50
Biologie Celulara Subiecte rezolvate 2012 1 Biologie Celulara 2012 -Subiecte Rezolvate- Autori: Cristina Zabava Valentina Negoita Monica Grigore Andreea Vulpe Sabo Alexandru Sultan Tiberiu David Emanuel Anton

Biologie celulara - Subiecte

Embed Size (px)

Citation preview

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

1

Biologie Celulara

2012

-Subiecte Rezolvate-

Autori:

Cristina Zabava

Valentina Negoita

Monica Grigore

Andreea Vulpe

Sabo Alexandru

Sultan Tiberiu

David Emanuel Anton

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

2

1. Conceptul actual despre organizarea mebranelor celulare

Membrana celulara este acea ultrastructura, formata in principal din lipide si protine, care

separa, dar si uneste celula cu mediul.

Cercetarile asupra membranei celulare au plecat de la 0 – din momentul in care era confirmata

existenta celulelor insa nu se stia ca acestea sunt strajuite de o membrana celulara. A fost

nevoie de W. F. B. Hofmeister, in secolul XIX sa afirme celula este captusita la exterior de un

strat diferit ca si compozitie, fata de interiorul celulei.

Experimentele lui Goerter si Grendel au dus cercetarea mai departe, intentia fiind desigur sa

se determine mai mult despre compozitia membranei. Printr-un experiment simplu,

cunoscandu-se propietatile lipidelor, s-a dovedit constituentul principal al unei membrane –

lipidele si ca acestea sunt organizate in bistrat. Ulterior, din consideratii biofizice, s-a dovedit

ca acestea contin si proteine (care reduc tensiunea superficiala).

In 1957 – J. Robertson lanseaza modelul de „unit membrane”, care desi nu in totalitate corect,

intuia oarecum structura.

In 1972 S. J. Singer si G. L. Nicholson (prin studii de ME si inghetare-fracturare) au postulat

modelul mozaicului fluid, care uneste propietatile fizico-chimice ale membranelor.

Mozaic – deoarece membrana celulara da dovadade heterogenitate comopzitionala, dontinand

glucide, lipide si proteine organizate specific.

Fluid – deoarece toate componentele membranei sunt intr-o continua dinamica, oarecum

ordonata, deoarece componentele nu trec dintr-un strat lipidic in altul, respectiv de pe o fata a

membranei pe alta.

2. Compozitia chimica globala a membranei celulare

Compozitia membranelor difera de compozitia citosolica si extracelulara prin caractere fizico-

chimice. Astfele, cele doua componente sunt foarte hidratate, scufundate in apa fiind hidrofile

pe cand membrana, mediul de separare dintre doua spatii hidrofile, va trebuii 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”.

Reziduul uscat prezinta si el o heterogenitate fiind compus 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

3. Lipidele membranare, definitie, clasificari

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

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

esteri ai unor alcooli polihidroxilici cu acizi grasi.”

Desi exista o mare gama de lipide – in membrana celulara nu se gasec toate tipurile ci doar 3

categorii importante:

(1) Fosfolipide – 70-75%

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

3

a) Fosfogliceride – pornesc de la glicerol

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) (cand fac parte din b) – echivalentul este

sfingo mielina SM)

ii. Fosfatidiletanolamine (PE)

iii. Fosfatidilserine (PS)

iv. Fosfatidilinozitoli (PI)

v. Acid Fosfatidic (PA)

N.B. – mai sunt de amintit: cardiolipinele si plasmalogenele

(2) Colesterol – 20-25%

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

4. Fosfolipide membranare. Distributie, mobilitate.

Tipurile de fosfolipide mebranare au fost clasificate mai sus. Legat de distributia lor:

(1) Membrana externa: PC si SM (echivalentul lor = sfingozina legata fosforic de colina)

(2) Membrana interna: PE, PS, PI – exclusiv in membrana interna

- Colesterolul este distribuit egal intre cele 2 membrane.

- Glicolipdele (contin sfingozina si colina dar nu au fosfor – in membrana externa)

N.B. Aparitia PS in membrana externa este semn ca celula intra intr-un proces apoptotic.

Varietatea fosfolipidelor mai poate fi nuantata prin tipurile de acizi grasi de la pe care ii

contine legati la C1 si C2 (in ordine frecventei):

C1 – palmitic(16), stearic(18), miristic(14).

C2 – oleic, linoleic, linolenic, arahidonic.

Prin mobiliatea lipidelor membranare, trebuie sa luam in considerare dinamica componentelor

organice – ele nu sunt statice – sunt intr-o continua agitatie. Astfel miscarile sunt:

Intramoleculare – de rotatie(intregul corp) si flexie(e cozii)

Intermoleculare – difuzie laterala (in planul unei foite lipidice), flip-flop (trecerea

dintr-o foita a bistratului in alta - foarte rara, aproape nula)

Fluiditatea se moduleaza prin mai multi factori:

- Fizici: presiune, temperatura

- Chimici: intrinseci sau extrinseci

o Din categoria celor intrinseci, componenta chimic propriu-zisa: acizii grasi

saturati scad fluiditatea, cei nesaturati o cresc, coleterolul o scade, rigidizeaza

membrana.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

4

5. Rolul lipidelor membranare.

Referitor la rolul lipidelor membranare, acestea sunt doua majore:

(1) Structurale – bistrat lipidic, membrana selectiva

(2) Metabolice – ambianta biosociala – uneste celula cu mediul – poate prezenta variatii

fiziologice si patologice devenind tinte terapeutice.

Deasemenea prezinta roluri in semnalizarea celulara prin componenta glicolipide.

Functia metabolica se poate modula prin fosfolipaze – enzime ce cliveaza lipidele existente cu

un scop – unul „metabolic” – in comunicarea celulara (exemplu: cascada PLC cu IP3)

Pot fi de mai multe feluri dupa locul unde cliveaza:

1. PLA1 – elibereaza acidul gras din pozitia 1

2. PLA2 - elibereaza acidul gras din pozitia 2

3. PLB – cumuleaza activitatea A1 si A2

4. PLC – elibereaza DAG

5. PLD – elimina restul legat fosforic – cu eliberare de PA

6. Proteinele membranare. Generalitati si clasficari.

Proteinele sunt si ele o componenta esentiala in organizarea membranelor, reprezentand

cantitativ 50% din masa membranei celulare. Raportrul molecular lipide:proteine este de 50:1,

deoarece proteinele sunt macromolecule cugreutate moleculara mult mai mare.

A reiesit din subiectele tratate anterior, ca lipidele au doua roluri – structurale si metabolice,

cel mai important insa fiind cel structural.

Proteinele membranare, datorita conformatiilor complexe pe care pot sa le adopte, contribuie

la rolul metabolic al celulei, prin care se intelege bineinteles si comunicarea intra- si

intercelulara, activitatea enzimatica – etc.

Astfel putem formula:

(1) Cu cat rolul structural al unei membrane este mai important, cu atat va contine mai

multe lipide.

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

multe proteine.

O prima clasificare a proteinelor se poate face pe baza localizarii lor in membrane:

(1) Extrinseci – periferice (25%) – de o parte sau de alta: endo- sau ectoproteine

(2) Intrinseci – integrale (75%) – proteine ce se afla in bistratul lipdic, strabatandu-l total

sau partial.

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

externa – proces care se numeste glipiere – partea lipidica care se leaga de PI ramane in

membrana interna – ancora glicofosfatidilinozitolica.

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

acilare (se leaga la diversi acizi grasi). Si in acest caz, ancora este cufundata in bistrat.

Aceasta ancorare poate fi necesara in exprimarea functiilor unor proteine – abia dupa legare

adoptand conformatia necesara activitatii ei.

Exemplu – proteinele G mici trebuie se se lege – se face tranzitia functionala dintre proteina

citosolica si membranara.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

5

[Uneori o ancora nu este de ajuns, fiind necesare mai multe. Legarea proteinelor de domeniile

extra- sau intracelulare se face cu ajutorul enzimelor specifice. Inhibitorii ai acestorenzime pot

astfel juca roluri in dezvoltarea tumorilor – daca proteinele cu rol in crestere nu se mai pot

atasa membranei atunci procesul proliferarii este stopat.]

Majoritatea proteinelor integrale, strabat sun transmembranare, isi expun partile hidrofobe in

interiorul bistratului lipidic, pe cand partile hidrofile se afla la extremitati.

Proteinele integrale care se afla numai partial in membrane au fost considerate multa vreme

inexistente, astazi recunoscandu-se doua dintre ele:

(1) Citocromul B5

(2) Caveolina

Structuri secundare si tertiare

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

– transmembranar si doua la extremitati – endo- si ectodomeniu.

Referitor la organizarea structurilor secundare si tertiare – la extremitati acestea pot lua

conformatiile de alfa-helix si beta-foaie pliata. In componenta transmembrana se credea ca

singura confromatie posibila este cea de afla-helix, insa s-a dovedit si existenta a unor

structuri de beta-foaie pliata care formeaza un fel de butoias cu doage prin al caror centru se

poate traversa membrana – pori.

O alta modalitate de clasificare – unipas / multipas dupa numarul de treceri prin membrana

sau tip I – capatul amino in ectodomeniu, tip II, capatul amino in endodomeniu.

7. Exemple de proteine membranare: descriere si mobilitate

Pentru exemplificarea tipurilor de proteine s-au folosit membrane eritrocitare la studiu. Odata

recolatate, au suferit o separare electroforetica in urma careia diferitele proteine au migrat in

camp electric conform gradientului lor de marime.

Dupa rezultatele electroforezei, proteinele s-au numit dupa forma in care apareau:benzi:

banda 1, banda 2, banda 3 etc.

1. Glicoforina (A,B,C,D,E) – este o glicoproteina a membranei eritrocitare, avand un

ectodomeniu mare de care se leaga 16 lanturi glucidice si un endodomeniu mic.

Functiile nu sunt cunoscute exact desi se stiu urmatoarele:

i. Glicoforina C - are functie structurala

ii. Izoforma a glicoforinei A – poate restabili functia benzii 3 mutante.

iii. Absenta glicoforinelor – cum este cazul in anemie endemica nu se

manifesta.

2. Anion Exchanger 3 – AE1 – banda 3 – care este canal anionic de schimb pentru

HCO3- si Cl- si prezint la endodomeniu atasata anhidraza carbonica.

3. Spectrina – este o endoproteina importanta ce joaca un rolfundamental in structurarea

citoscheletului atasat membranei.

4. Actina – este si ea o endoproteine ce joaca rol in formarea citoscheletului.

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

spectrin pe de-o parte si foita interna a membranei prin legarea la glicoforina C

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

6

6. Ankirina – o alta endoproteina globulara ce contribuie asemeni benzii 4.1 la ancorare

– se leaga la subunitatea beta a spectrinei si la banda 3.

8. Mobilitatea proteinelor membranare si rolul ei

Proteinele prezinta doua tipuri de miscari:

(1) Difuzie rotationala – miscarea de rotatie in jurul propriei axe, de 1000 de ori mai lenta

decat cea a lipidelor – din cauza gabaritului

(2) Difuzie laterala – mult mai lenta decat a lipidelor

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

se incetineasca sau sa se accelereze. Miscarile proteinelor au rol functional – astfel ele pot

migra in membrana spre locuri unde sunt utile – asta implica si distributie heterogena – spre

exemplu in celulele polare – distributia proteica este diferita la polul apical fata de cel later-

bazal, din considerente functionale.

Determinarea miscarilor s-a facut coletaral altor cercetari:

La heterocarioni, proteine marcate imunofluorescent au fost observate miscandu-se

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

pete – fenomen numit patching/capping

Experimente facute pentru determinarea migrarii moleculelor de rodopsina din

celulele cu bastonase din retina – aceste experimente au permis determinarea vitezi si

capacitatilor de difuzie.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

7

9. Citoscheletul asociat membranei: descriere si functii

Trecerea de la membrana lipidica la citosol – acesta din urma fiind foarte complex structurat

se face printr-o structura proteica deasemenea complexa – citoscheletul atasat membranei,

format din endo proteine aranjate sub forma de ochiuri si noduri, pe care le-am amintit mai

devreme:

Glicoforina C

Anion Exchanger 3 – AE1 – banda 3

Spectrina

Actina

Banda 4.1

Ankirina

Acestea se leaga ca in imagine – componenta principala fiind spectrina, monomeri de

spectrina se rotesc cate doi in contrasens formand dimeri care fixati cap la cap poli-

merizeaza si formeaza o retea la care se leaga celalalte elemente.

Polimerii de actina se leaga si ei in ochiurile retelei la spectrina, avand rol in ancorarea ei.

Glicoforina C, banda 4.1 si ankirina au deasemenea rol in ancorare.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

8

10. Rolul proteinelor membranare

Proteinele prezinta aceleasi roluri ca si lipidele:

(1) Structural – proteinele exemplificate la citoschelet

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

o Receptori

o Transportori prin sau cu membrana

o Enzime – Semnalizare

Proteinele membranare, cum este cazul receptorilor si integrinelor – au rol in preluarea

semnalelor din mediul extracelular – prelucrarea acestuia si angajarea mai departe a altor

componente in contiunarea semnalizarii catre alti centrii – proces care se amplifica, avand ca

rezultat o schimbare – fie ea enzimatica sau la nivelul sintezei proteice.

Pentru a intelege mai bine rolurile este necesar sa exemplificam:

Integrinele – sunt heterodimeri cu rol in aderenta celulelor la matricea extracelulara

si in trasnmiterea de informatii legate de caracteristici fizico-chimice ale unor structuri

macromoleculare din mediul extracelular.

Asadar, au rol structural si metabolic, cel din urma nu este pe deplin cunoscut,

sestieinsa ca integrinele apar in procese ca diferentierea si moartea celulara.

Caderinele – deasemenea proteiene cu rol structuralsimetabolic

11. Glicocalixul: definitie, caracterizare generala

Glicocalixul reprezinta componenta glucidica astasata pe fata externa a membranei celulare.

Este compus din oligo- si polizaharide atasate de lipide sau proteine, ele nefiind un element de

sine stator.

Categoriile de glucide care participa la formarea glicocalixului sunt numite glicoconjugate si

sunt de trei feluri:

o Glicolipide

o Glicoproteine

o Proteoglicani

Grosimea glicocalixului variaza intre 20-50nm variind de la tesut la tesut (spre exemplu, in

stomac, din cauza aciditatii stratul este mai gros si exista si glicoproteine specifice – mucine),

de la celula la celula si chiar la o singura celula – diferita la polul apical fata de cel bazo-

lateral.

Se pote formula o regula – grosimea glicocalixului este cu atat mai mare cu cat proteinele sunt

mai putin implicate in interactiunea cu alte celule.

Componentele

Nu toate monozaharidele existente intra in constitutia membranelor, intra doar cateva, care

sunt: glucoza, galactoza, manoza, fucoza, N-acetil-glucozamina, N-acetil-galactozamina, acizi

sialici (o familie care deriva de la acidul neuraminic), xiloza (prin care partea glucidica se

leaga de o proteine) si acizi uronici, ultimii nefiind monozaharide.

Asamblarea componentelor nu este intamplatoare, se face prin control enzimatic, iar asta

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

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

9

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

(1) Glicolipidele – 10% - contin un singur lant oligozaharidic, deobicei neramificat si ca

numar sunt cam 13-15. Nu au o conformatie linara, sunt torsionate datorita gruparilor

hidroxil pe care le prezinta.

(2) Glicoproteinele – contin o proteine de baza la ale caror asparagine, serine, treonine se

leaga lanturi glucidice – la prima prin legaturi N-glicozidice, la ultimele doua prin

legaturi O-glicozidice.

La locurile de legare se ramifica astfel incat, ramurile vor bi- sau triantenare.

Aceste structuri contin mai multe monozaharide decat glicolipidele.

(3) Proteoglicani – descoperiti tarziu, compozitie speciala – 90% glucide, 10% proteine,

lanturile lor glucidice sunt cele mai lungi si poarta denumirea de GAG

(glicozaminoglicani). Aceste lanturi au si ele o structura speciala – sunt formate dintr-

o structura dizahardica repetitiva – un zahar sau aminozahar si un acid uronic (cu

exceptia keratan-sulfatilor care contin un zahar si un aminozahar, nu au acid uronic)

Exista anumite reglui in formarea lanturi:

(1) Capetele lanturilor au incarcatura negativa, astfel

(2) Glucoza nu se afla niciodata terminal

(3) Acizii sialici se afla la capatulterminal (poate aparea chiar sub forma de polimer)

12. Functiile componentei glucidice a membranelor Glucidele au mai multe roluri importante:

(1) Rol protector – fiind o bariera intre spatiul extracelular si bistratul lipidic cu componentele

sale. Spre exemplu, in stomac, stratul glucidic este mult mare. Un caz asemantoril intalnim la

eritrocite – care prezinta si ele un glicocalix gros.

(2) Asigura electronegativitatea partii externa a membranei celulare – lucru ce face opreste

interactiunea dintre celule, aceasta realizandu-se prin control celular – numai atunci cand este

cazul si unde este cazul – ex. Jonctiuni celulare.

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

se bazeaza pe unele modificari glucidice la suprafatacelulelor, exemple fiind

a. Eritrocitele, dupa desializare sunt eliminate din organism.

b. Extravazarea leucocitelor – diapedeza – reprezinta trecerea unor celule sangvine din

sange in tesuturi – se declanseaza printr-o cascada complexa la un stimul inflamator.

c. Fertilizarea – capacitatia – modificari enzimatice – glicoproteice si lipidice ce cresc

metabolisul si motilitatea spermatozoidului – cat sireactia acrozomiala etc.

d. Grupul sangvin AB0 – se bazeaza tot pe recunostere de tip glucidic

e. Receptori celulari – majoritate glicoproteine

f. Acizii sialici au rol indiferentiere si moarte celulara

13. Conceptul de microdomenii de membrana

Pentru a defini conceptul micrdomenii, trebuie luata in considerare distributia asimetrica

lipidelor in membrana – distributie realizata cu mare consum energetic prin procesul de

biogeneza. Datorita distributiei asimetrice si a dinamicii lipidelor – despre care am spus mai

devreme ca se comporta ca un fluid (modelul mozaic fluid) se poate spune ca prezinta

propietati mezomorfe, ca ale cristalelor lichide:

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

10

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

rather a cascade of transitions involving new phases. The mechanical properties and

the symmetry properties of these phases are intermediate between those of a liquid

and those of a crystal. For this reason they have often been called liquid crystals. A

more proper name is ‘mesomorphic phases”

Mai mult decat atat, fosfolipedele, colesterolul, glicolipidele si anumite proteine din

membrana prezinta capactitatea de a se uni, agrega(desi nu foarte stabil) spontan laolalta,

dupa considerente biochimice in microdomenii de membrana, adica, conglomerate de mai

multe tipuri de lipide si proteine ce se afla la un moment dat unite.

In cadurul membranelor se respecta modelul de plute lipidice – lipid rafts si reprezinta

conglomerate ce au un scop structural (ex: caveolina) sau metabolic – tin anumite structuri

legate pentru a forma complexe de actiune supramoleculare.

Cum spuneam, plutele lipidice se agrega pe considerente fizico-chimice si construiesc

complexe – fie ele plane sau invaginari(caveole), ce ce este de asteptat, ele prezinta o

fluiditate mai scazuta, lucru explicat prin variatia unor componente:

(1) Colesterol de 3-5 ori mai abundent

(2) Sfingolipidele (SM si glicolipdele) sunt cu 30-35% mai abundente

(3) Glicerofosfolipdele mai slab reprezentate

(4) Lipidele foitei interne (PS, PI) sunt mai slab reprezentate

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

14. Receptori intracelulari (nucleari) – definitie, criterii de clasificare.

Receptorii intracelulari sunt componente complexe ale semnalizarii celulare cu localizare

intracelulara, ce leaga molecule semnal specifice si declanseaza raspunsuri specifice prin

modularea de gene reglatoare. Receptorii nucleari sunt inruditi structural, toti facand parte

dintr-o superfamilie. Majoritatea au fost identificati prin secventiere ADN insa liganzii

specifici nu sunt in totatlitate cunoscuti.

Receptorii leaga molecule specifice – deoarece participa la semnalizarea intercelulara prin

hormoni si alti mediatori, ne-am putea gandi ca moleculele semnal ar trebuii sa fie exlcusiv

hidrofobe pentru a putea difuza prin bistratul lipidic membranar, insa, exista si receptori

nucleari care leaga molecule lipidice de provenienta intracelulara si moduleaza activitatea

intrinseca a celulei.

Receptorii au un situs de legare la ADN – fiecare receptor se leaga la portiunea de ADN

specifica unde se gaseste gena pe care o moduleaza.

Receptorii intracelulari leaga de regula hormoni steroizi, tirodieni, retinoizii si vitamina D

care difuzeaza prin membrana celulara astfel realizandu-se un prim criteriu de clasificare.

Un al doilea criteriu de clasificare l-ar putea constitui localizarea receptorului in „repaus”,

astfel, receptorul pentru cortizol se afla in citosol si intra in nucleu dupa ce molecula semnal

s-a legat, pe cand reeptorii pentru hormon tiroidieni si retinozi se afla deja in nucleu.

De regula, in forma inactiva receptorul este legat de o proteine numita corespresor, care la

legarea moleculei semnal disociaza, atasandu-se o alta proteina, numita coactivator, care

initiaza transcriptia genica. Exista si cazuri in care molecula semnal inceteaza transcriptia

genica – efectul moleculei semnal, mediat prin receptori specifici putand fi al 3-lea criteriu de

clasificare.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

11

Raspunsul specific al celulei este determinat de natura celulei tinta dar si de natura moleculei

semnal. Multe celule au acelasi tip de receptor intracelular dar efectul difera prin faptul ca

sunt atasate la secvente ADN diferite.

15. Cascada adenilat-ciclazei

Sistemul adenilat ciclazei contine: receptori hormonali, proteine Gs/Gi, adenilat

ciclaza si fosfodiesteraza. Mesagerii secunzi sunt AMPc, iar proteinele reglatoare sunt

pkA.

Adenilat ciclaza este o protein-enzima, integral membranara, activata de Gs si inhibata

de Gi si catalizeaza reactia de formare a mesagerului secund AMPc din ATP.

Hormonii care activeaza adenilat ciclaza sunt Glucagonul, Adrenalina prin β1 si β2,

ACTH, PTH. Cei care inhiba adenilat ciclaza sunt Adrenalina α2 si SS.

Fosfodiestereaza, enima citoplasmatica ce catalizeaza reactia de transformare AMPc

in AMP.

AMPc este un nucleotid ciclic cu rol de mesager secund reglat de fosfodiesteraza si

adenilatciclaza.

Protein-kinaza A prezinta doua subunitati reglatoare si doua subunitati catalitice, R2C2

inactiva.

“Hormonul se leaga de receptor, se cupleaza cu proteinele Gs care stimuleaza adenilat

ciclaza. Aceasta permite cataliza reactiei de transformare a ATP in AMPc. AMPc

activeaza protein-kinaza A astfel: protein kinaza disociaza in subunitatile R si C:

subunitatile R se leaga de 2 AMPc, iar subunitatile C vor cataliza transferul P de pe ATP

pe o proteina celulara specifica.”

16. 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)

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

12

17. Transportul pasiv: clasificare, exemple

Difuziunea sau transportul pasiv reprezinta trecerea prin membrana celulara a moleculelor

mici, in sensul gradientului de concentratie/electrochimic fara consum de energie(ATP).

Exista doua tipuri de difuziune: difuziune simpla si difuziune facilitata.

Prin difuziune simpla, moleculele sau ionii traverseaza membrana celulara prin pori/spatii

intermoleculare datorita energiei lor cinetice, fara a fi necesara legarea lor de o proteina

carrier. Rata difuziunii este determinata de cantitatea de substanta existenta, de viteza miscarii

cat si de numarul porilor prin care trec moleculele/ionii. Se poate face fie prin bistratul lipidic

(subst liposolubile: O2,azotul, alcoolul,CO2) fie prin canalele hidrofile ale proteinelor(canale

de Na,K care functioneaza ca o poarta pentru anioni controlate voltaj-dependent sau prin

ligand- ex: aldosteronul)

Difuziunea facilitata necesita interactiunea moleculei cu o proteina transportatoare care le

ajuta sa traverseze membrana(Glut4-pentru glucoza, anumiti aminoacizi). Rata difuziunii

creste odata cu concentratia insa atinge un maximum.

Difuziunea se supune legilor termodinamicii, rata depinzand de: permeabilitatea

membranei, suprafata, diferenta de concentratie, diferenta de presiune si potential si

temperatura.

18. Transportul pasiv: clasificare, exemple

Difuziunea sau transportul pasiv reprezinta trecerea prin membrana celulara a moleculelor

mici, in sensul gradientului de concentratie/electrochimic fara consum de energie(ATP).

Exista doua tipuri de difuziune: difuziune simpla si difuziune facilitata.

Prin difuziune simpla, moleculele sau ionii traverseaza membrana celulara prin pori/spatii

intermoleculare datorita energiei lor cinetice, fara a fi necesara legarea lor de o proteina

carrier. Rata difuziunii este determinata de cantitatea de substanta existenta, de viteza miscarii

cat si de numarul porilor prin care trec moleculele/ionii. Se poate face fie prin bistratul lipidic

(subst liposolubile: O2,azotul, alcoolul,CO2) fie prin canalele hidrofile ale proteinelor(canale

de Na,K care functioneaza ca o poarta pentru anioni controlate voltaj-dependent sau prin

ligand- ex: aldosteronul)

Difuziunea facilitata necesita interactiunea moleculei cu o proteina transportatoare care le

ajuta sa traverseze membrana(Glut4-pentru glucoza, anumiti aminoacizi). Rata difuziunii

creste odata cu concentratia insa atinge un maximum.

Difuziunea se supune legilor termodinamicii, rata depinzand de: permeabilitatea

membranei, suprafata, diferenta de concentratie, diferenta de presiune si potential si

temperatura.

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”.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

13

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.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

14

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.

21.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 α, β si γ. Subunitatea α 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 α 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.

22. 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 urmează calea proteinelor de export, fiind sintetizate de ribozomii ataşaţi

reticulului endoplasmic rugos (RER). Ulterior suferă o serie de prelucrări în drumul spre

cisternele aparatului Golgi, de unde sunt secretate în vezicule de exocitoză.

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

23. Transport activ – clasificare si exemple

Transportul activ reprezinta trecerea substantelor/ionilor prin membrana impotriva unui

gradient de concentratie/electrochimic cu consumul ATP.

Transportul activ este impartit in doua tipuri in functie de sursa de energie utilizata ptr

transport: transportul activ primar si transportul activ secundar.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

15

In cazul celui primar, energia provine direct din descompunerea ATP sau a altor fosfati

macroergici. In cel sescundar, este utilizata energia unui gradient ionic de concentratie,

generat anterior prin transport activ pimar.

Este nevoie in ambele cazuri de prezenta unor proteine carrier.

Transport activ primar: pompa Na-K prezenta in toate celulele cu rolul de a polariza

celula, mentinand pe interior un potential electric negativ. proteina caraus prezinta la

extremitatea endocelulara 3 situsuri de legare Na si la extremitatea exterioara se afla 2 situsuri

pentru K. Cand locusurile sunt legate proteina isi exercita rolul ATPazic.

Transportul activ secundar: simport si antiport. Simport: glucoza+Na. Proteina caraus are

doua situsuri de legare la partea externa: unul ptr glucoza si celalalt ptr Na. Diferenta de

concentratie a Na asigura energia necesara intrarii glucozei in celula. In cazul antiportului:

Na-H (la nivelul tubului contort proximal al nefronului), Na se deplaseaza dinspre lumen spre

nefrocit, iar H spre lumen.

24. Pompe ATP-aze: definitie, clasificare, exemple

Pompele ATPazice sunt pompele care folosesc energia obtinuta din hidroliza ATP in

ADP pentru a transporta ioni sau diferite molecule impotriva gradientelor lor de

concentratie/electrochimice.

Acestea sunt impartite in 4 clase:

P-class: alcatuite din 2 subunitati α care se fosforileaza si 2 β care regleaza functia de

transport. Na/K ATPaza care expulzeaza 3Na in afara si 2K in interior. Ca ATPaza care

scoate Ca din citosol (prezenta in reticulul sarcoplasmic. K/H ATPaza care transporta H in

afara si K in interior ( prezenta in cel de la nivelul stomacului)

F-class + V-class: sunt similare intre ele si mult mai complicate decat pompele P-class si

pompeaza doar protoni si nu implica fosforilari ale proteinelor; V-class hidrolizeaza ATP-ul

in timp ce F-class sintetizeaza ATP(de aceea el se gaseste in membrana interna mitocondriala)

ABC class cu patru domenii centrale: 2 transmembranare si 2 citosolice unde leaga ATP

transporta atat ioni cat si aminoacizi, zaharide, peptide chiar si proteine.

25. Mecanismul semnalizarii celulare via receptorii cu activitate tirozin-

kinazica

RTK 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.

Au un domeniu transmembranar si unul citoplasmatic.

Legarea hormonilor de receptor ii stimuleaza activitatea tirozin kinazica care stimuleaza

cascada Ras-MAP kinaza. Semnalizarea RTK are o gama variata de functii incluzand reglare

proliferarii celulare si diferentierii, pormovarea supravietuirii celulare si modularea

metabolismului celular.

RTK pot fi monomerici sau dimerici (cum al fi cel pentru insulina). Ajuns in contact cu

ligandul, RTK monomerici se vor dimeriza devenind activi a.i. kinaza din subunitatea unuia

va fosforila tirozina din subunitatea cealalta, crescandu-i activitatea kinazica. Are loc o

modificare conformationala ce favorizeaza legarea ATP (ptr insulina) si legarea de proteine

substrat (ptr EGF/NGF). Astfel resturile fosfotirozinice servesc ca “docking sites” ptr diferite

proteine care vor transmite semnalul mai departe (PLC,IP3-kinaza).

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

16

26.Care sunt destinatiile posibile ale materialului extracelular internalizat

prin endocitoza mediata de receptori?

Celulele eucariote sunt capabile sa preia din mediul inconjurator macromolecule si

particule printr-un process numit endocitoza. Materialul internalizat este inconjurat cu o mica

portiune a membranei plasmatice care se va invagina in celula formand o vezicula ce contine

materialul ingerat

Fagocitoza – încorporare de particule străine (bacterii),molecule fara fluid interstitial de

catre fagozomi ce vor fuziona cu lizozomii primari formănd lizozomi secundari

Pinocitoza – înglobarea unor macromolecule aflate în soluţie,in lichidul tisular de catre

pinozomi ce vor fuziona şi ei cu lizozomii primari

Endocitoza fata de difuziunea simpla facilitatat,transport activ,pasiv care sunt mecanisme

de transport prin membrana este un mecanism de transport cu membrana.

Endo mediata de receptori are urmat mecanism: macromolec care vor fii internalizate se

leaga de receptori specifici care sunt concentrati in zone specializate ale membranei:

depresiuni tapetate cu clatrina.Aceasta se invagineaza si formeaza vezicula cu invelis de

clatrina ce va contine liganzii( macromolec ingerate),

Aceste vezicule fuzioneaza cu endozomii timpurii,in care continutul va fii sortat pt

transport la lizozomi sau reciclati la membrana celulara.

Ca exemplu vom lua colesterolul care este transportat prin sange sub forma de particule

lipoproteice,cele mai cunoscute fiind cele cu densitate joasa LDL.Adaptinele se leaga la

clatrina de pe fata citosolica. Clatrina se va ansambla formand o structura in forma de cos care

deformeaza membrana,formand depresiuni care se invagineaza.

Nu toti receptorii sunt reciclati, de ex cei pt factori de crestere sunt internalizati impreuna

cu factorii de crestere si degradati in lizozim, indepartandu-se astfel complexul receptor-

ligand,stopandu-se rasp celulei la stimulare proces numit down regulation.

In cazul cel epiteliale are loc procesul de transcitoza. De ex: anumite tipuri de cel

epiteliale transporta anticorpi din sange-lapte;acestia se leaga de recep de pe suprafata

bazolaterala si prin transcitoza(fara interactiune cu lizozomi) ajung pe suprafata apicala unde

receptorii se disociaza de anticorpi eliberandu-I in secretiile extracelulare.

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. 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 distruși agenții patogeni de către macrofagii sistemului imunitar.

Adesee acești agenți trebuie sa fie marcați de către anticorpi, pentru a fi recunoscuți de

către fagocite,leucocite și limfocite. Alte tipuri de celule, care operează prin fagocitoză

sunt granulocitele neutrofile, celulele dendritice din organele limfatice, celulele

gliale, monocitele, macrofagele.

Etape:

1. Chemotactismul – fenomenul de atragere/respingere a celulei fagocitare

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

17

2. Adeziunea - membrana celulei fagocitare aderă la membrana particulei, ce urmează a

fi ingerată, etapă datorată lectinelor de pe suprafața microorganismului;

3. Ingestia - invaginarea particulei străine și formarea fagozomului;

4. Digestia - realizată de enzime intracelulare.

28. Jonctiuniile stranse

Sunt dispozitive structurale de legare(adeziune) intre celule sau intre celula-matrice

extracelulara care au menirea de a stabiliza tesutul sau a media comunicarea intracelulara.

Au dispozitie in panglica,sunt impermeabile pentru markerii intracelulari separand net

compartimentele tisulare cu diferite compozitii chimice

Formeaza bariere care impiedica trecerea moleculelor si ionilor printre celulele

epiteliale si separa domeniul apical de cel bazolateral blocand difuzia libera a

lipidelor+proteinelor intre cele 2 domenii

Sunt formate dintr-o retea de lanturi proteice paralele care acopera intreaga

circumferinta a celulei,fiecare lant este format din siruri de proteine multipas: ocludine,

claudine si JAMs (junction adhesion molecules). Acestea vor forma niste legaturi extrem

de stranse cu randurile similare de aceeasi proteina din celula adiacenta. Ca2+

este necesar

formarii jonctiunilor. Tripsina rupe jonctiunile-> rolul structural al proteinelor.

Functii:

a) Dispozitive de adeziune intracelulara flexibile si sigure

b) Bariere chimice+ fizice intercelulare

c) Confera polaritate celulelor implicate

d) Aparitie timpurie initial sub forma de macule ca apoi sa fie transformate in zonule pe

masura diferentierii celulare sau sa dispara

29. Jonctiuni de atasare cu filamente de actina

Fac parte din categoria jonctiunilor focale( leaga celula de matrice) care indeplinesc

rolul de adeziune. Cele doua tipuri de jonctiuni de atasare cu filamente de actina sunt zonula

adherens si focala.

Zonula Adherens

-se afla sub jonctiunea stransa, si este o cale de comunicare intre 2 celule situate la 15-20nm

distanta

-legaturile extracelulare sunt realizate de glicoproteina cadherina, care se leaga la un complex

proteic format din alfa, beta, gamma catenine

-beta cateninele si gamma cateninele se leaga de domeniul citoplasmatic al cadherinei si la

alfa catenina

-alfa-catenina se leaga la vinculina

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

18

-vinculina se leaga de actina din citoscheletul asociat membranei

Jonctiunea focala

-reprezinta o cale de comunicare celula-matrice

-elementul de legatura din matrice este fibronectina

-celula se ataseaza la fibronectina prin glicoproteina integrina-

-de endodomeniul integrinei se ataseaza fibrele de stress (actina cross-linkata de alfa-actinina)

-atasarea fibrelor de stres la integrina se face prin talina, vinculina si tensina

-actina din citoschelet se asociaza cu tensina

-tensina se asociaza cu talina

-talina se asociaza cu alfa-actinina

-alfa-actinina si talina se leaga la endodomeniul integrinei

-ectodomeniul integrinei se asociaza fibronectinei din matrice

30.Jonctiuni de ancorare pe filamente intermediare

Reprezinta puncte de contact intercelular sub frma de butoni care leaga strans celule din

diferite tesuturi,in special epitelii

Desmozomii reprezinta situsuri de ancorare pe filamente intermediare.

Desmozomii leaga celulele situate la 30nm distanta, glicoproteina de atasare fiind

caderina Ca2+

dependenta alcatuita din desmocolina si desmocleina. Domeniile citosolice ale

caderinei interactioneaza cu plakoglobine si plakofiline. Acestea formeaza placa

desmozomala(aspect de semidisc) caracteristica desmozomului.

Filamentele intermediare ale celulelor adiacente se interconecteaza indirect,prin

intermediul acestor jonctiuni, formand o retea continua in intreg tesutul

Filamentele pot fi:

1. keratine-tari( intalnite in structura unghiilor,coarnelor,parului) sau moi-epitelii care

captusesc cavitatile interne ale organismului

2. vimetina- intalnita in fibroblaste,celule musculare netede sau leucocite

3. desmina-celule musculare

4. neurofilamente

5. lamine nucleare-componente ale invelisului nuclear

Au rol in intretinerea,functionarea tesuturilor epiteiale si in integrarea mecanica a

diferitelor structuri ale citosolului

Hemidesmozomii ( jumatati de desmozomi- diferiti de primii atat biochimic cat si

functional)-conecteaza suprafata bazala a cel epiteliale la lamina bazala(structura speciala

a matricei extracel dispusa la interfata dintre epitelii-tesut conjunctiv)

31. filamente de actina

Actina e proteina cea mai abundenta a citoscheletului care prin polimerizare formeaza

filamente de actina,subtiri,flexibile cu propietati de geluri semisolubile

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

19

Sunt prezente in general sub membrana plasmatica formand retea cu rol de suport

mecanic ce determina forma celulei si miscarile suprafetei celulare , permitand celulei sa

ingere diferite particule,sa se divida si sa migreze.

In celulele musculare reprezinta 20% pe cand in restul celulelor 5-10% di totalul prot

celulare

Moleculele individuale de actina sunt prot globulare cu 375 de aminoac, diametrul de

7nm, subtiri si flexibile. Este o structura polara cu subunitati dispuse in alfa-helix. Fiecare

monomer de actina-G(actina globulara)are situsuri de legare care mediaza interactiile cap-

coada,cu alti 2 monomeri de actina => polimerizare monomerii formeaza flamentele de

actina (actina-F)

Fiecare molecula de actina contine un cation de Mg complexat cu ATP sau ADP,

astfel exista 4 stari alea actinei:actina G-ATP, actina G-ADP, F-ATP si actina F-ADP. Intr-o

celula predomina G-ATP si F-ADP.

Fiecare monomer de actina este rotit cu 166grade in cadrul filamentului,acesta fiind

motivul pt care actina F se constituie ca dublu helix; toti monomerii sunt orientati in aceeasi

directie=> polaritate distincta si 2 capete plus(+) si minus(-) diferite unul fata de celalalt.

Polaritatea este importanta la ansamblare si stabilirea directiei unice a miscarii relative a

miozinei in raport cu actina

Ansamblarea se face in solutii de concentratii ionice diferite. In sol cu nivel ionic

scazut actina F se depolimerizeaza in monomeri.,apoi actina G va polimeriza spontan daca

nivelu ionic creste

Polimerizarea in vitro necesita K, Mg si un marker fluorescent legat covalent la actina..

polimerizarea are loc in 3 etape:

1. Nucleatie- formarea unor agregate mici formate din 3 monomeri de actinaG.

2. Faza de crestere-monomerii prin aditie reversibila la ambele capete(+-) cresc. Prin

clivarea intamplatoare si spontana a filamentelor care cresc se pt genera centrii de

nucleatie care amplifica elongarea. Monomerii leaga deasemenea AtP care este

hidrolizat la ADP urmarind ansamblarea filamentelor. Polimerizarea nu necesita

neaparat ATP insa cele care leaga ATP polimerizeaza mult mai repede.

3. Dupa ce filamentele cresc,concentratia monomerilor de actina G scade pana se atinge

un ecilibru cu filamentul. Aceasta stare de echilibru e mentinuta datorita monomerilor

de actina G care sunt inlocuiti cu subunitati de la extremitatea filamentului fara a se

modifica masa.

Capetele filamentelor cresc cu rate diferite astfel: monomerii de actina sunt fixati mai rapid la

capatul(+) decat la (-). Deoarece actina legata de ATP disociaza mai lent decat cea legata de

ADP duce la o diferenta de concentractie,fenomenul Treadmilling iustrand dinamica

filamentelor

Roluri: participa la formarea cilului prin formarea citoscheletului ,adaptare a formei celulare

la momentul functional,formarea jonctiunilor,diviziune celulara,formarea diferentierilor

celulare:permanente sau temporare

Exista 4 tipuri d actina :alfa 1 si alfa 4 specifice fibrei musculare. Beta si gama specifice

celulelor nemusculare. Diferenta dintre acestea fiind de 23-25 reziduri de aa

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

20

32. Filamente de miozina

Miozina este o proteina cu greutate moleculara de 500kd, cu rol de motor molecular,

transformand energia chimica in energie mecanica.

Alcatuita din 2 lanturi grele si 4 lanturi usoare(2 esentiale si 2 reglatoare)

Fiecare lant greu care o portiune globulara si una alfa helicoidala

Cele 2 capete globulare(capul miozinei) au fiecare atasate cate 2 lanturi usoare(gatul

miozinei). Coada e reprezentata de cozurile lanturilor grele rasucite sub forma de alfa helix.

Filamentul gros= cateva sute de molecule de miozina dispuse paralel si asociate prin cozile

lor.

Comportamentul in contractie: se hidrolizeaza ATP si capul miozinei isi schimba

conformatia. La inceput capul miozinei adera de actina. Se leaga ATP si miozina isi pierde

afinitatea ptr actina si se deplaseaza de-a lungul filamentului. Se hidrolizeaza ATP, capul

miozinei ramane slap legat de actina, iar cand Pi este eliberat capul se roteste cu 45 de grade.

Rotirea capului impinge filamentele si ajunge inapoi in conformatia originala rigor.

In cel. nemusculare formeaza fibrele de stress si centurile de aderenta.

33. Proteine asociate actinei

Atat ansamblarea cat si dezansamblarea sunt influentate de prot ce actioneaza fie prin

separarea monomerilor prevenind incorporarea lor in filamente sau se pot lega la capetele

filamentului prevenind aditia monomerilor

1. Timozina-(5kd)cea mai abundenta,se leaga la actina G-ADP si impiedica

ansamblarea in filamente

2. Profilina –se leaga la monomeri blocand incorporarea in filamente,insa permite

schimbul ADP cu ATP => monomerii de G-ATP ansamblati rapid in filament.

Se mai poate asocia cu unele fosflipide(PIP2) stimuland polimerizarea actinei

ca raspuns la semnalele intercelulare

3. Proteinele de la capete: cap Z prezenta la extremitatea (+) si tropomodulina(-)

care se leaga la capetele filamentelor de actina prevenind pierderea/aditia de

monomeri.

4. Gelsolina-promoveaza deplasarea filamentelor de actina. Fragmenteaza

filamentele ramanand legata de capetele (+) fiind o prot ce blocheaza cresterea

filamnetelor. Este activata de Ca++ si d aceea poate fii stimulata de semnalele

extracel ce pot creste concentratia de Ca intracelular.

34 filamente intermediare

Sunt denumite astfel avand diametrul intre diametrele celorlalte 2 componente principale ale

citoscheletului: filamentele de actina(~7nm)si microtubuli(~25nm). Organizarea si asocierea

lor cu membrana plasmatica sugereaza ca principala lor functiune este de sustinere mecanica a

celulelor si tesuturiloe nefiind implicate in miscare

Sunt alcatuite dintr-o multitudine de proteine calsificate in 6 grupuri,bazate pe similaritati

intre secventele de aminoacizi:

Tipul I si II sunt keratine. Fiecare tip de celula epiteliala sintetizeaza un tip de keratina din

categoria I (acida) si un tip de proteina din categoria II(bazica) ambele copolimerizand

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

21

formand un filament. Unele din prima categorie se numesc jeratine si produc unghii si fire de

par

Tipul III include vimentina (celule musculare netede,fibroblaste,leucocite),desmina (fibre

musculare striate prinzandu-se de membrana Z), proteine fibrilare gliale acide ( celule gliale,

iar periferia se exprima in neuronii SNP )

Tip IV –proteine din neurofilamente( 1, NF-L, 2.NF-M 3.NF-H prezente in neuronii motori ai

SNC, 4 alfa-internexina in neuroni in stadii de dezvoltare embrionara)

Tip V- laminele nucleare –intalnite in majoritatea cel eucariote,componente ale anvelopei

nucleare

Tip VI nestina-celulele stem din SNC

Toate proteinele filamentelor intermediare au o portiune centrala alfa helicoidala,flancata de

capetele amino si carboxi-terminale.

Ansamblarea se face in 4 stadii:

1. se asociaza in dimeri

2. se asociaza anti paralel, nepolar cu capetele identice formand un tetramer

3. ansamblarea sub forma de protofilamente

4. 8 protofilamente alcatuiesc un filament intermediar.

35 microvili,stereocili,flageli,cili

Cilii si flagelii sunt prelungiri ale membranei plasmatice constitute din microtubuli care

determina miscarea anumitor tipuri de celule eucariote.

Structura fundamentala de baza a cillor si flagelilor este axonema ,lcatuita din microtubuli

si proteinele lor asociate. Microtubulii au un aranjament caracteristic 9+2(un dubletcentral

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

complet format din 13 protofilamente si un microtubul incomplet format din 10-11

protofilamente.

Microtubulii periferici sunt legati de perecea centrala prin legaturi radiare alcatuite din

nexina,aditional fiecare microtubul A mai contine atasate 2 brate de dineina a carui motor

va determina bataia cililor si flagelilor

Capatul microtubulilor este ancorat in corpusculul bazal,similar ca structura centriolului

avand triplete de microtubuli. Corpusculul are rol in formarea si cresterea microtubulului.

Miscarea rezulta din alunecarea dubletelor externe unul pe celalalt.

Cilii se gasesc in special in mucoasa uterina si epiteliul olfactiv.

Microvilii –extensii permanente,digitiforme,abundente la cel epiteliale implicate in

absortie .pe suprafata apicala formeaza marginea in perie formata din ~1000 microvili ce

maresc de 10-20 ori suprafata de absortie

Contin 20-30 filamente de actina paralele legate transversal si foarte strans prin fimbrina

sau vilina. Extremitatea (+) este legata de o proteina de acoperire,iar extremitatea (-)

ancorata intr-o retea termianala formata din spectrina ce acopera un strat de filamente

intermediare. Actina e legata prin punti laterale formate din calmodulina asociata cu

miozina I.

Miscarile sunt datorate interactiunii dintre actina-miozina din reteaua terminala

Se gasesc in enterocite,nefrocite si in toate celulele cu rol in absortie.

Stereocilii sunt forme specializate de microvili din celulele auditive ale urechii interne

care detecteaza vibratiile sonore.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

22

36. Microtubulii

Reprezinta a 3a componenta principala a citoscheletului fiind repreentat de formatiuni

cilindrice cu diametru de 25 nm numite microtubuli

Precum filamentele de actina sunt structuri dinamice ce se ansambleaza/dezansambleaza

continuu la nivelul celulei fiind dependenta de concentratia de Ca ++ si de a moleculelor de

AMPc din citosol

Rol in mentinerea formei celulare ,in determinismul unor miscari:locomotia celulara,transport

intra de organite, separare cromozomi in mitoza

Alcatuiti dintr-un singur tip de proteina-tubulina. Dimerii de tubulina polimerizeaza pt a

forma microtubuli,alcatuiti in general din 13 protofilamente ansamblate in jurul unui spatiu

central. Protofilamentele,la fel ca la actina,sunt structuri polare cu 2 capete distincte. Aceasta

polaritate e importanta in stabilirea sensului de-a lungul microtubulului

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

particular GTP legat de beta este hidrolizat si urmat de polimerizare

Au comportament de Treadmillling(ansamblare/dezansamblare in care moleculele de GTP

sunt pierdute de la capetele (-) si sunt inlocuite prin aditie de molecule de tubilina legate de

GTP la capatul (+)

37. 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

38. Centrii de organizare ai microtubulilor:

-Se extind in celula din centrii de organizare ai microtubulilor in care sunt ancorati cu

capetele.in marea majoritatea a cazurilor centrul de organizare e centrozomul localizat in

apropierea nucleului

-Centrozomul(centrul celular) poate fii alcatuit din 2 centrioli orientati perpendicular unul pe

celalalt si inconjurati de un material amorf pericentriolar,deci nu centriolul ci materialul

pericentriolar initiaza ansamblarea microtubulilor.

-Proteina asociata centrozomilor_gamma tubulina. Aceasta va forma complexe inelare

folositoare ca situsuri de nucleatie pt anasamblarea viitorilor microtubuli.

-In timpul mitozei microtubulii se extind din centrul celular duplicat pentru a forma fusul de

diviziune ce este responsabil de separarea si distributia cromozomilor in celulele fiice astfel

se formeaza doi centrii de organizare a microtubulilor la polii opusi ai fusului

mitotic.centriolii si materialul perinuclear se duplica inca din interfaza ramanand insa

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

23

impreuna pana la inceputul mitozei cand cei 2 centrioli separati se misca catre extremnitati

opuse ale nucleului formand cei 2 poli ai fusuui de diviziune.

-Intrarea in mitoza creste viteza de deplasare a microtubulilor crescand si nr celor eiberati.

-Microtubulii care iradiaza din centrozomi sunt d 3 tipuri:

1. Kinetocorici-atasati la kinetocorii din centrul centrozomului condensati in celulele

mitotice(aceasta atasare stabilizeaza microtubulii)

2. Microtubulii polari-provin dn cei 2 centrozomi,extremitatile lor libere sunt stabile

deoarece se suprapun in centrul celulei

3. Astrali- se intind spre periferia celulei si au extremitatea(+)libera. Pe masuara ce

mitoza se desfasoara cromozomii metafazici se aliniaza in placa metafazica,apoi

cromozomii se separa iar cele 2 cromatide ale fiecarui cromozom sunt trase spre polii

opusi ai fusului. In stadiul final al mitozei invelisul nuclear se reface,cromoomii se

decondenseaza si are loc citokineza.

39. Ribozomi. Structura,organizare,biogeneza

Ribozomii (granulele lu Palade) sunt organite celulare minuscule prezente in nr foarte

mare(in afara hematiti adulte unde nu exista),sunt subcelulare rotunde sau ovale cu

dimensiuni cuprinse intre 100-300 A

In citoplasma celulelor eucariote sunt liberi(in nodurile retelei microtrabeculare din

hialoplasma)fie atasati citomembranelor(RE,membrana externa a nucleului si la suprafata

microsomilor)

Sunt generati de nucleoli,sunt sediul biosintezei proteinelor specifice,nu prezinta

membrana la periferie.

In stare de repaus sunt constituiti din 2 subunitati:mare si mica

Subunitatea mare-50 S si mica 30S sunt specifice celulelor procariote iar 40S respectiv

60S celor eucariote, cele doua subunitati fiind legate de un fragment fin de ARNm.

Mai multi ribozomi insirati pe un ARN alcatatuiesc poliribozomi(ergozom). Ribozomii

sunt alcatuiti 65% ARNr si 35% ribonucleoproteine, ioni bivalenti si apa. Subunitatea

mare e alcatuita din ARN 5S, 28S si 5.8S. Cea mica contine 18S.

Agregatele ribozomale sunt forma activa a ribozomilor.

Biogeneza: Proteinele ribozomale sunt sintetizate in citoplasma in apropierea

nucelolui. Acestea traverseaza membrana prin transport activ prin porii nucleari. ARNr e

transcris in nucleol care contin toate genele subunitatii 45S. Exceptie face subunitatea 5S

care se sintetizeaza in afara nucleolului.

40.Functiile ribozomului Ribozomiii 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.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

24

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.

1. 41. Structura proteazomilor. Degradarea proteinelor mediate de

ubiquitina -localizati atat in citoplasma cat si in nucleoplasma.

Rol: degradeaza proteinele denaturante in peptide mici

-format din 2 compartimente majore: miez si 2 complexe reglatoare

Miezul(20S) este format din cate 2 subunitati alfa si beta aranjate in 4 inele. Subunitatile alfa

formeaza partea externa a inelelor iar cele beta partea interna.

Activitatea proteolitica se gaseste pe subunitatile beta,acestea au mai multe tipuri de activitati:

-act asemanatoare caspazelor-cliveaza aa acizi

-act asemanatoare tripsinei-cliveaza aa bazici

-act asemanatoare chemotripsinei-cliveaza rezidurile hidrofobe

Unul dintre complexele reglatoare (Reglatorul 19 S) are componente ce fac parte din familia

ATP-azelor si componente implicate in recunoasterea complexului ubiquitin-proteina si

desfacerea din complex a ubiquitinei.

Al 2lea complex (11S) desface ubiquitina de antigenele intracelulare.

Ubiquitina leaga proteinele de proteozomi, ea actioneaza dupa o schema care se deruleaza in 3

etape:

1. Activarea ubiquitinei este activate de enzima E1. Ubiquitina activate este apoi

transferata la rezidurile de cisteina de pe enzima E2

2. In etapa a2a se produce recunoasterea substratului si implica una din enzimele

E3(ubiquitin ligaza).E3 reprezinta o familie ce catalizeaza transferul ubiquitinei la substratul

proteic fie direct fie prin intermediar. Legarea ubiquitinei la substratul proteic se face la

capatul amino al rezidurilor de lizina(localizate dintr-un loc neordonat al substratului proteic

si accesibil lui E3)-poliubiquitinizare

3. Subunitatile 19S completeaza procesul prin dezubiquitinizarea substratului

42. 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

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

25

(3) Permanent – in adipocite albe sau brune

Adipocitele 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.

43. 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. 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. 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

44. 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

45. 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 μm in diametru,

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

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

26

Într-o singură celulă pot exista câteva sute de lizozomi, ocupând aproximativ 0,5 – 5% din

volumul celular. Cea mai mare parte a lizozomilor este dispusă în regiunea juxtanucleară în

strânsă vecinătate cu aparatul Golgi, centrul organizator al microtubulilor şi endozomii

secundari faza avansata de evolutie.

Membrana lizozomilor are o structura specifica, rezistenta, ea trebuie sa reziste la actiunea

enzimelor din interiorul lizozomului. Pentru a spori rezistenta peretelui membranar, proteinele

din structura sa sunt intens glicozilate pe fata interna, luminala.

Sunt de aminitit doua proteine din structura lizozomului:: IgpA si IgpB – unipas tip I.

Deasemenea, membrana lizozomului contine o pompa – Na+/H+ ATP-aza ce asigura

aciditatea luminala.

45. Incluziuni lipidice: aspect MO, ME Incluziunile lipidice pot si intalnite in celula in urmatoarele circumstante:

-tranzitoriu-celula hepatica postprandial,sub forma de picaturi lipidice isolate,proportionale ca

nr cu cant de lipide ingerate,sunt repede metabolizate si dispar din citoplasma la cateva ore

dupa ingestie;

-temporar-pe o durata de timp variabila- in celulele secretorii din glanda mamara in perioada

lactatiei,dispar dupa ce se gtermina perioada lactatiei.

-remanent-in cel specializate al tesutului conjunctiv numite adipocite

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.

46. Biogeneza si functiile lizozomului.

Biogeneza

Biogeneza lizozomului implica biosinteaza proteinlor ce apartin lizozomului, proteinelor

structurale din membrana sa, dar si protein-enzimelor pe care le contine si care ii asigura

functia hidrolitica. Acesta biogeneza presupune activitatea RE – primul pas in sinteza si a

aparatului Golgi – continuarea maturarii si sortare, intre care se realizeaza o comunicare

precisa avand ca rezultat exportul proteinlor lizozomale catre lizozom.

La nivelul aparatului Golgi se realizeaza marcarea enzimelor ce sunt destinate transportului

catre lizozom, acesta presupune adaugarea unui rest de M6P, in doua etape:

(1) La nivlelul cis-Golgi, structurile ajunse de la RE poarta structuri oligozaharidice N-

glicozidice. La cel putin o manoza din structura lantului, la C6 al acesteia se adauga o

N-acetil-glucozamina impreuna cu un P, aceste constituind astfel structura M-6-P-N-

acetil-glucozamina – ultima portiune fiind un „capacel”.

(2) La nivelul trans-Golgi – printr-un mecanims neelucidat complet – se pierde capacelul

de N-acetil-glucozamina, ramanand liber restul de M6P.

Ulterior, tot la nivel golgian, structura se aglomereaza intr-o singura vezicula ce poarta un

invelis de clatrina. Odata ce vezicula este „matura” – acesta este exocitata din aparatul Golgi

in citosol, proces in urma caruia isi pierde invelisul de clatrina.

Vezicula exocitata – fara invelis de clatrina se va numi lizozom primar.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

27

Lizozomii primari fuzioneaza acum cu endozomii tarzii – producand lizozomi secundari

sau, fuzioneaza cu lizozomi secundari deja exsitenti.

La nivelul retelei trans-Golgi se gaseste o enzima lizozomala – fosfataza acida – fapt ce

dovedeste biosinteza enzime in forma activa, insa acesta nu functioneaza biochimic decat la

un pH mai scazut – precum este in lizozom.

Functie

Lizozomii (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.

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.

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”.

Lizozomii interactioneaza cu molecule provenite din spatiul extra- si intracelular care mai

intai sunt prelucrate – „dezasamblare si reciclare”.

Moleculele din spatiul extracelular 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.

Moleculele din spatiul intracelular formeaza de autofagozomi – vezicule responsabile de

distrugerea unor structuri sau organite inutile in structura celulara.

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.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

28

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 protien

(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

47. 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. Acesta trebuie sa isi importe toate proteinele

constituente si o face printr-un mecanism de import selectiv.

Peroxizomii sunt un sediu al ultizarii oxigenului ce contine multe enzime – catalaza, urat

oxidaza si HMG-CoA reductaza(tinta statinelor cu rol in scaderea colesterolului) intr-o

concentratie foarte mare.

Ultrastructura peroxizomilor examinat la MET releva o membrana simpla de cca. 6nm

grosime, la interiorul careiraexista o matrice granulara amorfa sau fibrilara.

In aceasta matrice se poate observa unerori una sau mai multe structuri cristaline inconjurate

de material amorf mediu electronodens. Aceste structuri sunt denumite cristaloizi –

conglomerat de urat oxidaza – se gasesc la in regnul animal, dar lipsesc in peroxizomii umani.

48. Biogeneza si functiile peroxizomului. Functii

Functia peroxizomilor este data de enzimele pe care le contin, ce faciliteaza utilizarea

oxigenului ca substrat reducator – ei oxideaza alte subtraturi – le preiau atomii de hidrogen,

conform reactiei:

RH2 + O2 -> R + H2O2

Catalaza, enzima peroxizomala, utilizeaza H2O2-ul generat de alte enzime ca substrat

reducator, oxidand alte substraturi, jucand un rol in detoxifiere.

H2O2 + RH2 -> R + 2H2O

Se poate realiza o clasificare a functiilor:

(1) Reactii de oxidare a altor substraturi - detoxifiere

(2) Degradarea acizilor grasi – β-oxidare, cu transformarea lor in acetil-CoA. Aceasta

reactie are loc si in mitcondrie, insa sediul pricnipal este peroxizomul.

(3) Descompunerea purinelor cu formare de acid uric

(4) Produc si importa colesterol

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

29

(5) Sinteza plasmalogeni – contin primele 2 enzime necesare

Peroxizomii sunt organite care se adapteaza repede mediului in care se afla, asta explica

heterogenitatea structurala a peroxizomilor din cadrul aceluiasi organism.

Biogeneza

O functie a peroxizomului – ce il incadreaza la categoria organisme autonom este capacitatea

acestuia de a se divide, desi nu posed material genetic. Deasemenea poseda capacitatea de a

prolifera, proliferare indusa in doua faze:

(1) Prolifereaza din muguri preexistenti

(2) Crestere prin import de proteine

Desi se poate autoreplica si prezinta functia de proliferare – nu este un organit autonom – el

depinde de REN in anumite circumstante – astfel el este incadrat in cateogria – organite

semiautonome.

Procesul este putin cunoscut, implica formarea bistratului lipidic si importul proteinelor in

bistrat. Exista 3 proteine implicate in procesul de formare PEX3, PEX 16, PEX 19.

1. Se formeaza intai bistratul lipidic – se presupune ca se formeaza in RE inainte de a se

importa proteinele PEX mai sus mentionate.

2. Se importa PEX 16, 3, 9 – ultima este absolut necesara genezei. PEX 11 este

modulatoare a genezei si poate fi produsa sub actiunea stimulilor externi.

3. Proteinele matricei peroxizomale sunt sintetizate din ADN nuclear prin poliribozomii

citoplasmatici liberi.

Proteinele contin secvente semnal PTS1 si PTS2 –ce folosesc la directionarea

proteinelor spre peroxizom.

4. Secventele semnal ale proteinelor se leaga de proteinele PEX si sunt transportate spre

peroxizom.

5. In peroxizom se elibereaza proteinele noi, proces ATP-dependent.

49 Reticulul endoplasmatic: definiţie, clasificare, forme

- Reprezinta un organit delimitat de endomembrane, organizat sub forma unei retele de

cisterne si/sau tubuli, cu numeroase anastomoze, care pot prezenta sau nu pe suprafata

citoplasmatica ribozomi atasati

- Zonele organizate sub forma de cisterne prezinta de regula ribozomi atasati pe

membrana citoplasmattica a organitului si fomeaza RER, iar zonele structurate sub

forma de tubuli, ce continua cisternele RER --> REN

- RER si REN sunt 2 forme de organizare diferita ale aceluiasi organit

- Prin centrifugare se separa impreuna cu membrana celulara si cu ap Golgi in fractia

microzomala

- RER: sinteza de proteine, prelucrarea si transportul lor spre ap Golgi

REN: metabolizarea lipidelor, stocarea ionilor de calciu, detoxifiere celulara

50. Mecanismul prin care lanţul polipeptidic este transferat din citosol în reticulul

endoplasmic.

- Peptidul semanl se afla la capatul N-terminal

- Procesul este mediat de 2 componente: particula de recunoastere a semnalului (signal

recognition particle = SRP) si receptorul corespunzator

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

30

- SRP are initial 2 situri de legare pt peptidul in curs de semnalizare si pt situsul A

ribozomal.Dupa ce acestea sunt ocupate se expune un al treilea situs de legare pt

receptorul de pe membrana RE.

- Totodata, SRP blocheaza sinteza proteinelor in lipsa RER

- Acest complex transfera lantul polipeptidic si ribozomul unui alt complex/ =

translocon

- Transloconul prezinta un canal hidrofil prin care are loc elongatia polipeptidului direct

de pe ribozom in lumenul RE.

- In momentul preluarii ribozomului de catre translocon se disociaza si SRP --> situl A

ribozomal este din nou liber --> sinteza proteica este reluata

51. Rolul reticulului endoplasmic în biosinteza si prelucrarea proteinelor

- Biosinteza tuturor proteinelor incepe in citosol (exceptie cele codificate de ADN-ul

mitocondrial)

- Dupa ce sunt preluate de translocon soarta polipeptidului este dictata de tipul sau.

Astfel, cele destinate exportului sau prelucrarii in RE, golgi sunt eliberate de o semnal-

peptidaza (enzima ce actioneaz asupra unui peptid semnam ce dicteaza hidroliza

polipeptidului)

- Cele care nu contin aceasta peptida semnal pentru semnal-peptidaza vor deveni

proteine transmembranare a RE

- La nivelul RE polipeptidul sufera modificari co- si post-traducere (=maturare) procese

ce vor fi finalizate la nivelul aparatului Golgi

- Modificarile co-traducere

o Au loc la nivelul transloconului

o Initierea glicozilarii proteinelor

In RE este initiata formarea structurilor N-glicozidice, prin grefarea de

resturi oligozaharide pe asparagina aflata in secventa consens ..-Asn-X-

Ser(Thr)... (enzima oligozaharid-trasnferaza este indiferenta la asp care

nu se afla in aceasta secventa)

Substratul pentru reactie il reprezinta dolicil-difosfo-oligozaharidul

o Hidroxilari la nivelul lantului polipeptidic – hidroxilarile prolinei si lizinei se

petrec in proteine ale matricei extracelulare

o Carboxilarea acidului glutamica in pozitia gama --> proteinele coagularii se la

unele proteine ale matricii osoase

- Modificari post-traducere

o Glipiarea = ancorarea unor ectoproteine la bistratul lipidic printr-o ancora

glicofosfatidilinozitolica.

o Asistearea proteinelor pt impachetarea corecta

Asistata de proteine numite s(h)aperone (chaperone)

Un exemplu de saperona il constituie calnexina. Altul = disulfid

izomeraza ce supravegheaza formarea corecta de legaturi disulfidice

S(h)aperona cu cel mai larg spectru de actiunie se numeste BiP

(binding protein) si elibereaza polipetidul translocat numai dupa ce este

corect impachetat. In caz contrar

-

52. Rolul reticulului endoplasmic în biosinteza lipidelor membranare

- RE participa la biosinteza tuturor lipidelor membranare

- Colesterolul este produs din acetil-Co A cu ajutorul enzimelor: HMG (3-hidroxi 3-

metilglutaril) CoA reductaza, scualen- sintaza, sucualen – oxidociclaza. Intermediar:

lanosterolul

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

31

- Ceramidele – care vor fi transformate in sfingomieline sau glicolipide la nivelul

aparatului Golgi

- Glicerofosfatidele. Sunt sintetizate in foita interna a RE. Exemplificare pe PC:

o Se obtine acid fosfatidic din acil-CoA si glicerol-3-P

o Se elimina P din PA --> DAG

o Se adauga fosfo-colina la nivelul DAG

o PC va fi translocata in foita externa cu ajtorul flipazelor (maresc frecventa

miscarilor flip-flop)

- Au loc si procese de disproportionare (trecerea unui glicerofosfatid in altul):

o PE --> PC

o Exista procese de conversie in ambele sensuri intre PC, PE si PS (PS se

produce numai prin acest mecanism la mamifere)

53. Ultrastructura aparatului Golgi.

-este delimitat de endomembrane

-Nr variaza ajungand pana la 50 in hepatocit.

-se prezinta sub forma unei stive de 3-7 cisterne curbate localizata perinuclear.

Fiecare stiva are 2 fete: -> o fata cis (convexa,de intrare, imatura) orientate spre RE si

nucleu,prezinta o retea de microvezicule(20-80 nm) ce realizeaza comunicare cu RER

->o fata trans (concava,de iesire,matura) orientate spre membrana plasmatica, prezinta o retea

de macrovezicule (diametru 0.1-0.5 micrometri)

Distributia echipamentului enzymatic:

-reteaua si cisternele cis-reduc ionii metalici

-cisternele mediene-actiune monozidazica

-cisterne trans-prezinta nucleozid difosfataze

-reteaua trans-contine fisfataza acid apt lizozo

54. Funcţiile aparatului Golgi

1. producerea sfingolipidelor (prin modificarea ceramidelor produse in RE)

2. glicolizarea proteinelor-prelucrarea structurilor N-glicozidice-continuarea tunderii si

efectuarea glicolizarii terminale

-formarea in intregime a structurilor O-glicozidice inserate pe serina sau streonina

3. producerea glicozaminglicanilor

4. sulfatarea unor glucide (substratul de pe care sulfo-transferaza transfera sulfatul este 3’

fosfoadenozin 5’ fosfosulfat)

5. marcarea enzimelor lizozomale

6. maturarea proteinelor (proces ce necesita atat modificari enumerate la 2-5 cat si prelucrari

proteolitice)

7.sortarea si transportul moleculelor catre destinatia finala: in celula sau in afara celulei( prin

exocitoza)

8. biogeneza si traficul intracelular al membranelor

55. Polarizarea biochimica a aparatului Golgi si semnificatia ei.

- Fiecare stiva de cisterna (ultrastructura) prezinta o fata cis(de intrare) si una trans (de

iesire)

- Polaritatea aparatului Golgi este atat morfologica, cat si biochimica

- Fata cis:

o Convexa si prezinta o retea de microvezicule. Este orientata spre RE si se mai

numeste si imatura. Aici se gasesc enzime cu proprietatea de a reduce ioni

metalici

- Fata trans:

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

32

o Concava si prezinta o retea de macrovezicule. Este orientata spre membrana

celulara = fata matura. Reteaua trans are in alcatuire fosfataza acida (enzima

specifica pt lizozomi)

- Modalitatea prin care aparatul golgi isi mentine polaritatea a fost explicata prin doua

modele: Modelul transportului vezicular si modelul maturarii cisternelor ( spre

deosebire de prima in care complexul tinta este transportat intr-o vezicula

independenta, in acest model intreaga vezicula golgiana evolueaza, se “matureaza”

dinspre fata cis spre fata trans. Procesul are loc atat anterograd cat si retrograd (de la

ap Golgi la RE)

56. Modele asupra dinamicii aparatului Golgi.

- Pt explicarea mentinerii polarizarii aparatului Golgi in pofida miscarilor anterograde

de la nivelul sau, au fost propuse 2 modele: cel al transportului vezicular si cel al

maturarii veziculelor

- Modelul transportului vezicular sustine ca metoda de transport intre vezicula

donatoare si vezicula acceptoare inglobarea substantelor de interes in microvezicule (

diam ~ 50 nm)

- Modelul maturarii veziculelor presupune ca metoda de transport anterograd de pe fata

cis pe fata trans maturarea intregii vezicule. Transportul retrograd al proteinelor

reziduale se face prin transport vezicular

- De notat faptul ca ambele metode reprezinta si posibilitatea transportului retrograd

- De mentionat pt domnul Leabu ar mai fi faptul ca desi modelele acestea au fost

propuse de mai bine de 50 de ani, nu a fost luata inco o decizie in favoarea vreunuia

dintre ele, existand dovezi pro si contro pt ambele.

57. transportul RE-Golgi

-implica urmatoarele procese:

1. Sortarea la nivelul elementelor tranzitionale ale RE (cu participarea proteinelor de invelis

COP II si a proteinei G monomerice Sar1 cu rol reglator)

2. Traficul catre Ap Golgi

3. Sortare la nivelul complexului Golgi (cu participate proteinelor de invelis COP I si a

proteinei G monomerice Arf1 cu rol reglator)

4.Returul la RE (cu reciclarea unor componente)

Transportul respecta un mechanism tip suveica ce implica atat un transport anterograd

(de la RE la Ap Golgi) cat si un transport retrograde (de la Ap Golgi la RE). Prezenta

transportului retrograd s-a demonstrat la celulele tratate cu brefeldina A, intrucat la aceste

celule s-au regasit enzime golgiene in RE si anvelopa nucleara. Rezultatele nu pot fi explicate

decat acceptand ca brefeldina A blocheaza specific transportul anterograd si ca, drept urmare,

aparatul Golgi se varsa in RE datorita unui transport retrograd. Mecanismele prin care transportul se face sunt departe de a fi elucidate, cert este ca

el implica: 1.diferite proteine de invelis (COPII si COP I 2.reglatori( proteinele monomerice G)

3.structuri intermediare (ERGIC/VTC)

58. Transportul Golgi- membrana celulara.

1.Trafic trans-Ap Golgi – Membrana apicala

Mecanismele sortarii : - mecanisme ce implica str glucidice din glucolipide si glicoproteine de

pe fata luminala a organitului

- mecanisme ce implica structuri de tip pluta lipidica

Transportul elementelor rezultate prin sortare implica un rnecanism cooperativ. care foloseste

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

33

initial ruta rnicrotubulilor, apoi ruta fllamentelor de actina.

Microtubulii ce trec pe langa cisternele golgi sunt orientate cu capul (-) catre membrane

apicala strabatand partial tesatura de filamente de actina.

Veziculele folosesc initial proteine motoare din familia dyneinelor pt a se deplasa catre capul

(-) al microtubulilor apoi cand ajung la filamentele de actina folosesc proteine motor ,miozina

I cu ajutorul careia se deplaseaza de-a lungul acestor filamente. Ajungand la nivelul

membrane apicale membrane veziculelor fuzioneaza cu membrane celulara marindu-I

suprafata.

2.Trafic trans-Ap Golgi – Membrana bazo-laterala

Sortare: prin motive de aminoacizi

Transport: tot pe calea microtubulilor insa catre capul (+) prin folosirea kinezinelor

(proteinele motor)

Reglarea mecanismelor de selectie,sortare si veziculare se face prin proteinele G monomerice.

59. Ciclul secretor. Este un proces ce implica urmatoarele etape:

a) Biosinteze moleculelor/macromoleculelor de secretie

b) Prelucrarea, maturarea, sortarea si vezicularea acestora

c) Secretia propriu-zisa (detaliata in subiectul urmator)

Primele doua etape cuprind o sinteza o subiectelor 50-56.

De mentionat este faptul ca de multe ori in cazul produsilor de secretie maturarea

implica hidroliza unor pro- sau pre-pro-componente. Exemplu : insulina

Adesea continutul veziculelor de secretie sufera un proces de condensare

Directionarea veziculelor/vacuolelor spre membrana se face prin folosirea proteinelor

(SNARE)

Pentru domnul Leabu ar mai fi de precizat faptul ca termenul de ciclu secretor nu este cel

optim de folosit aici, ci ca, mai corect ar fi termenul de cale secretorie, deoarece termenul de

”ciclu” implica reciclari ale unor componente, fenomen despre care nu avem dovezi suficiente

pentru a-l sustine.

60. Exocitoza: definiţie, tipuri de exocitoză .

Exocitoza reprezinta procesul de eliminare a unor produsi de secretie in spatiul extracelular

prin intermediul fuzionarii veziculelor ce contin materialul de interes cu membrana celulara.

Se cunosc doua astfel de cai:

a) Calea de secretie constitutiva

a. Opereaza in toate tipurile de celule

b. Are loc concomitent cu traficul noilor suprafete de membrana necesare pt a

inlocui componente nefunctionale sau pt a satisface nevoile de crestere. Acest

lucru necesita si dezvoltarea matricei extracelulare, fapt pt care se secreta si

componente ale acesteia

b) Calea de secretie semnalizata

a. Este,de regula, specifica celulelor specializate in secretie.

b. Produsii de secretie sunt stocati in vezicule aflate langa membrana celulara, ce

asteapta a fi exocitate dupa primirea unui semnal.

c. De multe ori acest semnal este reprezentat de cresterea concentratiei citosolice

de Ca, ca urmare a legarii unui mesager primar la un recepor specific din

membrana celulei respective.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

34

De mentionat ar mai fi faptul ca, in unele situatii, maturarea moleculelor secretate are loc

exact in momentul exocitarii. Exemplu : colagenul tip I (daca s-ar matura in interiorul

celulei s-ar integra in structurile ei intracelulare, determinand situatii patologice.

61. Rolul mitocondriilor in apoptoza – (Mecanismele apopotozei)

Apoptoza 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

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.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

35

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.

68.Nucleul celular: definitie, aspect MO, ME Nucleul mai este denumit şi carion şi este formaţiunea cea mai reprezentativa a celulei. Este un organit celular cu multiple funcţii diferenţiat in procesul evoluţiei şi în continuă perfecţionare şi organizare. Nucleul este componentul subcelular preznt doar in celulele ek si numai in interfaza-perioada dintre doua diviziuni succesive. Nucleul este sediu: -adn-ului, puratatorul inf genetice,adica inf pe baza careia se sintetizeaza proteinele -autoreplicarii adn-ului -transcriptiei maesajului genetic,adica a sintezei ARN-m; -centrul de control si comanda a celulei ek;

La MO -nucleul este studiat folosind coloranti bazici cea mai folosita coloratie fiind hemalaun-

eozina=>violet

-nucleul este BAZOFIL

Component cere pot aparea legate de nucleus au pe langa acesta:

-membrana nuclear(care de cele mai multe ori nu se observa)

-la periferie e delim de invelis nuclear

-cromatina-bazofila -granule

-filamente

-blocuri

-in nuclei inchisi la culoare se pot observa nucleoli->care exista in totii nuclei

-cariolimfa-lichidul nuclear format in mare parte din protein

Nucleii eucromatici au aspect veziculos,prezinta granulatii finesi in general au aspect

granular sau fibrilar.

Nucleii tahicromatici sunt intens bazofili.

Eucromatina contine adeneul care poate fi pus in evident prin urmatoarele metode:

-reactia Fulgen:AND-rosu violet

-reactia Bracket:-verde-metil-pironina=> AND-verde

ARN-rosu

La ME remarcam remarcam:

-nucleoplasma-care cuprinde matricea nucleara

-heterocromatina electronodensa si eucromatina electronoclara

-nucleolii

-membrana nuclear cu cisternele nucleare care apare intrerupta din loc in loc de complexele

por

La microscopul cu fluorescenta: DAPI-4’,6-diamino-2-phenylindol-AND-ul capata

fluorescent-nucleul devenind albastru

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

36

69.Nucleul celular: numar, forma, localizare

Raspandire. Nucleul este present in toate celulele organismului uman cu cateva exceptii:

-hematiile adulte

-fibrele cristaliniene sau trombocitele.

Numar: de regula”o celula-un nucleu”. Exista insa cateva exceptii:

-celule binucleate:hepatocitele si unii ganglioni din neuronii simpatici

-celule cu cateva zeci de nuclei:osteoclastele si celulelegigante Langhans care apar in

tuberculoza

-celule cu cateva sute de nuclei:fibra muscular striata(40 de nuclei pe cm)

Forma. De obicei forma nucleului urmareste forma celulei+>nucleul prezinta o mare varietate

de forme:

-rotund-ovalar in celulele izodiametrice(sferice,cuboide,poliedrice)

-alingit in celulele inalte sau fuziforme

-turtit in cel in care exista acumulari de material

-lobat in unele leucocite

-inmugurit in megacariocite etc..

Localizare; de obicei nucleul ocupa o pozitie cantrala in nucleu, pozitie ce poate fi socotita

strategica dpdv al rolului sau.Exceptii:

-nucleu excentric in cellule care acumuleaza anumite material in citoplasma(cellule

adipoasa,secretoare de mucus etc)

-nucleu plasat la unirea treimii bazale cu cea mijlocie in celulele secretoare seroase din

pancreasul exocrine si parotide.

70. Invelisul nuclear: definitie, organizare, ultrastructura

Definitie

Invelisul nuclear este un complex membranar caracteristiccelulelor ek.El separa doar in

perioada interfazica caontinutul nuclear de citoplasma si implicit controleaza schimburile

dintre nucleu si sitoplasma.

Importanta:prezenta invelisului nuclear si prin intermediul acestuia a nucleului insusi ca

entitate subcelulara individualizata este trasatura esemtiala morfologica care deosebeste ek de

pk.

Aparitia in evolutie a invelisului cellular a reprez un avantaj decisive prin crearea unui

compartiment subcelular separate in care isi are sediul and si in care se desfasoara

autoreplicarea si transcriptia. Prin urmare acesta asigura binecunoscuta stabilitate genetic

mai mare a ek in raport cu pk.

Ultrastructura

Structura inv nuclear nu este microscopic ci ultramikcroscopica,acesta fiind prea subtire ptr a

fi obsrevat la MO.

Pe sectiuni colorate cu hemalaun-eozina si examinate la mo invelisul nu celar apare ca o linie

de culoare rosu-violaaceu.In realitate grosimea totata a invelisului nuclear fiind de cca 400A

fiind de 5 ori sub limita de rezolutie a mo.

Ultrastructural inv nuclear are 2 caracteristici esentiale;este dublu(formar din doua membrane

concentric) si prezinta pori .

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

37

Elementele component la invelisului nuclear:

-membraane nucleare int si ext

-spatiul perinuclear

-porii

-materialul anul;ar/anulii

-lamina densa interna

A.Membranele inv nuclear

Mb ext:este in contact direct cu citoplasma sip e ea se pot atasa ribozomi.

Mb interna:delimiteaza continutul nuclear.

Grosime. Ambele mb au cca 70-80 A

Organizare supramoleculara:

-cel putin apparent ambele mb au o ultrastructura asemanatoare altor citomembrane in sesnul

ca apat trilaminate la ME

-fiecare ste alc din 3 straturi:un start osmiofob(clar la fluxul de electroni) cuprins intre 2

straturi osmiofile(dense la fluxul de elcrtoni)

B.Spatiul perinuclear(cistern perinucleara)

Def: spatial care separa cele 2 mb ale inv nuclear

Diametru: grosimea spatiului perinuclear este de ~200-300A ,variabil de la o cel la alta si in

oarecare masura chiar si in caeeasi celula.

Continutul:in spatiul perinuclear prin metode uzuale de investigare nu s-a putut confirma

existent unei substructure macromoleculare, dar acest fapt nu inseamna ca este gol, fara mat

biologic.

C.Porii

Def:Discontinuitati in spatiul perinuclear dat de fuzionarea celor 2 membrane.

Importanta:rolul lor este essential in realizarea schimburilor dintre nucleu si citoplasma, in

primul rand permmitand trecerea ARNm din nucleu in citoplasma

Dimensiuni: diametrul cuprins intre:300-1000A, in fct de tipul cellular si organism

Forma: dupa ultimele cercetari se considera ca forma porilor ar varia intre circular si

polygonal.

Numarul:proportional cu activitatea celulei: cu cat sinteza de arn este mai mare cu ata celula

respective va avea mai multi pori.In medie porii ocupa cca 10-20% din invelisul nuclear

D.Materialul anular(anulii)

Termenul de “material anular” tine sa inlocuiasca termenul de annulus folosit in anii 60’.

Def:formatiuni ultrastructurale atasate circumferintei sau perimetrului porilor. Acesta

formeaza impreuna cu porul formeaza”complexul por”.

Componente:

Matricea anulara:(anulul propriu-zis) este un inel de material dens la fluxul de elctroni ,care se

proecteaza atat pe versantul citoplasmatic cat si pe cele nucleoplasmice. Dpdv biochimic este

alc din proteine deoarece dispare dupa dicestia cu tripsina.

Masele anulare(subanulii): sunt in numar de 8 substructuri aproximativ sferice dispuse in

matricea anulara . Fiecare are un diam de ~200A si o dispozitie simatrica radial.

Diafragmul: -uneori oblitereaza orificiul anular

-format dintr-un mat mai dens decat matricea citoplasmatica sau decat carioplasma

-nu este o membrane dpdv ultrastructural si prin urmare UN ARE VALOARE

FUNCTIONALA

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

38

Granula centrala: ocupa uneori central porului,cu diametru de 100-150A

-formal datorita pozitiei ei strategica a fost considerate gardianul porului

-aceasta nu ar fi considerata structura permanenta ci un complex Arn-proteine

surprins in transit prin por.

Materialul fibrilar-reprezentat de fibrele ce se ancoreaza pe de o parte de masele anulare iar

pe de alta parte de granula centrala.

E.Lamina densa interna

Definitie:strat electronoopac aplicat pe frontal nucleoplasmic al mb nucleare interne

Apare clar pe img de ME dupa fizarea cu GLUTARALDEHIDA

Ultrastructura:

-grosim ede cca200-600A in functie de tipul cellular si de procedeul de fixare folosit

-prezinta o zona fin granular sau fin fibrilara localizata intre mb interna a inv nuclear si masele

cromatiniene periferice

Compozitia biochimica nu este inca cunoscuta.

ROLUL:-se presupune ca ar avea loc de support ptr mb nuclear interna

71.Porul nuclear, transport (generalitati)-am tartat acest subiect mai sus la 3.(in

continuare voi scrie din curs)

Porul nuclear -este zona de intrerupere a invelisului nuclear

-la nivelul sau se gaseste complexul por

-rol-regleaza schimburile dintre nucleu si citoplasama

-functioneaza ca o bariera selective in ambele sensuri

-sunt structure dinamice care par si dispar in sunctie de active celulei

-in nr de ~3000-4000 pe un nucleu

-dimensiuni:10nm in repaus

25 nm in stare active(are loc transport)

Complexul Por

-structura ordonata cu aspect octagonal vazut de sus

-format din urmatoarele structuri:

*anul sau mase anulare-subunitati proteice a 20nm in nr de 8(sunt 8 citoplasmatice –se insera

pe citoplasma si 8 nuceloplasmice ce se insere pe fibrilele nucleoplasmice sip e inelul

nucleoplasmic formand COSULETUL FIBROS AL PRULUI

TRANSPORTUL PRIN POR

-se face in ambele sesuri si este de 2 tipuri-ACTIV SI PASIV

*T PASIV-trec elem cu diameter foarte mici:ioni ce Na+ siK+, molecule cu greutate

molecular mai mica de 60 de KDa:aa nucleotide oligozaharide

-se face in fct de gradientul de concentratie

-se face prin canale periferice

*T ACTIV-prin partea centrala a porului

-molec mai mare de 60 de kDa

-necesita enzyme ptr transport:6ATP-aze

-viteza de transport ese invers proportional cu dimensiunile molec de transportat(cu

cat molecula e mai mare cu ata transportul decurge mai incet)

-exista un import si un export in ambele sensuri:

#TRANSP ACTIV PTR IMPORT

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

39

-proteine nucleare-cu afinitate ptr nucleu

-enzime necesare ptr replicarea and

-complexe ribonucleoproteice

-complexe ligand-receptor-hormon

-factori ptr transcriptie

PROTEINELE TREBUIE SA AIBA IN STRUCTURA LOR SECVENTE SEMNAL DE

ADRESARE NUCLEARA (+LIZINA SI ARGININA).Proteinele putand fi libere la suptafata

sau mascate.secventa semnal recunoscuta in citoplasma de receptori care se apaseaza la

protein formand un complex din fibrele citoplasmatice=> POR

Complexul se va desface si receptorul se recicleaza.

Ptr export procesele sunt similar:ARNt-ARNm-ribozomi

72. Nucleolul: rol, compozitie chimica, evidentiere MO, ultrastructura

Definitie:

Formatiune corpuscular intranucleara,prezenta numai in interfaza,a carei functie principal este

biogeneza ribozomilor(cu exceptia rebozomulor mitocondriali).

Impoetanta

Nucleolul are importanta vitala ptr celula=>mutantii anucleolari nu sunt viabili

In absenta nucleolului nu se formeaza ribozomi prin urmareARNm si ARNt nu trec din

nucleu in citoplasa si este blocata sinteza proteica.

COMPOZITIE CHIMICA

Principalele component chimice ale nucleolului sunt AND,ARN si protein,care se gasesc,

in functie de tipul cellular si de momentul functional in proportie aproximativa de

3%,7%si90% din greutatea uscata.

Microscopie optica (structura)

Coloratie uzuala hemalaun-eozina:evidentiaza nucleolul ca un corpuscul bazofil mai ales in

nuclei eucromatici(tipic celulei nervoase)

Coloratia Fulgen:care pune in evident in mod selective and-ul colorand cromatina in rosu-

violaceu,permite individualoizarea unui corpuscul cromatinian atasat nucleolului asanumita

CROMATINA ASOCIATA NUCLEOLULUI

Impregnarile argentice:au scos in evident doua component in structura

nucleolului:nucleolema ,formatiune filamentoasa rasucita ca un ghem, si pars amorfa, fondul

omogen(astructurat la microscopul optic0in care este dispusa nucelolema.

Microscopie elecrtomica-ULTRASTRUCTURA

Nucleolul este un component subcelular care NU este delimitat si NU contine citomembrane.

Ultrastructural in alc nucleolului intra 4 componente:

a.pars fibrosa(component fibrilara)-formata din filament de 50A, grupate in pachete si

oranizate in retea.

b.pars granulose(componenta granulara)-alc din granule de 150A diametru,similar dar Nu

identice cu ribozomiidin citoplasma,ESTE COMPONENTA NUCLEARA DOMINANTA

c.pars cromosoma(component cromozomala)-alc din fibre comatiniene ,este repartizata la

PERIFERIA NUCLEOLULUI(cromatina perinucleara) dar patrunde si in interior sub forma

de benzi(cromatina intranucreara)

d.pars amorfa(component astructurata)-omogena,de densitate medie la fluxul de electroni

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

40

-se discuta daca reprezinta in mod real o component a nucleolului sau este cariolimfa care

umple spatiul dintre cecelalte component nucleolare

Toate cele 4 componente nucleolare pot fi distinse in acelais nucleol clar numai in CAZURI

RARE. Raporturile cantitative si topografice dintre aceste component variaza in raport cu

tpul celualar si in mod special cu momentul functional.

73.Matricea nucleara: ultrastructura, roluri(asta e tot ce am gasit)

Studiile privind organizarea interna a nucleului au condus la identifiarea unei retele de natura

proteica numita MATRICE NUCLEARA alc di protein nehistonice numite protein

SCAFFOLD. Filamentele matricei nucleare sunt dispuse intr-o retea 3d ce formeaza in int

celulei o structura cu rol analog citoscheletului.

Matricea nucelara reprezinra sediul unor procese imp cum ar fi replicarea and si procesare a

arn heterogen nucrelar(hnARN) precursorul arn-ului mesager.

Macromolec de AND se fixeaza pe proteinele Scaffod prin intremediul unor secvente

polinucleotidice denumite regiuni de atasare la scaffold(SAR-scaffod associated regions) sau

MAR-matrix-attachment regions. Desi rolul secventelor SAR nu este f bine precizat se

considerea ca participala organizarea crz si reglarea transcrierii si replicarii adn.

74.Cromatina: definitie, clasificare

Definitie :cromatina si spatiile intercomatiniene aclatuiesc impreuna

nucleoplasa(karioplasma), reprezentand materialul biologic exranuclolar continut in interiorul

invelisului inclear.

La MO in urma coloratiilor uzuale (HE) in interiorul nucleului apare o substanta cu mare

afinitate ptr colorantii bazici care a fost denumita CROMATINA.

Compozitie chimica:

Este alcatuita in esenta din ADN si histone(protein bazice)

CROMATINA SI CRZ REPREZINTA 2 FORME DE OTGANIZARE A ACELUIASI

MATERIAL GENETIV(AND) :

-CROMATINA=FORMA DE EXISTENTA A ACOMPLAXULUI AND-HISTONE IN

INTERFAZA

-CRZ=(CROMATINA CONDENSATA)SUNT FORME DE INALTA ORGANIZARE A

COMPLECXULUI AND-HISTONE IN TIMPUL DIVIZIUNII INDIRECTE-MITOZEI

Clasificare;

Cromatina se clasifica in

-eucromatina-prezenta in nucelii eucromatinici(veziculosi) care sunt de obicei de talie mare

care sunt slab cromatici)

*palid colorata

*crz decondensati

*fibre de cromatina despiralizate

*active genetic

-heterocromatina-prezenta in nuclei heterocromatinici(tahicromatici)-care sunt intens croatici

si de talie mica.

*segmentele cromozomiale raman condensate

*inactive genetic

*este de doua feluri-constitutica

-facultativa-autozomala

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

41

-gonozomala

#Eucromatina –cromatina mai putin condensate si acre se coloreaza mai putin intens dar este

purtatoare de gene structural. Este portiunea functional active a cromatinei, fiind cromatina

pe care se face transcriptia-sinteza de ARNm .

Heterocromatina-se disting doua tipuri de cromatina; constistutiva si facultative

H Constitutiva:este cromatina constant condensate in interfaza,care se coloreaza foarte intens

cu coloranti bazici. Este genetic inactiva, nu contine gene structural sip e ea nu se face

niciodata transcriptie. Acets tip de cromatina contine dpdv chimic acel tip de and-repetitiv

care nu are semnificatia de molecual functional

H Facultativa:este o cromatina care nu este obligatoriu condensate in interfaza;contine gene

structural,care insa sunt inactive, adica nu se mai face transcriptie, desi fie s-a facut

transcriptie intr-o perioada anterioara, fie se va putea face transcriptie daca se transforma

temporar in eucromatina.

Cel mai tipic ex de heterocronatina facultativa este cromatina de sex sau corpusculul bar.

75.Fibra de cromatina. Histone si proteine nehistonice, caractere generale, roluri

Indiferent daca este eucromatina sau heterocromatina, constitutive sau facultative, din punct de

vedere ultrastructural cromatina apare alcatuita sub forma de”fibre de cromatina” cu

doametrul de 100A .

Fibra de cromatina la randul ei este alcatuita din nucleozomi.

Structura fubrei de cromatina are la baza o unitate repetitiva numita nucleozom,care esta alc

din 8 molecule de histone. AND-ul face cate 2 ture de superhelix in jurul fiecarui nucleozom.

Nucleozomul este compus dintr-un miez care contine cate 2 molecule de histone H3si H4,

invelisul acestui miez fiind alcatuit din alte histone H2A si H2B. Legatura dintre nucleozomi

este realizata ptin linkeri formati din AND care trece de la un nucelozom la altul si histina H1.

Proteinele histonice sunt bazice numai la ek. Sintetizate in citoplasam ajung in nucleu ptin

transport active(prin pori). Sunt 5 tipuri in functie de continutul in arginina si lizina

;H1,H2a,H2B,H3si H4.Fiind incarcate pozitiv se leaga de gruparila fosfat ale and-ului

incarcate negativ.

H1-specificitate de specie

-au rol cheie in organizarea si fnctioanarea cromatinei:mentine struct comatinei ,impiedica

transcrierea genelor si spiralizarea crz

H2a,H2b,H3si H4-nu au specificitate de specie

-au rol structural-formeaza nucleozomii

Proteinele nehistonice

-sunt sintetizate in citoplasma-

-sunt acide

-se gasesc in nucleoplasma, nucleol si cromatina

Rol:reglare activitate si diferentiere gene

-and,arn-polimeraze

-enzime ce intervin in acetilarea,metilarea, fosforilarea nucleoproteinelor

76.Eucromatina

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

42

Eucromatina reprezintă materialul normal, izopicnotic, deţinătorul informaţiei genetice, cucomportament tipic în cazul diviziunii celulare (se spiralizează, se condensează, sedecondensează şi se colorează). La rândul ei, eucromatina este de douăt ipuri:eucromatina activă şi eucromatina permisivă. Eucromatina activă conţine genele ce vor fi transcrise în ARNm.

Eucromatina permisivă este reprezentată de acea porţiune din eucromatină care devineactivă doar după ce acceptă (permite) semnale declanşatoare (din categoria hormonilor,enzimelor etc.). Procesul autoreplicării semiconservative a ADN-ului, în faza S din ciclul diviziunii celulare, începe la nivelul eucromatinei. În consecinţă, replicarea eucromatinei este mult mai timpurie, încomparaţie cu cea a heterocromatinei.. 77.Heterocromatina constitutiva. Heterocromatina gonozomala

Heterocromatina reprezintă materialul unor regiuni (uneori al unor întregi cromosomi)heteropicnotice, caracterizate prin structură densă şi compactă, inclusiv în telofază, interfază şiprofaza timpurie. Din aceste cauze, heterocromatina se colorează intens şi este vizibilă şi în interfaza ciclului celular (în nucleii celulelor în interfază). Zonele heterocromatice sunt răspândite pe întreaga lungime a cromosomului, dar mai ales în jurul centromerului, unde formează heterocromatina centromerică. Destul de frecvent estelocalizată şi în apropierea organizatorilor nucleolari şi spre capetele cromosomilor. Cu aceastăocazie se poate menţiona faptul că în aceste zone cromosomiale (heterocromatice) au loc cele mai frecvente ruperi ale cromosomilor. Heterocromatina este componenta preferenţială a cromosomilor sexuali şi a celor suplimentari (cromosomii B). Sunt unele specii (broaştele ţestoase, unii viermi) la care întregul set cromosomial este heterocromatic . Replicarea ADN-ului, în zonele eucromatice şi heterocromatice, se desfăşoară asincron. În ceea ce priveşte heterocromatina, însă, apar şi unele aspecte deosebit de interesante.De pildă, în stadiile timpurii de dezvoltare embrionară, heterocromatina lipseşte. Deci, ca oconcluzie firească, se poate accepta că ea nu se transmite de la o generaţie la alta, ci se formează într -un anumit stadiu al ontogeniei. După ultimele observaţii şi experimente, se pare că oriceregiune a cromosomului poate deveni, la un moment dat, heterocromatică. În consecinţă,heterocromatina şi eucromatina trebuiesc privite nu ca unităţi distincte şi discontinue alecromosomilor, ci stări ale cromatinei, dinamice atât în timp cât şi în spaţiu. Sunt şi autori care consideră că există o heterocromatină nativă, reprezentată prinsegmente cromosomiale heterocromatinizate, încă de la naşterea organismului şi o heterocromatină funcţională, care se individualizează temporar. O altă clasificare a tipurilor de heterocromatină a fost propusă de Brown, în 1965. Înconformitate cu această clasificare, heterocromatina poate fi Constitutivă şi facultativă .

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

43

Heterocromatina constitutivă este identificată în cromosomul Y de la Drosophila melanogaster sau de la alte specii şi are ca trăsătură definitorie faptul că se constituie încă de la începutul vieţii individului şi rămâne în această stare (genetic inactivă) pe tot parcursul dezvoltăriiindividuale. Heterocromatina constitutivă poate fi prezentă şi în alţi cromosomi, fiind localizată (deobicei) de ambele părţi ale centromerului. Heterocromatina facultativă este considerată cea din unul dintre cei doi cr omosomi X, de la femelele de mamifere de pildă, care devine genetic inactivă şi se evidenţiază în nucleul interfazicsub forma unui corpuscul intens colorat, cunoscut sub numele de cromatină sexuală sau corpusculBar, bastonaşul de tobă (drum-stick) etc. În acest context, unul dintre cromosomii X devine nefuncţional, asigurându-se astfel egalitatea între cele două sexe. Fenomenul este cunoscut subnumele de compensaţie de doză. . Important este faptul că heterocromatina facultativă arecapacităţi reversibile, astfel încât, în momentul în care cromosomul X inactivat de la femelă ajungesă fie unicul cromosom X de la mascul, el devine funcţional. Dar el devine activ şi în ovulul în care,din întâmplare, nimereşte. Apoi, dacă prin fecundarea respectivului ovul se ajunge din nou la un zigot femel, iniţial, acesta va avea ambii cromosomi X funcţionali. În stadiul de blastocist, unuldintre ei devine nefuncţional-capătă statutul de cromatină sexuală pentru întreg ciclul ontogenetic. Iniţial se considera că zonele heterocromatice nu conţin gene funcţionale. Dar, prin studiiefectuate pe tomate, în 1961, s-a demonstrat că în heterocromatină există gene funcţionale- înheterocromatina centromerică. Heterocromatina poate apărea supercondensată, în unele regiuni cromoso miale, cum estecazul la Zea mays . Aici apar un fel de noduli, denumiţi knobi, în care activitatea genică estecomplet blocată. Numărul şi topografia knobilor sunt constante pentru anumiţi cromosomi. Deocamdată nu se cunoaşte rolul concret al knobilor şi nici dacă au sau nu gene cantonate pe ei.Sunt doar, presupuneri cu privire la rolul lor în procesele de gametogeneză

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

44

78. Ciclul celular – faze, mecanisme de control

Dupa cum reiese din imagine, in viata oricarei celule exista o ciclicitate care poate fi

subdivizata functional in mai multe faze, doua principale:

1. Stadiul M – este stadiul esential in ciclul celular, M – vine de la mitoza – care

presupune clivarea definitiva a unei celule in doua celule identice.

Mitoza in sine este un procedeu complex subimpartit in mai multe faze. Cu toate

acestea, durata mitozei este de doar 1 ora.

De aici rezulta ca, celalalte faze ale ciclului celular sunt premergatoare, preparatoare

ale diviziunii si dureaza mult mai mult.

2. Interfaza – este faza a ciclului celular ce are loc intre doua mitoze. O celula

vizualizata la microscop in timp interfazei, pare doar sa creasca. Defapt, in acest timp

au loc procese ordonate, complexe, premergatoare mitozei ce pregatesc celula,

procesul central fiind replicarea ADN-ului nuclear(dublarea – doua copii identice).

Deasemenea exist puncte de control – checkpointuri - in interfaza, prin care celula

pote fi controlata.

Stadiile interfazei – prezinta un stadiu central, intre doua stadii de latenta.

(1) Stadiul S (Synthesis) – este faza propriu-zisa in care se replica ADN-ul, strajuita de

doua faze de „latenta”

(2) Stadiile G (Gap) – au loc inainte si dupa stadiul S si sunt faze de siguranta in care

celula creste – daca stadiile nu ar exista, celula nu ar avea timp sa creasca in masa:

G1 – este faza de la sfarsitul unei mitoze pana la inceputul replicarii ADN,

este faza in care celula creste in dimensiune (sinteza de proteine) iar la

momentul potrivit va trece in faza S.

[N.B. - Diferentele intre diferite celule ce prolifereaza cu diferite viteze au

loc in acest stadiu]

G2 – este faza dintre replicarea ADN-ului (stadiul S) si mitoza (stadiul M)

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

45

G0 – este un stadiu de pauza. Celulala aflata instadiul G1 – poate sa intre in

stadiul G0, un stadiu de conservare, in care ADN-ul nu se mai replica. Din

acest stadiu poate sa iasa, insa poate dura zile, saptamani ani.

Pentru a determina in ce stadiu se afla celula, este necesara tratarea cu timidina marcata –

aceasta este folosita intens de celulele ce se afla in stadiul S. Chiar daca stadiile unei culuturi

nu sunt sincron ~30% se vor afla in stadiul S.

In interfaza, inafara de replicarea ADN-ului si sinteza de proteine, au loc si alte evenimente –

spre exemplu, centrozomul trebuie sa dubleze si el si sa formeaze fusul de diviziune.

Deasemenea, in stadiul S are loc o productie accelerata de proteine histonice dar si de

proteinenzime ce produc ADN-ul.

Controlul ciclulului celular. Desi inainte se credea ca mecanismele celulare se

autoregleaza sub forma unei cascade – respectiv

sub forma unui domino – fiecare pas implinit

declansandu-l pe urmatorul, conceptia actuala

prevede un mecanism central de control ce poate

modula activitatea celulelor dupa nevoie.

Mecanismul de control se bazeaza pe procese

biochimie, el insusi fiind constituit de un complex

proteic cu interactiune complexa, la care se

adauga si diferiti „senzori” prin care se trasnmit

semnalele la nivel central, prin care se poate

modula activitatea celulelor.

Semnalele ce se transmit pot fi de tipul „brake” –

ce pot incetini activtiatea intr-una din stadiile

ciclului la momente precise - checkpointuri:

(1) In faza G1 – inaintea intrarii in S

(2) In faza G2 – inainte intrarii in M

Din punct de vedere biochimic, activitatea se

regleaza prin protein-kinaze.

Exista astfel:

(1) Cyclin – ciclina – moduleaza activitatea (2), sufera procese de activare – inactivare in

cursul ciculului celular

(2) Cyclin dependent protein kinase - CDK – fosforileaza anumite proteine subordonate

la resturile de serina si treonina, activandu-le. Este la randul ei activata de (1).

Exista 2 tipuri de CDK, unul pentru cele doua checkpointuri.

(3) M-phase promoting factor – MPF - este complexul format de ciclina si CDK-ul fazei

G2 – si induce o actiune fosforilanta explozica cu feedback pozitiv ce declanseaza

trecerea de la o faza la alta, eliberarea ciclinei din complex oprind brusc activitatea.

79.Biogeneza unei structure celulare. Aspecte generale

biogeneza = producerea oricarui element de organizare a structurilor vii

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

46

biogeneza unei structure celulare = producerea in interiorul celulei a elementul din

organizarea celulei:organite celulare, membrana celulara,endomembranele(ce delimiteaza unele

organite)

biosinteza = fenomen ce se refera la producerea de biomolecule in interiorul celulei si

reprezinta o etapa a procesului mai amplu de biogeneza

Etape biogeneza:

1. Biosinteza componentelor moleculare ale structurii

2. Maturarea si asamblarea componentelor moleculare in cadrul structurii

3. Maturarea structurii pentru asigurarea functionalitaii sale

4. Directionarea structurii catre locul din celula unde isi va desfasura activitatea

Aceste etape nu se desfasoara intr-o anumita ordine, dimpotriva, cel mai adesea evenimentele se

petrec simultan.

ex. maturarea si asamblarea se petrece atat pe parcursul biosintezei, cat si dupa definitivarea ei.

Biogeneza membranelor incepe cu biosinteza componentelor moleculare care vor forma

membrana. Ceea ce este valabil pentru biogeneza membranelor este valabil si pentru cea a

endomembranelor:

- lipide organizate sub forma de bistrat

- proteine absorbite de o parte sau de cealalta a bistratului

- proteine cufundate in bistrat, strabatandu-l complet sau partial

- pe fata externa a membranei exista o componenta glucidica (oligo- sau poli- zaharidica)

purtata de structuri lipidice sau proteice din organizarea membranei

Biosinteza componentelor moleculare:se abordeaza biosinteza lipidelor membranare, a

proteinelor membranare si a componentei glucidice a membranelor. Pentru aceasta, colaboreaza

3 organite: ribozomi, RE,aparat Golgi.

80.Rolul RE in biogeneza membranelor

biogeneza membranelor = totalitatea proceselor de biosinteza si maturare a componentelor

acestora, de asamblare corecta a lor in noua structura si de transportare a lor in locurile

corespunzatoare din celula

ROLUL RE IN BIOSINTEZA LIPIDELOR MEMBRANARE

Implicarea majora revine partii netede a RE.

Participa prin intermediul pachetului enzimatic la:

- biosinteza tuturor lipidelor membranare(forma finala sau precursor)

minoritare: colesterol, ceramide; majoritare:glicerofosfatidele (~70%)

- producerea si hidroliza trigliceridelor

- desaturarea acizilor grasi

Are mecanisme ce distribuie lipidele intr-un bistrat asimetric si heterogen.

Colesterol materia prima: acetil-CoA

intermediar de baza: acid mevalonic (format din acetil-CoA prin activitatea HMG CoA reductazei)

- in urma unor etape, acidul mevalonic devine farnezil-fosfat

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

47

- prin imbinarea a 2 molecule de farnezil-fosfat se produce scualenul (sub actiunea scualen-

sintazei)

- scualenul se ciclizeaza si se oxideaza, formand lanosterolul (sub actiunea scualen-

oxidociclazei)

- lanosterolul se transforma in colesterol

Ceramide Sunt produse la nivelul RE, reprezinta precursori ai sfingomielinelor si glicolipidelor.

materia prima: sfingamine(este precursor al sfingozinei, obtinut din L-serina si palmitil-CoA)

- in urma amidarii sfingaminelor se formeaza ceramide

- ceramidele sunt transformate in sfingomieline sau glicolipide la nivelul complexului Golgi

Glicerofosfatidele

Vom exemplifica prin fosfatidilcoline (PC)

Biosinteza la nivelul foitei interne a RE(lucru valabil si pentru celelalte glicerofosfatide)

materia prima: acetil-CoA si glicerol-3-fosfat

- obtinerea acidului fosfatidic (sub actiunea acil-transferazelor) din acetil-CoA si glicerol-3-

fosfat

- eliminarea fosfatului din acidul fosfatidic (sub actiunea fosfatidil-fosfatazei) cu formarea

diacilglicerolului

- adaugarea fosfo-colinei la hidroxilul diacilglicerolului (sub actiunea colinfosfo-transferazei)

Desaturarea acizilor grasi

Se face prin actiunea unui complex enzimatic ce contine citocrom b5, NADH-citocrom b5-

reductaza si acid gras desaturaze.

ROLUL RE IN BIOSINTEZA PROTEINELOR MEMBRANARE

Implicarea majora revine partii rugoase a RE.

Intervine prin:

- formarea structurii primare a lantului polipeptidic (prin intermediul transloconului) si

eliberarea lantului in lumen, sau inserarea in membrana

- prelucrarea lanturilor polipeptidice:

modificarea chimica la unele resturi ale aa

asistarea proteinelor pentru o corecta impachetare (saperone)

ex. calnexina

- transformari asupra proteinelor, care au loc concomitent sau dupa traducere

Modificarile co-/post- traducere constituie etape ale fenomenului numit maturarea

proteinelor. Rolul maturarii proteinelor este acela de a le aduce in stare functionala, de a le

sorta si redirectiona catre locurile din celula carora le sunt destinate.

Procesul de maturare va fi initiat la nivelul RE, continuat si finalizat la nivelul aparatului

Golgi!

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

48

81.Semnificatia traficului intracelular al membranelor

Parte componenta din procesul de biogeneza a membranelor.

A. Realizat intre RE si complexul Golgi:

1. modelul transportului vezicular (model tip suveica)

2. modelul maturarii cisternelor

Mecanism tip suveica:

- transport anterograd: facut prin microvezicule; presupune segregarea moleculelor a caror

prelucrare este terminata in membrana cisternelor donoare, desprinderea lor sub forma unor

vezicule de transport, migrarea catre cisterna urmatoare (acceptoare), fuzionarea cu membrana

acesteia, predarea moleculelor/macromoleculelor transportate in vederea prelucrarii

corespunzatoare bagajului enzimatic al noii cisterne

- transport retrograd: returnarea componentelor rezidente in RE, adica acele componente care

scapa accidental in microveziculele de transport in timpul selectarii si segregarii materialului

exportat, inmuguririi si desprinderii structurilor de transport din membrana RE

- reciclarea componentelor necesare reluarii procesului

Au fost evidentiate vezicule de transport ce contin molecule transportate si prelucrate la nivelul

organitului, in toata adancimea complexului Golgi, argument in favoarea modelului tip suveica.

Modelul maturarii cisternelor:

- transport anterograd: se face prin inaintarea intregii cisterne dinspre fata cis catre fata trans,

pe masura ce procesele biochimice avanseaza.

- transport retrograd: din cisternele maturate, in fiecare etapa, proteinele sunt returnate

cisernelor anterioare printr-un transport vezicular.

Prin Golgi sunt transportate agregate moleculare ce depasesc diametrul unor vezicule de transport,

ceea ce favorizeaza modelul maturarii cisternelor.

Fiecare model are dovezi si contra-argumente, controversa ramane actuala.

B. Realizat intre trans-Golgi si locatia finala:

1. trafic trans-Golgi – lizozom

2. trafic trans-Golgi – membrana celulara:

trafic trans-Golgi – membrana apicala

trafic trans-Golgi – membrana latero-bazala

Traficul trans-Golgi – membrana apicala presupune participarea:

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

49

-structurilor glucidice ale glicoproteinelor sau glicolipidelor de pe fata luminala a organitului

-structurilor de tip pluta lipidica

Transportul: implica un mecanism cooperativ, care foloseste initial ruta microtubulilor, apoi ruta

filamentelor de actina.Microtubulii sunt orientati cu capul (-) catre membrana apicala, strabatand

partial tesatura de filamente de actina.

Traficul trans-Golgian – membrana latero-bazala presupune participarea aa. Din endodomeniile

proteinelor transmembranare.

Transportul: se face tot pe calea microtubulilor, insa catre capul (+), prin folosirea kinezinelor

(proteine motor specifice pentru microtubuli) Este astfel folosita orientarea diferita a microtubulilor

cu capul (+) catre membrana latero-bazala.

Directionarea traficului membranar este asigurata de diversitatea proteinelor SNARE.

Pentru fiecare membrana tinta exista o pereche specifica v-SNARE/t-SNARE. Specificitatea acestei

perechi asigura transportul corect catre membrana acceptoare. Imperecherea corecta atrage

declansarea mecanismelor de fuziune a membranelor.

Biologie Celulara – Subiecte rezolvate 2012

50

Note:

1. S-a considerat inutila rezolvarea subiectelor legate de mitocondrie intrucat exista un

curs special despre acest organit in care subiectele sunt foarte bine rezolvate.

2. Speram la o colaborare mai buna la urmatoarele examene, spre binele tuturor. Ar

trebui sa consideram ca e destul de invatat, sa nu ne facem viata mai grea decat trebuie

sa fie prin cautarea individuala a materialele necesare. Unde-s multi munca se imparte!

3. Pentru o buna intelegere este recomandata lecturarea cursurilor, aceste subiecte fiind

materialul perfect pt un review al materiei inaintea examenului.

4. Bafta la examen!