UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V.BABEŞ” TIMIŞOARA BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂ Prof.Univ.Dr. DOINA VERDEŞ

BAZELE MOLECULARE ALE ORGANIZĂRII CELULARE

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 chimică Apă Săruri minerale Glucide Lipide Proteine

► ► ►

Clasificare Rol biologic Aplicaţii medico-farmacologice Celula animală 65 % 4,3 % 11,2 % 11,7 % 17,8 % Celula vegetală 75 % 2,5 % 18 % 0,5 % 4 %

• prezentare comparativă a concentraţiei elementelor

chimice în materia vie şi nevie

II. SUBSTANŢELE ANORGANICE

1. APA DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL EI BIOLOGIC

► ► ► ► ►

Importanţa Origine Răspândire intracelulară Repartiţie în organism Proprietăţi 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

2. SĂRURILE MINERALE

 

forme de prezentare a) formă disociată b) combinaţii organo-minerale roluri 3. GAZELE

 

Oxigenul CO 2

III. SUBSTANŢELE ORGANICE (

MOLEC. INFORMAŢIONALE ŞI NONINFORMAŢIONALE) 1. PROTEINELE

    

Definiţie Clasificare a) după funcţia biologică b) după numărul de aminoacizi c) după compoziţia chimică Nivele de structură şi semnificaţie biologică Conformaţia Legături din cadrul moleculelor proteice

TIPUL Structurale Reglatoare Contractile Imunologice Transport şi depozitare Controlul proceselor metabolice Enzime FUNCŢIA - Rol plastic - Rol de susţinere

-

Modulează procesele fiziologice Motilitate EXEMPLE Keratina (păr, unghii) Elastina (pereţii vaselor) Glicoproteine (membrane) Colagen (ţes. conjunctiv) Hormonii Miozina, Actina, Tubulina, Dineina, Nexina - Protecţie imună Anticorpii

-

Transport prin membranele biologice - Transport O 2 , CO 2 , Fe, Cu

-

Generarea şi transmiterea influxului nervos

-

Controlul creşterii celulare

-

Transmiterea informaţiei

-

Coagulare - Catalizează r. biochimice Proteine intrinseci Hemoglobina, Mioglobina Neurotransmiţători, receptori sinaptici Hormoni, factori de creştere Nucleoproteine Fibrinogen, trombină Amilaza, lipaza 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

Structura bazelor purinice şi pirimidinice

Pentozele din componenţa acizilor nucleici

• caracteristicile moleculei de ADN după Watson & Crick

• 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)

• Localizarea componentei proteice şi a diferitelor

tipuri de ARNr la nivelul subunităţii mari

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 H 2 O - hidroliza : refacerea monomerilor

3.3. Polizaharidele Ex. Glicogenul

4. Glicozaminoglicanii (GAG)

► ► ► Alcătuire: monomerii sunt derivaţi aminaţi ai monozaharidelor + ac. glucuronic ± H 2 SO 4

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 Localizare

Plasmă Hormoni Enzime Secreţii Ţes. conjunctiv Membrane celulare

Exemple Fibrinogen, Ig, proteine de grup sanguin Gonadotropina corionică, h.stimulator al tiroidei etc.

Ribonucleaza B, pepsină, colinesteraza serică Glicoproteine submaxilare, gastrice Colagen Glicoforina

6. Proteoglicanii: gp. cu concentraţie glucidică crescută ► ► ►

Alcătuire: Clasificare complexe formate dintr-un miez proteic ( core )+lanţuri de GAG 1. Extracelulari (matriciali) AGRECAN – cartilaje NEUROCAN, BREVICAN BIGLICAN, PERLECAN – ţes. nervos – mb. bazale VERSICAN – pereţii vaselor DECORINĂ, LUMICAN 2. Membranari CEREBROGLICAN, GLIPICAN, SYNDECAN, BETAGLICAN 3. Intracelulari SERGLICINA – granulele de secreţie din mastocite, bazofile, eozinofile, neutrofile, trombocite, macrofage tisulare, monocite şi limfo.T 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 – cornee

•

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-



, PGF2-

 ►

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