Biologie celulara subiecte

Biologie celulara subiecte:

1.Conceptul actual despre organizarea membranelor celulare

-membrana este o pelicula foarte subtire (cativa nm) si foarte flexibila, ce acopera si delimiteaza compartimentul citoplasmatic, controleaza schimburile cu mediul inconjurator, se comporta ca un sistem de receptie-transductie si constituie substratul adezivitatii celulare. Ea prezinta si diferentieri speciale cum sunt dispozitivele jonctinale, microvilii, cilii, flagelii, etc.

-in esenta, continuumul bilipidic, asimetric si fluid , reprezinta axul intregului edificiu molecular; pe cele doua fete hidrofile, proteinele sunt distribuite asimetric si in aranjamente foarte caracteristice;

-membrana celulara este alcatuita din trei parti componente principale: a)plasmalema, complexul lipoproteic, in grosime de cca 7,5 nm; b)glicolema, complexul glicoproteic, superficial in grosime de cca 50 nm si c) citoscheletul membranei, reteaua de proteine asezat pe fata interna a plasmalemei in grosime de cativa nm.

2.Compozitia chimica si functiile membranei

-in alcatuirea membranelor celulare participa apa cu aproximativ 30% din masa umeda, substantele organice cu cca 70% si sarurile minerale in cantitati foarte mici. 90% din masa uscata a membranelor este reprezentata de lipoproteine si ca glucidele sunt numai in cateva procente. In majoritatea membranelor, proteinele sunt intre 55 si 60% iar lipidele intre 35 si 40%. Membranele mielinice fac exceptie majoritatea sunt lipide. Totalitatea lipidelor din suprafata celulei sunt localizate in plasmalema, unde formeaza o foita continua si hidrofoba ce constituie axul in jurul caruia se organizeaza toate celelalte populatii de molecule din membrane. Glucidele sunt prezente exclusiv in glicolema numai sub forma de fragmente de molecule relativ scurte, fie conjugate cu proteine fie atasate la capetele hidrofile a unor lipide de pe fata externa a continumuului lipidic. Proteinele sunt reprezentate in toate cele trei straturi ale suprafatei celulare – in plasmalema, in principal de o parte si de alta a continuumului lipidic; in glicolema alcatuind tesatura pe care sunt atasate glucidele; in citoscheletul membranei, unde realizeaza o retea foarte fina si foarte supla.

Functii:

-membrana permite patrunderea subst in celula,acopera si delimiteaza compartimentul citoplasmatic, controleaza schimburile cu mediul inconjurator, se comporta ca un sistem de receptie-transductie si constituie substratul adezivitatii celulare.

3.Lipide membranare – definitie si clasificare

*Lipidele reprezinta 40-50% din materialul organic al membranelor. Sub aspect molecular ele reprezinta componenta structurala de baza a membranelor celulare.ele sunt structurate in membrane sub forma de bistrat cu capete hidrofile la exterior si cozile hidrofobe in interior,bistrat care prezinta proprietatzi fluide,manifestate bidimensional.In bistrat lipidele au o distributie asimetrica si sunt de o mare eterogenitate.

Lipidele membranare reprezinta o categorie larga de subst 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(acizi carboxilici cu lant alifatic liniar,adica o catena liniara continand mai multi atomi de carbon).

Lipidele sunt molecule mici cu posibilitati mari de mobilitate.sunt molecule relativ insolubile in medii apoase.structura lor este deosebit de complexa.

*in membranele celulare intalnim numai 3 tipuri de lipide pe care le putem clasifica, in functie de structura lor chimica globala, in:fosfolipide(70-75%),colesterol(20-25%),glicolipide(1-10%)

4.Fosfolipide – distributie, mobilitate

*Fosfolipidele formeaza marea majoritate a lipidelor din endomembrane si cca 75% din lipidele citolamei. Fosfolipidele cele mai frecvent prezente in citomembrane sunt fosfatildicolina, sfingomielina, fosfatidietanolamina si fosfatidilserina. Deoarece fosfolipidele concentreaza la un capat radicalii hidrofili si la celalalt capat radicalii hidrofobi, sunt denumite molecule amfipate sau bimiodale. Moleculele bimodale au proprietatea de a se orienta in monostrat. Atunci cand concentratia fosfolipidelor este mai mare decat cea necesara pentru a satura interfetele se formeaza micelii.

Cele mai bine reprezentate lipide din membranele celulare sunt fosfolipidele,care reprezinta 70-75% dintre lipidele membranare.Acestea se pot clasifica in functie de poliolul din structura in:

-fosfogliceride(glicerofosfatide)-daca poliolul este glicerina

-fosfosfingozide(sfingofosfatide/sfingozide)-daca poliolul este sfingozina,de fapt un aminoacid cu un lant alifatic.

Structura unui fosfoglicerid este:2 lanturi alifatice(formand coada hidrofoba a lipidului),si pe de alta parte o molecula,notata simbolic cu X,atasata prin intermediul unei grupari fosfat,impreuna formand partea esentiala a capului hidrofil.In functie de restul X din capul hidrofil,fosfogliceridele se impart in:

-fosfatidilcoline(PC),cand X e colina

-fosfatidiletanolamine(PE), cand X e etanolamina

-fosfatidilserina(PS),X-serina

-fosfatidilinozitoli(PI),X-inozitol

-acid fosfatidic(PAA),X fiind un atom de hidrogen

Echivalentul fosfatidilcolinelor pt sfingofosfolipidele membranare sunt sfingomielinele.(SM)

Fosfolipidele in care 2 molecule de acid fosfatidic sunt condensate la hidroxilii laterali ai unei a 3 a molecule de glicerina,structurand cardiolipine.

Fosfolipidele echivalente fosfatidiletanolaminelor,care in pozitia 1 a glicerinei au eterificat un alcool gras,numite plasmalogeni.

*miscari intramoleculare:de rotatie si de flexie

Miscari intermoleculare:de translatie si “flip-flop”

5.Rol lipide membranare

Fara bistrat lipidic nu pot exista membrane celulare.Acesta reprezinta componenta structurala de baza a lor,functia structurala a lipidelor membranare organizate in bistrat fiind esentiala.Bistratul lipidic confera membranei celulare rolul de bariera.Ele sunt implicate in importante functii metabolice,acele functii care unesc celula cu mediul inconjurator.Glicolipidele sunt implicate in fenomene de recunoastere si semnalizare intracelulara.Rolurile metabolice ale lipidelor sunt cunoscute pentru fosfolipide.Acestea pot fi modificate de enzime specifice numite fosfolipaze.Aceste modificari se petrec ca urmare a unor procese de semnalizare.Exista mai multe tipuri de fosfolipaze,care au proprietatea de a elibera diverse molecule din structura complexa a fosfolipidelor.Acestea sunt:

-fosfolipaza A1,elibereaza acidul gras din pozitia 1 a glicerinei

-A2,care detaseaza acidul gras din pozitia 2 a glicerinei,cu formare de lizofosfatide

-B,care scoate ambii acizi grasi din structura fosfolipidelor

-C,care desface legatura dintre glicerina si fosfat,cu eliberarea diacilglicerolilor(DAG)

-D,care elimina restul hidrofil X,cu eliberarea PA

6.Proteine membranare generalitati si clasificare

-o mare parte din proteinele membranei celulare sunt localizate la nivelul plasmalemei si ele se afla in relatii speciale cu bistratul lipidic. Caracterizarea cea mai generala a proteinelor plasmalemale poate fi exprimata prin termenii de diversitate si mobilitate.Raportul molecular intre lipide si proteine ce alcatuiesc membranele celulare este in medie de aprox 50/1.Regula de principiu care sugereaza corespondenta intre raportul lipide/proteine dintr-o membrana si importanta functionala a acesteia:

-cu cat functiile metabolice ale unei membrane sunt mai accentuate,cu atat continutul de proteine al acelei membrane este mai ridicat

-cu cat rolul de barieira al unei membrane trebuie sa se manifeste mai pregnant,cu atat continutul in lipide este mai crescut.

Proteinele reprezinta substratul specificitatii suprafetei celulare. Proteinele membranare se pot clasifica in functie de pozitia lor fata de bistratul lipidic, care permite impartirea lor in doua categorii: a)proteine periferice sau extrinseci acele proteine care se afla atasate de o parte si de alta a bistratului lipidic, interactionand cu capetele hidrofile ale lipidelor;sunt in nr de 25%,sunt extractibile cu solutii saline sau agenti chelatori,au caracter hidrofil.ele se clasifica in: ectoproteine si endoproteine

b) proteine integrale sau intrinseci acele proteine care sunt cufundate in bistratul lipidic, strabatandu-l complet sau partial.sunt in nr d 75%,se pot extrage din structura bistratului lipidic prin folosirea de detergenti,sunt insolubili in apa,au caracter amfifil.Proteinele integrale care traverseaza complet bistratul lipidic sunt denumite proteine transmembranare.cele care sunt partial cufundate in bistrat nu au o denumire specifica.

Proteinele membranare au 3 domenii structurale:ectodomeniu,endodomeniu si un domeniu transmembranar.

Proteinele transmembranare se pot clasifica

-in functie de numarul de treceri prin bistratul lipidic:

1. unipas;

2. multipas.

-Clasificare in functie de orientarea lantului polipeptidic fata de bistratul lipidic:

1. tip I – NH2 terminal in ectodomeniu;

2. tip II – NH2 terminal in endodomeniu.

7.Proteine membranare exemple si descriere

-in functie de versantul bistratului lipidic caruia ii sunt asociate se clasifica in ectoproteine – proteine periferice asociate foitei externe a bistratului, asadar expuse la exteriorul membranei celulare sau pe fata luminala a membranelor organitelor; endoproteine – proteine periferice asociate foitei interne a bistratului, asadar expuse pe versantul citoplasmatic al membranelor si endomembranelor.

-glicoforina: glicoproteina abundenta; 30 kD;

migrare atipica; 131 aa; proteina transmembranara,

unipas, tip I; ectodomeniu mare cu 16 lanturi glucidice;

endodomeniu mic; domeniu transmembranar cu 26aa;

functie necunoscuta.

-spectrina: proteina periferica (endoproteina) situata pe versantul intern al membranei si reprezinta componenta de baza a ceea ce numim citoschelet asociat membranei;

forma de bastonas; echivalent in alte celule - fodrina.

- banda 3: functia – canal de schimb anionic (HCO3

-/Cl-);

~100 kD; ~930 aa; proteina transmembranara, multipas,

tip II; domeniul transmembranar – cel putin 13 treceri in

αhelix prin bistratul lipidic (~50% din masa moleculara);

endodomeniul mare, ~400 aa, ~40kD, poarta gruparea

NH2-terminala; ectodomeniu mic, ~20 aa, doar 2 lanturi

glucidice.

Mobilitatea proteinelor membranare consta in miscari de rotatie si miscari de translatie. Miscarea de rotatie a proteinelor membranare in jurul propriei axe, denumita si difuzie rotationala, este de cel putin 100 de ori mai lenta decat a lipidelor. Miscarea de translatie, denumita si difuzie laterala, este si ea mult mai lenta decat a lipidelor, fiind in medie de 1microm/s.

8.Mobilitatea proteinelor asociate membranei si rolul ei

-mobilitatea proteinelor membranare consta in miscari de rotatie si miscari de translatie. Miscarea de rotatie a proteinelor membranare in jurul propriei axe, denumita si difuzie rotationala, este de cel putin 100 de ori mai lenta decat a lipidelor. Miscarea de translatie, denumita si difuzie laterala, este si ea mult mai lenta decat a lipidelor, fiind in medie de 1microm/s.

-lentoarea difuziei laterale a proteinelor nu trebuie inteleasa numai prin dif de marime intre acestea si lipide,dar si prin interactiunile pe care proteinele le stabilesc in mod dinamic intre ele,sau cu alte structuri dinauntrul sau dinafara celulei.Astfel aceiasi proteina,in aceleasi conditii de fluiditate a bistratului lipidic,se poate misca mai repede sau mai incet in functie de situatia ei functionala de moment.pe de alta parte,migrarea laterala a proteinelor membranare poate fi limitata,din considerente impuse de nevoile functionale ale celulelor,numai la anumite domenii ale membranei.

9.Citoscheletul asociat membranei – descriere, functii

-este o retea de endoproteine cu ochiuri si noduri, solidara membranei prin atasarea la endodomeniul unor proteine transmembranare. Grosimea acestei structuri membranare este de 5-10nm. Citoscheletul asociat membranei este solidar si cu citoscheletul citosolic, retea de proteine organizata sub forma de filamente sau microtubuli la nivelul citoplasmei.

-spectrina: proteina periferica (endoproteina) situata pe versantul intern al membranei si reprezinta componenta de baza a ceea ce numim citoschelet asociat membranei; are doua subunitatzi cu geometrie fibrilara,se rasucesc usor una in jurul alteia intr-o structura elicoidala,formand bastonase flexibile;e un heterodimer format dintr o subunitate alfa si una beta, echivalent in alte celule(nervoase) - fodrina.

ankirina: endoproteina globulara; se leaga atat la subunitatea beta a spectrinei cat si la endodomeniul benzii 3.asigura ancorarea la membrana qa citoscheletului asociat la nivelul laturilor ochiurilor.

banda 4.1: proteina globulara,interactioneaza dinamic,pe de o parte cu spectrina si actina in nodurile retelei citoscheletice si,pe de alta parte,cu endodomeniile benzii 3,sau glicoforina

actina: proteina globulara (φ ~ 5 nm); apare ca oligomer in nodurile

retelei citoscheletale asociate membranei. asigura solidalizarea componentelor la nivelul nodurilor

Citoscheletul asociat membranei este responsabil de mentinerea si/sau modificarea formei celulelor, ca si geometria membranei.

10.Rolul proteinelor membranare

Proteinele completeaza si nuanteaza eterogenitatea, asimeria si fluiditatea bidimensionala a membranelor

Au si rol structural, dar principala lor menire este de ordin metabolic, asigurndand interactiunea celulelor cu mediul, participand la o multitudine de procese destinate atat schimbului de substanta, cat si de informatie.

Asigura functiile metabolice ale membranelor, dar au si rol structural.

Functii ale proteinelor membranare:

– Transportori prin membrana (canale, pompe, conexoni);

– Transportori cu membrana (clatrina, caveolina);

– Receptori (hormoni, factori de crestere, citokine chemokine);

– Molecule de adeziune (integrine, aderine);

– Enzime (metaloproteinaze de matrice extracelulara,fosfolipaze);

– Proteine de semnalizare;

– Proteine structurale.

Proteinele membranare sporesc eterogenitatea si asimetria compozitionala ale membranelor si moduleaza proprietatile fluide ale acestora,adica accentueaza si moduleaza caracteristicile induse de bistratul bilipidic.Ele coopereaza cu lipidele atat in structurarea membranei cat si in perfectarea functionalitatii acesteia,prin rolul lor metabolic,cel care asigura integrarea celulei cu mediul.

11.Glicocalix, definitie caractere generale

-glicocalixul reprezinta invelisul glucidic al celulelor, constituit din structuri oligozaharidice inserate pe lipide ale foitei externe a bistratului, sau pe proteine. Din pct de vedere la structurii biochimice globale glicocalixul este alcatuit din trei componente: glicolipide, glicoproteinele si proteoglicanii. Grosimea medie a glicocalixului este in medie intre 20 si 50 nm. In structura glicocalixului nu participa toate monozaharidele existente in natura. Numai sapte intra in alcatuirea lanturilor oligozaharidice ale glicolipidelor si glico proteinelor: glucoza, galactoza, manoza, fucoza, n-acetil-glucozamina, n-acetil-galactozamina, acizii sialici.

Generalitati asupra compozitiei glucidice a glicocalixului:

• Monozaharide componente: Glc, GlcNAc, Gal, GalNAc, Man, Fuc, acizi sialici (SA)

• Glicolipidele: 1 lant oligozaharidic, neramificat

• Glicoproteinele: mai multe lanturi, ramificate, inserate N-, sau O-glicozidic

12.Functiile glucidelor membranare

Rol protector deoarece glicocalixul protejeaza structura membranei celulare impotriva agresiunilor fizico-(bio)chimice

Confera membranei rezistenta mecanica,controland accesul catre straturile profunde ale sale

Membranele sunt protejate de secretii glicoproteice abudente(mucoase gastrice si intestinale)

-participa la sarcina electrica negativa a suprafetei celulare;

-necesare, dar nu neaparat suficiente functionarii receptorilor;

-participa la fenomene de recunoastere celulara: purtatoarele antigenelor de grup sanguin; extravazarea leucocitelor; fertilizarea(functionarea spermatozoidului cu ovocitul).

13.Conceptul de microdomenii de membrane

Caracterul mezomorf al bistratului lipidic___Microdomenii de membrana care pot fi denumite: plute lipidice si au o deosebita importanta atat structural,cum ar fi caveolele(structuri specializate ale membranei) dar si metabolica,tinand laolalta molecule si macromolecule destinate a functiona impreuna in complexe supramoleculare.

Plutele lipidice fie planare,fie invaginate sub forma caveolelor se caracterizeaza printr o  fluiditate mai mica incomparatie cu restul bistratului.Prezenta plutelor lipidice si eterogenitatea lor sustin si nuanteaza ideea de mozaic fluid a organizarii membranelor.Plutele lipidice pot fi asemuite unor sloiuri de forme,dimensiuni si organizari variate ce plutesc in oceanul lipidic mai putin specific organizat.Caveolele reprezinta o forma de plute lipidice,ce se dispun individual,sau in ciorchini la nivelul membranei.

Eterogenitatea plutelor lipidice  a fost evidentiata prin:

-diferiti detergenti neionici

-analize imunocitochimice

14.Receptori intracelulari definitie, caracteristici, clasificare

-receptorii sunt dispozitive moleculare specializate, asezate pe fata externa a membranei celulare, cu ajutorul carora se intercepteaza semnale sau mesaje venite pe cale nervoasa sau pe cale umorala. Termenul generic de ligand defineste toate substantele care vehiculeaza pe cale umorala sau nervoasa, se leaga de receptori si moduleaza functia celulara. Din categoria liganzilor fac parte unele substante produse de celule care actioneaza specific asupra unui grup de celule ''tinta'' la nivelul carora induc modificari metabolice in concordanta cu necesitatile organismului. Ele sunt denumite mesageri extracelulari sau mesageri de ordinul I. Exemple de mesageri de ordinul I sunt neurotransmitatorii si hormonii. Exista doua mari categorii de receptori:receptori pt substante endogene si receptori pt substante exogene.

15.Receptori pentru hormoni si neurotransmitatori – clasificare

-receptorii pt hormoni: dintre acestia mai bine caracterizati sunt receptorii pt insulina care au fost izolati din celulele adipoase si hepatocite. Ei au masa moleculara 300000 dal si pt fiecare celula exista cca 10000 de receptori pt insulina. Desi receptorii pt ceilalti hormoni nu au fost inca izolati, se considera ca toate celulele „tinta” pentru hormoni prezinta receptori care intercepteaza si transmit mesajul hormonal in celula.

-receptorii pentru neurotransmitatori sunt situati intotdeauna la nivelul fetei externe a membranei postsinaptice a celulelor nervoase, musculare sau efectoare receptorii influxului nervos. Mai bine cunoscuti sunt receptorii pt acetilcolina, noradrenalina, serotonina, histamina, dopamina, etc.

16.Explicati modularea activitatii adenilatciclazei membranare de catre receptorii cuplati cu proteine G heterometrice

Familia receptorilor cuplati cu proteinele G cuprind:7 domenii transmembranare -helix

Domeniul extracelular reprezinta zona majora de legare pentru hh. mari

Domeniile intramembranare: „buzunar hidrofob”- zona de legare pentru hh. mici

Legarea hormonului produce modificari conformationale ale R, care vor fi transmise in zona intracelulara care prezinta un situs de cuplare cu proteina G si ulterior unui sistem efector

Proteinele G:

Leaga nucleotide guaninice (GTP, GDP)

Localizare: partea citosolica a mb

Tipuri:

*Gs- stimuleaza adenilat ciclaza (AC)

*Gi- inhiba adenilat ciclaza (pt. 2, SS, angiotensina II)

*Gq- stimuleaza fosfolipaza C (PLC)

*Gt (transducina)- activeaza GMPc-fosfodiesteraza

Alcatuire: complex heterotrimer

Subunitatea : leaga GTP/GDP

Subunitatea : inhiba activitatea subunitatii

Formele proteinei G

Proteina G are doua forme:

*Forma activa ( -GTP):

- leaga GTP si este disociata de (prezinta activitate GTP-hidrolazica- autocatalitica)

*Forma inactiva ( -GDP):

- Heterotrimerul leaga GDP

SISTEME EFECTOARE GENERATOARE DE MESAGERI SECUNZI

Mesagerii secunzi- poarta informatia de la mesagerul prim (hormonul) in interiorul celulei si modifica activitatea unor proteine intracelulare.

Tipuri:

*Sistemul adenilat ciclazei

*Sistemul guanilat ciclazei

*Sistemul fosfolipazei C

*Sistemul tirozin kinazei

Sistemul adenilat ciclazei (Sistemul mesagerial secund tip A)

Alcatuire: R, Prot G, AC, protein kinaza AMPc-dep, FDE (fosfodiesteraza), fosfoprotein-fosfataza

Mesager secund: AMPc

Adenilat ciclaza:

-enzima integral membranara

-e activata de Gs si inhibata de Gi

Catalizeaza reactia: sub actiunea adenilat ciclazei din ATP  se sintetizeaza AMPc(acid adenozin monofosforic ciclic)

17.Mesageri secunzi – definitie, exemple, efectori intracelulari

-AMP-c este considerat mesager de ordinul II in citosol, intrucat determina efecte metabolice specifice induse de mesgerul de ordinul I prin intermediul receptorilor. In modelul de mesager secundar, ligandul nu intra in celula si impactul cu celula are loc la suprafata membranei celulare. Deci efectele biologice ale ligandului sunt mediate in celula prin AMP-c si nu prin ligand.

18.Transport pasiv – clasificare, exemple

-realizeaza trecerea moleculelor mici prin membrana celulara in sensul gradientului de concentratie, iar in cazul unor ioni in sensul gradientului electrochimic. Folosind energia care rezulta din miscarea moleculelor dintr-o parte in alta in sensul gradientelor, transportul pasiv se face fara consum de energie; este deci independent de metabolismul celular. Transportul pasiv are loc fie prin difuziune simpla, fie prin difuziune facilitata.

19.Calea de semnalizare JAK-STAT

20.Aquaporine – semnificatie si implicatii medicale

Prin electroforeza s-a dovedit ca canalele pentru transportul apei sunt, de fapt, proteine-canal, denumite ulterior aquaporine. Exista o familie a acestor proteine-canal pentru apa (aquaporine, AQP) care numara 11 membrii, numerotati de la AQP0 la AQP10, aquaporina 1 fiind prima descoperita, in membrana celulei rosii. Aceasta familie a aquaporinelor cuprinde doua tipuri de proteine-canal: aquaporinele propriu-zise, care transporta apa, si aquaglicoproteinele, avand rolul, la randul lor, de a transporta pe langa apa si glucoza. Aquaporinele sunt localizate in membranele tuturor celulelor din corpul uman, avand un rol deosebit de important in cresterea, dezvoltarea si mentinerea sanatatii organismului. Aquaporina este o proteina formata din patru unitati de a-aminoacizi, cu o structura extrem de complexa. Forma acesteia este perfect adaptata transportului de apa, avand o forma de clepsidra care strabate toata membrana celulara. Partile largi ale acestei clepsidre proteice sunt variabile in functie de tipul de celula in care se afla, dar partea ingustata este constanta pentru toate celulele si are un diametru identic cu cel al unei molecule de apa.

Aceasta forma de clepsidra a AQP are multiple avantaje pentru transportul de apa. Astfel, moleculele de apa pot circula in ambele directii cu viteza, atat din exterior spre celula, cit si dinspre celula spre exterior si asigura perpetuarea vietii celulelor, tesuturilor si deci, a intreg organismului.

Canalul de apa este astfel conceput incat sa faciliteze inclusiv oxigenarea celulelor si tesuturilor.

21.proteine g heterometrice si proteine G mici – asemanari si deosebiri

Proteinele G sunt heterotrimeri,cele 3 subunitati sunt denumite alfa,beta si gama.Subunitatea alfa are capacitatea de a lega nucleotide guanozinice:GDP sau GTP.in starea de repaus,subunitatea alfa leaga GDP.La cuplarea receptorului cu ligandul subunitatea schimba GDP cu GTP.

O parte dintre reprezentantii marii familii a proteineloG monomerice(proteine G mici)

-functie de comutatori moleculari

-capacitate de a lega nucleotide guanozinice(GTP in stare activata)

-capacitate de a hidroliza GTP(implicit cu trecerea la GDP,si la stare inactivata)

Participa la numeroase procese celulare:procese de endocitoza,traficul intracelular al unor vezicule,importul de material sper nucleu,elongarea unor fractiuni polipeptidice in timpul traducerii.

22.Modalitati genetice de reglare a activitatii canalelor ionice membranare

23.Transport activ – clasificare si exemple

-este modalitatea de transport transmembranar caracteristica celulelor vii. El asigura schimburi foarte rapide prin membrana a unor molecule si ioni de importanta vitala pentru celule impotriva gradientelor de concentratie sau a celor electrochimice. Intrucat transportul de molecule si ioni impotriva gradientelor se face cu consum de energie libera rezultata din metabolism, este metabolic-dependent. Transportul activ prin pompe ionice.Pt mentinerea gradientului ionic intracelular trecerea ionilor prin membrana celulara se face de cele mai multe ori in directia termodinamica nefavorabila, impotriva gradientului de concentratie sau a celui electrochimic.Pompele ionice pot transporta un singur ion (pompa de Ca+) sau concomitent doi ioni (pompa de Na+)

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

Mentinerea unor inegalitati de concentratie ionica (de exemplu, pentru sodiu si potasiu) nu pot fi explicate decat daca se ia in considerare existenta unor mecanisme de transport activ ('pompe'). Aceste mecanisme, care se realizeaza cu consum de energie metabolica, pot interveni fie accelerand deplasarea de-a lungul unui gradient., fie diminuand sau chiar suprimand efectul gradientelor electro-chimice.

In functie de modul in care se realizeaza si se utilizeaza energia necesara, transporturile active pot fi de doua tipuri: transportul activ primar si transportul activ secundar.

Transportul activ primar se caracterizeaza prin faptul ca utilizeaza direct ATP in vederea transportului, care este realizat cu ajutorul unor ATPaze specifice fiecarei specii ionice sau molecule transportate. Este din nou vorba despre structuri moleculare proteice cu zone hidrofobe care traverseaza membrana. Hidrolizand ATP, aceste structuri elibereaza energia necesara unor transconformari generate prin fosforilare.Transformarile mobilizeaza substratul spre fata opusa a membranei. Aici procesul se inverseaza prin defosforilare, urmata de trecerea ciclica intr-o a doua configuratie,apta sa asigure transportul altui substrat in sens invers.
Cea mai bine cunoscuta dintre ATPazele de transport este Na+/k+ ATPaza formata dintr-o subunitate 'catalitica' - alfa si o subunitate glicoproteica beta.

25.Mecanisme de semnalizare transmembranara via receptori cu activitate tirozin kinazica

Familie de proteine transmembranare cu urmatoarele proprietati:

-un domeniu citoplasmatic cu activitate tirozin kinazica

-un singur domeniu transmembranar

-pt activare este nevoie de dimerizare sau oligomerizarea receptorilor

-activarea se face prin fosforilare incrucisata

-procesul de autofosforilare activeaza tirozin kinaza sa lege si sa fosforileze alte proteine citoplasmatice implicate in semnalizare

-aceste proteine fosforileaza proteine care participa proteine care participa direct la executia instructiunilor continute de mesajul extracelular

-transductia semnalului este mediata de parti ale moleculelor implicate,parti ce contin secvente denumite SH2 si SH3,ce se leaga de resturile fosfotirozina(SH)

26.Care sunt destinatiile posibile ale materialului extracelular internalizat prin endocitoza de receptori? - exemple

27.Etapele fagocitozei

-prin fagocitoza celulele transporta din mediul extracelular in citoplasma particule de natura foarte diferita, utilizand regiuni specializate din membrana celulara purtatoare de receptori. Intr-o prima etapa complexul antigen-opsonina este recunoscut de receptorii de la suprafata fagocitelor si fixat de membrana celulara determinand activarea receptorilor. Activarea receptorilor duce la agregarea proteinelor contractile bogate in actina de la niv citoscheletului si determina emiterea de pseudopode. Ele inconjoara strans particula si ca urmare apar interactiuni receptor-particula pe toata suprafata ei, care fixeaza particula de membrana pseudopodelor. Pseudopodele care inconjoara particula se unesc si la locul de unire fuzioneaza, favorizand formarea unei vezicule care cuprinde particula fara lichid din fluidul extracelular, denumita fagozom. In citoplasma fagozomii se unesc cu lizozomii care cuprinzand enzime de tipul hidrolazelor acide degradeaza sau digera particulele introduse in fagozomi din mediul extracelular.

28.Jonctiunea stransa

-jonctiunile stranse sunt dispozitive de adezivitate cu o dispozitie „in panglica” impermeabile pentru markerii intercelulari separand net compartimentele tisulare cu compozitii chimice diferite. In organizarea jonctiunilor stranse, membranele adiacente se apropie complet una de alta pentru a edifica structuri pentalaminate impiedicand astfel scurgerea moleculelor printre membranele angajate in organizarea dispozitivului jonctional. Principalele proprietati ale jonctiunilor stranse sunt: a) dispozitive de adezivitate intercelulara flexibile si sigure; b) bariere chimice si fizice intercelulare; c) confera polaritate celulelor angajate in astfel de jonctiuni; d)apar timpuriu intre celulele embrionare de obicei sub forma de macule, pt ca apoi sa dispara sau sa se transforme treptat in zonule pe masura diferentierii celulelor respective.

29.Jonctiunea de ancorare pe filamente de actina

-jonctiunile focale sunt o varianta a joctiunilor stranse al caror rol preponderent in adezivitatea celulara. La niv jonctiunilor focale membrana celulei se apropie de substratul sau de adezivitate pana la o distanta de 10-15 nm. Pe frontul E (sau extracelular) se afla filamente glicoproteice de fibronectina. Pe frontul P (intracelular) al jonctiunii se aglomereaza fascicule de microfilamente matriciale reprezentate de actina si vinculina care se asocieaza cu membrana plasmatica prin intermediul unor densificari submembranoase

30.Jonctiunea de ancorare pe filamente intermediare

31.Filamente de actina

-actina se gaseste in cele mai multe celule in proportie de 10% din totalul proteinelor celulare. Cantitatea ei in celule difera dupa gradul de activitate al acestora. Moleculele de actina apar sub forma polimerizata filamentoasa (actina F) in microfilamente fie depolimerizata – monomerica (actina G) in citosol. Filamentele de actina se asocieaza in parte cu endomembranele si se leaga de obicei de membrana celulara de suprafata.

Fiecare monomer de actina G globulara prezinta situsuri de legare,ce mediaza interactiunea cap-coada cu alti 2 monomeri.Filamentele de actina au o polaritate distincta si doua capete:plus si minus.

In solutii cu nivel ionic scazut actina F se depolamerizeaza in monomeri.Actina G polimerizeaza spontan,daca nivelul ionic creste la nivelul fiziologic.

32.Filamente de miozina

-miozina se gaseste in cantitate redusa in celulele nemusculare, fiind de forma si marime diferita in aceeasi celula. Legarea microfilamentelor de membrana de suprafata se realizeaza prin diferite proteine (alfa-actinina si vilina). Legarea microfilamentelor este esentiala pt formarea citoscheletului precum si pt unele procese celulare de baza ca citokinezia, miscarile filopodiale si microvilare, etc.

33.Proteine asociate actinei

Proteinele ce crosslinkeaza filamentele de actina in bandelete,uzual sunt proteine cu molecule mici si rigide astfel incat filamentele de actina sa se aseze regulat,paralel intre ele.

Sunt 2 tipuri structurale functionale de bandelete realizate de proteine asociate actinei:

-ce contin filamente de actina paralele distantate la mici spatii intre ele.ex:fimbrina(la inceput izolata de microvilii intestinali,apoi gasita in proiectiile digitiforme ale membranei in dif tipuri celulare)

-ce contin filamente ce sunt dispuse paralel,dar la distante mari si sunt capabile de contractie.ex:alfa-actinina(formeaza dimeri pt a lega doua filamente diferite)

Reteaua de filamente de actina este generata si mentinuta de o molecula mare:filamina-ABP-280(prezenta in forma dimerica,alc din 2 subunitati)

O alta proteina asociata actinei este spectrina,ce formeaza baza citoscheletului cortical(un tetramer,alc din 2 lanturi polipeptidice,alfa si beta)

34.Filamente intermediare

-sunt prezente in celulele eucariotelor superioare, fiind diferite de microfilamentele de actina si microfilamentele de miozina. Sunt numite intermediare pt ca diametrul lor de aproximativ 10 nm este situat intre cel al microfilamentelor mici de actina si cel al microfilamentelor mari de miozina 25nm. Dupa proteinele componente sunt de mai multe tipuri: microfilamente formate din precheratina – cheratina; microfilamente ce contin vimentina; microfilamente ce contin desmina sau scheletina.

-au o organizare structural comuna;toate proteinele filamentelor intermediare au o portiune centrala alfa-helicoidala de aprox 310 aminoacizi.Domeniul alfa-helicoidal joaca un rol central in ansamblarea filamentelor in timp ce capetle sau cozile determina functii specifice.Capul este reprezentat de capatul amino terminal,iar coada de capatul carboxiterminal.

35.Microvili, stereocili, cili, flageli

-microvilii reprezinta o forma de organizare stabila a microfilamentelor, fiind prezenti in diferite tipuri de celule nemusculare. Microvilii sunt formatiuni ale membranei celulare de suprafata, prezenti de obicei la polul sau polii liberi, nejonctionali, ai unor celule foarte acive in transportul celular. Microvilii se gasesc astfel bine reprezentati la enterocite sau la nefrocite. De obicei microvilii au inaltimi si grosimi egale sau inegale. Cilii apar de obicei sub forma de prelungiri celulare dispuse la unul din ppolii celulei, fiind alcatuiti din citoplasma si membrana celulara. Cilii pot fi mobili si imobili(stereocili). Flagelii prezinta o structura asemanatoare cililor. La om ei sunt reprezentati numai prin gametii ssexuali masculini (spermatozoizi)

36.Microtubuli

-sunt prezenti sub forma de cilindri subtiri in citoplasma celulelor animale si vegetale. In sectiune transversala au un diametru cuprins intre 20 si 30 nm. Ca si microfilamentele, ei pot aparea grupati sau izolati in citoplasma. A 3-a componenta principala a citoscheletului .Sunt structuri dinamice,ce se asambleaza si se dezasambleaza continuu la niv celulei..Microtubulii sunt alc dintr un singur tip de proteina-TUBULINA.este un dimer alc din 2 subunitati:alfa tubulina si beta tubulina,si este activata de o mica familie de gene

Microtubulii sunt in general formatiuni labile datorita moleculelor de tubulina ce se agrega si se dezagrega incontinuu in citoplasma, in functie de concentratia ionilor de Ca+ si a moleculelor de AMP ciclic din citosol. Ei au rol in formarea citoscheletului impreuna cu microfilamentele, contribuind la mentinerea formei celulei, participa deasemenea si la transportul axonal mai putand avea si functii speciale

37.Centriolii, centrul celular

-centriolii sunt organite microtubulare stabile in citoplasma celulelor. Avand un diametru de 0,15 microni si o lungime pana la 0,5 microni. Centrul celular poate contine unul sau frecvent doi centrioli ce sunt inconjurati de o zona citoplasmatica mai clara. Centrul celular este responsabil in celula de initierea si declansarea diviziunii celulare (mitoza sau meioza) formand fusul de diviziune. De asemenea genereaza miscarea cililor si flagelilor prin faptul ca la baza acestora se gaseste intotdeauna prezent un centriol denumit corpuscul bazal.

38.Centrul de organizare al microtubulilor

Microtubulii se extind in celula din centrii de organizare ai microtubulilor in care sunt ancorati cu capetele.In majoritatea celulelor centrul de organizare este centrozomul,care este localizat in apropierea nucleului.Centrozomul serveste de situs initial de asamblare al microtubulilor,care cresc apoi catre periferie de la nic centrozomului.Capatul minus este la niv centrozomului,iar capatul plus este catre citoplasma celulara.Centrozomii sunt formati dintr o pereche de centrioli perpendiculari unul pe celalalt,inconjurati de o masa amorfa numit material pericentriolar.Centriolii sunt structuri cilindrice ce sunt alc din 9 triplete de microtubuli.ei sunt precursorii corpusculilor bazali.materialul pericentriolar initiaza asamblarea microtubulilor.

39.Ribozomi – structura si organizare

-sunt organite celulare intracitoplasmatice prezente in toate celulele cu exceptia eritrocitelor. Ribozomii pot fi liberi in citoplasma (izolati sau grupati) si atasati de membranele reticulului endoplasmic. Ribozomul este format din doua subunitati inegale ca dimensiuni si inegale in ceea ce priveste constanta de sedimentare: subunitatea mare (diam de 30 nm) – o forma sferoidala cu o mica depresiune inspre subunitatea mica si o constanta de sedimentare egala cu 60s; subunitatea mica de forma alungita , convex-concava, cu o constanta de sedimentare de 40 s. Ribozomii contin ARN, proteine, cantitati mici de apa diferiti ioni metalici.

40.Functiile ribozomilor

-aceste organite celulare reprezinta in citoplasma locul de sinteza al proteinelor. La nivelul poliribozomilor neatasati membranelor reticulului endoplasmic se sintetizeaza proteinele de structura iar la nivelul ribozomilor atasati membranelor reticulului endoplasmic se sintetizeaza proteinele de export (enzime hormoni anticorpi)

41.Structura proteazomilor. Degradarea proteinelor mediata de ubiquitina

Proteozomul degradeaza proteinele celulare alterate structural sau conformational, dar el este implicat in eliminarea unor molecule reglatoare, precum factorii transcriptionali, molecule de semnalizare intracelulare sau inhibitori ai ciclului celular. Sistemul ubiquitina- proteozom cuprinde 2 etape importante: 1) marcarea proteinei-tinta cu un lant de poliubiquitina; 2) identificarea de proteozomul 26S a proteinei care urmeaza a fi degradata. Proteozomul 26S este alcatuit din 2 subunitati diferite: proteozomul 20S si PA700/unitatea 19S. 20S este o structura cu activitate multi- catalitica, iar molecula 19S (PA700) confera specificitate si regleaza activitatea protozomului 26S. 

Ubiquitina este o molecula mica, care serveste in semnalizarea mecanismului de transport al proteinelor catre proteozomi, pentru degradare.

42.Incluziunile lipidice-aspect la microscop optic si microscop electronic

43.Incluziuni pigmentare aspect la microscop optic si microscop electronic

pigmentii apar in mod normal sub forma de granule de melanina (pigment brun negru) in celulele pigmentare sau sub forma de lipofuscina (pigment galben) in celulele nervoase, in unele celule ale corticosuprarenalei sau pe masura imbatranirii organismului in celulele musculare cardiace si in neuroni. In stari patologice pot aparea si alti pigmenti in citosol cum ar fi hemosiderina, pigmentii biliari, etc.

44.Incluziuni de glicogen aspect la microscop optic si microscop electronic

glucidele apar sub forma de glicogen in celulele animale, in special in celulele hepatice si musculare. In celulele vegetale, se depun sub forma de amidon. Glucidele se evidentieaza prin colorare cu carmin Best sau prin metoda PAS, aparand sub forma de gramezi sau plaje. La microscopul electronic glicogenul se prezinta fie sub forma de particule mici cu aspect de bastonase lungi de 20 – 30 nm (particule beta), fie sub forma neregulata sau de rozeta cu diametru de peste 150 nm (particule alfa). De obicei, incluziunile glucidice apar in citosol, dar in unele boli de depozit sau in diabet pot fi si in nucleu.

45. Structura si ultrastructura lizozomilor

Sunt organite celulare de forma sferica sau ovoidala prezenti in citoplasma tuturor celulelor animale cu exceptia hematiilor adulte. Lizozomi incep sa se formeze in reticulul endoplasmic rugos unde sunt sintetizate proteinele componente structurale si enzimatice. De aici pot fi semnalati in unele celule in complexul Golgi si apoi eliberati in citosol. In alte celule ei vor fi formati direct din reticulul endoplasmic prin sistemul GERL, scurtcircuitand structurile golgiene. In alte celule, lizozomii se pot forma prin ambele cai.

Tipuri de lizozomi

Exista doua tipuri de lizozozmi:

-primari:fara substrat digestiv,formati prin inmugurire din aparatul Golgi,aspect omogen - MET

-secundari:formati prin fuziunea lizozomilor primari cu endozomii,forma activa(contin enzima substratul de digerat) aspect neomogen MET

46. Biogeneza si functiile lizozomilor

sunt organite celulare de forma sferica sau ovoidala prezenti in citoplasma tuturor celulelor animale cu exceptia hematiilor adulte. Lizozomi incep sa se formeze in reticulul endoplasmic rugos unde sunt sintetizate proteinele componente structurale si enzimatice. De aici pot fi semnalati in unele celule in complexul Golgi si apoi eliberati in citosol. In alte celule ei vor fi formati direct din reticulul endoplasmic prin sistemul GERL, scurtcircuitand structurile golgiene. In alte celule, lizozomii se pot forma prin ambele cai.

Functia lizozomilor: lizozomii sunt organite celulare responsabile de digestia intracelulara prin procesele de heterofagie si autofagie. Heterofagia este procesul de digestie intracelulara cu ajutorul lizozomilor, a substantelor nutritive, a bacteriilor, a virusurilor introduse in citoplasma prin endocitoza si fagocitoza. Autofagia reprezinta procesul de digestie intracitoplasmatica(cu ajutorul enzimelor lizozomale) a organitelor celulare din celula respectiva care si-au terminat activitatea si se afla in diferite grade de dezintegrare.

®     Aparare

®     Reinoire celulara

®     Controlul activitatii de secretie celulara

®     Reglarea metabolismului celular al colesterolului

47.Peroxizomi – structura si ultrastructura

sunt organite celulare prezente in citosolul tuturor celulelor animale si vegetale. Peroxizomii se prezinta sub forma de vacuole sferice sau ovoide, uneori de forme neregulate cu prelungiri. Ei sunt delimitati de o endomembrana groasa de 6,5-8 nm si contin o matrice in granulata uneori cu un cristaloid. Cristaloidul poate aparea format din manunchiuri paralele de tubuli densi la fluxul de electroni care in sectiune transversala dau imaginea unui fagure de miere. Citomembrana peroxizomala prezinta o compozitie asemanatoare cu a membranei reticulului endoplasmic dar si difera de aceasta prin unele polipeptide si enzime din structura sa. Uneori se poate observa continuitate intre membrana peroxizomala, in special a microperoxizomilor si reticulului endoplasmic neted, dar mai degraba continuitate peroxizom – peroxizom, formand un “reticulul peroxizomal” , diferit de reticulul endoplasmic.

48.Peroxizomi – biogeneza si functii

peroxizomii pot lua nastere mai rar direct din reticulul endoplasmic prin dilatarea si desprinderea anumitor parti terminale ale cisternelor acestuia care sunt pozitive pentru catalaza. Mai des peroxizomii se formeaza prin reticulul endoplasmic – complexul Golgi dar inca nu este precizat mecanismul molecular prin care proteinele peroxizomale patrund in organit. Se pare ca unele enzime sunt directionate in peroxizomi direct prin citosol din ribozomii liberi (catalaza, uricaza); altele din reticulul endoplasmic rugos. Functii: peroxizomii intervin in metabolismul H2O2 in doua etape: in prima etapa prin actiunea oxidazelor se produce H2O2 din D si L – aminoacid, acid lactic si alte substante; in a doua etapa, catalaza desface hidrogenul peroxid care este toxic pentru celula, in oxigen si apa. Peroxizomii pot activa si oxidarea acizilor grasi (palmitatul, laureatul). Ei intervin si in biosinteza glicerolipidelor prin dihidroacetonofosfatacil-transferaza, enzima prezenta in aceste organite.

49.Reticul endoplasmic definitie, clasificare, forme

este un organit celular ce se gaseste in toate tipurile de celule cu exceptia hematiei adulte. Organitul este mai bine reprezentat in celulele angajate in sinteze de proteine, de glucide, de lipide, in celule secretorii exo- si endocrine.organitul este mai dezvoltat in partea mijlocie si interna a citoplasmei si mai putin in partea externa. Reticulul endoplasmic este de doua tipuri: reticulul endoplasmic rugos si reticulul endoplasmic neted. Reticulul endoplasmic rugos prezinta pe suprafata externa a membranei ribozomi atasati, izolati sau in grupuri active poliribozomale. Ribozomii sunt atasati de membranele reticulului prin subunitatea mare, strabatuta de un canal ce se deschide in lumenul reticulului, canal pe care il strabat lanturile polipeptidice ce se formeaza pe ribozomi. Reticulul endoplasmic neted nu prezinta ribozomi pe membrana sa delimitanta. El comunica adeseori prin canale de legatura cu reticulul endoplasmic rugos. El este alcatuit mai mult din formatiuni tubulare cu un diametru de 30 nm. Organitul este prezent in citoplasma tuturor celulelor dar apare mai putin bine reprezentat decat reticulul endoplasmic rugos.

50.Mecanisme sprin care lantul polipeptidic e transferat din citosol in reticulul endoplamic

Biosinteza tuturor proteinelor intr-o celula se initiaza in citosol.

Etapele mecanismelor prin care lantul polipeptidic e transferat din citosol in reticulul endoplasmic ar fi:

1. Initierea sintezei proteice in citosol;

2. Aparitia peptidei semnal;

3. Recunoasterea peptidei semnal de SRP (aflat intotdeauna in exces in citosol),

interactinunea dintre ele, blocarea sintezei prin ocuparea sitului A;

4. Legarea complexului macromolecular astfel format la SRPR din membrana RE;

5. Interactiunea dintre SRPR si translocon cu transferul complexului, legarea

ribosomului si deblocarea sintezei proteice prin eliberarea SRP in citosol;

6. Translocarea lantului polipeptidic, pe masura ce se alungeste, prin membrana

RE.

particula de recunoastere a semnalului = SRP

receptorul la SRP =SRPR

51.Rolul reticulul endoplasmic in biosinteza si prelucrarea proteinelor

reticulul endoplasmic rugos este organitul la nivelul caruia se sintetizeaza proteinele de export. Acestea se sintetizeaza in aproximativ 1 min la nivelul ribozomilor si poliribozomilor atasati membranelor reticulului, de unde in 3-5 min, prin canalul aflat in subunitatea mare ribozomala trec in cisternele reticulului. Drumul pe care il parcurg proteinele de la locul de sinteza pana in mediul extracelular realizeaza ciclul secretor celular care cuprinde urmatoarele etape obligatorii: sinteza pe ribozomi, traversarea cisternelor reticulului endoplasmic rugos, maturarea in complexul Golgi, formarea veziculelor secretorii. Ciclul secretor se incheie cu exocitarea produsului sintetizat, respectiv a continutului veziculelor secretorii in spatiul extracelular.

52.Rolul reticulul endoplasmic in biosinteza lipidelor membranare

RE participa practic la biosinteza tuturor lipidelor membranare direct in forma

finala, sau prin precursori ce sunt apoi prelucrati in aparatul Golgi

Colesterolul este produs in RE printr-un proces biologic complex,

Tot la nivelul RE sunt produse ceramidele, precursorii sfingomielinelor si

glicolipidelor.

Componenta lipidica membranara este formandu se in principal din glicerofosfatide

(~70%). Acestea sunt produse tot la nivelul RE.

Fosfatidilcolinele sunt biosintetizate in foita interna a membranei RE (lucru valabil

si pentru celelalte glicerofosfatide) din acil-CoA si glicerol-3-fosfat, printr-o secventa de 3

reactii:

1. Primul pas il constituie obtinerea acidului fosfatidic din precursorii amintiti sub

actiunea acil-tansferazelor. Acidul fosfatidic astfel format ramane inserat in

foita interna a bistratului.

2. Pasul al doilea il constituie eliminarea fosfatului din acidul fosfatidic sub

actiunea fosfatidil-fosfatazei, cu formarea diacilglicerolului, la nivelul foitei

interne a bistratului.

3. Ultimul pas il reprezinta adaugarea fosfo-colinei la hidroxilul diacilglicerolului,

prin actiunea colinfosfo-transferazei, ce foloseste citidil-difosfo-colina ca

substrat.

53.Aparatul Golgi – ultrastructura

Aparatul Golgi este un organit celular delimitat de endomembrane,structurat sub forma unei stive de cisterne recurbate prezentand polaritate morfologica si biochimica.

-in organizarea complexului Golgi intra trei elemente componente: pachete de saci turiti sau cisterne asezate in stiva, microvezicule, macrovezicule. Toate cele trei formatiuni sunt delimitate de citomembrane groase de aproximativ 6-8 nm, de aspect neted, fara ribozomi atasati pe suprafata lor. Sacii sau cisternele golgiene, de aspect turtit sunt paralele unele fata de altele si apar separate prin spatii regulate de 20-30 nm; sacii contin un material dens omogen, fin granular sau fin fibrilar. Catre fata imatura sacii golgieni sunt mai mici, mai ingustati, ei devin mai lungi, mai largi si cu segmente mai dilatate catre fata de maturare. Numarul sacilor golgieni este in general de 3-12 pentru fiecare celula, iar in unele celule de tip particular secretor, pot ajunge pana la 20. Microveziculele au un diametru de 20-80 nm; sunt inconjurate de o citomembrana groasa de aproximativ 6 nm si asezate de obicei spre fata imatura – cis a complexului Golgi. Macroveziculele au un diametru cuprins intre 0.1 si 0.5 micrometri. Ele sunt inconjurate de o citomembrana groasa de 8nm si au un continut amorf sau granular-heterogen cu material mai condensat si inegal la fluxul de electroni. Macroveziculele iau nastere din dilatatiile laterale ale sacilor golgieni, care se desprind si se individualizeaza.

54.Aparatul Golgi – functii

Aparatul Golgi este un organit celular delimitat de endomembrane,structurat sub forma unei stive de cisterne recurbate prezentand polaritate morfologica si biochimica.

Rol in:procese de biogeneza a membranelor,in maturarea,sortarea si distribuirea de molecule atat catre locurile celulare carora le sunt destinate cat si in starea secretorie.

-principala functie a aparatului golgi este legata de procesul de secretie intracelulara. Complexul golgi are rol in prelucrarea si transportul produsului secretat la nivelul R.E. catre veziculele de secretie. El condenseaza produsul de secretie primit de la R.E., il matureaza si il impacheteaza in vezicule secretorii. Produsul de secretie poate ajunge la formatiunile golgiene prin microveziculele ce se detaseaza din capetele reticulului endoplasmatic rugos.

55.Exocitoza – definitie, tipuri

Exocitoza este procesul prin care celulele transporta proteinele si lipidele nou-sintetizate catre membrana celulara. Transportul proteinelor solubile ce vor fi secretate in mediul extracelular si al componentelor membranei celulare are loc in structuri veziculare (~50 nm in diametru) sau tubulare.

În organismele multicelulare exista doua tipuri de exocitoza:

-neconstitutiva, dependenta de Ca₂+

-constitutiva, independenta de Ca₂+

Exocitoza ce are loc la sinapsele chimice neuronale este dependenta de Ca₂+ si deserveste semnalizarea interneuronala. Exocitoza constitutiva are loc in toate celulele si serveste fie la eliberarea unor substante in afara celulei, fie la livrarea catre membrana celulara a unor proteine nou-sintetizate.

56.Sisteme generatoare de energie in celula – generalitati si comparatie intre cele doua sisteme principale de sinteza ATP.

57.Mitocondria – structura si ultrastructura

Mitocontriile sunt organite celulare intalnite in toate tipurile de celule. Ele mai sunt denumite si „uzine energetice”, fiindca ele contin enzimele oxido-reducatoare necesare respiratiei. Respiratia produce energia necesara organismelor, iar aceasta energie este inmagazinata in moleculele de ATP. Mitocondriile au material genetic propriu - ADN mitocondrial, care contine informatia genetica pentru sinteza enzimelor respiratorii.

Mitocondriile au forma unor vezicule alungite,sunt organite sferice,ovale sau sub forma de bastonase,ei sunt formati dintr-o membrana dubla,un sistem de cisterne si tubuli,stroma(matrix).mitocondriile sunt formate din:

• invelis
• membrana externa neteda
• membrana interna pliata, ce formeaza criste.

membrana interna prin invaginari formeaza criste care patrund in stroma fara a compartimenta complet,marindu-i foarte multe suprafata. Pe mebrana interna se observa niste granule incare sunt acumulate anumite enzime care intervin in procesele energetice a celulei.

Cele 2 membrane definesc 2 compartimente mitocondriale:

-compartimentul mitocondrial extern(spatiu intermembranar-dintre cele 2 membrane mitocondriale)

-compartimentul mitocondrial intern(matrice mitocondriala-interiorul membranei mitocondriale interne)

Un alt element ultrastructural evidentiabil in matricea mitocondriala sunt ribosomii mitocondriali.

58.Mitocondria – compozitia moleculara si functiile mitocondriale

mitocondria este formata din 65-70% proteine (structurale 30% si enzime 70%), 25-28% lipide (fosfolipide cu predominanta de lecitine, dar si trigliceride, cardiolipin etc), 0,5% ARN, o cantitate mica de ADN, glucide, ioni in diferite concentratii, apa uneori si vitamina C. intr-o mitocondrie toate proteinele, ca si toate lipidele, sunt inlocuite la aproximativ 20 de zile.

Functia de baza a mitocondriei este sa creeze energie pentru activitatea celulara pe langa procesul de respiratie aeroba. Respiratia aeroba este un proces care continua, astfel ca mitocondria poate produce sute si mii de molecule de ATP la fiecare minut in fiecare celula tipica. ATP- ul este transportat in citoplasma celulei, unde este folosit in fiecare reactie la care participa. În timp ce  ATP- ul este folosit, acesta este transformat in ADP, care este returnat de catre celula in mitocondrion si este folosit pentru a produce mai mult ATP.

Mitocondriile au urmatoarele roluri:

respiratie celulara

ereditate extranucleara.

59.Mitocondria – biogeneza

in celule, mitocondria se reinnoieste continuu, iar organitele iesite din functie sunt indepartate prin autofagie, cu ajutorul lizozomilor. Alte noi mitocondrii apar prin condriodiereza, o mitocondrie functionala dand nastere la alte doua organite asemanatoare.Mitocondria are trasaturi semnificative care seamana cu cele ale procariotelor, celule primitive carora le lipseste nucleul. ADN- ul mitocondrial este circular, ca ADN- ul procariotelor, si ribozomii mitocondriali care sunt similari ribozomilor procariotelor. Mitocondria se divide independent de celula prin intermediul fisiunii binare, metoda a diviziunii celulei tipica procariotelor.Procariotele ca trasaturile mitocondriei conduc multi savanti sa sustina ipoteza endosimbiozei. Ipoteza afirma ca acum milioane de ani in urma, procariotele traiau libere fiind capabile de respiratie aeroba erau inghitite de altele(mai mari) dar nu si digerate, acest lucru nefiind posibil din cauza ca acestea erau rezistente enzimelor. Cele doua celule au developat o relatie simbiotica  sau cooperativa in care nutrimentele erau inghitite pentru a sustine respiratia aeroba, care furniza celulei gazda surplusuri de ATP.Celulele inghitite au evoluat in mitocondria de astazi, care retin ADN si ribozomi caracteristic stramosilor lor procariotici.

60.Mitocondria – rol in apoptoza

Rolul mitocondriei in moartea programata a celulei este recunoscuta, insa mecanismele prin care aceasta controleaza apoptoza nu sunt cunoscute in totalitate.
faptele care evidentiaza participarea mitocondriei la procesele apoptice se cunosc prin participarea pe calea cascadei caspazelor.Caspazele sunt principalii efectori in moartea celulara programata.
Mitocondria sufera modificari morfologice cum ar fi reducerea dimensiunilor, cu sporirea densitatii matricei (picnoza mitocondriala). Distribuirea mitocondriilor in celulele apoptotice este diferita de cea din celulele normale, in primele aglomerandu-se perinuclear. De asemenea, membranele mitocondriale se dezorganizeaza cu eliberarea in citosol a componentelor intramitocondriale (ex: citocrom C). Cresterea factorilor pro-apoptotici are ca rezultat permeabilizarea membranelor mitocondriale, cu eliberarea de componente care determina apoptoza celulara. Aceasta permeabilizare se presupune ca apare pe trei cai: fie prin capacitatea factorilor pro-apoptotici de a oligomeriza, fie prin actiunea factorilor pro-apoptotici de alterare a stabilitatii planare a bistratelor fosfolipidice sau prin posibilitatea factorilor pro-apoptotici de a modifica permeabilitatea porinelor din membrana mitocondriala externa.

61.Nucleul celular, definitie, aspect la microscop optic si microscop electronic

nucleul este organitul caracteristic celulelor eucariote si indeplineste o functie dubla: cea de stocarea informatiei genetice si cea de centru de control al activitatii celulare. La nucleul vizibil la microscopul electronic se remarca nucleoplasma care cuprinde matricea nucleara, heterocromatina, eucromatina si bucleolul; membrana nucleara cu cisterna nucleara este intrerupta de complexe por din loc in loc.

La microscopul optic evidentierea se face prin coloratii uzuale,au un caracter bazofil(contine grupari fosfat din acizii nucleici)

62.Nucleul celular, numar, forma, localizare

de regula: o celula – un nucleu. Exista insa numeroase exceptii. Elementul cel mai adesea citat il constituie hepatocitele care sunt binucleate. Exista si celule cu cativa nuclei sau cateva zeci de nuclei. In conditii normale, cel mai tipic exemplu il reprezinta osteoclastele din tesutul osos. De obicei forma nucleului urmareste forma celulei si de aceea nucleii apar sub o mare varietate de forme: rotund ovalare, alungit, turtit, lobat, inmugurit. De cele mai multe ori nucleul ocupa o pozitie centrala in celula, pozitie ce poate fi socotita ca strategica din punct de vedere al rolului sau de coordonare a activitatii celulare. Exista insa relativ numeroase exceptii: nucleu excentric(adipocite); nucleu medio-bazal(in pancreasul exocrin, in parotida), nucleu bazal (celulele calciforme din epiteliul mucoasei intestinale sau traheale), 

63.Dogma centrala a biologiei moleculare, enunt si semnificatie biologica

64.Gene, genom, genotip, fenotip – definitii

GENA-unitate de material genetic mostenit, codificata de un lant deADNsi transcrisa de ARN. La organismele superioare, genele sunt amplasate pe cromozomi. O gena determina in mod constant un anumit caracter al unui individ - de exemplu, gena culorii ochilor. Numita si gena mendeliana, dupa biologul austriac Gregor Mendel, apare intr-un anumit punct sau locus, de pe un anumit cromozom si poate avea o serie de variante sau alele, fiecare specificand o anumita forma a acelui caracter - de exemplu alelele pentru ochi albastri sau caprui. Unele alele sunt dominante. Acestea mascheaza efectul altor alele, numite in acest caz  recesive.

GENOM-multimea tuturor genelor purtate de un singur set (haploid) de cromozomi. Termenul poate fi aplicat informatiei genetice purtate de un individ sau de ansamblul genelor intalnite la o anumita specie.

GENOTIP-ansamblu specific de alele (variante de gene) al unui anumit organism.

FENOTIP-in genetica, trasaturi vizibile, manifeste la un anumit organism. Fenotipul nu reflecta direct genotipul, deoarece anumite gene alele sunt mascate de prezenta altora, alelele dominante. Fenotipul este modificat continuu de efectele mediului (cum ar fi oprirea cresterii din cauza hranei sarace in substante nutritive).

65.Unitati genetice si ierarhia lor – definitie

66.Invelis nuclear – definitie, organizare, ultrastructura

_{Nucleul este delimitat de un invelis nuclear format din doua membrane.} Invelisul nuclear prezinta pori prin care trec ARNm si ARNr.

67.Porul nuclear – transport si generalitati

-din loc in loc cele doua membrane nucleare se afla in raporturi de continuitate, delimitand orificii circulare denumite pori sau porus nuclearis. Acestia delimiteaza un material anular. Porul impreuna cu materialul anular . porul impreuna cu materialul anular adiacent constituie asa-numitul complex por. Complexul por este un component al membranei nucleare prezent in toate tipurile de celule, cu exceptia probabila a celulelor aflate in ultimele faze ale spermiogenezei. Complexele por nu sunt specifice pentru membranele nucleare. Formatiuni similare se intalnesc si in cisternele R.E. in cisternele golgiene, precum si in asa-numitele lamele inelate prezente in unele celule fie in citoplasma, fie in nucleu..

68.Nucleol – rol, compozitie chimica, evidentiere la microscop optic, ultrastructura, localizare NOR

nucleolul are rol in sinteza ARNr si biogeneza ribozomilor, rol in transferul ARNm si ARNs in citoplasma, rol in pregatirea mitozei. Principalele componente chimice ale nucleolului sunt ADN, ARN si proteine, care se gasesc in functie de tipul celular si momentul functional, in proportie de aprox. 3%, 7% si 90% din greutatea uscata. In celulele vii, la microscopul cu contrast de faza, nucleolul este usor identificabil ca un corpuscul puternic refringent, cu un contur discret neregulat si cu un continut heterogen. Asezarea nucleolilor in nucleu este de obicei centrala sau paracentrala, dar poate varia in functie de momentul functional.

69.Matricea nucleara – ultrastructura si roluri

matricea nucleara este denumirea atribuita scheletului de natura proteica care inglobeaza cromatina si nucleolii si care se sprijina la exterior pe membrana nucleara. Ea are rol esential in organizarea nucleului si joaca un rol proeminent in sinteza ADN, sau ARN, in medierea semnalelor hormonale si in alte functii nucleare. Matricea nucleara este compusa din doua parti: a) matricea nucleara propriu-zisa reprezentata de scheletul sau reteaua proteica ce se obiectivizeaza atat ultrastructural, cat si biochimic prin extragerea totala a cromatinei, precum si a celei mai mari parti din nucleol. Reteaua proteica a matricei propriu-zise este alcatuita din proteine stabile de masa moleculara mare, care rezista prelucrarilor ultrastructurale si biochimice; b) fractiunea labila a matricei care este legata lax de reteaua proteica si care este alcatuita din proteina solubila de masa moleculara mica, molecule organice mici, substante anorganice si apa. Matricea nucleara contine si anumite enzime care efectueaza unele procese metabolice inclusiv sinteza de ADN. si ARN. Nucleul este lipsit de enzimele metabolismului aerob. Matricea contine insa enzimele metabolismului anaerob, pe cele ale formarii legaturilor fosfat-macroergice, enzimele sintezei coenzimelor, precum si ADN-polimeraza si ARN-polimeraza. 

70.Cromatina – definitie, clasificare

cromatina este materialul biologic intranuclear care se coloreaza cu colorantii bazici; cromatina este deci bazofila. Din punct de vedere al colorabilitatii cu coloranti bazici, cromatina se clasifica in doua categorii: a) eucromatina(cromatina “adevarata”) care se coloreaza putin intens cu coloranti bazici este cromatina necondensata - transcriptibila ; b) heterocromatina (“alta” cromatina) care se coloreaza foarte intens cu coloranti bazici este cromatina condensata – netranscriptibila.

71.Fibra de cromatina.Histone si proteine non-histone – caractere generale si rol

In celulele eucariote, ADN-ul nuclear este asociat cu proteine histonice, formand fibra de cromatina. Aceasta se poate afla sub doua forme: o forma mai condensata numita heterocromatina si o forma mai putin condensata numita eucromatina. In heterocromatina nu se realizeaza transcriptia, deci genele sunt inactive, pe cand in eucromatina se poate realiza transcriptia. Acesta este primul nivel al reglajului genetic la eucariote, care actioneaza la nivelul unor segmente cromozomiale care contin un numar mare de gene. La eucariotele cu organizare complexa, intr-un anumit tip de tesut se eucromatinizeaza numai segmentele care contin gene necesare functionarii tesutului respectiv, celelalte fiind heterocromatinizate.

Histonele sunt proteine bazice existente numai in genomul eucariotelor. Etimologic, termenul histone sugereaza prezenta lor ubicvitara in tesuturi (nuclei).histonele sunt proteine cu masa moleculara mica; sunt puternic bazice, datorita continutului mare 10-20% de aminoacizi bazici, lizina si arginina, purtatori de sarcini pozitive, ceea ce explica legarea lor de ADN ; proteine cu o evolutie filogenetica moleculara definita. Functia majora a histonelor consta in impachetarea ADN-ului in nucleu, adica organizarea supramoleculara a ADN-ului sub forma de nucleozomi. Protaminele sunt echivalentul histonelor dar numai in cazul spermatoidului. Protaminele sunt proteine cu greutate moleculara foarte mica , cu o lungime medie de numai 33 aminoacizi si foarte bazice, bogate in arginina, care reprezinta circa 60% din reziduurile aminoacidice. In cadrul secventei celulare care duce la formarea spermatozoidului (spermatogeneza), la trecerea din spermatida in spermatozoid, protaminele inlocuiesc histonele. Datorita protaminelor, cromatina din nucleul spermatozoidului este extrem de condensata si virtual inactiva. Compactarea cromatinei din nucleul spermatozoidului este un fenomen esential pentru “acomodarea” ADN-ului intr-un volum foarte mic, cum este cel al capului spermatozoidului. 

72.Eucromatina

-este purtatoare de gene structurale, este portiunea functional activa a cromatinei, este cromatina pe care se face transcriptie. Eucromatina se clasifica in: a)eucromatina activa – fractiunea din eucromatina pe care se face continuu transcriptie si asigura viata normala (bazala) a celulei;

b)eucromatina permisiva – fractiunea din eucromatina potential activa, ce devine imediat activa ca urmare a actiunii unor semnale specifice modulatoare (de exemplu: hormoni)

73.Heterocromatina. Heterocromatina gonozomala.

-se disting doua tipuri de heterocromatina: constitutiva si facultativa. Heterocromatina constitutiva este o cromatina constant condensata in interfaza. Ea este genetic inactiva, nu contine gene structurale si pe ea nu se face niciodata transcriptie. Heterocromatina constitutiva contine asa-numitul AND repetitiv sau satelit, care este un ADN in care scurte secvente nucleotidice sunt repetate de un numar foarte mare de ori. Heterocromatina facultativa este o cromatina condensata care contine gene structurale ce sunt represate(inactive), adica nu se face transcriptie pe ele desi fie s-a facut(sau nu) transcriptie intr-o perioada anterioara, fie se va face (sau nu) transcriptie, daca se transforma temporar (sub influenta unui “depresor”) in eucromatina. Heterocromatina facultativa este de doua feluri in functie de tipul de cromozomi caruia ii corespunde: autozomala si gonozomica (cel mai tipic exemplu, cromatina de sex sau corpusculul Barr). Heterocromatina gonozomica (corpusculul Barr sau cromatina de sex sau cromatina X) este un corpuscul cromatidian prezent, in mod normal, numai in nucleii celulelor somatice ale persoanelor de sex feminin. El reprezinta in cariotipul feminin (44+XX) condensarea interfazica a unuia dintre cei 2 gonozomi X.