Universitatea de Vest Vasile Goldis AradFacultatea de Medicina,Farmacie si Medicina Dentara

Referat I

Biologie celulara si moleculara

TIPURI DE PROTEINE MEMBRANAREPROPRIETATI SPECIFICE

Presedinte:Prof.Univ.Dr.Aurel Ardelean

Profesor coordonator:Dr.Simona Damian

Student:Faur Flaviu Ionut; Grupa II

Anul 2014CUPRINS

1. Introducere 2. Structura membranei celulare i a biomembranelor 3. Proteinele transmembranare i rolul lor

3.1. Permeabilitatea selectiv

3.2. Excitabilitatea

3.3. Conductibilitatea

3.4. Transmiterea sinaptic 4. Structura proteinelor transmembranare

4.1. Structura proteinelor

4.2. Structura unui canal canalul pentru K+ 5. Concluzii1.INTRODUCERELa ora actual, cercetrile de biologie molecular se afl n faza clasificrii mecanismelor care stau la baza formrii i asamblrii structurilor din organismele vii, atenia fiind concentrat tocmai asura momentului cnd se produce tranziia informaiei de la nivel molecular ctre nivelul diferitelor sisteme i structuri intermediare ale acestor organisme; este vorba de o etap de analiz a funciilor celulare la nivelul molecular studiul proceselor biochimice la nivelul organitelor de respiraie celular, al producerii de substane energetice celulare, modul concret prin care moleculele i ionii trec dintr-o parte n cealalta a membranei; faptul c cea mai bun explicaie a acestei funcionri este dat de identificarea aa numitelor proteine transportoare. Interesul pentru elucidarea mecanismelor de transport membranar este legat nu numai de a explica mecanismele celulare i moleculare care caracterizeaz la cel mai mic nivel funcionarea materiei vii, ci i scopul practic legat de gsirea cauzelor unor diverse maladii umane, pentru a asigura reuita tratamentului acestora, nu numai ameliorarea simptomelor.

Un exemplu concret de boal legat de o protein transportoare este anemia feripriv, boal ce se datoreaz transportorului pentru ionul de Fe2+ din membrana enterocitului (celul din structura mucoasei intestinale). n figur, transferina, legat de membrana celular. Un rol esenial n domeniul biologiei moleculare este reprezentat de cunoaterea mecanismelor de transport membranar implicate n transmiterea impulsului nervos de-a lungul neuronului i prelungirilor sale i la nivelul sinapselor, aceste mecanisme fiind determinante pentru funcionarea ntregului sistem nervos i deci a intregului organism, att n condiii normale ct i patologice (de boal).

2.Structura membranei celulare si a biomembranelorMembrana celular este format din lipide si proteine. Elementul structural fundamental al membranelor celulare este dublul strat lipidic care se comport ca o barier impenetrabil pentru majoritatea moleculelor aqua-solubile. Proteinele membranare, asociate dublului strat lipidic, asigura funcionalitatea membranei.Lipidele

Membrana celular const din 3 tipuri de lipide:fosfolipide, glicolipide i steroli. Fosfolipidele i glicolipidele constau dintr-un cap hidrofil i o coad hidrofoba. Colesterolul, cel mai cunoscut dintre steroli, este cel care confer membranei rigiditatea, fiind poziionat ntre capetele hidofobe ale lipidelor i nepermindu-le s se contracte

ProteineleProteinele sunt fie nglobate n membrana lipidic (transmembranare), fie asociate suprafeei acesteia (proteine membranare periferice i proteine legate prin lipide). Exist mai multe tipuri de proteine, incluznd:

Protein-marker;

Receptori;

de susinere;

de transport.

Proteinele sunt implicate n multiple procese:

transportul molecular i ionic transmembranar;

realizarea conexiunilor intercelulare i a ancorrii celulelor n matricea extracelular;

desfurarea reaciilor enzimatice asociate structurilor membranare;

controlol fluxului de informaie ntre celul i mediu prin recunoaterea, legarea i transmiterea moleculelor-semnal;

imunitatea celular;Modelul mozaicului fluidModelul mozaicului fluid, propus de Jonathan S.Singeri Garath Nicholson,prezint membrana celular ca un model fluid mozaicat, unde numeroasele componentele structurale se pot deplasa liber.

La suprafaa membranei celulei animale se afl proteine periferice i glucide sub form de glicolipide i glicoproteine. Setul de proteine i glucide (de pe suprafata plasmalemei fiecrei celule animale) se numete glicocalix i este specific, constituind buletinul de identitate al acesteia. Membrana celulei vegetale este protejat de un perete celular rigid. Acesta este format din celuloz i este permeabil pentru ap, precum i pentru unele molecule organice.

Fluiditatea bistratului lipidicLipidele i proteinele membranare sunt antrenate n diferite tipuri de micri n interiorul membranei. Aceasta se datoreaz mobilitii moleculelor lipidice: capacitatea moleculelor lipidice de a difuza n interiorul bistraturilor. Difuziunea lateral are loc foarte rapid, moleculele lipidice efectund schimb de locuri cu moleculele nvecinate. O molecul lipidic strbate aprox. 2 micrometri n timp de o secund, adic poate s ajung de la un capt la altul al unei celule bacteriene de talia E. coli. Micarea are loc n planul bistratului. Micarea de rotaie se refer la micarea pe care o efectueaz fiecare molecul lipidic n jurul axei longitudinale a moleculei, de asemenea rapid. Difuziunea trasversal este rar; apare, n medie, o dat la o lun pentru fiecare molecul (bistraturi lipidice artificiale). Cu alte cuvinte, moleculele lipidice rmn o lung perioad de timp n acelai monostrat. n membranele celulare exist proteine speciale denumite translocatori fosfolipidici sau flipaze care poteneaz o micare flip-flop rapid din monostratul citosolic n cel lumenal.3.Proteinele transmembranare.Rolul lorRolul proteinelor transmembranare:-Pompe transport activ = cu consum de ATP (energie)

Exemplu: pompa Na+/ K+

-Canale asigur difuzia pasiv = fr consum de ATP a unor ioni i molecule mici

Exemple: canale pentru Na+, Fe+2, Ca+2, ap

-Proteine transportoare asigur transportul pasiv dintr-o parte n alta a membranei a unor substane.-Proteine receptor implicate n transferul transmembranar al informaiilor

Ex: receptorii pentru unii hormoni 3.1 Permeabilitatea selectiva Difuzia

Osmoza

Difuzia facilitat = moleculele se deplaseaz conform gradientului de concentraie (de la concentraie mai mare, la concentraie mai mic), doar atunci cnd membrana este activat (cnd necesitile celulei o cer) i nu este necesar energie pentru acest transport. n acest caz proteinele transportoare poart numele de canale.Osmoza-apei se realizeaz datorit existenei unor canale speciale.3.2 si 3.3 Excitabilitatea si ConductibilitateaAmbele proprieti se datoreaz funcionrii pompei Na+/K+ i a canalelor de Na+ i a celor de K+.Deschiderea i nchiderea canalelor de-a lungul membranei explic conducerea continu a potenialelor de aciune

4.Structura proteinelor transmembranare4.1 Structura

-helix strucura secundaraStructura tertiala Structura cuaternara

4.2 Structura unui canal-canalul pentru K+

Canalele pentru potasiu-reprezint o clas foarte diversificat de canale implicate n transportul transmembranar al acestui ion, dup cum am vzut, foarte important n diverse procese fiziologice i citofiziologice. Dintre acestea, dou exemple relev diferene structurale destul de mari, care ns nu determin diferene funcionale semnificative n ceea ce privete selectivitatea lor pentru ionul K+. Este vorba de canalul denumit KcsA, din structura membranei bacteriene (celul procariot) i de canalul denumit Kir6.2, din structura membranei celulelor pancreatice, secretoare de insulin de la mamifere (celule eucariote). Canalul KcsA bacterian are selectivitate crescut pentru K+, mpiedicnd trecerea ionului de Na+, la fel ca i Kir6.2, care prezint o structur cuaternar mult mai complex.Canalul KcsA

5.Concluzii

Acest studiu relev nc o dat indisolubila legtur structur-funcie a crei semnificaie o descoperim chiar i la cele mai mici niveluri de existen a materiei, nivelul molecular. Faptul c se pot face reprezentri tridimensionale ale moleculelor uureaz nelegere modului n care acioneaz fiecare molecul n parte.

Miraculos este faptul c, pe msur ce cutm complexitatea, descoperim c, n cele din urm lucruri simple (precum existena canalelor) explic acea complexitate. Funcionarea mecanismelor de transport membranar, poate fi pus pe seama acestor structuri, a cror investigare este nc o provocare pentru specialiti.Totodat, aceste rezultate atest faptul c aceleai legiti guverneaz att nivelul macroscopic, ct i pe cele celular i molecular. Chiar ipotezele prin care au fost pornite respectivele cercetri au fost puse prin analogie cu modele la scar macroscopic, care au o construcie logic i uor de studiat.

Pe msur ce naintm n cunoatere observm c totul e logic, de la atomi i molecule, la bacterii, mucegaiuri, plante, animale i la ntregul Univers, observm aceast perfeciune a materiei vii din care i noi suntem constituii i ne face s meditm la originea acestei mreii.

BIBLIOGRAFIE1.Francisc Mixich ,Aurel Ardelean-Principii fundamentale de biologie celulara,Editura MedicalaUniversitara Craiova,2002

2.Mihai Cruce-Biologie celulara si molecuara,Editura Aius,Craiova,2000

3.Aurel Ardelean,Pribac G.Ciprian-Biologie celulara si moleculara,Vasile GoldisUniversity Press,Arad,2010

4.Wischnitzer,S.,Introduction to Eletron Micrscopy,Pergamon,Oxford,198110