ORGANIZAREA MEMBRANEI CELULARE

ORGANIZAREA MEMBRANEI CELULARE

Membrana celulara:

-apa: 20-30%

-reziduu uscat: 70-80%:- substante minerale- 1%

- substante organice: - 99%

- lipide: 40-50%

- proteine: 50-60%

- comp glucidica: - 1-10%

modelul de organizare al membranei : modelul mozaic fluid:

membrane celulara contine lipide organizate sub forma de bistrat : cozile hidrofobe -int; capetele hidrofile- ext; prot- de o parte si de alta a membranei trecand prin interiorul struct; componenta glucidica la ext struct.

Functiile membranei:

de separare: ofera celulei o separare de mediu; e o bariea ce permite o trecere selectiva- controlata

fct metabolica

LIPIDELE MEMBRANARE

-repr componenta struturala de baza a membranelor celulare

- sunt structurte sub forma de bistrat cu capetele hidrofile la ext si cozile hidrofobe la int. Bistratul e eterogen, asimetric si prezinta fluiditate manifestata bidimensional.

def: - lipidele membanare repr o categorie larga de subst organice relative insolubile in apa, solubile in cei mai multi solventi organici, cu character amfifil , multe dintre ele fiind esteri ai unor alcooli polihidroxilici cu a. grasi.

De ce lipide?

caracteristicile fizice si chimice le definesc drept mol ideale pt structurarea de membrane

au character amfifil- structura formata e amfifila: partea hidrofoba putand crea o bariera, iar partea hidrofila ofera capacitatea de a acomoda interiorul, respectiv exteriorul celulei

lipidele sunt molecule mici- au posibilitati mari de miscare, deci structura are dinamicitate

au tendinta de asociere spontana- ofera structurii pe care o formeaza capacitatea de a a-si pastra integriatea, de a se reface rapid, cand e agresata mecanic; consum energetic minim

structura complexa a lipidelor- exploatata in functia metabolica

defectele structurale sunt usor de acceptat si de corectat

Care lipide?

Casificarea lipidelor:

dupa structura chimica globala:

- fosfolipide- 70-75%

- in coada hidrofoba avem 2 lanturi alifatice la hidroxilii din pozitiile 1,2

- in capul hidrofil se leaga un rest fosfat, prin care e atasata o molecula X

- colesterol:- 20-25%

- organizare spatiala: - cap polar reprezentat de- OH

-parte sterolica rigida: hidrofoba

- coada alifatica: hidrofoba

- glicolipide: 1-10%

- in capul hidrofil au struct glucidice

Clasificarea FL:

-in functie de poliolul din structura:

- fosfogliceride- daca poliolul e glicerina

- fosfosfingozide- daca poliolul e sfingozina

- in functie de X:

- fosftidilcoline: PC- X=colina;- 20-25%

- fosfatidiletanolamine: PE- X= etanol amina - 20-25%

- fosfatidilserine: PS-X=serina: 20-25%

- fosfatidilinozitoli: PI; X- inozitol:- cca 1%

acid fosfatidic-PA: X-H; -cca 1%

alte fosfolipide:

- sfingomieline-SM- 20-25%

- cardiolipine: 1,3 difosfatidil glicine

- specifice membranei mitocondriale interne

- plasmalogeni- cel din sistemul nervos si muscular

Asimetria distributiei lipidelor membranare:

PC si SM sunt preponderant distribuite in foita externa a bistratului

PE, PS, PI- sunt exclusive in foita interna a bistratului lipidic

Colesterolul- egal distribuit in ambele foite

Glicolipidele - numai in foita externa a bistratului

Eterogenitatea FL membranare este substantiate si de divresitatea tipurilor de AG care intra in structura lor. Acestia au nr par de C cuprins intre 12-24 si pot si saturati sau nesaturati. Pozitionarea lor:

in poz 1 a glicerinei se afla de obicei un AG saturat: cei mai des intalniti sunt:

- a. miristic: C14

- a. palimitic : C16

- a. stearic: C18

- frecventa aparitiei lor e : C16> C18>C14

- in poz 2 a glicerinei se afla de obicei un a. gras nesaturat:

- a. oleic

- a. linoleic

- a. linolenic

- a. arahidonic

- a. eicosantetraenoic

De e bistrat?

bistratul e cea mai simpla structurare a lipidelor care poate inchide un V mare de mediu hidrofil, spre al separa de un altul, tot hidrofil :

- capetele hidrofile la ext putand acomoda cele 2 medii hidrofile

- cozile hidrofobe in int - ofera rol de bariera

- asamblarea in bistrat se face spontan - fiind fvorizata energetic, iar bistratul nu poate prezenta capete libere

- ofera tenacitate in refacerea structurii

- ofera prop fizico-chimice diferite celor 2 fete ale membranei

- asigura un comportament independent celor 2 fete ale membranei, dar si solidar

Starea fizica a bistratului lipidic:

bistratul lipidic e fluid , intr-o continua dinamica

prop fluide manifestate bidimensional

Lipidele membranare pot ecuta urmatoarele miscari:

Miscari intramoleculare: - lipidele le realizeaza in raport cu propria lor structura.

- pot fi:

a. de rotatie: - frecventa: 10⁹/ s

- datorate capacitatii lanturilor AG de a se roti in jurul leg C-C: rezutanta acestui zbucium intern molecular este miscarea de rotatie a moleculei lipidice in ansamblu

b. de flexie a cozilor hidrofobe cu o frecventa de 10⁸/ s

2. Miscari intermoleculare - implica schimbare pozitiei moleculelor de lipid unele in raport cu altele. Pot fi:

a. de translatie: - miscari ale lipidelor in planul membranei , in aceasi foita a bistratului , unele printre altele; frecventa: 10 ⁷ schimbari de directie/s

b. miscari ,,flip-flop,,: miscari de trecere a lipidelor dintr-o foita a bistratului in cealalta; aceste miscari presupun o rasturnare a moleculei in planul membranei pt a-si pastra capatul hidrofil la ext structurii

- frecventa lor e f. mica

- absenta practica a lor explica bidimensionalitatea stari fluide a stratului lipidic

Manifestarea bidimensionala a fluiditatii bistratului lipidic da membranei celulare caracterul de structura cu prop mezomorfe, prop specifice cristalelor lichide. Acest comportament mezomorf e accentuat de capacitatea lipidelor de a structura microdomenii bogate in sfigolipide, cholesterol si anumite prot membranare. Aceste microdomenii sunt denumite ,, plute lipidice,,, care au importanta :

structurala: - organizeaza struct spcializate ale membr- caveolele

metabolica

Eterogenitatea plutelor lipidice a fost evidentiata prin interpretarea rez dif met de obt:

dif detergenti anionici

sonicarea preparatelor membranare si analizarea fractiunii usoare

analize imunocitochimice

Caracteritici generale ale plutelor:

colesterolul e de 3-5 ori mai abundant decat in restul membr

sfingolipidele ( SM si glicolipidele) sut imbogatite si repr 30-35 % din lipidele din plute

glicerofsfolipidele sunt sarac reprezentate

PI, PS sunt slab reprezentate la niv plutelor

In foita interna, lipidele contin preferential AG saturati

Fluiditatea - capacitatea de miscare a lipidelor in cadrul membranei . Poate fi modulata de mai multi factori:

fizici: fluiditatea e direct proportionala cu T si invers proportionala cu P

chimici: - factori intrinseci:-AG nesaturati din struct PL sau a glicolipidelor- sunt direct pro[portionali cu fluiditatea

cantitatea de colesterol din bistrat- invers proportionala cu fluiditatea

- factori extrinseci: -se clasifica in:

a. fiziologici: H si mediatori chimci liposolubili

b. patologici: metaboliti liposolubili ai unor agenti patogeni, subst chimice toxice, liposolubile

c. terapeutici: medicamente liposolubile

Rolul lipidelor membranare:

bistratul lipid repr componenta structurala de baza a membranelor

bistratul lipidic ofera membranei rolul de bariera

functii metabolice:

- glicolipidele sunt implicate in fenomene de recunoastere si semnalizare intercelulara

- fosfolipidele ot fi modificate de enzyme specifice fosfolipaze. Tipuri de fosfolipaze:

1. fosfolipaza A1- elibereaza AG din poz 1

2. Fosfolipaza A2- elibereaza AG din poz 2 a glicerinei cu formare de lizofosfatide

3. fosfolipaza B-care scoate ambii acizi grasi din structura fosfolipidelor

4.fosfolipaza C care desface legatura dintre glicerina si fosfat,cu eliberarea diacil glicerolilor

5.fosfolipaza D care elimina restul hidrofil X cu eliberarea PA

-fosfolipaza A2 poate elibera acidul arahidonic,care este precursor pentru 4 clase de substante: - prostagalandine, tromboxani, prostacicline, leucotriene. Primele 3 tipuri rezulta pe calea ciclooxigenazei, ea de-a 4 clasa pe calea lipooxigenazei

- fosfatidiliinozitolii sunt implicati in mecanisme de transmitere transmembranara si intracelulara a semnalelor. Cand liganzii se leaga de receptori specifici din membranele celulare, PI intra in cascada fosfoinozitidelor:

- PI sunt initial fosforilate pas cu pas la fosfatidilinozitolfosfati(PIP), sub actiunea posfatidilinozitol kinazei, cu consum ATP, apoi la fosfoinozitol-dis-fosfati, sub actiunea PIP kinazei, de asemenea cu consum de ATP. Asupra fosfatidilinozitol 4 -disfosfatului actioneaza fosfolipaza Cβ cu eliberarea de IP3( inozitol 1,4,5 tris-fosfat) si DAG. IP3 actioneaza ca mesager secund inducant cresterea Ca in citosol si conducand la raspunsuri celulare rapide si de scurta durata, DAG conduce la aspunsuri celulare mai lente si de lunga durata.