Citologie Citologia este o tiin fundamental, obiectul de studiu al crei este structura, funciile i metabolismul celulelor.Teoria celular (1839) prezentat de botanistul Mathias Schleiden i zoologul Theodor Schwann: 1. Corpul tuturor animalelor i plantelor se constituie din celule; 2. Fiecare celul are viaa sa, dar este dominat de interesele ntregului organism. 3. Orice celul poate proveni numai din celulele preexistente; 4. Toate celulele unui corp animal provin din oul fecundat.

Celula este unitatea elementar a lumii vii, de o structur complex i reprezint elementul principal histologic.

Proprietile principalele ale celulei: Creterea DezvoltareaAutoreproducerea

n plan evoluionist apar 2 tipuri de celule:Procariotice celule prezente doar la bacterii, caracterizate prin: diametru mic; lipsa membranei nucleare i nucleului; ADN lipsit de histone; lipsa organelelor membranare.Eucariotice celule mari; prezena membranei nucleare i a nucleului; ADN legat cu histone; prezena organelelor membranare i amembranare

Difereniere celular 200 tipuri diferite de celule

Componentele principale ale celulei

Membrana celular (citolema)Citoplasma Nucleul

Membrana celular/citolemaMembrana celular sau citolema delimiteaz celula de mediul nconjurtor.Componentele citolemei:Glicocalixul (gliconem)Plasmalema (biomemran extern)Scheletul membranei celulare

Glicocalix Glicocalixul strat adiacent la suprafaa extern a plasmalemei celulei, constituit din oligozaharide (galactoz, manoz, fructoz, glucoz, galactozamin) cu grosimea de la la 7,5 pn la 200 nm., cu o sarcin electric, de obicei negativ. GliconemaPlasmalema Citoplasma

Oligozaharidele gliconemei sunt cuplate pe moleculele proteice integrale sau pe capul hidrofil al lipidelor.

Funciile gliconemei:controlul asupra traficului transplasmalemal al ionilor;ntr n componena citoreceptorilor;particip n adezivitatea celulelor;contribuie la localizarea determinat a moleculelor de protein din plasmalem;acumuleaz cationi i enzime;componena chimic, specificul aranjrii, topografia lanului oligozaharidic asigur specificul funcionrii fiecrui tip de celule, identitatea i individualitatea lor (Ex. Grupa sanguin).

Membrana biologic elementarMembrana biologic elementar reprezint ansambluri de lipide i proteine, care formeaz entiti bidimensionale continue cu proprieti de permeabilitate selectiv.

n raport de modul de aranjare a moleculelor de lipide i proteine, se deosebesc urmtoarele tipuri de Biomembrane:Tip plasmalemal (biomembrana extern a celulei);Tip endomembranic (biomembrana organitelor celulare);Tip special (teaca mielinic a fibrelor nervoase, membranele ce formeaz discurile din segmentul extern ale celulelor fotosenzoriale cu bastonae i conuri din retina ochiului).

PlasmalemaLa mrimea de 100000 ori cu ajutorul microscopului electronic, plasmalema apare ca o formaiune trilamelar:1 2 benzi electronodense (ntunecate) = 2,5 nm2 1 band electrononedens (clar) = 3,0 nm

Componentele moleculare ale biomembraneiProteine (integrine) 60%Lipide 40 %: fosfolipide / colesterol / glicolipide = 70 / 25 / 5.Moleculele de lipide sunt amfipatice, fapt ce determin aranjamentul lor ntr-un mediu apos strict regulat, unul i acela: capul hidrofil orientat spre fluid;coada hidrofob orientat de la el.

Proteinele biomembranei (plasmalema)Cantitatea i topografia proteinelor n cadrul stratului bilipidic al unei membrane biologice elementare, determin specificul ei.Conform destinaiei funcionale, proteinele n cadrul membranei biologice elementare de tip plasmalemal, pot fi clasificate n urmtoarele:Proteine structuraleProteine receptori Proteine enzimeProteine transportori

Proteine structurale Proteine (transmembranare): au molecule mari, strbat n ntregime bistratul lipidic al plasmalemei;Proteine semiintegrale: au molecule mici, nu strbat n ntregime stratul bilipidic: - proteine semiintegrale externe - proteine semiintegrale interneProteine periferice: extrinseci i intrinseci.

Scheletul membranei celulareScheletul membranei celulare (zona cortical a plasmalemei) reprezint poriunea periferic a scheletului celular cu lipsa organitelor celulare.Proteinele scheletului: Actin Spectrin Ankirin Proteinele formeaz o reea, ce atribuie plasmalemei flexibilitate, rezisten, micri locale ale suprafeei.

Funciile membranei celulareCa funcii fundamentale ale citolemei sunt menionate: rol de recepie, de barier i de transport ale diverselor substane din interiorul celulei i extracelular. Funcia de recepieFuncia de recepie este asigurat de ctre citoreceptori (molecule proteice specialesau proteine cuplate cu glucidele (glicoproteine), parte component a citomembranei.

Prin intermediul citoreceptorilor, celulele:detecteaz semnalele venite din extern prin calea umoral sau nervoas;recunosc structurile proprii self de cele strine non-self;recunosc celule proprii alterate self alterat;se recunosc reciproc;determin formaiunile extracelulare (fibronectin, laminin) de care se fixeaz;particip n procesul de endocitoz mediat.

Citoreceptori + canale ionice + molecula-semnal = nchiderea sau deschiderea canalelor ionice (localizate n regiunea citolemei, care particip la formarea sinapselor);

Citoreceptori catalitici de o structur complex (poriunea supramembranar-receptor propriu-zis + poriunea citoplasmatic cu caracter de proteinkinaz). Insulina, hormoni de cretere etc.

Receptori cuplai cu o protein transmembranar reglatoare proteina C asociat cu canalele ionice sau cu enzime. Mecanismul de aciune a majoritilor hormonilor i neuromediatorilor.

Categoriile citoreceptorilor: Pentru substane endogene (produse proprii a macroorganismului self)Pentru substane exogene (ageni patogeni, toxinele lor, droguri etc).

Termenul ligand toate tipurile de substane venite pe cale umoral sau nervoas, care fixndu-se pe receptori, modeleaz activitatea vital a celulei.

Funcia de barier i de transportCitolema funcioneaz ca o barier cu permeabilitate selectiv.Transportul transmembranic poate fi: pasiv: prin difuziune simpl (n sensul gradientului de concentraie sau electrochimic): molecule liposolubile, oxigen, bioxidul de carbon etc. (a) prin difuziune mediat (determinat de un grup de proteine transmembranare ionofori / transportori): - Ei pot fi transportatori mobili (crrui). Ex. Citolema unui hepatocit conine peste 800000 de astfel de proteine, fiecare din ele transportnd 180 mln de molecule de glucoz; Uniport. - Prezentai sub form de canale deschise (b) sau canale cu poart, ultimele funcionnd la comand. Canale pentru Na+, K+, Ca2+,Cl-. Ex. O concentraie anumit a ionilor, fixarea unui ligand de citoreceptor prin difuziune facilitat (proteine transmembranare cu aciune enzimatic). 10000 mii ori mai rapid transportul substanelor. Efectul pong i ping (c) prin osmoz (d) acvoporine

(b)(a)(c)(d)

activ: pot servi pompe ATP-aza de transport (Na+, K+), protonice (H+,K+) i (Ca2+). Astfel, are loc reglarea volumului celulei, homeostazia ei. Ex. Poriunea proximal a nefronului. Transportul cuplat cu gradiente ionice (contransportul) un crru al glucozei fixeaz i ionii de Na. Ex. Absorbia glucozei la nivelul intestinului subire, absorbia aminoacizilor. (H+;K+) HCL Sinport corespunderea direciilor deplasrii substanelor contransportateAntiport direciile deplasrii substanelor contransportate nu corespunde.

Transportul n mas prin vezicule(transport activ - macromolecule)Transportul n mas prin vezicule poate fi realizat prin:Endocitoz Exocitoz Transcitoz

Transportul n mas prin endocitozEndocitoza forma de captare din mediul nconjurtor a substanelor necesare celulei cu formarea intracelular a unei vezicule denumit endozom.Endocitoza poate fi de 2 tipuri:Fagocitoza internalizarea structurilor de divers natur lipsite de fluidul tisular. Este caracteristic celulelor specializate fagocite (macrofage i microfage);

Pinocitoza ncorporarea n mas a macromoleculelor de comun cu lichidul tisular.

Endocitoza strict selectiv este mediat de receptori concentrai la suprafaa plasmalemei (domenii), unde clatrina, care este situat pe versantul intern al domeniilor, fixeaz poziia acestor receptori. Ca urmare a etapelor de endocitoz, are loc formarea receptozomilor sau veziculelor acoperite de clatrin. Ex. de transport: hormonii steroizi, Ig, factorii de cretere, lipoproteine cu densitate mic etc.

ExocitozaExocitoza este procesul opus endocitozei. Endozomii sunt vehiculai spre un pol al celulei i, contopindu-se cu plasmalema, elibereaz coninutul.

TranscitozaTranscitoza ntrunete endocitoza i exocitoza. Transcitoza este caracteristic pentru celulele endoteliale ale reelei capilare vasculare i limfatice, unde are loc schimbul substanelor dintre snge i esuturi, la nivelul enterocitelor intestinului subire.

Proteine fuzogeneProteinele ce particip la modificarea plasmalemei n cadrul procesului de endocitoz, exocitoz i transcitoz cu formarea veziculelor fac parte din proteine integrale proteine fuzogene (de confluiere).

Relaia celul-celul i celul-substana extracelularCitolema particip activ n fenomenele de recunoatere i adezivitate intercelular.Adezivitatea intercelular este asigurat de proteine speciale, generic numite molecule de adezivitate, care se mpart n 4 clase de substane:Integrine (fixarea celulelor de matricea extracelular)Caderine Imunoglobuline interfixarea reciproc a celulelorSelectine

Molecule de adezivitateIntegrine proteine transmembranare cu destinaie de receptori, constituite din 2 subuniti: A i B. Actual sunt relevate 20 de clase de integrine, fiecare avnd afinitate doar pentru anumite molecule din componena matricei extracelulare. Domeniul citoplasmatic al fiecrei molecule de integrin este legat cu elementele citoscheletului citolemei (microfilamente de actin). Caderine glicoproteine transmembranare cu 3 domenii: supramembranar, intramembranar i submembranar. Domeniul citoplasmatic este legat cu elementele citoscheletului citolemei (cuplarea cu microfilamente de actin prin intermediul cateninelor i vinculinei). Activarea lor are loc doar sub influena ionilor de Ca 2+. Ele contribuie la aderarea reciproc a celulelor fenotipice ntr-un esut, esenial influennd procesul de difereniere, n lipsa aderrii cu alte tipuri de celule.Imunoglobuline molecule mari, cu domenii extracelulare bine dezvoltate.Selectine glicoproteine membranare de 3 tipuri (L, P, E), ce asigur adezivitatea celular tranzitorie a celulelor sngelui de cele endoteliale. L-selectinele membrana citoplasmatic a leucocitelor; P-selectine caracteristice numai trombocitelor i megacariocitelor; E-selectinele pe suprafaa membranar a endoteliocitelor activate.

Jonciuni intercelulare

Jonciuni simple (de adezivitate)Se formeaz doar ntre celulele identice, care se recunosc reciproc prin intermediul proteinelor receptori. Structura apare ca rezultat al apropierii a 2 citoleme la o distan de 20-30 nm, cu interaciune la nivelul glicocalixului. Printre spaiul format circul fluidul intercelular. Se disting:Digitiforme Liniare

Jonciuni speciale (complexe)Conform structurii i destinaiei, se clasific n urmtoarele tipuri:Jonciuni strnse - zonula ocludensJonciuni de ancorare - Desmozomi - HemidesmozomiJonciuni comunicante (nexus-GAP, sinapse) Legturi de intermeninere: zonula adherens: band continu format din glicoproteine integrale (transmembranare) situate complementar + microfilamente ale citoscheletului (vinculina)

Jonciuni strnseJonciunile strnse apar ca rezultat al fixrii citolemelor ntre ele la nivelul proteinelor joncionale, (variant a celor integrale-transmembranare) din plasmalem, cu formarea pe versantul extern a unei suduri n fermuar i obliterarea spaiului intercelular. Din partea intern a membranei, proteinele date sunt sprijinite de microfilamente ale citoscheletului. Jonciunile strnse se deosebesc prin numrul i gradul de dezvoltare a dispozitivelor de sudur. Ex. Epiteliul intestinului subire o sudur poligonal ne deformabil. Tubii proximali ai nefronului 1-2 iruri de suduri Epiteliul ureterelor, v. urinare 6 iruri de suduri Zonula ocludens

Desmozomul sau macul adherens reprezint o structur complex format dintr-un disc intercelular (proteine-desmogleine), iar din partea citoplasmei, fiecrei celule cointeresate, se dispune cte o plac dens (proteine-desmoplachine) ancorate de microfilamentele i filamente intermediare ale citoscheletului celulei. Dimensiunile i densitatea repartizrii desmozomilor sporete n funcie de intensitatea forelor de fortificare exercitate asupra epiteliului. Spaiul intercelularDisc proteicElemente ale citoscheletuluiProteine joncionaleJonciuni de ancorare

HemidesmozomiHemidesmozomii sau semidesmozomii reprezint o variant a desmozomilor, fiind rspndii n locurile de fixare a celulelor epiteliale de membrana bazal.

Jonciuni comunicanteJonciunile comunicante sau intercomunicante (nexus-GAP) reprezint n microscopia electronic apropierea plasmalemelor celulelor la o distan de 2-3 nm, spaiul intercelular fiind neobliterat. n citoleme apar dispozitive complexe conexoni, ce reprezint nite prisme hexagonale constituite din 6 uniti proteice (proteine integrale-transmembranare) dispuse n inel, ce formeaz un canal, prin intermediul cruia celulele comunic ntre ele. Nexurile apar i dispar foarte repede (cteva secunde) i sunt multe, n particular n celulele n curs de difereniere, celulele muchiului cardiac, celulele musculare netede, celulele nervoase, celulele endocrine.

Structuri acelulare / postcelularesinciiu: epiteliul spermatogen, sinciiutrofoblastulsimplastul: fibra muscular scheletal

Structuri postcelulare: eritrocitul, trombocitul