MEMBRANA PLASMATICĂCurs 2

• Structura şi organizarea moleculară

• Tipuri de transport

• Diferenţieri morfologice

• Schimburi de informaţii

• Aderenţa celulară• Joncţiunile intercelulare

MEMBRANA PLASMATICĂ

STRUCTURA ŞI COMPOZIŢIA BIOCHIMICĂ

• Membrana plasmatică este un înveliş continuu al celulei, frontieră cu structură asimetrică între mediul intracelular şi extracelular, fiind formată din două straturi lipidice şi din proteine membranare intrinseci şi extrinseci.

• Se caracterizează printr-o compoziţie chimică variabilă adaptată funcţiei regiunii celulare pe care o delimitează

STRUCTURA ŞI COMPOZIŢIA BIOCHIMICĂ

• Membrana plasmatică acţionează ca un filtru cu o mare selectivitate

• Controlează penetrarea substanţelor nutritive şi exportul deşeurilor

• Menţine diferenţele de concentraţie între mediul extracelular şi intracelular şi intervine în homeostazia mediului intracelular

ORGANIZAREA GENERALĂ

• Membrana plasmatică este formată din trei foiţe, două osmofile dispuse de o parte şi de alta de una centrală osmofobă

• Ea este acoperită de o ţesătură de fibrile constituind glicocalixul (cell coat)

• Grosimea totală a membranei plasmatice este de 7,5 nm variind în jurul acestei valori aproape nesemnificativ, în funcţie de tipul de celulă

• Este alcătuită din molecule proteice şi lipidice (model în mozaic – Singer și Nicolson

BISTRATUL LIPIDIC• Acest strat constituie o barieră impermeabilă

pentru moleculele hidrosolubile

• Grupările polare ale lipidelor ocupă faţa externă (foiţa osmofilă externă) şi faţa internă (foiţa osmofilă internă)

• Grupările apolare se situează în foiţa mediană osmofobă

• Foiţa osmofilă externă deseori mai groasă decât foiţa internă, indică asimetria membranei plasmatice

• Foiţa internă intră în raport cu elementele periferice ale citoscheletului, cortexul celular, format în special din microfilamente de actină

BISTRATUL LIPIDIC• Grosimea fiecăreia dintre cele două foiţe

osmofile atinge 2 nm, în timp ce grosimea foiţei osmofobe este de 3,5 nm

• Bistratul lipidic conţine proteine membranare intrinseci (70% din totalul proteinelor membranare) legate strâns de membrană, ocupând o parte sau toată grosimea membranei

• Aceste proteine sunt amfipatice: au doi poli hidrofili în contact cu faza apoasă extracelulară şi cu faza apoasă citoplasmatică şi o parte mijlocie hidrofobă plonjând în stratul lipidic

• Glucidele constituie pătura cea mai exterioară formând glicocalixul sau glicolema sau cell coat

• Glicocalixul este alcătuit din fibrile cu un diametru de 1,5 nm care se dispun perpendicular pe suprafaţa membranei

• Grosimea sa variază în funcţie de celulă, mai mică pentru hematie şi ajungând la 200 nm în cazul enterocitului

BISTRATUL LIPIDIC

PRINCIPALELE LIPIDE MEMBRANARE

• Fosfolipidele

• Colesterolul

• Sfingolipidele care cuprind galactolipide, glicolipide neutre, gangliozide

• Glicolipidele

FOSFOLIPIDELE ȘICOLESTEROLUL

• Fosfolipidele există în membrana plasmatică sub diverse forme: acid fosfatidic, fosfatidilcolină, fosfatidiletanolamină, fosfatidilserină

• Colesterolul prezintă o grupare polară şi o grupare steroidă

• Membrana celulelor eucariote conţine cantităţi mari de colesterol

• Membrana celulelor procariote nu conţine colesterol

GLICOLIPIDELE

• Esteri de sfingozine sau sfingoglicolipide, de glicolipide neutre, de gangliozide şi de galactocerebrozide ale căror lanţuri glicozilate emerg spre glicocalix

• Receptorii membranari sunt în general de natură proteică sau glicoproteică, dar anumite lipide membranare pot juca rolul de receptor membranar, cum ar fi gangliozidele

MICELII ŞI LIPOZOMI

• Lipidele formează spontan straturi mono- şi bimoleculare într-un mediu apos

• Moleculele amfipatice se organizează în structuri sferice (micelii) sau plane (dublu strat)

• În ambele situaţii spre mediul apos sunt regiunile hidrofile, iar în interiorul acestor structuri se găsesc grupările hidrofobe

• Structurile în dublu strat se pot închide şi formează nişte vezicule sferice numite lipozomi

LIPIDELE ŞI FLUIDITATEA MEMBRANARĂ

• Fluiditatea membranei depinde de gradul de nesaturare al fosfolipidelor, de temperatură și de cantitatea de colesterol

• Nesaturarea lanţurilor hidrocarbonate creşte fluiditatea bistratului lipidic

• Saturarea lanţurilor hidrocarbonate duce la trecerea stratului bilipidic din starea fluidă în stare de gel

• O scădere a temperaturii produce sinteza lipidelor membranare nesaturate, inducând astfel creşterea fluidităţii membranei plasmatice

MODUL DE DEPLASARE AL LIPIDELOR

•  Lipidele se pot deplasa lateral și de la un strat la altul

• Fosfolipidele se pot deplasa lateral, adică în acelaşi plan (difuziune laterală)

• Ele pot să se deplaseze de asemenea de la un strat la altul (mişcare flip-flop sau de basculă)

• Acest tip de mişcare lentă este rară. Unei molecule fosfolipidice îi trebuie de 100 de ori mai mult timp pentru o mişcare flip-flop decât pentru o deplasare laterală pentru aceeaşi distanţă de parcurs.

• Lipidele pot avea de asemenea mişcări de rotaţie în jurul axului lor longitudinal

PROTEINELE MEMBRANARE

• Există o mare diversitate de molecule proteice, reprezintă suportul molecular al principalelor funcţii ale membranelor celulare

• Mai puţin numerose decât lipidele (100 de lipide la o proteină), moleculele proteice sunt de 30 la 50 de ori mai voluminoase decât cele lipidice

• Ele reprezintă 50% din masa membranei

PROTEINE INTRINSECI• Câteva proteine intrinseci sunt proteine monotopice -

au o singură faţă ce emerge de la bistratul lipidic

• Proteinele intrinseci traversează membrana fie o singură dată (proteine cu traversare unică, single pass sau bitopică), fie de mai multe ori (proteine cu traversări multiple sau politopice)

• Proteinele cu traversare unică cuprind grupul proteinelor bitopice – glicoforina din membrana eritrocitară

• Proteinele cu traversare unică acţionează în general ca receptori catalitici

• Proteinele cu traversări multiple trec de mai multe ori prin bistratul lipidic, constituind de fiecare dată o elice α ( proteinele politopice).

PROTEINE EXTRINSECI

• Sunt proteine din afara bistratului lipidic ancorate de lipide prin legături covalente

• Proteinele localizate pe faţa externă a membranei plasmatice se ancorează prin intermediul GPI (glicofosfatidilinositol)

• Proteinele situate pe faţa dinspre citosol se ancorează prin intermediul unor lungi lanţuri hidrocarbonate care pătrund în foiţa internă a bistratului.

•  

FUNCŢIILE PROTEINELOR MEMBRANARE

• Moleculele proteice, izolate unele de altele, plonjează în dublul strat lipidic

• Transportul transmembranar de substanţe necesare creşterii şi regenerării structurilor celulare

• Recepţionarea informaţiilor

• Proteinele sunt receptori capabili să reacţioneze fie la molecule de informaţie (hormoni), fie la stimuli fizico-chimici Receptorii convertesc aceste semnale pentru ca celulele să le poată interpreta

FUNCŢIILE PROTEINELOR MEMBRANARE

• Mecanismele de recunoaştere celulară

• Unele dintre ele au activitate antigenică (glicoproteinele sunt suport ale antigenelor M, N şi ale celor de histocompatibilitate

• Inhibiţia de contact

• Aderenţa intercelulară sau a celulei la un suport

• Activităţi enzimatice diverse

• Legături structurale care unesc citoscheletul cu membrana plasmatică

• Fixarea substanţelor medicamentoase

• Fixarea virusurilor, a toxinelor sau a celulelor

GLICOCALIXUL (CELL COAT)

•  Reprezintă zona periferică a membranei celulare şi este alcătuit din lanţuri oligo-zaharidice ale glicoproteinelor, din proteoglicani, glicolipide şi glicoproteine extrinseci extracelulare legate slab de celelalte elemente (fibronectină, laminină)

• Are acelaşi aspect pe microvilozităţile enterocitelor ca şi pe celulele epiteliale ale epididimului sau ale tubilor renali proximali

• Are o structură filamentoasă, iar menţinerea activităţii fiziologice vitale ale celulei depinde de integritatea glicocalixului.

FUNCŢIILE GLICOCALIXULUI• Protecţia membranei plasmatice: asigură o

protecţie chimică (datorită rezistenţei sale la enzime mucolitice şi proteolitice) şi una mecanică

• Previne ruperea membranei apicale ale celulelor, evitând orice contact cu molecule de talie prea mare

• Încărcătura de suprafaţa a celulelor este negativă - acid sialic, bogat în sarcini negative

• Neuraminidaza care lizează acidul sialic

FUNCŢIILE GLICOCALIXULUI• Funcţia de capcană: in vitro, membrana eritrocitară

absoarbe şi fixează lipopolizaharide, cardiolipina. Absorbţia cardiolipinei de către glicocalix stă la baza a numeroase teste serologice pentru diagnosticul de sifilis

• In vivo, glicocalixul absoarbe sau fixează anticorpii citofili (opsonizarea) care modifică fagocitoza

• Poate avea activitate enzimatică

• În celulele intestinale, miocardiocite, hepatocite glicocalixul cuprinde unităţi globulare care conţin leuco-aminopeptidaze la nivelul hepatocitelor, maltază pentru celulele intestinale

• Intervine în adezivitatea celulară