alcatuita din componentele glucidice ale macromoleculelor membranare, expuse pe suprafata externa a membranei) Plasmalema, sau membrana celulara propriu-zisa (stratul mijlociu, componenta de baza lipo-proteica a invelisului celular) Citoschelet membranar (aflat pe faţa citoplasmatica, intracelulara, a plasmalemei) glicocalix plasmalema citoschelet

PLASMALEMA Grosime - 6-8 nm Structura - complexă şi dinamica, descrisa prin modelul de mozaic fluid, lipoproteic (Singer si Nicolson, 1972) Principiul de organizare a plasmalemei este comun cu cel al tuturor membranelor intracelulare (reticol endoplasmatic, mitocondrie, lizozom etc) - Dublu strat lipidic in stare de cristal lichid - Proteine care traverseaza total sau partial stratul bi-lipidic

FOSFOLIPIDELE MEMBRANARE esteri fosforici ai glicerolului aprox. 60% din totalul lipidelor membranare 2 acizi grasi de 14-24 atomi de carbon, unul nesaturat Capul polar al fosfolipidului poate fi fosfatidilcolină fosfatidiletanolamina fosfatidilserina fosfatidilinozitol Sfingomielina face parte din clasa fosfolipidelor

GLICOLIPIDELE MEMBRANARE aprox. 5% din totalul lipidelor membranare; sunt localizate doar în stratul extern al plasmalemei; se clasifica in: Glicolipide neutre Glicolipide polare (gangliozidele) au o structura complexa si contin acid sialic (acid-n-acetilneuraminic, sau NANA), care confera moleculei o incarcatură electrică negativă (glicolipid neutru) (Glicolipid polar)

COLESTEROLUL Moleculă specifică doar membranelor celulare din lumea animală; Se găseşte în proporţie de 3-23% din totalul lipidelor membranare; Molecula de colesterol este amfipatica, prezentând un segment hidrofil (anionul OH), ataşat la primul inel sterolic in pozitia C3. Restul moleculei de colesterol poartă un caracter hidrofob Aranjamentul specific al moleculelor de colesterol în membrana celulară duce la ordonarea şi imobilizarea lipidelor, crescând rigiditatea membranară

Modul de autoasamblare a lipidelor membranare in mediile apoase Structuri lipidice artificiale Importanta acizilor grasi nesaturati

Proteinele membranare In general, continutul proteic al membranelor celulare reflecta intensitatea functionala a structurii din care fac parte Clasificare: proteine integrale (intrinseci) - traversează integral sau partial dublul strat lipidic, stabilind legaturi puternice cu lipidele transmembranare străbat membrana în întregime, au proprietăţi amfifile. Au un mijloc hidrofob si extremităţi hidrofile superficiale - strabat partial membrana (se găsesc doar în unul din straturi). Au un domeniu hidrofil si unul hidrofob proteine periferice (extrinseci) - stabilesc legaturi necovalente cu gruparile polare de pe suprafeţele dublului strat lipidic sau cu domeniile extra- si intracelulare ale proteinelor intrinseci. Sunt proteine cu înveliş în totalitate hidrofil

Clasificarea proteinelor membranare după structură Proteine globulare -rezulta din plierea lanturilor polipeptidice (în general proteinele intergrate în membrană) Proteine fibrilare lanţuri polipeptidice liniare (localizate pe superfaţă înternă sau externă a membranei, alcătuiesc structura MEC sau fac parte din citoscheletul membranar)

PROPRIETĂŢILE MEMBRANELOR CELULARE Membranele celulare sunt structuri dinamice, lipidele şi proteinele sunt mobile. Ele işi pot schimba pozişia în membrana, deplasându-se după principiul: - Difuzie laterală (deplasarea libera a lipidelor şi proteinelor in plan orizontal, în cadrul aceluiaşi strat membranar). Coeficientul de difuze a lipidelor este mai mare decat cel al proteinelor; - Difuzie rotationala(răsucirea lipidelor si proteinelor in jurul propriei axe) - Difuzie transversala, inversiune sau deplasare de tip flip-flop (schimbul de molecule intre cele doua monostraturi ale bistratului lipidic)

Membranele celulare sunt structuri fluide: Cresterea continutului de colesterol în membrană - scade fluiditatea; Cresterea lungimii catenelor din structura acizilor grasi scade fluiditatea; Cresterea gradului de saturaţie al acizilor graşi din structura lipidelor scade fluiditatea; Cresterea continutului membranar in glicolipide polare (gangliozide) scade fluiditatea

Membranele celulare se caracterizează prin asimetrie chimică şi funcţională Distributia inegala a tipurilor de lipide in cele doua straturi lipidice. În stratul extern predomina glicolipidele, fosfatidilcolina si sfingomielina, iar in stratul intern fosfatidiletanolamina si fosfatidilserina; Distributia inegala a sarcinilor electrice; Distributia inegala a functiilor membranare. Stratului extern îi revin funcţiile de adeziune, receptie si aparare, iar stratului intern în special funcţia enzimatică

FUNCŢIILE PLASMALEMEI Transport transmembranar pasiv, activ, microtransport, macrotransport Controlul fluxului de informaţie recunoasterea, recepţia si transmiterea moleculelor semnal Formarea conexiunilor intercelulare si cu matricea extacelulara (MEC) joncţiuni adeziune, joncţiuni de comunicare, joncţiuni strânse joncţiuni de ancorarea la MEC

Funcţiile plasmalemei sunt asigurate de proteinelele membranare

Exemple de microtransport in celula vegetala

MACROTRANSPORT

SEMNALIZAREA CELULARA

Localizarea receptorilor Receptori membranari (proteine membranare) Receptori citoplasmatici (proteine-enzime citoplasmatice) Receptori nucleari (proteine reglatoare de gene)

Receptori membranari Sunt proteine transmembranare Recunosc specific o anumita molecula ligand specific Legatura ligand - receptor se caracterizează printr-o afinitate mare o concentraţie foarte mica (10-9 10-11 Mol) a ligandului poate fi detectată de receptor şi poate declanşa fenomenele intracelulare de transmitere a mesajului Mecanismele de actiune intacelulare ale receptorilor membranari sunt de tip ionotrop sau chimiotrop

Receptorii membranari ionotropi Sunt proteine membranare, care leaga un ligand specific, iar legatura ligand-receptor duce la deschiderea unui canal ionic. Deschiderea canalului ionic modificarea permiabilitatea membranei pentru un ion specific. Se pot denumi si canale ionice cu poartă dependentă de ligand Exemple: receptorul nicotinic pentru acetilcolină (Ach) deschiderea canalelor de Na + (in imagine) pentru acidul-γ-aminobutiric (GABA) deschiderea canalelor pentru Cl - ) receptorul glutaminic (glutamate analogue N-Methyl-D-Aspartate - NMDAr) deschiderea canalelor ionice pentru Ca 2+

Receptorii membranari chimiotropi Sunt proteine membranare cuplate funcţional cu proteine de tip G sau alte enzime Declanşează reacţii enzimatice intracelulare, în cascadă, prin care pot activa sau inhiba anumite raspunsuri celulare Exemple: receptorii cuplaţi cu proteinele G (receptorul muscarinic pentru Ach, receptorii adrenergici, receptorul serotoninergic, dopaminergici, receptorii opeoizi, hormoni peptidici si altele) in imaginea alaturata receptorii cu acţivitate enzimatică (receptorii pentru factorii de creştere tisulara) receptorii asociaţi cu enzime membranare, altele decat proteinele G (receptori pt. citokine, in particular interleukine -IL

Cai de semnalizare pentru Citokine, Factori de crestere si Hormoni

Exemple de receptori membranari si mecanisme de actiune

Receptori citoplasmatici