6. Organite Nedelimitate de Membrane

Organite nedelimitate de membrane

Organitele unei celule eucariote tipiceOrganitele unei celule eucariote tipice

Aspect Structură Compoziţie Funcţie

Membrana celulară

Bistrat lipidic, conţinând fosfolipide, steroizi şi proteine

Izolaţie, protecţie, sensibilitate, suport, controlează intrarea-ieşirea de materiale

CitosolulComponenta fluidă a citoplasmei

Distribuie materialele prin difuzie

Citoscheletul Microtubuli Microfilamente

Proteine organizate in filamente fine sau tuburi subţiri

Rezistenţă şi susţinere, mişcarea structurilor celulare şi a materialelor, mişcarea celulară

MicroviliiPrelungiri ale membranei conţinând microfilamente

Măreşte aria suprafeţei pentru a facilita absorbţia materialelor extracelulare

CiliiPrelungiri ale membranei conţinând dublete de microtubuli în şir de 9+2

Deplasarea materialelor pe suprafaţa celulară

Centrozomul Centriol

Citoplasmă conţinând doi centrioli aşezaţi perpendicular, fiecare centriol fiind compus din 9 triplete de microtubuli

Esenţial pentru mişcarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare, organizarea microtubulilor în citoschelet

RibozomiiARN şi proteine; ribozomi fixaţi, legaţi de RER, ribozomi liberi, răspândiţi în citoplasmă

Sinteza proteinelor

ProteazomiiCilindru gol din enzime proteolitice cu proteine reglatoare la capete

Degradarea şi reciclarea proteinelor intracelulare

Organitele unei celule eucariote tipiceOrganitele unei celule eucariote tipice

Aspect Structură Compoziţie Funcţie

Mitocondriile Membrană dublă, cu plici ale membranei interne (criste) adăpostind enzime metabolice importante

Produc 95% din ATP-ul necesar celulei

Reticulul endoplasmicRER

REN

Reţea de canale membranoase răspândite în citoplasmă Are ribozomi ataşaţi de membrane Nu are ribozomi ataşaţi

Sinteza de produşi de secreţie, stocare intracelulară şi transport Modificarea şi împachetarea proteinelor nou sintetizate Sinteza lipidelor şi a carbohidraţilor

Aparatul Golgi

Seturi de membrane aplatizate (saculi) şi camere (cisterne)

Stocare, alterare şi împachetare a produşilor de secreţie şi a enzimelor lizozomale

Lizozomii Vezicule conţinând enzime puternice de digestie

Îndepărtarea intracelulară a organitelor defecte sau a patogenilor

Peroxizomii Vezicule conţinând enzime degradatoare

Neutralizarea compuşilor toxici

NucleulMembrana nuclearăPor nuclearNucleol

Nucleoplasmă conţinând nucleotide, enzime, nucleoproteine, cromatină, înconjurate de membrană dublăRegiune densă a nucleoplasmei conţinând ADN şi ARN

Controlul metabolismului, stocarea şi procesarea informaţiei genetice, controlul sintezei proteiceLocul sintezei ARNr şi al asamblării subunităţilor ribozomale

RIBOZOMII – granulele lui Palade

• George Emil Palade– Laureat al premiului

Nobel - 1974

Localizarea ribozomilor

• Liberi - Se găsesc cel mai frecvent grupaţi de-a lungul unei molecule de ARNm, formând poliribozomi = polizomi

• Ataşaţi reticulului endoplasmic – tot sub formă de polizomi

Ribozomii liberi

• Găsiţi în citoplasmă (citosol)

• Pot aparea singuri sau grupaţi sub formă de polizomi

• Mai numeroşi în celulele implicate în sinteza proteinelor proprii – solubile în citoplasmă sau care formează structuri citoplasmatice importante

Ribozomii liberi

Polizomi - MET

Reticulul endoplasmic rugos

• Polizomi ataşaţi pe suprafaţa RE • Bine reprezentat în celulele care secretă

proteine de export (ex: celulele pancreatice)

• Sintetizează proteine care vor intra în constituţia membranelor sau vor fi împachetate în vezicule şi stocate în citoplasmă sau exportate în afara celulei

Ribozomi liberi şi RER

Ribozomii liberi şi ataşaţi (RER)

Ergastoplasma – M.O.

Ribozomii

• Particule ribonucleoproteice, 15-30 nm, prezenţi atât la procariote cât şi la eucariote

• Găsiţi în citosol, mitocondrii şi cloroplaste la toate celulele eucariote, cu excepţia hematiei adulte

• Se mişcă de-a lungul ARNm şi sintetizează proteine

• Leagă şi orientează ARNm şi aminoacil-ARNt• Realizează interacţiuni între codoni şi anticodoni în

aminoacil ARNt• Catalizează formarea legăturilor peptidice între

resturile aminoacidice adiacente - ribozime

Tipuri de ribozomi

• Ribozomi 70 S – la procariote● 50 S + 30 S

• Ribozomi 80 S – la eucariote● 60 S + 40 S

S = Svedberg – o măsură a ratei de sedimentare a unui component centrifugat, care depinde atât de greutatea moleculară cât şi de forma tridimensională a componentului

Ribozomii 80S

• Aspect ME: granule electronodense de 15-30 nm

• Structură: alcătuiţi din două subunităţi: - subunitatea mare

- subunitatea mică

Subunitatea mare ribozomală 60S

Subunitatea mică ribozomală 40S

Subunităţile ribozomale

Proprietăţile ribozomilor eucariotici

» Ribozom Subunitatea Subunitatea

» mică mare»

• Constanta de 80S 40S 60S sedimentare

• Masa (kDa) 4220 1400 2820

• ARN 18S 28S

• ARN 5.8S

5S

• Procentul ARN 60% 50% 65%

• Proteine 40% 50% 35%

Funcţii

• Traducerea informaţiei genetice (sinteza lanţurilor polipeptidice):

– Localizate în citosol polizomii “liberi”

– Destinate exportului sau compartimentelor celulare delimitate de endomembrane polizomii ataşaţi RER

Etapele traducerii informaţiei genetice

• Iniţierea - legarea la subunitatea mică a ARNm şi a Aminoacil ARNt, urmată de legarea subunităţii mari

• Elongarea sinteza legăturilor peptidice – cu ARNt legat la situsurile aminoacil (A) şi peptidil (P)

• Terminarea - codonul stop

Structura ARNt - universală• 4 reg. cu baze

complementare – tulpini• 4 reg. lipsite de baze

complementare – bucle• Anticodonul recunoaşte

codonul de pe ARNm• Capătul 3’ leagă

aminoacidul sub acţ. aminoacil sintetazei

Situsurile de legare ARN ale ribozomului

• Situsul pentru ARNm • Situsuri pentru ARNt

1.Situsul A: leagă aminoacil-ARNt

2.Situsul P: leagă polipeptidul în curs de sinteză cuplat cu ARNt

3.Situsul E: leagă o moleculă de ARNt fără rest aminoacil/peptidil

Polizomi – sinteza lanţului polipeptidic

Sinteza aminoacil-ARNt

• Se realizează de către aminoacil-ARNt sintetaze – 20 de enzime ce recunosc specific cei 20 aminoacizi şi anticodonii asociaţi de la nivelul moleculeleor de ARNt

• Aminoacil-ARNt realizează legătura dintre secvenţa codonilor din ARNm şi structura primară a proteinelor

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic

• complex de preiniţiere – subunitatea mică ribozomală,– primul aminoacil-ARNt, “iniţiator”,

(întotdeauna metionin-ARNt) – factorii eucariotici de iniţiere eIF1 eIF4

• Complexul se ataşează pe ARNm şi detectează codonul start - AUG

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic (II)

• complexul de iniţiere – legarea subunităţii ribozomale 60S– pierderea factorilor de iniţiere. – Met-ARNt este situat în situsul P al

ribozomului

• În situsul A se ataşează aminoacil-ARNt corespunzător următorului codon din ARNm

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic (III)

• catalizarea sintezei legăturii peptidice dintre metionină şi al doilea aminoacid, cu transferul dipeptidului pe al doilea ARNt

• Simultan, subunitatea mare ribozomală se deplasează cu 3 baze în direcţia 3’ a ARNm, astfel încât ARNt iniţiator ajunge în situsul E

Iniţierea sintezei lanţului polipeptidic

Elongarea

– Începe când ARNt-dipeptidil este transferat din situsul A în situsul P, proces care va continua pe toată lungimea ARNm

– Întotdeauna în situsul A se va alinia un alt codon care va fi recunoscut de anticodonul corespunzător din ARNt şi care va lega un nou aminoacid la catena polipeptidică

Elongarea lanţului polipeptidic

Ribozomii = ribozime

Terminarea sintezei lanţului polipeptidic

• în dreptul situsului A ajunge codonul stop (UAA; UAG; UGA) pentru care nu există ARNt cu anticodon complementar

• Codonii stop recunoscuţi de un factor de terminare, care se leagă în situsul A şi produce hidroliza legăturii dintre catena polipeptidică şi ARNt din situsul P

• Lanţul polipeptidic este modificat în continuare prin hidroliza şi îndepărtarea radicalului metionil.

Terminarea sintezei lanţuluipolipeptidic

Proteazomii

Martin Rechsteiner Alfred Goldberg

Descoperiţi in anii ’80

Proteazomii - definitie

•Organite •Complexe enzimatice

Degradarea proteinelor

Esenţiala pentru celulă deoarece:– asigura aminoacizi pentru o nouă sinteză

proteică– elimină enzimele aflate în exces– îndepărtează factorii de transcripţie (acţiunea

genelor) care nu mai sunt necesari

Degradarea intracelulară a proteinelor

1. Lizozomi– proteine extracelulare ajunse în celulă prin

endocitoză, endocitoză mediată de receptori şi fagocitoză

2. Proteazomi– proteine endogene, factori de transcriere,

cicline ale ciclului celular, proteine codificate de virusuri, proteine incorect pliate datorita unor greşeli de translaţie şi proteine degradate de molecule din citosol.

Structura proteazomului 26S

• 2.400kDa

• particula centrală (miez)

• 2 particule reglatoare

Particula centrală

• 2 inele

• 2 inele

Particulele reglatoare 19S

• Poplipeptide cu specificitate pentru ubiquitină

• 14 proteine diferite, 6 fiind ATP-aze

• La bază PA28

Ultrastructura proteazomilorSEM

Degradarea mediată de ubiquitină a proteinelor

• The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2004 "for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation" jointly to

• Aaron CiechanoverTechnion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel,

• Avram HershkoTechnion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel and

• Irwin RoseUniversity of California, Irvine, USA 

Ubiquitinizarea

• Precede procesul de degradare a proteinei

• “eticheta moleculară” = “sărutul morţii”

• Ubiquitina - proteina globulară de 76 de aa cu un capat C-terminal aflat în citosol.

IncluziIncluziununi celularei celulare

• Spre deosebire de organite, incluziunile nu au funcţii specifice

• ExogenExogenee

• EndogenEndogenee

Incluziunile celulare exogeneIncluziunile celulare exogene

• FiziologiceFiziologice

– Caroten (solubil în lipide)• Prea mulţi morcovi• Pielea devine portocalie

• PatologicePatologice– Metale grele

• Plumb şi argint

– Azbest, siliciu, carbon, praf

Incluziuni endogeneIncluziuni endogene

• Picături lipidicePicături lipidice– Găsite în adipocite,

hepatocite, celule secretoare de steroizi

– Aspect clar pe preparatele MO standard , electronodense în MET

– Rezerve nutritive importante

Adipocitul albHE Sudan IV

Adipocitul brun

Celula secretoare de steroizi

Incluziuni patologice – lipide în hepatocite

GlGliicogencogen• Principala formă de

depozitare a carbohidraţilor

• Ficat,muşchi,cortico- suprarenală

• Tehnici speciale de evidenţiere MO

• In MET rozete de material electronodens

• Depozite mari de glicogen - Boala Boala PompePompe: hepatomegalie, deficienţă lizozomală

Glicogen – carmin amoniacal Best

Glicogen – PAS (periodic acid Schiff)

Precursori enzimaticiPrecursori enzimatici

• ZZiimogenmogen– La polul apical al

celulelor– Conţin precursorii unor

enzime– Pancreas

• tripsinogen

– Celulele principale ale stomacului

• pepsinogen

– Glande salivare• Precursorul amilazei

Incluziuni de zimogen - stomac

Precursori enzimaticiPrecursori enzimatici

• MuciMucinogeninogeni– Secretaţi de celulele celulele

caliciformecaliciforme• Găsite în epiteliul din

tractul digestiv şi respirator

– Mucinogenii sunt eliberaţi din celulă prin exocitoză, se hidratează şi formează mucumucusulsul• Rol de protecţie a

mucoaselor – Iritaţiile locale duc uneori la

eliberarea întregului conţinut celular

PigmenPigmenţiţi• MelaninMelaninaa

– Conferă culoare pielii şi părului– NeuromelaninNeuromelaninaa găsită în

neuronii multipolari din substanţa neagră• Conţine dodopaminpaminăă• Boala Boala ParkinsonParkinson

– Caracterizată prin tremor, rigiditate musculară şi funcţii motorii încetinite

• Rezultatul degenerării acestor neuroni

• Tratată cu L-dopa

Melanină în neuroni

Pigmenţi

– MelaninMelaninaa• Conferă culoare

pielii şi părului

PigmenPigmenţiţi• LipofuscinLipofuscinăă

– Funcţie necunoscută, creşte cu vârsta, mai ales în neuroni

– Galben maroniu, strălucitor

– Reprezintă acumulări de materiale intracelulare insolubile rămase după acţiunea lizozomilor (corpi reziduali)

– Apare în SNC, muşchi, suprarenale, cord şi ficat

Incluziuni pigmentare patologice Bilirubină în hepatocite

Incluziuni pigmentare patologice

Bilirubină în celulele Kupfer

Pigmenţi Hemosiderina în măduva osoasă

hematogenă

CrCriistaloistaloizizi• EoEozzinoinofilefile

– Leucocite granulare• Granulele specifice au

un miez cristaloid lamelar

• Ochi de pisică• Functionează ca

lizozomi• Eozinofilele intervin în

infecţii parazitare• Celule Celule Leydig Leydig testicularetesticulare

• Cristaloizi ce plutesc liber în citoplasmă

• Funcţie necunoscută