membrana celulara
DESCRIPTION
dadadaTRANSCRIPT
Suprafata celulei
Organizea membranei celulare
Definitie: membrane este o pelicula foarte subtire (cativa
nanometri) si foarte flexibila ce acopera si delimiteaza
compartimentul citoplasmatic,controleaza schimburile cu mediul
inconjurator si se comporta ca un system de receptie transductie,
si constituie substratul adezivitatii celulare.
Membrana prezinta si diferentieri speciale cum sunt dispozitivele
jonctionale, cilii,microvilii, flagelii,etc.
Astfel Robertson in 1959, emitea teoria membranei unit,pe baza
cercetarilor la microscopul electronic, prin care toate membranele
plasmatice au o organizare ultrastructurala unitara dupa modelul
trilaminat ce implica o foita centrala clara flancata de doua foite
dense la fluxul de electroni in grosime totala de 7.5 nm.
Foita centrala clara corespunde axului lipidic central hidrofob,
iar foitele dense corespund fetelor hidrofile lipidice pe care se
ataseaza proteinele.
Dar modelul membranei unit s-a dovedit incomplet deoarece ignora
dinamismul moleculelor componente si a proteinelor transmembranare.
In 1972 Singer si Nicolson elaboreaza teoria mozaicului fluid,
astfel moleculele componente- lipide si proteine- difuzeaza liber
in planul continuumului lipidic si aceasta implica o organizare
intamplatoare a distributiei moleculare lipoproteice.
Modelul actual de membrana celulara este o preluare si dezvoltare a
ideilor principale din modelele precedente, cat si o conceptie cu
mult mai cuprinzatoare fata de cele precedente. In esenta
continuumul bilipidic, asimetric si fluid reprezinta axul
intregului edificiu molecular membranar, pe cele doua fete
hidrofile proteinele sunt distribuite asimetric si in aranjamente
foarte caracteristice, spre deosebire de celelalte teorii ce se
refera doar la plasmalema, conceptul actual arata ca membrana
celulara este alcatuita din trei parti componente
principale:
plasmalema complexul lipoproteic in grosime de 7,5 nm;
glicolema complexul glicoproteic superficial in grosime de 50 nm;
citoscheletul membranei- reteaua de proteine (in special
proteine fosforilate) asezate pe fata interna a plasmalemei in
grosime de cativa nm.
Bazele moleculare ale organizarii membranei celulare
La alcatuirea membranei celulare participa apa cu aprox. 30%
,substante organice aprox.70% si saruri minerale in cantitati
forate mici.Peste 90% din masa uscata este reprezentata de
lipoproteine,iar glucidele numai in cateva procente.
Totalitatea lipidelor din membrana sunt localizate in plasmalema
unde constituie foita continua hidrofoba pe care se organizeaza
celelalte populatii de molecule din membrana.
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 din plasmalema.
Proteinele sunt reprezentate in toate cele trei straturi ale
suprafetei celulare :in plasmalema in special de o parte si de alta
a continuumului lipidic ;in glicolema alcatuind tesatura pe care
sunt atasate glucidele,in citosheletul membranei unde realizeaza o
retea foarte fina si supla.
Apa inhiba glicocalixul ,citoscheletul membranei si foitele externa
si interna ale plasmalemei ,vom gasi si ioni anorganici care desi
participa cu un procent foarte mic la masa membranei joaca un rol
important in biologia acesteia.
PLASMALEMA
Este partea centrala a membranei celulare si este prima componenta
care a fost identificata la microscopul electronic.
Principalele tipuri de lipide ce intra in alcatuirea membranelor
sunt:fosfolipide,colesterol,glicolipide.
Fosfolipidele formeza marea majoritate a lipidelor din endomembrane
si aprox.75%din lipidele citoplasmatice (ex.fosfatidilcolina,
sfingomielina, fosfatidiletanolamina,etc.).
Fiecare molecula are aspectul unui cui in care capul este hidrofil
si este denumit grup polar pentru ca el poarta sarcini electrice,
iar reziduurile de acizi grasi sunt hidrofobe si sunt de obicei
desemnate ca segment apolar.
Deoarece fosfolipidele concentreaza la un capat radicalii hidrofili
si la celalat radicalii hidrofobi sunt denumite molecule
amfipate.
Cullis si Krujff(1980) au descoperit ca unele lipide cum sunt
fosfatidiletanolamina,digli-ceridele si in special cardiolipina
sunt capabile ca in prezenta Ca2+ sa se detaseze din bistratul
lipidic si sa se organizeze in asa numita faza hexagonala ce
realizeaza canale lungi apoase in interiorul hidrofob.
Proteinele plasmalemei
O mare parte din proteinele membranei celulare sunt localizate la
nivelul plasmalemei si ele se afla in relatii speciale cu bistratul
lipidic. Proteinele reprezinta substratul specificitatii suprafetei
celulare; exista doua grupe de proteine:extrinseci si
intrinseci.
Proteinele extrinseci sunt distribuite pe o fata sau pe alta a
continuumului lipidic si contacteaza pe suprafata lor legeturi
hidrofile cu capetele hidrofile ale lipidelor. Ele sunt mai
numeroase pe fata interna unde edifica citoscheletul membranei
celulare.
Proteinele intrinseci se extrag foarte greu din continuumul lipidic
deoarece dezvolta si legaturi hidrofobe. Ele servesc ca dispozitiv
de receptie- transductie (ex: aprox:15-20% din masa moleculelor de
rodopsina este cufundata in regiunea hidrofoba a continuumului
lipidic din membrana bastonaselor retiniene).
Citoscheletul membranei celulare
Este o retea de proteine extrinseci ce formeaza partea interna a
membranei celulare, cu o grosime de 5-9 nm, care confera
flexibilitate si rezistenta suprafetei celulare.
Un model de aranjare a proteinelor citoscheletale este de retea ,in
care ochiurile retelei sunt alcatuite din dimerii de spectrina ,iar
nodurile retelei sunt alcatuite din doua tipuri de complexe
moleculare.
GLICOLEMA
Este parte externa a membranei celulare cu o grosime medie de 50
nm,este laxa si greu de identificat in microscopia electronica de
rutina, confera o incarcatura predominant elecric negativa
suprafetei celulare si joaca un rol major in controlul schimburilor
ionice transmembranare.
Temeni sinonimi: glicolema, glicocalix, invelis de suprafata fuzzy-
coat pufoasa,scamoasa.
Din punc de vedere chimic, glicolema este alcatuita in deosebi din
glicoproteine, este vorba de o tesatura delicata si laxa de lanturi
proteice pe care sunt ancorate reziduurile glucidice (cel mai
frecvent este galactoza, iar in cantitati mici manoza, fructoza si
glucoza).
MATRICEA EXTRACELULARA
Constiuie mediul interstitial in care isi desfasoara activitatea
diferite tipuri de celule ;ea este alcatuita din elemente greu
identificabile morfologic si eterogene chimic.Matricea
extracelulara controleaza adezivitatea ,cresterea si diferentierea
si joaca un rol principal in organizarea celulelor sub forma de
tesuturi si in distribuirea acestora in mod specific in diferite
organe ale omului.
Matricea extracelulara se afla in relatii de continuitate si
contiguitate moleculara cu glicolema.
La microscopul luminiscent in matricea extracelulara pot fi
observate 3 tipuri de elemente :membranele bazale,fibre
intercelulare si substanta fundamentala a matricei bogat
coloidala.
Moleculele organice care stau la baza edificarii diferitelor
structuri microscopice sau ultramicroscopice sunt de natura
glicoproteica.Dintre acestea fac parte colagenul si
elastina,glicoproteine sulfatate necolagene si
proteoglicanii.
Colagenul este o familie de proteine cu foarte mare forta de
extensibilitate ce reprezinta 25% din proteinele omului adult.Au
fost identificate in matricea extracelulara 5 izotipuri de molecule
de colagen.
Elastina prezinta deosebiri fata de molecula de colagen ce ii
confera proprietati fizico-mecanice deosebite.
Proteoglicanii sunt cea de-a doua componenta importanta a matricei
extracelulare, aprox. 95% din molecula de proteoglicani este
constituita din glicozaminoglicani si 5% din proteine.
Proteoglicanii datorita componentei polizaharidice formeaza
polianioni foarte mari ce leaga apa si cationii alcatuind asa zisa
substanta fundamentala.
A treia grupa de molecule organice a matricei extracelulare e
reprezentata de glicoproteinele sulfatate necolagene- au greutate
moleculara mare si sunt responsabile de atasarea celulelor de
matricea extracelulara. Au fost identificate fibronectina,
laminina, dronectina, entactina,etc.
Glicoproteinele necolagene intra in alcatuirea diferitelor tipuri
de membrane bazale alaturi de colagen de tip 4 si
glicozaminoglicani.
Receptorii de membrana
Sunt dispozitive moleculare specializate, asezate pe fata externa a
membranei celulare, cu ajutorul carora se intercepteaza semnale sau
mesaje venite pe cale nervcoasa sau umorala.
Termenul generic de ligand defineste toate substantele care,
vehiculate pe cale umorala sau nervoasa, se leaga de receptori si
moduleaza functia celulara. Din categoria liganzilor fac parte
mesagerii extracelulari sau mesageri de ordin unu (ex:
neurotransmitatorii si hormonii)
Tipuri de receptori de membrana:
receptorii pentru substante endogene- produse de celulele proprii
organismului care pot induce modificari mediate de receptor si
transmise pe cale nervoasa sau umorala
pentru cale nervoasa mai cunoscuti sunt receptorii pentru
acetilcolina,noradrenalina,serotonina, histamina, dopamina,
epinefrina, acid gamaaminobutiric (GABA).
pentru calea umorala receptorii sunt hormonii cei mai bine
caracterizati sunt cei pentru insulina (izolate in celulele
adipoase si hepatocite).
receptorii pentru antigenele endogene se gasesc la suprafata
celulei implicate in raspunsul imun, fie la suprafata celulei
neimunogene.
Receptorii pentru substantele exogene:
receptori pentru virusi
receptori pentru antigene nonself
receptori pentru toxine microbiene
receptori pentru droguri
receptori pentru lecitine, etc.