BAZELE MOLECULARE ALE ORGANIZĂRII CELULARE

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V.BABEŞ” TIMIŞOARA

BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂ

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

II. SUBSTANŢELE ANORGANICE

1. Apa

2. Săruri minerale 3. Gaze

III. SUBSTANŢE ORGANICE

1. Proteine

2. Acizi nucleici 3. Glucide 4. Lipide

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

• Introducere

Compoziţie Compoziţie chimicăchimică

Celula Celula animalăanimală

Celula Celula vegetalăvegetală

ApăApă 65 %65 % 75 %75 %

Săruri Săruri mineraleminerale

4,3 %4,3 % 2,5 %2,5 %

GlucideGlucide 11,2 %11,2 % 18 %18 %

LipideLipide 11,7 %11,7 % 0,5 %0,5 %

PP roteineroteine 17,8 %17,8 % 4 %4 %

• Clasificare

• Rol biologic

• Aplicaţii medico-farmacologice

• prezentare comparativă a concentraţiei elementelor chimice în materia vie şi nevie

1. Macroelemente- C, H, O, N- Rol structural

2. Microelemente- P, S, Cl, Na, K, Ca, Mg- Rol plastic (structural) si functionalP – forma minerala (oase, dinti), forma organica (acizi

nucleici, fosfolipide) – rol plastic - hormon anorganic al cresterii – rol functional

Ca – rol structural (oase, dinti) - rol functional (contractia musculara, transmiterea

influxului nervos, coagularea sangelui)

Na – rol functional (pompa Na/K) - rol structural – condroitinsulfati, fosfolipide

3. Oligoelemente Fe, Cu, Co, Mn, Zn, I, Mo, F, B, Si- Rol catalitic

II. SUBSTANŢELE ANORGANICE 1. APA DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL EI BIOLOGIC

• Importanţa• Origine• Răspândire intracelulară• Repartiţie în organism• Proprietăţi fizice/biologice a) organizare moleculară

b) coeziune internă mare

c) caracter de solvent

d) formează învelişul de hidratare al ionilor

e) constantă dielectrică mare → “ecranare termică”

f) căldură mare de vaporizare

g) capacitate de disociere

h) dispersează moleculele amfipatice

i) participă la tranziţiile sol-gel ale citoplasmei

j) efect lubrefiant

• organizarea moleculară a apei

MONOMERI - POLIMERI

aminoacizi monozaharide acizi nucleotide

grasi

P G L AN

III. SUBSTANŢELE ORGANICE

1. PROTEINELE

Definiţie

Clasificare

a) după funcţia biologică

b) după numărul de aminoacizi

c) după compoziţia chimică

d) dupa conformatie

Nivele de structură şi semnificaţie biologică

Conformaţia Legături din cadrul moleculelor proteice

TIPULTIPUL FUNCŢIAFUNCŢIA EXEMPLEEXEMPLE

StructuraleStructurale- Rol plast ic - Rol plast ic

Kerat ina (păr, unghi i)Kerat ina (păr, unghi i)Elastina (pereţ i i vaselor)Elastina (pereţ i i vaselor)Glicoproteine (membrane)Glicoproteine (membrane)

- Rol de susţ inere- Rol de susţ inere Colagen (ţes. Colagen (ţes. cc onjunct iv)onjunct iv)

ReglatoareReglatoare - Modulează procesele Modulează procesele f iz iologicef iziologice

HormoniiHormonii

Contracti leContracti le- - Motil i tateMoti l i tate

Miozina, Act ina, Tubulina,Miozina, Act ina, Tubulina,Dineina, NexinaDineina, Nexina

ImunologiceImunologice- Protecţ ie imună- Protecţ ie imună AnticorpiiAnticorpii

Transport şi Transport şi depozitaredepozitare

- Transport prin membranele Transport prin membranele biologicebiologice

Proteine intr inseciProteine intr inseci

- Transport O- Transport O 22 , CO, CO 22 , Fe, Cu, Fe, Cu Hemoglobina, MioglobinaHemoglobina, Mioglobina

Controlul Controlul proceselor proceselor metabolicemetabolice

-Generarea şi transmiterea Generarea şi transmiterea inf luxului nervosinf luxului nervos

Neurotransmiţători, Neurotransmiţători, receptori sinapticireceptori sinaptici

- Controlul creşteri i celulareControlul creşteri i celulare Hormoni, factori de creştereHormoni, factori de creştere- Transmiterea informaţieiTransmiterea informaţiei Nucleoproteine Nucleoproteine

- CoagulareCoagulare Fibrinogen, trombină Fibrinogen, trombină

Enzime Enzime - Catalizează r. biochimice- Catalizează r. biochimice Amilaza, l ipaza etc.Amilaza, l ipaza etc.

• Nivele de structură (secundară, terţiară)

• Nivele de structură (cuaternară)

• Legături noncovalente din cadrul moleculelor proteice

2. ACIZII NUCLEICI

• Definiţie

• Alcătuire

• Caracteristicile moleculei de ADN după Wattson & Crick

• Localizarea intracelulară a ADN şi roluri

ADN - cromozomial (nuclear)

- extracromozomial (nucleolar)

- mitocondrial (ADNmt)

• Tipuri de ARN, localizare intracelulară şi roluri

ARN - mesager (ARNm)

- de transport (ARNt)

- ribozomal (ARNr)

• alcătuire

ADN – T A G C

ARN – U A G C

Structura bazelor purinice şi pirimidinice

Pentozele din componenţa acizilor nucleici

• caracteristicile moleculei de ADN după Watson & Crick

2. ACIZII NUCLEICI

• Definiţie

• Alcătuire

• Caracteristicile moleculei de ADN după Wattson & Crick

• Localizarea intracelulară a ADN şi roluri

ADN - cromozomial (nuclear)

- extracromozomial (nucleolar)

- mitocondrial (ADNmt)

• Tipuri de ARN, localizare intracelulară şi roluri

ARN - mesager (ARNm)

- de transport (ARNt)

- ribozomal (ARNr)

• ARN mesager (ARNm)

• ARN de transport (ARNt)

• ARN ribozomal (ARNr)(structura ARN-urilor ribozomale din subunitatea mare a unui ribozom bacterian determinată prin cristalografie în raze X)

3. GLUCIDELE

• Definiţie• Clasificare 1. Monozaharide 2. Dizaharide 3. Polizaharide 4. Glicozaminoglicani (GAG) 5. Glicoproteine 6. Proteoglicani 7. Glicolipide, glicosfingolipide

3.1. Monozaharidele

3.2. Dizaharidele - sinteza de deshidratare: condensarea a doi monomeri mono zaharidici cu pierderea concomitentă a unei molecule de H2O - hidroliza: refacerea monomerilor

3.3. Polizaharidele

Ex. Glicogenul

4. Glicozaminoglicanii (GAG)

• Alcătuire: monomerii sunt derivaţi aminaţi ai monozaharidelor

+ ac. glucuronic ± H2SO4

• Clasificare

a) nesulfatate: ac. hialuronic

b) sulfatate: condroitinsulfaţi – cartilaje

dermatansulfaţi – piele

keratosulfaţi – cornee

heparansulfaţi – suprafaţa cel. epiteliale• Roluri: -lubrefiere

-amortizare a şocurilor

-susţinere mecanică

-asociere cu fibrele de colagen

-asigură structura şi rolul de filtrare al membranelor bazale

-adezivitate celulară

• secvenţe dizaharidice repetitive ale unor lanţuri GAG dermatan-sulfat (sus); acid hialuronic (jos)

5. Glicoproteinele : lanţ polipeptidic + resturi zaharidice

LocalizareLocalizare ExempleExemplePlasmăPlasmă Fibrinogen, Ig, proteine de Fibrinogen, Ig, proteine de

grup sanguingrup sanguin

HormoniHormoni Gonadotropina corionică, Gonadotropina corionică, h.stimulator al tiroidei etc.h.stimulator al tiroidei etc.

EnzimeEnzime Ribonucleaza B, pepsină, Ribonucleaza B, pepsină, colinesteraza sericăcolinesteraza serică

Secreţi iSecreţi i Glicoproteine submaxilare, Glicoproteine submaxilare, gastricegastrice

Ţes. conjunctivŢes. conjunctiv ColagenColagen

Membrane celulareMembrane celulare GlicoforinaGlicoforina

6. Proteoglicanii: gp. cu concentraţie glucidică crescută

• Alcătuire: complexe formate dintr-un miez proteic (core)+lanţuri de GAG

• Clasificare 1. Extracelulari (matriciali)

AGRECAN – cartilaje VERSICAN – pereţii vaselor

NEUROCAN, BREVICAN – ţes. nervos DECORINĂ, LUMICAN – cornee

BIGLICAN, PERLECAN – mb. bazale

2. Membranari

CEREBROGLICAN, GLIPICAN, SYNDECAN, BETAGLICAN

3. Intracelulari

SERGLICINA – granulele de secreţie din mastocite, bazofile, eozinofile,

neutrofile, trombocite, macrofage tisulare, monocite şi LT citotoxice

• Roluri: - lubrefiere

- stabilitate la presiune

- migrare celulară în cursul morfogenezei

- repararea ţesuturilor lezate

- anticoagulant

- modulează activitatea factorilor de creştere şi a citokinelor

- modulează activităţile enzimatice

• reprezentarea schematică a proteoglicanilor extracelulari (stg.), imagine TEM a unui agregat de agrecan (dr.)

4. LIPIDELE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

• Definiţie• Clasificare 1. Acizi graşi 2. Trigliceride 3. Steroizi 4. Prostaglandine 5. Fosfolipide 6. Glicolipide, sfingolipide 7. Lipoproteine 8. Lipocromi

1. Acizii graşi; 2. Trigliceridele

3. Steroizii - colesterolul- testosteronul

4. Prostaglandinele

• Ex: PGE1, PGF1-α, PGF2-α• Sintetizate de toate celulele nucleate• Roluri: răspuns hormonal răspuns antiinflamator efect bronhodilatator agregare plachetară reglarea temperaturii scad TA induc contracţia m.netezi

5. Fosfolipidele - exemple - forma moleculei - localizare şi roluri

6. Glicolipide: sfingolipide, glicosfingolipide

- exemple - forma moleculei

- localizare şi roluri

7. Lipoproteinele - sisteme de membrană - circulante: VLDL, LDL, HDL, kilomicroni

8. Lipocromii

- exemple: lipofuscina, melanina

- localizare

- semnificaţie şi rol