TRANSPORTUL PRIN BIOMEMBRANE se poate face prin bistratul lipidic sau prin proteine ce străbat bistratul. TIPURI MAJORE DE TRANSPORTORI PROTEICI PRIN MEMBRANE.

Transportori cuplaţi cu consumul de ATP (ATPaze): realizează transport împotriva gradientului de concentraţie.

Transportori necuplaţi cu consumul de ATP: (nu sunt ATPaze) şi pot fi de 2 tipuri: care realizează transport împotriva gradientului de concentraţie (prin cuplarea cu

un transport în sensul gradientului de concentraţie. care realizează transport în sensul gradientului de concentraţie.

CLASIFICAREA TRANSPORTULUI ÎN FUNCŢIE DE CONSUMUL DE ENERGIE:

- transport pasiv - nu consumă energie - transport activ - consumă energie

CLASIFICAREA TRANSPORTULUI ÎN FUNCŢIE DE NUMĂRUL DE MOLECULE TRANSPORTATE:

- sisteme de transport pentru o singură moleculă – UNIPORT - sisteme de transport pentru două sau mai multe molecule – COTRANSPORT o în aceeaşi direcţie – SIMPORT o în direcţii opuse – ANTIPORT

TRANSPORTUL PASIV

SE FACE ÎN SENSUL GRADIENTULUI DE CONCENTRAŢIE NU CONSUMĂ ENERGIE

Clasificare:

- difuzia + simplă, prin bistrat lipidic + prin proteine: canal - simplă (ionofori canal) şi canale ionice selective carrier - difuzia facilitată şi ionofori carrier

DIFUZIA SIMPLĂ

A. Difuziunea simplă prin bistratul lipidic. prin acest tip de transport pasiv trec prin membrană substanţele care se dizolvă în bistratul lipidic (care se numesc substanţe lipofile). Nu sunt implicate proteine. se face de la o concentraţie mai mare la una mai mică a substanţei de transportat substanţele care pot trece prin această metodă sunt: hormoni steroizi, vitamina A, medicamente liposolubile acest tip de transport depinde de coeficientul de partiţie apă-ulei care ne arată cât de mult este o anumită substanţă este solubilă în apă sau în ulei. Dacă valoarea coeficientului de partiţie apă-ulei este mare, atunci substanţa trece mai uşor prin bistratul lipidic, deci este mai liposolubilă.

cu cât substanţa este mai liposolubilă cu atât va trece mai uşor prin bistratul lipidic. excepţie de la această regulă fac: apa, ureea, metanolul. În timp, practic orice moleculă poate traversa un bistrat lipidic fără proteine, în funcţie de gradientul de concentraţie pentru substanţa respectivă. Rata la care se face acest transfer depinde de dimensiunile moleculei şi de solubilitatea relativă în ulei (hidrofobicitate). În general, cu cât o moleculă este mai mică şi mai solubilă în ulei (cu cât este mai hidrofobă sau mai solubilă în ulei), cu atât va difuza mai repede prin bistratul lipidic.

Transportul are loc conform ecuaţiei P = KD/x, p – permeabilitatea bistratului k- coeficient de partiţie apă-ulei D difuzibilitate X grosimea bistratului

Astfel rata difuziei oricărei substanţe prin membrană este proporţională cu coeficientul ei de permeabilitate specific. Cum D şi x sunt cam aceleaşi pentru majoritatea substanţelor, rata difuziei rămâne dependentă de coeficientul de partiţie K. Legea lui Fick nu se aplică moleculelor încărcate.

Transportul mediat de proteine:

Membranele celulare sunt permeabile pentru substanţe polare, cum ar fi ionii, zaharurile, aminoacizii, nucleotidele sau diverşi metaboliţi celulari, spre deosebire de membranele artificiale. Transportul acesta se datorează unor proteine de transport transmembranare care transportă specific o anumită clasă de molecule şi uneori numai anumiţi reprezentanţi moleculari ai unei clase. Proteinele care realizează transportul acesta sunt proteine multi-pass care realizează un canal cu un interior hidrofil (polar) care va permite trecerea moleculelor polare (ca un fel de butoi fără capace). Există 2 clase majore de proteine implicate în transportul mediat de proteine:

• proteine canal nu necesită legarea substratului de transportat şi formează pori apoşi în membrană permiţând transportul, de exemplu, al ionilor anorganici. Se descriu ionofori canal şi canale ionice selective. Viteza de transport este mai mare decât în cazul proteinelor carrier. • proteine carrier (cărăuş, permeaze sau transporteri) necesită legarea substratului de transportat, suferind apoi o serie de modificări conformaţionale ciclice care permit transferul substratului de pe o parte a bistratului pe alta. Proteinele carrier pot participa la transportul pasiv (ionofori carrier sau difuziune facilitată) sau la transportul activ (proteine carrier cuplate cu o sursă de energie - hidroliza ATP). Transportul mediat de proteine poate fi divizat în:difuzie simplă prin proteine: tip ionofori canal şi carrier şi alte canale ionice • difuziune facilitată: prin proteine carriertransport activ prin proteine carrier

A. Difuzia simplă prin proteine este mediată de ionofori canal sau carrier. ionofori de tip canal - de exemplu gramicidina - sunt proteine transmembranare

- sunt formaţi din 2 subunităţi puse cap la cap - cele 2 subunităţi formează împreună un canal (por) care străbate membrana - interiorul canalului format de ionofor este polar şi permite trecerea a câte un ion, în sensul gradientului de concentraţie. ionoforii de tip cărăuş (carrier) - de exemplu valinomicina - ele reţin un ion şi-l transportă de la exterior la interior printr-o modificare de conformaţie. Modificarea de conformaţie înseamnă că ionul de transportat este captat pe o faţă a membranei, inclavat într-o combinaţie hidrofilă la interior şi hidrofobă la exterior care poate circula prin bistrat către cealaltă faţă a membranei unde eliberează ionul captat. Valinomicina este un polimer inelar care transportă K+ în sensul gradientului de concentraţie, preluând un ion de K de pe o parte a membranei şi eliberându-l de cealaltă parte printr-o modificare de conformaţie.

B. Difuziunea facilitată - se face tot de la o concentraţie mai mare la una mai mică a substanţei de transportat. - are o viteză mai mare decât difuzia simplă - se face prin proteine tip carrier (cărăuş) prin mecanism ping-pong - modificare conformaţională asemănătoare dar nu similară cu cea suferită de ionoforii carrier. Această modificare conformaţională nu este similară cu cea a ionoforilor carrier deoarece molecula de transportat în cazul difuziunii facilitate este mult mai mare iar consumul energetic ar fi excesiv. - se desfăşoară ca o reacţie de cataliză enzimatică conform unei cinetici Michaelis-Menten - prin difuzie facilitată traversează membrana apa, ureea, glicerolul, glucoza şi aminoacizii Unele proteine carrier transportă un singur solvit de pe o parte pe alta a membranei la o rată determinată de Vmax şi Kmax. Aceste proteine sunt sisteme uniport. Altele au o cinetică mai complexă, funcţionând ca şi transportori cuplaţi, în care transportul unui solvit depinde de transferul simultan sau secvenţial al unui al doilea solvit, fie în aceeaşi direcţie (simport) sau în direcţia opusă (antiport). Să luăm în studiu exemplul transportului glucozei prin membrana eritrocitară, transport care se realizează prin mecanisme de difuziune facilitată. Transportul glucozei se face printr-un sistem uniport, fără consum de energie, în sensul gradientului de concentraţie. Transportorul glucozei oscilează între 2 stări conformaţionale: una cu situsurile de legare ale glucozei expuse la exterior iar alta cu aceleaşi situsuri expuse la interior. Transportul unidirecţional al glucozei de la exterior la interior are loc atunci când fixarea glucozei la situsul specific de legare situat la exterior determină o modificare conformaţională; situsul exterior de legare a glucozei este inactivat şi aceasta din urmă se deplasează, odată cu modificarea de conformaţie, către interiorul proteinei transportoare transmembranare care exprimă acum situsuri cu afinitate crescută pentru glucoză, exprimate spre interiorul celulei. Odată orientată spre interiorul celulei unde concentraţia sa este mai scăzută ca în exterior, glucoza este eliberată; eliberarea determină o nouă modificare conformaţională care va duce la reluarea conformaţiei iniţiale a transportorului, cu situsurile spre exterior activate şi avide de glucoză. Reacţia este reversibilă depinzând numai de gradientul de concentraţie al glucozei. Cinetica difuziunii facilitate pentru glucoză: poate fi descrisă ca şi cinetica unei reacţii catalizate enzimatic. Să presupunem că o substanţă, de exemplu glucoza, se află pe faţa externă a membranei. În acest caz:

Km Vmax Sînăuntru + transportorcomplex S-transporter Safară + transportor

unde K¬m este constanta de legare substanţă-transportor iar Vmax este rata de transfer maximă a substanţei în celulă. Dacă C este concentraţia substanţei în afara celulei (iniţial, concentraţia intracelulară fiind zero), în acord cu ecuaţia Michaelis Menten putem scrie:

unde v este rata de transfer a unei substanţe specificate în celulă, Vmax este rata transportului atunci când toate moleculele transportoare conţin substanţa S legată iar Km este concentraţia substanţei atunci când are loc un transfer la jumătate din rata maximală (cu cât Km este mai scăzut, cu atât substratul va fi mai strâns legat de transportor).

C. Difuzia prin proteine canal altele decât ionoforii.

Spre deosebire de proteinele carrier, proteinele canal formează pori care traversează membrana. Aceşti pori sunt de dimensiuni mari la nivelul joncţiunilor de tip gap stabilite între 2 celule sau la nivelul porinelor care străbat membrana externă a bacteriilor, mitocondriilor sau cloroplastelor. Porii care străbat membranele celulelor au dimensiuni mult mai mici şi sunt înalt selectivi, permiţând numai trecerea ionilor, fiind denumiţi canale ionice. Eficienţa transportului ionic prin aceste canale este foarte mare, de ordinul a 1 milion de ioni per secundă, de 1000 de ori mai mare decât orice carrier proteic cunoscut. În acelaşi timp, transportul prin canale ionice nu poate fi cuplat cu vreo sursă de energie, deci va fi numai de tip pasiv. Aceste canale permit trecerea rapidă a Na, K, Ca sau Cl în sensul gradientului de concentraţie, ceea ce nu exclude însă posibilitatea reglării acestui transport. Canalele cu poartă ghidată de voltaj se găsesc la nivelul membranelor celulelor excitabile - nu numai neuroni, ci şi celule musculare, endocrine. Canalele cu poartă ghidată de ligand sunt specializate pentru conversia rapidă a semnalelor chimice în semnale electrice la nivelul sinapselor. Canalele ionice sunt concentrate la nivelul membranei postsinaptice şi se deschid tranzitoriu ca urmare a acţiunii neurotransmiţătorului emis prin exocitoză la nivelul membranei celulei presinaptice. Descărcarea neuromediatorului produce o creştere tranzitorie a permeabilităţii membranei post-sinaptice. Spre deosebire de canalele voltaj dependente, canalele ligand dependente nu sunt sensibile la modificări ale potenţialului de membrană şi nu pot produce prin ele însele o amplificare a excitaţiei. Ele vor determina modificări în permeabilitatea locală şi în consecinţă modificări ale potenţialului de membrană, modificări gradate în funcţie de cantitatea de neurotransmiţător eliberată şi de persistenţa neurotransmiţătorului la nivelul sinapsei. Un potenţial de acţiune poate fi generat din această zonă numai dacă este deschis un număr suficient de canale ligand dependente care să determine o modificare de potenţial care să activeze canalele voltaj dependente.

TRANSPORTUL ACTIV

Transportul activ reprezintă pomparea moleculelor sau ionilor prin sisteme de transport membranar, împotriva gradientului de concentraţie. Transportul activ necesită: - un transportor întotdeauna proteic;

- o sursă de energie – aici ATP Energia furnizată de ATP poate fi folosită direct sau indirect.

1. TRANSPORTUL ACTIV PRIMAR

Unii transportori cuplează ATP în mod direct şi utilizează energia provenită din hidroliză pentru transportul activ. NAK ATPaza de exemplu pompează K intracelular şi Na extracelular, stabilind astfel o concentraţie crescută de K intracelular, concentraţie esenţială pentru generarea unui potenţial electronegativ în citoplasmă. Exemple de transportori activi primari: - Na-K-ATP-aza - H-K-ATP-aza - Ca ATP-aza - Transportori ABC (ATP-binding Cassette)

Pompele ionice (sistemele de transport activ primar) pot fi grupate în 3 clase – V, T şi P. Pompele ionice din clasa P au cea mai simplă structură, compusă din este cea. Subunitatea şi două 4 subunităţi transmembranare: două mai mare şi este cea fosforilată în timpul procesului de transport; se pare că ionii traversează această subunitate. În această clasă de pompe intră NaKATPaza, Ca-ATPaza (din care un tip la nivelul plasmalemei care scoate Ca din celulă şi altul la nivelul reticolului sarcoplasmatic – variantă de reticol endoplasmatic rugos la nivelul celulelor musculare – care pompează Ca în interiorul acestui organit). La nivelul unor tipuri de celule secretoare de acid întâlnim pompe din clasa P transportoare de protoni (H) către exterior şi K către interior, pompele de H-K. Pompele din clasele V şi F sunt asemănătoare ca structură dar nu seamănă cu pompele de tip P. Toţi membrii acestor două clase transportă numai protoni. Pompele din clasa F conţin cel puţin trei tipuri de proteine transmembranare iar cele din clasa V cel puţin 2 tipuri. Ambele clase mai conţin cel puţin 5 tipuri de polipeptide extrinseci, pe faţa citoplasmatică, formând domeniul citoplasmatic al acestor pompe. Pompele din clasa V menţin pH-ul scăzut la nivelul vacuolelor din celulele vegetale sau lizozomii din celulele animale prin pomparea de protoni din citoplasmă în interiorul acestor organite. Prin contrast, pompele de tip F funcţionează în sensul invers, al sintezei de ATP din ADP şi Pa prin mişcarea protonilor în sensul gradientului de concentraţie (se va vedea mecanismul sintezei ATP la nivelul mitocondriilor). Deşi aceste proteine sunt denumite ATPaze, sistemul este atât de compact construit încât energia stocată în legăturile fosfoanhidridice la nivelul ATP (aşa-numitele legături fosfat macroergice) nu este disipată: ATP nu este hidrolizat în ADP şi Pa până când ionii nu sunt transportaţi. Proteina de transport colectează energia liberă delivrată în timpul hidrolizei ATP şi o utilizează pentru a deplasa ionii împotriva unui gradient electric sau chimic. NaKATPaza Citoplasma celulelor animale conţine o concentraţie de ioni de K de aproximativ 20 de ori mai mare decât cea din fluidul extracelular. Invers, fluidul extracelular conţine o concentraţie de ioni de Na de 10 ori mai mare decât citoplasma. Aceste concentraţii sunt stabilite prin transport activ (cotransport) al ionilor de Na şi K. Se vor transporta 3Na către exterior şi 2K către interior. . şi 2 subunităţi Pompa NaK este un tetramer format din 2 subunităţi are o greutate moleculară (MW – molecular weight) dePolipeptidul 50.000 Da (daltoni –

unitate de măsură a masei egală cu 1/12 din masa unui atom de carbon 12 şi astfel foarte aproape egală cu masa unui atom de hidrogen). Este o glicoproteină, aparent neimplicată direct în transportul ionic dar care participă la plierea corectă în membrană a .subunităţilor are o MW de 120.000 Da, este un peptid neglicozilat aPolipeptidul cărui secvenţă de aminoacizi este similară cu cea din Ca-ATPaza din prezintă omembranele reticulului sarcoplasmatic. Subunitatea prelungire intracitoplasmatică la care sunt cuplate domenii care conţin situsuri (locuri) de legare pentru ATP şi o grupare de acid aspartic fosforilată. Procesul este desenat mai jos. Funcţionarea pompei poate fi inhibată de ouabaină, o substanţă care se leagă la suprafaţa exoplasmică a proteinei.

Mecanism de acţiune.

Este similar cu cel al CaATPazei. În starea E1, stare conformaţională a proteinei în care situsurile de cuplare pentru Na de la nivelul feţei citoplasmice sunt active (pasul 1), constanta de legare Km pentru Na a acestor situsuri este de 0,06 mM, valoare foarte scăzută în raport cu concentraţia intracelulară a Na care este de aproximativ 12 mM. Aceasta indică faptul că ionii de Na se vor cupla la aceste situsuri. După cuplarea ATP, grupul fosfat terminal este , generând stadiul E1-Ptransferat la reziduul aspartat al subunităţii (pasul 2). Proteina suferă apoi o modificare conformaţională, ajungând în stadiul E2, timp în care cei trei ioni de Na traversează proteina şi ajung să fie ataşaţi la situsuri cu o forţă de legare scăzută la nivelul feţei exocitoplasmatice (pasul 3). Ionii de Na disociază în mediul extracelular iar doi ioni de K se leagă la situsurile de înaltă afinitate de la nivelul feţei exocitoplasmatice (pasul 4). Km pentru situsurile de legare pentru K este de 0,2 mM, o valoare mai scăzută în raport cu concentraţia extracelulară de K (4 mM), deci situsurile acestea vor cupla K. Legătura aspartil-fosfat este hidrolizată (pasul 5) iar cei doi ioni de K străbat pompa şi devin ataşaţi la situsurile de afinitate joasă de pe faţa intracitoplasmatică a pompei (pasul 6). După ce ionii de K disociază în citoplasmă, proteina (NAKATPaza) este gata să reia un nou ciclu de transport.

Pompa H-K

Celulele parietale ale stomacului folosesc această pompă pentru a forma şi secreta sucul gastric. Aceste celule transportă protoni (H+) de la o concentraţie de 4x10-8 M intracelular la o concentraţie de 0,15 M în sucul gastric (asta pentru un pH de aproximativ 1). Enzimele digestive funcţionează numai la pH acid. Celulele parietale ale stomacului, cunoscute şi sub numele de celule oxintice conţin H-K-ATPaze la nivelul membranei polului apical, pol orientat către lumenul gastric. Este o pompă din clasa P, similară ca structură şi funcţie cu NaKATPaza. Este o pompă electro-neutră schimbând 1K+ pentru 1H+ pentru fiecare moleculă de ATP hidrolizat. Nu există un schimb net de sarcină electrică. Pompa H-K generează o concentraţie de H+ de 106 ori mai mare în lumenul stomacului decât în citoplasmă (pH-1 faţă de pH-7). Deoarece [H+]+[OH-]=10-14 M2, exportul de H din citoplasma celulelor parietale ar trebui să conducă la o creştere a anionilor OH- şi să determine o creştere a pH citoplasmatic. Totuşi, aceasta nu se întâmplă, pH celular rămânând neutru.Excesul de anioni OH se combină cu CO2 care pătrunde în celulă prin difuziune din capilarele sangvine formând HCO3-, reacţie catalizată de anhidraza carbonică citoplasmatică. Ionul de HCO3- este transportat prin membrana bazolaterală a

celulei parietale la schimb cu ionul de Cl- prin intermediul unei proteine schimbătoare de ioni, asemănătoare cu proteina benzii 3 din membrana eritrocitului. Ionul de Cl- la rândul său, iese prin canalele de Cl- de la nivelul membranei apicale a celulelor parietale, ajungând în lumenul gastric. Pentru a păstra echilibrul electric, la fiecare ion de Cl care iese din celula parietală iese şi un ion de K+ printr-un canal separat. Sunt aceiaşi ioni de K introduşi de pompa H-K. Rezultatul net al funcţionării acestei pompe este acumularea de H şi Cl în lumenul gastric. Faptul că celulele parietale sunt strâns interconectate la polul apical prin joncţiuni strânse nu permite difuzia ionilor secretaţi înapoi în fluidul extracelular, prin transport paracelular. Macrotransportul

EXOCITOZA ŞI ENDOCITOZA

Reprezintă un tip specific de transport prin membrane care este realizat prin vezicule. Se deosebeşte de microtransferul prin proteine sau prin bistratul lipidic. Majoritatea celulelor pot să elimine sau să importe macromolecule specifice prin bistratul lipidic. Există trei tipuri de transport vezicular, în funcţie de direcţia de transport: - transport din mediul extracelular în celulă; - transport din celulă în mediul extracelular - transport transcelular A. transportul din mediul extracelular în celulă, este denumit endocitoză; se descriu două tipuri de endocitoză, în funcţie de dimensiunea veziculelor de transport: 1. fagocitoză (celula mănâncă), se realizează prin vezicule mari, pentru particule de mari dimensiuni cum ar fi bacteriile şi deşeurile celulare; 2. pinocitoza (celula bea), implică transportul intracelular pentru fluide sau soluţii sub formă de picături, prin intermediul veziculelor mici. B. transportul din celulă către mediul extracelular se numeşte exocitoză C. transportul transcelular se numeşte transcitoză. Exemplu: macromoleculele transportate prin peretele capilarelor sangvine. Transcitoza se poate realiza prin: - vezicule independente care traversează celulele endoteliale de la faţa luminală la faţa interstiţială; - prin canale formate de vezicule care fuzionează (se alipesc)

ENDOCITOZA

Reprezintă procesul prin care celulele ingeră (transportă în interiorul lor) particule lichide sau solide din mediul extracelular.

PINOCITOZA este un proces care implică ingestia de particule lichide. Fluidul extracelular este cuprins de celulă în vezicule şi transportate în interior. Există două tipuri de pinocitoză:

PINOCITOZA ÎN FAZĂ FLUIDĂ (independentă de receptori). O moleculă lichidă se leagă la suprafaţa externă a unei celule şi determină producerea unor invaginări (depresiuni); astfel, picăturile de fluid sunt introduse în citoplasmă, fiind învelite de fragmente din plasmalemă (vezicule învelite). Vezicula se numeşte pinosom şi are un diametru de 50-200 microni. Un pinosom poate urma trei căi: - se cuplează cu un lizozom primar şi formează un lizozom secundar; în acest lizozom secundar, moleculele ingerate sunt desfăcute de către enzimele lizozomale;

produşii rezultaţi sunt transportaţi în citoplasmă unde celula îi foloseşte în procese metabolice diverse. - Pinosomul rămâne în citoplasmă ca depozit. - Pinosomul poate fi trasnportat la plasmalemă iar conţinutul său este exocitat. PINOCITOZA MEDIATĂ DE RECEPTORI este denumită pinocitoză selectivă. Se realizează prin depresiuni ale plasmalemei în care se concentrează un mare număr de receptori. Pe faţa internă a plasmalemei, aceste depresiuni sunt tapetate cu molecule specifice de clatrină şi adaptină, care joacă un rol important în recunoaşterea celulară. Receptorii sunt recunoscuţi de aceste proteine şi astfel se realizează concentrarea lor la nivelul depresiunilor. După legarea ligandului de transportat la nivelul receptorilor din depresiuni, aceste depresiuni (denumite caveole) se invaginează în membrană şi se închid, formând vezicule. Aceste vezicule vor fi învelite de moleculele care tapetau depresiunile şi anume clatrină. Învelişul de clatrină al veziculelor are o structură specifică, având o structură cu trei prelungiri (triskelion). Un triskelion este format din trei molecule de clatrină şi trei molecule mici. Triskelioanele sunt aranjate în formă de coş de baschet, într-o reţea de tip hexagonal şi pentagonal la suprafaţa veziculelor de endocitoză. O altă moleculă care participă la structura de înveliş a veziculelor este adaptina. Adaptina joacă un rol important în legarea moleculelor de clatrină la membrana care înveleşte veziculele. Adaptina recunoaşte o secvenţă semnal formată de 4 resturi de aminoacizi de la nivelul cozii receptorilor. Imediat după formarea veziculei, aceasta pierde învelişul de clatrină iar moleculele de clatrină sunt dirijate către faţa internă a membranei unde vor participa la tapetarea altor depresiuni. Odată formate, veziculele pot urma trei căi: - fuzionează (se unesc) cu enzozomii timpurii. Fiecare endozom reprezintă o structură veziculară cu interior acid (pH-5). Endozomii reprezintă structuri dinamice care apar sau dispar în funcţie de necesităţile celulei. Datorită mediului interior acid, receptorii care aduc cuplate moleculele de ligand din mediul extracelular, îşi modifică structura eliberând ligandul. Moleculele endocitate (liganzi) vor fi grupare într-o regiune specifică a endozomului. În această regiune se formează noi vezicule care conţin ligandul. Receptorii se acumulează în altă regiune a endozomului. În aceste regiuni, se formează alte vezicule care conţin receptorii care vor fi astfel retrimişi la suprafaţa celulară pentru a cupla alţi liganzi. - A doua cale este similară cu prima cu diferenţa că receptorii sunt transportaţi la nivelul membranei bazolaterale. - A treia cale seamănă cu prima. Receptorii sunt incluşi în vezicule împreună cu liganzii.

Căile I şi III de reciclare a receptorilor au ca specific faptul că veziculele ajung la nivelul endozomilor târzii. De aici, o parte din vezicule sunt direcţionate către complexul Golgi sau către lizozomi. În lizozomi are loc digestia conţinutului, în complexul Golgi are loc utilizarea conţinutului. EXEMPLE: Transportul colesterolului Transportul colesterolului în celulă se face prin pinocitoză mediată de receptori şi are ca rol prevenirea acumulării de colesterol în sânge cu riscul formării de plăci ateromatoase. Majoritatea colesterolului este transportat în sânge legat de LDL (lipoproteine de densitate joasă). LDL reprezintă molecule de dimensiuni mici care conţin colesterol legat de proteine. Dacă o celulă are nevoie de colesterol atunci va

exprima receptori pentru LDL la suprafaţă. Receptorii pentru LDL se aglomerează la nivelul depresiunilor la suprafaţa celulei. Toate particulele cu LDL care se leagă la aceşti receptori sunt endocitate foarte rapid. Veziculele formate cu înveliş de clatrină pierd foarte repede acest înveliş şi fuzionează cu endozomii timpurii, apoi cu endozomii târzii şi în final cu lizozomii. Astfel, în 10-15 minute de la cuplarea cu receptorii de suprafaţă, LDL ajunge în lizozomi unde esterii de colesterol sunt hidrolizaţi şi colesterolul liber este eliberat şi folosit de celulă. Receptorii pentru colesterol urmează calea I de reciclare. Receptorii pentru LDL sunt desprinşi de LDL în endozomi şi recirculaţi la suprafaţa membranei celulare. Transportul fierului Fe este transportat în sânge de o proteină numită transferină. Suprafaţa celulară prezintă receptori pentru transferină. Transferina (compusă din apotransferină şi ionul de Fe) este endocitată şi ajunge în endozomii timpurii. pH-ul scăzut eliberează Fe din transferină iar apotransferina rămâne legată de receptorul pentru transferină. Ansamblul receptor-transferină este reciclat la suprafaţa celulei. La suprafaţa celulei, pH-ul devine fiziologic (7) şi apotransferina se desprinde de receptor. Receptorul rămâne la suprafaţa celulei iar apotransferina va cupla alţi ioni de Fe compunând transferina care poate fi din nou legată la receptori. Fe este transportat în lizozomi. Receptorii pentru transferină urmează calea I de reciclare a receptorilor. Transportul EGF (factorul de creştere a epidermului) Receptorii pentru EGF sunt reciclaţi prin calea III. Receptorii pentru EGF se acumulează în depresiunile membranare după cuplarea cu EGF. Majoritatea receptorilor nu sunt reciclaţi la suprafaţa celulară după fuziunea veziculelor de endocitoză. Aceşti receptori sunt degradaţi în lizozomi, împreună cu EGF.

FAGOCITOZA

Reprezintă procesul de ingerare al particulelor solide. Este un proces care consumă energie şi are mai multe etape: 1. opsonizarea – suprafaţa bacteriei prezintă structuri proteice care sunt recunoscute de sistemul imun care secretă anticorpi împotriva lor. Acoperirea bacteriei cu anticorpi reprezintă prima etapă a fagocitozei. 2. chemotactism – etapa în care macrofagele circulante sunt chemate la locul infecţiei (unde sunt bacteriile) prin unele semnale chimice reprezentate de limfokine. La primirea semnalului prin chemokine, macrofagele trimit pseudopode – prelungiri – prin peretele capilarelor sangvine către locul infecţiei 3. adeziune – macrofagele exprimă la suprafaţă receptori pentru bacteriile opsonizate 4. înglobare (înghiţire) macrofagele emit pseudopode care cuprind particula solidă sau bacteria într-o veziculă care trece intracelular şi fuzionează cu lizozomii. 5. digestia – în lizozomi particulele înghiţite sunt digerate, iar lizozomul primar se transformă în lizozom secundar.

EXOCITOZA

Reprezintă procesul invers endocitozei. Este un proces de eliminare prin vezicule a materialelor care nu mai sunt necesare celulei. Este un proces activ care consumă energie. Exocitoza poate fi discontinuă, controlată sau continuă. Mecanism.

Veziculele de excreţie sau secreţie migrează către periferia celulei ajungând în contact cu suprafaţa internă a plasmalemei. Prin intervenţia ATP, cAMP şi Ca, a microfilamentelor de actină şi miozină, vezicula se deschide la exterior iar conţinutul ei este eliminat la exterior.

JONCTIUNILE CELULARE ÎN BIOLOGIA CELULARĂ ŞI MOLECULARĂ

Celulele reprezintă "cărămizile" din care sunt constituite organismele multicelulare. Aceste celule sunt reunite prin joncţiuni care se stabilesc între celule sau între celule şi matricea extracelulară secretată de acestea. Arhitectonica tisulară poate fi privită din punct de vedere mecanic: celulele care compun un ţesut posedă o reţea citoscheletală tridimensională care este conectată la elementele matricei extracelulare sau la elementele citoscheletale ale altor celule prin intermediul unor complexe joncţionale cu o structură şi o funcţionalitate variată. Totuşi nu poate fi ignorată implicarea, din ce în ce mai studiată, joncţiunilor în mecanismele transducţiei semnalelor biologice. Majoritatea covârşitoare a joncţiunilor poate fi întâlnită la nivelul epiteliilor, unde îndeplinesc diferite funcţii şi unde pot fi clasificate după criterii funcţionale.

CLASIFICAREA FUNCŢIONALĂ A JONCŢIUNILOR

1. Joncţiuni ocluzive (joncţiuni strânse) 2. Joncţiuni de ancorare a. cu situsuri de ataşare a filamentelor de actină - joncţiuni de adezivitate între celule (aderenţe în centură) - joncţiuni de adezivitate între celule şi matricea extracelulară - joncţiuni septate (numai la nevertebrate) b. cu situsuri de ataşare a filamentelor intermediare - joncţiuni celulă-celulă (desmosomi) - joncţiuni celulă-matrice (hemidesmosomi) 3. Joncţiuni de comunicare: a. joncţiuni gap b. sinapse chimice c. plasmodesmata (numai la plante)

1. Joncţiunile strânse joacă rolul unor bariere dotate cu permeabilitate selectivă care separă două medii fluide de o parte şi de alta a două celule aflate în contact. Împreună cu joncţiunile de adezivitate în bandă formează, la nivelul celulelor epiteliale o unitate funcţională denumită complex