25.04.2012
1
Organite delimitate
de membrane
Şef lucrări dr. Sanda Maria Creţoiu
UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE
“CAROL DAVILA”, BUCUREŞTI
CATEDRA DE MEDICINĂ CELULARĂ ŞI MOLECULARĂ –
MEDICINA DEZVOLTĂRII UMANE
25.04.2012
2
Karl August Möbius (1825 -
1908)
Organulum – organella 1884
"Während die Fortpflanzungszellen der
vielzelligen Tiere unthätig fortleben bis sie
sich loslösen, wandern und entwickeln,
treten die einzelligen Tiere auch durch die
an der Fortpflanzung beteiligten
Leibesmasse in Verkehr mit der Außenwelt
und viele bilden sich dafür auch besondere
Organula".
Bengt Lidforss
(1868 –1913)
"Organs or Organells“ 1915
"Eine Neubildung dieser Organe
oder Organellen findet
wenigstens bei höheren Pflanzen
nicht statt"
25.04.2012
3
Organitele 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
Citosolul
Componenta 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
Microvilii
Prelungiri ale membranei
conţinând microfilamente
Măreşte aria suprafeţei pentru a
facilita absorbţia materialelor
extracelulare
Cilii
Prelungiri 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
Ribozomii
ARN şi proteine; ribozomi fixaţi,
legaţi de RER, ribozomi liberi,
răspândiţi în citoplasmă
Sinteza proteinelor
Proteazomii
Cilindru gol din enzime
proteolitice cu proteine
reglatoare la capete
Degradarea şi reciclarea
proteinelor intracelulare
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
endoplasmic
RER
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 de
degradare
Neutralizarea compuşilor toxici
Nucleul
Membrana
nucleară
Por nuclear
Nucleol
Nucleoplasmă conţinând
nucleotide, enzime,
nucleoproteine, cromatină,
înconjurate de membrană dublă
Regiune densă a nucleoplasmei
conţinând ADN şi ARN
Controlul metabolismului, stocarea
şi procesarea informaţiei genetice,
controlul sintezei proteice
Locul sintezei ARNr şi al asamblării
subunităţilor ribozomale
Organitele unei celule eucariote tipice
25.04.2012
6
Corpii Nissl
RIBOZOMII –
granulele lui Palade
George Emil Palade
Laureat al premiului
Nobel - 1974
25.04.2012
7
Ribozomi liberi
Ribozomi ataşaţi
membranei
Mitocondrie
Reticul endoplasmic
neted (REN)
Reticul endoplasmic
rugos (RER)
25.04.2012
12
Unitatea
Ribozom-Reticul Endoplasmic
1. SRP se leagă de
secvenţa semnal a RE
şi blochează translaţia
3. GTP se leagă de receptorul SRP,
şi polipeptidul nou format intră în por
2. SRP se leagă de receptorul SRP
şi ribozomul se ataşează de
membrană
Peptide semnal şi de tranzit
Funcţia Peptidului semnal Exemple de Peptide semnal
Import în Reticulul Endoplasmic +H3N-Met-Met-Ser-Val-Phe-Val-Ser-Leu-Leu
Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu -
Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-
Gln-
Oprire în lumenul RE -Lys-Asp-Glu-Leu-COO-
Funcţia Peptidelor de tranzit Exemple de Peptide de Tranzit
Import în mitocodrii +H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-
Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-
Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-
Import în nucleu -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
Import în peroxizomi -Ser-Lys-Leu-
25.04.2012
13
Lumenul reticulului endoplasmic
Disulfid izomeraza
Calciu – 5 mmol
Chaperoni - hsp70, hsp90, Grp-94
Calnexina
Calreticulina
Funcţiile RER
Sinteza de proteine membranare şi de
export
Prelucrarea lor prin modificări co- şi post-
traducere
Sortarea proteinelor
Transportul proteinelor spre aparatul
Golgi
25.04.2012
14
Funcţiile REN
1. sinteza hormonilor steroizi în gl. suprarenale şi gonade
2. detoxifiere (ex: barbiturice - la nivelul ficatului)
3. glicogeneză şi glicogenoliză (defosforilarea Glu-6-P -în
ficat)
4. eliberarea sau sechestrarea calciului în RS
5. desaturarea acizilor graşi
6. sinteza lipidelor inclusiv a celor membranare
7. biosinteza acidului clorhidric în celulele parietale ale
glandelor fundice
8. participa la fotoreceptie, în celulele pigmentare din
retina.
Aparatul Golgi Camillo Golgi 1843–1926
Laureat al premiului Nobel -
1906
25.04.2012
17
Faţa cis
Faţa trans
Veziculă
de transport Reţea
Golgi
cis
Reţea
Golgi
trans
cisternă
trans
cisternă
medială
cisternă
cis
25.04.2012
21
Funcţiile aparatului Golgi
1. Prelucrarea şi transportul produşilor de
secreţie sintetizaţi în RE
2. Biogeneza lizozomilor
3. Formarea şi recircularea membranelor
4. Generarea acrozomului
Aparatul Golgi şi apoptoza
Caspaza -2 Golgina-160
25.04.2012
22
Ciclul secretor al proteinelor
1. Sinteza si segregarea proteinelor de
export la nivelul RER.
Transportul intracelular
Condensarea si maturarea proteinelor
în structurile golgiene.
Depozitarea intracelulara
Exocitoza constitutiva/mediata R
Lizozomii
25.04.2012
23
Lizozomii
Christian DeDuve
laureat al premiului
Nobel 1974
Lizozomii
Nucleaze
Proteaze
Glicozidaze
Lipaze
Fosfataze
Sulfataze
Fosfolipaze
HIDROLAZE
ACIDE
25.04.2012
24
Membrana lizozomilor
Componenţi membranari unici ● Proteine integrale unipas tip I – lgp A şi lgp B –
extensiv glicozilate
Sintetizaţi în RER şi transportaţi în aparatul Golgi pentru o glicozilare extensivă
Pompă protonică membranară ATP-dependentă care schimbă Na+ cu H+ asigurând astfel un mediu optim pentru acţiunea hidrolazelor – pH 5 (pH-ul citoplasmei este 7,2)
Originea şi formarea
lizozomilor
Originea – aparatul
Golgi
Formarea –
intersecţie între
calea secretorie şi
endocitoză
25.04.2012
25
Biogeneza lizozomilor Sinteza enzimelor specifice în RER
Primirea acestora în regiunea cis a aparatului Golgi şi ataşarea unui radical fosfat la reziduul de manoză - etichetare
Manozo-6 fosfat – semnalul de sortare
Enzima este transportată spre regiunea trans unde se leagă de un receptor specific
Începe formarea unei vezicule care se acoperă cu clatrină şi care se va desprinde de ap. Golgi
Pompa potonică a lizozomului duce la îndepărtarea grupării fosfat şi la disocierea hidrolazei de pe receptor, cu reciclarea receptorului inapoi în complexul Golgi.
Lizozomii
Aparat Golgi
Enzimă
matură
Veziculă transport
Enzimă M6P
legată de receptor
Clatrină
Lizozom
primar
Reciclare
receptor
25.04.2012
27
Tipuri de lizozomi
Există două tipuri de lizozozmi
Primari Fără substrat digestiv
Formaţi prin înmugurire din aparatul Golgi
Aspect omogen - MET
Secundari Formaţi prin fuziunea lizozomilor primari cu
endozomii
Forma activă,conţin enzima+substratul de digerat
Aspect neomogen MET
Corpii reziduali
Apar
● în urma procesului de autofagie
● În urma epuizării echipamentului enzimatic
lizozomal
● Lizozomi terţiari
25.04.2012
28
Autofagia
Materialul supus degradării are origine
intracelulară
● Macroautofagia – turn over al organitelor -
autofagozom
● Microautofagia – pinocitoza unor proteine
citoplasmatice
Autoliza
Distrugerea internă a întregii celule
● Este o parte a apoptozei (moarte celulară
programată)
● Predomină în celulele care necesită
resorbţie (în viaţa embrionară)
25.04.2012
29
Heterofagia
Implică endocitoza unor materiale extracelulare
● Fagocitoza – încorporare de particule străine (bacterii) – fagozomi ce vor fuziona cu lizozomii primari formând lizozomi secundari
● Pinocitoza – înglobarea unor macromolecule aflate în soluţie – pinozomi ce vor fuziona şi ei cu lizozomii primari
Endocitoza mediată de receptori
Fagocitoză
25.04.2012
30
Endocitoză
Crinofagia
Digestia produşilor de secreţie în
celulele glandulare secretorii
Proces prin care celula îşi controlează
calitatea şi cantitatea substanţelor
secretate
25.04.2012
31
Lizozomii
LIZOZOM PRIMAR
Autofagocitoză
Exocitoză
Pinocitoză
Endocitoză
mediată de
receptori
Fagocitoză
Endozom
Corp rezidual
Lizozom secundar
Lizozom secundar
Lizozom secundar
Lizozomi primari
25.04.2012
33
Corp rezidual
Funcţiile lizozomilor
Apărare
Reînnoire celulară
Controlul activităţii de secreţie celulară
Reglarea metabolismului celular al
colesterolului
25.04.2012
34
Boli lizozomale
Produse de deficite enzimatice
Caracterizate prin acumularea de polizaharide sau lipide în ţesuturile hepatice, musculare sau splenice
Sindromul Hurler – absenţa enzimelor în aparatul Golgi
Boala incluziilor celulare – enzime neetichetate în aparatul Golgi
Boli lizozomale
Patologie (tezaurismoze):
Boala Pompe – -glucozidaza
Boala Niemann-Pick - sfingomielinaza
Boala Gaucher – -glucozidaza
25.04.2012
35
Incluziuni celulare
Spre deosebire de organite,
incluziunile nu au funcţii
specifice
Exogene
Endogene
Incluziunile celulare exogene
Fiziologice
Caroten (solubil în lipide)
Prea mulţi morcovi
Pielea devine portocalie
Patologice Metale grele
Plumb şi argint
Azbest, siliciu, carbon, praf
25.04.2012
36
Incluziuni endogene
Picături lipidice
Găsite în adipocite,
hepatocite, celule
secretoare de steroizi
Aspect clar pe
preparatele MO
standard ,
electronodense în
MET
Rezerve nutritive
importante
Adipocitul alb
HE Sudan IV
25.04.2012
38
Incluziuni patologice – lipide în
hepatocite
Glicogen
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
Pompe: hepatomegalie,
deficienţă lizozomală
25.04.2012
40
Precursori
enzimatici
Zimogen
La polul apical al
celulelor
Conţin precursorii unor
enzime
Pancreas
tripsinogen
Celulele principale ale
stomacului
pepsinogen
Glande salivare
Precursorul amilazei
Incluziuni de zimogen - stomac
25.04.2012
41
Precursori enzimatici
Mucinogeni
Secretaţi de celulele
caliciforme
Găsite în epiteliul din
tractul digestiv şi
respirator
Mucinogenii sunt eliberaţi
din celulă prin exocitoză,
se hidratează şi formează
mucusul
Rol de protecţie a
mucoaselor
Iritaţiile locale duc uneori
la eliberarea întregului
conţinut celular
Pigmenţi Melanina
Conferă culoare pielii şi părului
Neuromelanina găsită în
neuronii multipolari din
substanţa neagră
Conţine dopamină
Boala Parkinson
Caracterizată prin tremor,
rigiditate muscularăşi funcţii
motorii încetinite
Resultatul degenerării acestor
neuroni
Tratată cu L-dopa
25.04.2012
43
Pigmenţi Lipofuscină
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
25.04.2012
44
Incluziuni pigmentare
patologice
Bilirubină în celulele Kupfer
Pigmenţi Hemosiderina în măduva osoasă
hematogenă