Curs Membrane Prezentare

8/19/2019 Curs Membrane Prezentare

1/34

1. Structura membranei celulare

2. Mecanisme de transport membranar

3. Mecanisme de macrotransport

4. Receptori şi traductori de informa ţ ie

în membranele biologice


2/34

Structuri stabile

Fluiditate

Permeabilitate selectiv ă

Fosfolipidele = compu ş ii majoritari ai membranei

flexibile difuzie lateral ă rapidă

Proteinele membranareancorate libere difuzie lateral ă lent ă


3/34

Intr-o solu ţ ie apoas ă fosfolipidele formeaz ă de la sine structuri complexe

Micele Bistraturi

Lan ţurile hidrofobe se dispun spre interiorCapetele hidrofile se dispun spre exterior

Aranjament care minimizeaz ă energia liber ă

Dac ă lungimea lan ţ urilor lipidice cre ş te stabilitatea bistratului cre ş te permeabilitatea bistratului scade

c r e ş t e

l u n g

i m e a

l a n ţ u

l u i h i d r o

f o

b 2 - 4 atomi CLipide solubile în ap ă

5 - 9 atomi CMicele

10 - 15 atomi CBistraturi semi-stabile

> 15 atomi CBistraturi stabile


4/34

Repulsia hidrofob ă determin ăformarea bistratului lipidic

Bistratul lipidic este stabilizat prin

For ţ e Van der Waals între lan ţ urile hidrofobe

Leg ă turi de hidrogen

Atrac ţ ii electrostatice

între grup ă rile hidrofile ale lipidelor ş i moleculele solu ţ iei apoase

Temperaturi sc ăzute

Lan ţ uri hidrocarburice strâns împachetate

Membrana devine rigid ă se solidific ă

Temperatura cre ş te

Lan ţ uri lipidice mai dezordonate

Fluiditatea cre ş te Membrana se tope ş te


5/34

Membran ă solid ă Membran ă fluid ă

Bistratul lipidic = barier ă pentru molecule hidrofile

proteine, zaharuri, acizi nucleici, ioni

Membranele celulare = bistraturi lipidice în care sunt încorporate (integral sau par ţ ial)

proteine

glicoproteine lipoproteine


6/34

Mediu extracelular Lan ţ deoligozaharide

Fosfolipid ă

Glicolipid ă

Colesterol

CitoplasmăProteineintegrale

Protein ăperiferic ă

intrinseci ≡ integraleextrinseci ≡ periferice

Proteinele integrale = 70% din proteinele membranare

Caracter predominant hidrofob

Amfifile

Puternic legate de membran ă

Rol esen ţial în men ţinerea stabilit ăţ ii membranelor


7/34

Proteinele periferice

Nu au regiuni hidrofobe

Legate slab de membran ă

Se pot asocia cu proteine integrale sau cu regiuni hidrofile de la suprafa ţa membranei

10% din fosfolipidele ş i proteinele membranare leag ă covalent lan ţ uri de oligozaharide

Carbohidra ţi cu3-6 monozaharideglucoza galactoza acid sialic

absente pe fa ţ a intern ă a membranei plasmatice

cresc stabilitatea membranei

cresc vâscozitatea membranară

sunt situsuri de recunoa ş tere pentru molecule din mediul extracelular

Particip ă la procesele de recunoa ş tere celular ăcontrolate de sistemul imunitar


8/34

STEROL - lipidă ne-glicerid ă ,combina ţ ie între un steroid ş i un alcool

1 grupare OH

1 por ţiune steroid ă

1 lan ţ hidrocarburic

interac ţ ii cu PO 4

se dispun în interiorul hidrofob al membranei

Colesterolul stabilizeaz ă fluiditatea membranei pe intervale mai mari de temperatură

Temperatura de topire a membranei scade

Fluiditatea membranei depindede propor ţia lipide saturate / nesaturate

Lan ţ uri hidrocarburice saturate

Numai leg ă turi simple C – C

Lan ţ flexibil ş i liniar

Lan ţ uri hidrocarburice nesaturate Au ş i leg ă turi duble C = C

R ăsuciri ale lan ţ ului

Lipidele nesaturate nu se pot împachetaatât de ordonat precum cele saturate

Temperatura de topire scade cu câteva zeci ºC


9/34

Nu este permeabil fa ţă de

molecule polare mari

(ex. zaharuri)ioni (indiferent de m ărimea lor)

Un bistrat lipidic este permeabil pentru

molecule hidrofobe (inclusiv gaze: O 2, CO 2)

molecule polare mici, neionizate

(ex. H 2O)


10/34

CAUZE: CAUZE: CAUZE: CAUZE:

agita ţ ia termică (difuzie) atrac ţ ii sau respingeri electrostatice

Transportul pasiv se realizeaz ăf ă

r ă

consum de energie metabolică

Moleculele transportate se deplaseaz ă în sensul gradientului poten ţialului electrochimic

M MM MECANISME DE TRANSPORT PASIV ECANISME DE TRANSPORT PASIV ECANISME DE TRANSPORT PASIV ECANISME DE TRANSPORT PASIV

1. Difuzie simpl ă prin dizolvare în bistrat

2. Difuzie simpl ă prin canale

3. Difuzie facilitat ă


11/34

Fluxul net de substan ţă are sensul gradientului de poten ţ ial electrochimic

EXEMPLU Schimbul gazos

în alveolele pulmonare

C CC CANAL MEMBRANAR ANAL MEMBRANAR ANAL MEMBRANAR ANAL MEMBRANAR Protein ă integral ă complexăPoate forma o cale de trecere

pentru anumite molecule sau ioni

insolubili în matricea lipidic ă a membranei

Filtrul canalului

închis deschis CANAL


12/34

Canal acvaporinMembrana

celular ă Canal ionic

Celula

++

molecul ăde ap ă

ion

STRUCTURA UNUI CANAL IONIC

Filtrul ionic Vestibulul Poarta Senzorul

chimice anumite molecule

electrice poten ţ ialul de membrană

mecanice presiunea termice c ă ldura

electromagnetice lumina


13/34

Canal ionic

Membrana celular ă

Membrana celular ă

Filtruionic

Poarta

Vestibul

Canalele ionice au selectivitate foarte mare pentru un anumit tip de ioni

Canalul de K +

Ionii Na + sunt mai mici decât ionii K + ş i au aceea ş i sarcin ă electric ă

Mecanismul de filtrare selectivă a ionilor

Premiul Nobel 2003 - Roderick MacKinnon

Ionul K + culiseaz ă de-a lungul canalului prin legă ri succesive la câte 4 atomi O

EXEMPLU:


14/34

A

B

= Transport de substan ţă prin membran ăprin transportori difuzibili

prin ionofori formatori de pori

Proteine transportoare ≡≡≡ ≡ transportori ≡≡≡ ≡ ionofori

Nu au propriet ăţ i enzimatice

Transport în sensul gradientului electrochimic

Influx de glucoz ă difuzie facilitată


15/34

difuziesimpl ă

difuzieprin

canal

difuziefacilitat ă

molecul ătransportoare

molecule transportate

protein ăcanal

gradient deconcentra ţie

E n e r g i e

TRANSPORT PASIV TRANSPORT ACTIV

Primar

Secundar


16/34

Proteine integrale cu propriet ăţ i enzimatice= pompe

Transport împotriva gradientului de concentra ţ ie

Cuplat cu reac ţii care furnizeaz ă energie liber ă

Pompele utilizeaz ă energia ATP-ului luminii

adenina

zahar 3 grup ă ri fosfat

ATP H2O


17/34

ADP

H3O+

P i

Pompele care folosesc energia ATP

(ATP-aze)

Molecula ATP se leag ă la molecula pompei

ATP este hidrolizat la ADP

Pompa absoarbe par ţ ial energia furnizat ă

Pompa î ş i schimb ă conforma ţ ia

Translocarea moleculei hidrofile

Relaxarea pompei

Pompa revine la conforma ţ ia ini ţ ial ă


18/34


19/34

Ca 2+-ATP-aza

Concentra ţ ie redus ă de Ca 2+ în citosol ~100 nM

Reticul endoplasmatic Mediu extracelular

~1 mM

Ca 2+-ATP-az ă deficitar ă

Nivel toxic al calciului citosolic

≡ moartea celular ă programat ă

Plasmalem ăMembrana reticulului ER/SR

Celulele pot sintetiza pompe membranare pentru a elimina substan ţ e toxice sau medicamente

Rezisten ţa la medicamente în chimioterapie

Pompele membranare sunt reversibile

Na +-K+-ATP-aza poate func ţiona în sens invers

Sintetizeaz ă ATP

Sintetizeaz ă ATP folosind gradientul de H +sau

Produce un gradient H + folosind ATP

ATP-sintaza


20/34

Cotransport ≡ Transport cuplat

Transportori complec ş i care cupleaz ădoi gradien ţ i electrochimici diferi ţ i

Cotransportori

SIMPORT Moleculele sunt transportate în acela ş i sens

ANTIPORT Cele dou ă tipuri de moleculesunt transportate în sensuri opuse

Transferul glucozei din intestin în sânge

difuziefacilitat ă aza

glucoza

glucoza

glucoza

glucoza

glucoza

Intersti ţ iu

Lumen

Epiteliu intestinal

Lumen intestinal

Intersti ţ iu

10 mM Na +

144 mM Na +

144 mM Na +

Blocaj cuoligomicin ă

Inhib ă Na+

-K+

-ATPaza


21/34

In celulele nodulului sinusal ş i atrioventricular

Antiport electrogenic 3 Na +/ 1 Ca 2+

Influx de sarcin ă net ă +e

Na +-K+-ATP-azaEflux de Na +

Influx de K +

Eflux de Ca 2+

Influx de Na +

Eflux de sarcin ă net ă +e

Ionul Concentra ţ iaextracelular ă

(mM)

Concentra ţ iaintracelular ă

(mM)

Na + 145 15

K+ 4 150

Ca 2+ 2 10 -4


22/34

ActivitateaActivitateaActivitateaActivitatea spontanaspontanaspontanaspontana ritmicaritmicaritmicaritmicaaaaa nodurilor nodurilor nodurilor nodurilor sinoatrialsinoatrialsinoatrialsinoatrial sisisisi atrioventricular atrioventricular atrioventricular atrioventricular

timptimptimptimp

P o

t e n t i a

l e

l e c

t r i c

P o

t e n t i a

l e

l e c

t r i c

P o

t e n t i a

l e

l e c

t r i c

P o

t e n t i a

l e

l e c

t r i c m e m b

r a n a r

m e m b

r a n a r

m e m b

r a n a r

m e m b

r a n a r

Potentialde repaus

Potentialde actiune

fluxurilefluxurilefluxurilefluxurile ioniceioniceioniceionice prinprinprinprin membranamembranamembranamembrana determinadeterminadeterminadetermina crestereacrestereacrestereacrestereapotentialuluipotentialuluipotentialuluipotentialului dededede repausrepausrepausrepaus panapanapanapana la ola ola ola o valoarevaloarevaloarevaloare dededede pragpragpragprag, ,,,la carela carela carela care fibrafibrafibrafibra sesesese depolarizeazadepolarizeazadepolarizeazadepolarizeaza spontanspontanspontanspontan

prepotential

depolarizare repolarizare


23/34


24/34

membran ă

membran ă

particul ă solid ă

material extra-

citoplasmatic

Citoplasm ă

Mediu

extracelular

FagociteMacrofage

substan ţ e toxice reziduuri celulare bacterii

distrug

Similar ă fagocitozei Celula înglobeaz ă lichid extracelular

Anumite substan ţ e extracelulare se leag ăla receptori membranari specifici

induc formarea de vezicule membranare

Celulele preiau colesterolul transportat de sânge


25/34

Vezicule cu material intracelular

sunt transportate spre membrana plasmatic ăfuzioneaz ă cu membrana

elibereaz ă materialul în exteriorul celulei

Secreţia de insulinăEliberarea anticorpilor în sângeEliberarea de neurotransmiţători

EXEMPLE

Vezicule cu material extracelular sunt înglobate în celul ă

traverseaz ă celula fuzioneaz ă cu membrana plasmatic ă elibereaz ă materialul în spa ţ iul extracelular

Transcitoza prin endoteliul capilar Trecerea proteinelor plasmatice

din sânge în spa ţ iul extravascular


26/34

Membranele celulare suntdegradate, reciclate ş i regenerate

Reticul endoplasmatic

Veziculede transport

Aparatul GolgiNucleuRibozomi

Enzimedigestive

Membranaplasmatic ă

Citoplasm ăMediu extracelula

Lizozomi

Degradarea componentelor membranare se produce în lizozomi

Enzime digestive

Activitate enzimatic ă defectuoas ă

Afec ţiuni neurologice !

Stocare excesiv ă de material membranar în lizozomi

Stocarea proteinelor-receptor în reticulul endoplasmatic

Afec ţiuni cardiace !


27/34

= Protein ă integral ă complex ă

recep ţ ioneaz ă un stimul extracelular

Semnal primar ≡ Mesager primproduce un semnal secundar

M MM Mesager secund esager secund esager secund esager secund

Determin ă o serie de procese celulare

R ăspunsul celular la stimulul extern


28/34

Mesagerii primi mediatori chimicihormoniantigeni

medicamente

Mesagerul secund complexul receptor – mesager primo molecul ă sintetizat ă de celul ă

c-AMP c-GMP DAG IP 3

Sinteza moleculei semnal

Eliberarea moleculei semnal

Transportul moleculei semnal c ă tre ţ int ă

Detec ţ ia semnalului

R ăspunsul celular Desprinderea moleculei semnal de receptor


29/34

Semnale endocrine

hormoni produ ş i de glandele endocrine

Eliberare de hormoni în sânge

Gland ă endocrin ă

Vas de sânge

Celule ţintă

Semnale paracrinegenerate de celule; ac ţioneaz ă local

Celul ă secretoare Celul ă ţ intă învecinat ă

Ex: Transmiterea semnalului de la o celul ă nervoas ă la alta de la o celul ă nervoas ă la o celul ă muscular ă


30/34


31/34

Receptori asocia ţ i cu canale ionice

Receptori asocia ţ i cu o protein ă G

Receptori asocia ţ i cu enzime

Receptori metabotropi

Receptori ionotropi

= Proteine-receptor care formeaz ă canale ionice

Zon ă receptoare leag ă mesagerul prim

Zon ă efectoare

comunic ă senzorului comandade deschidere / închidere a por ţii


32/34

Ligand Ca 2+

Canal închis Canal deschis

Receptor

Receptorul nicotinic de acetilcolin ă


33/34

1

2

3 4 5

6

7

I

II

III

αγ

β

GDP

α

GTP

GTP GDP

Pi

γβ

N

C

membrana

Citoplasm ă

Mediu extracelular

P

PP

PIP 2

α

GTPγ

β

PLC β2 PLC β1

+

OH

DAG

P

PP

IP 3

Mediu extracelular

membrana

Citoplasm ă


34/34

R ăspunsul celular:- Cre ş terea permeabilit ăţ ii pentru glucoz ă- Sinteza de glicogen - Glicoliza - Sinteza de acizi grasi

Receptorul de insulin ă

In celulele musculare

Vezicule citoplasmatice cu Glut4

INSULINA exocitoz ă

Influx de glucoz ă prin Glut4

Difuzie facilitat ă

Curs Membrane Prezentare

Documents

Transcript of Curs Membrane Prezentare