BAZELE MOLECULARE ALE BAZELE MOLECULARE ALE ORGANIZĂRII CELULORGANIZĂRII CELULAREARE

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V.BABEŞ” UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V.BABEŞ” TIMIŞOARATIMIŞOARA

BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂBIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂProf.Univ.Dr. DOINA VERDEŞProf.Univ.Dr. DOINA VERDEŞ

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGICVIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

II. SUBSTANŢELE ANORGANICEII. SUBSTANŢELE ANORGANICE 1. Apa1. Apa 2. Săruri minerale2. Săruri minerale 3. Gaze3. Gaze

III. SUBSTANŢE ORGANICEIII. SUBSTANŢE ORGANICE 1. Proteine1. Proteine 2. Acizi nucleici2. Acizi nucleici 3. Glucide3. Glucide 4. Lipide 4. Lipide

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGICVIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

► IntroducerIntroduceree

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 %PProteineroteine 17,8 %17,8 % 4 %4 %

► Clasificare Clasificare ► Rol biologicRol biologic► Aplicaţii medico-farmacologiceAplicaţii medico-farmacologice

• prezentare comparativă a concentraţiei prezentare comparativă a concentraţiei elementelor chimice în elementelor chimice în materia viemateria vie şi şi nevienevie

II. SUBSTANŢELE ANORGANICEII. SUBSTANŢELE ANORGANICE 1. APA DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL EI 1. APA DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL EI BIOLOGICBIOLOGIC► ImportanţaImportanţa► OrigineOrigine► Răspândire intracelularăRăspândire intracelulară► Repartiţie în organismRepartiţie în organism► Proprietăţi Proprietăţi biologicebiologice a) organizare molecularăa) organizare moleculară b) coeziune internă mareb) coeziune internă mare c) caracter de solventc) caracter de solvent d) formează învelişul de hidratare al ionilord) formează învelişul de hidratare al ionilor e) constantă dielectrică mare → “ecranare termică”e) constantă dielectrică mare → “ecranare termică” f) căldură mare de vaporizaref) căldură mare de vaporizare g) capacitate de disociereg) capacitate de disociere h) dispersează moleculele amfipaticeh) dispersează moleculele amfipatice i) participă la tranziţiile sol-gel ale citoplasmeii) participă la tranziţiile sol-gel ale citoplasmei j) efect lubrefiant j) efect lubrefiant

• organizarea moleculară a apeiorganizarea moleculară a apei

2. SĂRURILE MINERALE2. SĂRURILE MINERALE

forme de prezentareforme de prezentare a) formă disociatăa) formă disociată b) combinaţii organo-mineraleb) combinaţii organo-minerale roluri roluri

3. GAZELE3. GAZELE

OxigenulOxigenul COCO22

III. SUBSTANŢELE ORGANICEIII. SUBSTANŢELE ORGANICE ( (MOLEC. INFORMAŢIONALE ŞI MOLEC. INFORMAŢIONALE ŞI NONINFORMAŢIONALE)NONINFORMAŢIONALE)

1. PROTEINELE1. PROTEINELE

DefiniţieDefiniţie ClasificareClasificare a) după funcţia biologicăa) după funcţia biologică b) după numărul de aminoacizib) după numărul de aminoacizi c) după compoziţia chimicăc) după compoziţia chimică Nivele de structură şi semnificaţie biologicăNivele de structură şi semnificaţie biologică ConformaţiaConformaţia Legături din cadrul moleculelor proteice Legături din cadrul moleculelor proteice

TIPULTIPUL FUNCŢIAFUNCŢIA EXEMPLEEXEMPLE

StructuraleStructurale - Rol plastic - Rol plastic Keratina (păr, unghii)Keratina (păr, unghii)Elastina (pereţii vaselor)Elastina (pereţii vaselor)Glicoproteine (membrane)Glicoproteine (membrane)

- Rol de susţinere- Rol de susţinere Colagen (ţes. Colagen (ţes. cconjunctiv)onjunctiv)

ReglatoareReglatoare - Modulează procesele Modulează procesele fiziologicefiziologice

HormoniiHormonii

ContractileContractile- - MotilitateMotilitate Miozina, Actina, Tubulina,Miozina, Actina, Tubulina,

Dineina, NexinaDineina, Nexina

ImunologiceImunologice- Protecţie imună- Protecţie imună AnticorpiiAnticorpii

Transport şi Transport şi depozitaredepozitare

- Transport prin Transport prin membranele membranele biologicebiologice

Proteine intrinseciProteine intrinseci

- Transport O- Transport O22, CO, CO22, Fe, Cu, Fe, Cu Hemoglobina, MioglobinaHemoglobina, Mioglobina

Controlul Controlul proceselor proceselor metabolicemetabolice

-Generarea şi Generarea şi transmiterea transmiterea influxului nervosinfluxului nervos

Neurotransmiţători, Neurotransmiţători, receptori sinapticireceptori sinaptici

- Controlul creşterii Controlul creşterii celularecelulare

Hormoni, factori de Hormoni, factori de creşterecreştere

- Transmiterea informaţieiTransmiterea informaţiei Nucleoproteine Nucleoproteine - CoagulareCoagulare Fibrinogen, trombină Fibrinogen, trombină

Enzime Enzime - Catalizează r. biochimice- Catalizează r. biochimice Amilaza, lipaza etc.Amilaza, lipaza etc.

• Nivele de structură (secundară, terţiară)Nivele de structură (secundară, terţiară)

• Nivele de structură (cuaternară)Nivele de structură (cuaternară)

• Legături noncovalente din cadrul moleculelor Legături noncovalente din cadrul moleculelor proteiceproteice

2. ACIZII NUCLEICI2. ACIZII NUCLEICI

► DefiniţieDefiniţie► AlcătuireAlcătuire► Caracteristicile moleculei de ADN după Wattson Caracteristicile moleculei de ADN după Wattson & & CrickCrick► Localizarea intracelulară a ADN şi roluriLocalizarea intracelulară a ADN şi roluri ADNADN - cromozomial (nuclear) - cromozomial (nuclear) - extracromozomial (nucleolar)- extracromozomial (nucleolar) - mitocondrial (ADNmt)- mitocondrial (ADNmt)► Tipuri de ARN, localizare intracelulară şi roluriTipuri de ARN, localizare intracelulară şi roluri ARNARN - mesager (ARNm) - mesager (ARNm) - de transport (ARNt)- de transport (ARNt) - ribozomal (ARNr) - ribozomal (ARNr)

• alcătuirealcătuire

Structura bazelor purinice şi pirimidiniceStructura bazelor purinice şi pirimidinice

Pentozele din componenţa acizilor nucleiciPentozele din componenţa acizilor nucleici

• caracteristicile moleculei de ADNcaracteristicile moleculei de ADN d după Watson upă Watson & Crick& Crick

• ARN mesager (ARNm)ARN mesager (ARNm)

• ARN de transport (ARNt)ARN de transport (ARNt)

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

• Localizarea componentei proteice şi a Localizarea componentei proteice şi a diferitelor tipuri de ARNr la nivelul subunităţii diferitelor tipuri de ARNr la nivelul subunităţii mari mari

3. GLUCIDELE3. GLUCIDELE

► DefiniţieDefiniţie► ClasificareClasificare 1. Monozaharide 2. Dizaharide 3. Polizaharide 4. Glicozaminoglicani (GAG) 5. Glicoproteine 6. Proteoglicani 7. Glicolipide, glicosfingolipide

3.1. Monozaharidele3.1. Monozaharidele

3.2. Dizaharidele3.2. Dizaharidele - sinteza de deshidratare- sinteza de deshidratare: condensarea a doi monomeri : condensarea a doi monomeri mono mono zaharidici cu pierderea concomitentă a unei molecule de zaharidici cu pierderea concomitentă a unei molecule de HH22OO - hidroliza- hidroliza: refacerea monomerilor: refacerea monomerilor

3.3. Polizaharidele3.3. Polizaharidele

Ex. Glicogenul Ex. Glicogenul

4. Glicozaminoglicanii (GAG)

► AlcătuireAlcătuire:: monomerii sunt derivaţi aminaţi ai monozaharidelor monomerii sunt derivaţi aminaţi ai monozaharidelor + ac. gl+ ac. gluucuronic curonic ±± H H22SOSO44► ClasificareClasificare a) nesulfatate:a) nesulfatate: ac. hialuronicac. hialuronic b) sulfatate:b) sulfatate: condroitinsulfaţicondroitinsulfaţi – cartilaje– cartilaje dermatansulfaţidermatansulfaţi – piele– piele keratosulfaţikeratosulfaţi – cornee– cornee heparansulfaţiheparansulfaţi – suprafaţa cel. epiteliale– suprafaţa cel. epiteliale► Roluri:Roluri: - -lubrefierelubrefiere -amortizare a şocurilor-amortizare a şocurilor -susţinere mecanică-susţinere mecanică -asociere cu fibrele de colagen-asociere cu fibrele de colagen -asigură structura şi rolul de filtrare al membranelor bazale-asigură structura şi rolul de filtrare al membranelor bazale -adezivitate celulară-adezivitate celulară

• secsecvenţe dizaharidice repetitive avenţe dizaharidice repetitive alele unor lanţuri unor lanţuri GAGGAG dermatan-sulfat (sus); acid hialuronic (jos) dermatan-sulfat (sus); acid hialuronic (jos)

5. 5. Glicoproteinele : Glicoproteinele : lanţ polipeptidic + resturi lanţ polipeptidic + resturi zaharidicezaharidice

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

de grup sanguinde grup sanguinHormoniHormoni Gonadotropina Gonadotropina

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

EnzimeEnzime Ribonucleaza B, Ribonucleaza B, pepsină, colinesteraza pepsină, colinesteraza sericăserică

SecreţiiSecreţii Glicoproteine Glicoproteine submaxilare, gastricesubmaxilare, gastrice

Ţes. conjunctivŢes. conjunctiv ColagenColagenMembrane celulareMembrane celulare GlicoforinaGlicoforina

6.6. Proteoglicanii: Proteoglicanii: gp. cu concentraţie glucidică gp. cu concentraţie glucidică crescutăcrescută ► Alcătuire:Alcătuire: complexe formate dintr-un miez proteic (core)+lanţuri de GAG

► ClasificareClasificare 1. 1. Extracelulari (matriciali)Extracelulari (matriciali) AGRECANAGRECAN – cartilaje – cartilaje VERSICANVERSICAN – pereţii vaselor – pereţii vaselor NEUROCAN, BREVICANNEUROCAN, BREVICAN – ţes. nervos – ţes. nervos DECORINĂ, LUMICANDECORINĂ, LUMICAN – cornee – cornee BIGLICAN, PERLECANBIGLICAN, PERLECAN – mb. bazale – mb. bazale 2. Membranari2. Membranari CEREBROGLICAN, GLIPICAN, SYNDECAN, BETAGLICANCEREBROGLICAN, GLIPICAN, SYNDECAN, BETAGLICAN 3. Intracelulari3. Intracelulari SERGLICINASERGLICINA – granulele de secreţie – granulele de secreţie dindin mastocite, bazofile, eozinofile, mastocite, bazofile, eozinofile, neutrofile, trombocite, macrofage tisulare, monocite şi limfo.T neutrofile, trombocite, macrofage tisulare, monocite şi limfo.T

citotoxicecitotoxice ► Roluri:Roluri: - lubrefiere- lubrefiere - stabilitate la presiune- stabilitate la presiune - migrare celulară în cursul morfogenezei- migrare celulară în cursul morfogenezei - repararea ţesuturilor lezate- repararea ţesuturilor lezate - anticoagulant- anticoagulant - modulează activitatea factorilor de creştere şi a citokinelor- modulează activitatea factorilor de creştere şi a citokinelor - modulează activităţile enzimatice- modulează activităţile enzimatice

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

4. LIPIDELE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC4. LIPIDELE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC

►DefiniţieDefiniţie► ClasificareClasificare 1. Acizi graşi1. Acizi graşi 2. Trigliceride2. Trigliceride 3. Steroizi3. Steroizi 4. Prostaglandine4. Prostaglandine 5. Fosfolipide5. Fosfolipide 6. 6. GGlicolipidelicolipide, , sfingolipidesfingolipide 7. Lipoproteine7. Lipoproteine 8. Lipocromi 8. Lipocromi

1. Acizii graşi; 2. Trigliceridele1. Acizii graşi; 2. Trigliceridele

3. Steroizii 3. Steroizii - colesterolul- colesterolul- testosteronul- testosteronul

4. Prostaglandinele4. Prostaglandinele

►Ex:Ex: PGE1, PGF1- PGE1, PGF1-, PGF2-, PGF2-►Sintetizate Sintetizate de toate celulele nucleatede toate celulele nucleate►Roluri:Roluri: răspuns hormonalrăspuns hormonal răspuns antiinflamatorrăspuns antiinflamator efect bronhodilatatorefect bronhodilatator agregare plachetarăagregare plachetară reglarea temperaturiireglarea temperaturii scad TAscad TA induc contracţia m.neteziinduc contracţia m.netezi

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

66. Glicolipide: . Glicolipide: sfingolipide, glicosfingolipide sfingolipide, glicosfingolipide

- exemple- exemple - forma moleculei- forma moleculei - localizare şi roluri- localizare şi roluri

7. L7. Lipoproteineipoproteinelele - sisteme de membran- sisteme de membranăă - circulante: VLDL, LDL, HDL, kilomicroni - circulante: VLDL, LDL, HDL, kilomicroni

8. Lipocromii8. Lipocromii -- exemple: lipofuscina, melanina exemple: lipofuscina, melanina - localizare- localizare - semnificaţie şi rol- semnificaţie şi rol