Materia citoplasmatica. (hialoplasma, substanta fundamentala a citoplasmei sau citosolul)

Materia citoplasmatica. (hialoplasma, substanta fundamentala a citoplasmei sau citosolul).

Obiectivul cursului: cunoasterea substantei fundamentale a celulei, cunoasterea caracteristicilor fizico-chimice ale citosolului, diferentierile citosulului.

Matricea citoplasmatica, (hialoplasma, substanta fundamentala sau citosolul) sunt denumiri sinonime care se atribuie aceleli parti din celula care nu este delimitata in compartimentele marginite de membranele intracelulare. Aflate deci in afara organitelor celulare.

Cercetarile efectuate asupra matricei au constatat ca ea constituie un mediu intern al celulei care poate fii definita "mediul intern al celulei care gazduieste organitele celulare si cu care are relatii metabolice".

Porter a observat in structura matricei diferentieri sub forma de filamente si microtuburi care constituie citoscheletul.

Functiile matricei citoplasmatice:

• mentinerea formei celulei
• este sediul unor procese metabolice de mare importanta cum ar fii:

glicoliza

calea pentozo-fosfatica

gluconeogeneza

metabolizarea amioacizilor

biosinteza acizilor grasi

depozit intracelular pt glicogen

prin prezenta ARN-ului mesager si a celui de transfer se realizeaza preluarea si transportul informatiei genetice de la ADN la ARNm siARNt spre ribozomi pt biosinteza proteinelor.

Caracteristici fizico-chimice ale matricei citoplasmatice: reprezinta un sistem coloidal alcatuit prin proprietati fizico-chimice specifice sub forma unui sistem dispers si a unui mediu de dispersie.

Conform teoriilor biofizice ale lui Faraday - Tyndall starea coloidala cuprinde doua tipuri de particule:

cele in miscare permanenta: SOL

cele fara proprietati de miscare: GEL

Intre cele doua forme existand un proces de reversibilitate (se pot transforma unele in altele).

Sunt stari specifice atat materiei citoplasmatice, cat si intregii materii vii.

Diferentierile celulare ale materiei citoplasmatice:

filamente de miozina

filamente de actina

filamente intermediare

microtubuli

filamentele de miozina au fost depistate in muschi, sub forma unor filamente groase din miofribrinele musculare.

Formare: printr-un proces de polimerizare se formeaza se formeaza agregate ce contin miozina, formata din lanturi polipeptidice intr-un numar de 6. doua lanturi grele si 4 perechi de lanturi usoare.

Lantul greu are doua portiuni distincte: capul si coada miozinei care prin rasucire si polimerizare formeaza structuri de sustinere a citoscheletului.

Miozina se caracterizeaza prin capacitatea de a actiona cu o alta molecula proteica denumita actina in urma interactiunii rezultand procesul de contractie musculara.

Filamentele groase de miozina interactioneaza cu cele de actina prin energia furnizata de ATP in capul miozinei     asupra microfilamentele de actina formata din nucleotide, proces in urma careia are loc contractia musculara.

Acest lucru e posibil deoarece molecula de miozina are o zona nuda la mijlocul ei, iar lanturile usoare au doua prelungiri globulare care le permit ca prin capul moleculei de miozina sa se ancoreze de moleculele de actina.

Filamentele de actina: sunt denumite si microfilamente intalnite in celulele musculare, pe cand in celulele musculare filamentele de actina contin si proteine asociate impreuna cu care formeaza filamentele subtiri.

Actinele au o proprietete esentiala, pot exista sub forma de monomer cand formeaza actina globuloasa (G) sau pot sa polimerizeze si formeaza actina filamentoasa (F).

Cele doua tipuri constituie impreuna filamentul de actina. Energia provenind din structurile adenozin difosfatului (ATP) prin procesul de fosfolizare se transforma in adenosin trifosfat ce e o macromolecula ce furnizeaza energia pentru procesele specifice contractiei musculare.

Microfilamentele se formeaza prin polimerizarea G actinei- formand un dublu helix rasucit avand o polaritate, interactionand cu miozina in procesul contractiei musculare.

Procesul de polimerizare a actinei presupune mai multe etape:

1. monomerul G actinei se grupeaza in asa numitele centre de nucleere in jurul carora (intr-o etapa urmatoare) se grupeaza prin polimerizare actinele G realizandu-se etapa a
2. sau de elongare- adica de formare si alungire a lantului de polimer.
3. in faza finala se obtin actinele filamentoase care se grupeaza in jurul centrelor nucleare dar care au proprietatea la cele 2 capete de a elibera actinele G.

Ciclul este permanent, deoarece fiecare molecula de actina din microfilamentul format este in stare sa lege cate un cap al monomerului de miozina.

Filamentele de actina au o structura deosebita prin prezenta a doua tipuri de proteine aflate la nivelul muschiului:

troponina

tropomiozina care realizeaza o legatura intre moleculele de actina si consolideaza filamentul subtire al muschiului.

Aceste legaturi se realizeaza prin intermediul unor structuri special proteice ale moleculei de fimrbrina.

Intrebare din test: asemanari si deosebiri intre moleculele de actina si miozina.

Aplicatii medicale:

polimerizarea actinei este influentata de unele substante- fie medicamente, fie droguri

polimerizarea este inhibata de un grup de substante denumite citocarazine (B, C, D) ce constituie o familie de mataboliti secretati de mucegai care inhiba miscarile celulare ale mecanusmului de interactiune intre actina si miozina.

Exista substante alcaloide (foarte toxice) phaloidina (in ciuperca ammanita phallides) care inhiba procesul de depolimerizare (cand e polimerizare exista contractie musculara)

Filamentele de actina si cele de miozina prin procesele de polimerizaresi depolimerizare asigura un echilibru intre activitatile musculare prin existenta unui echilibru intre starea de sol si gel existente la nivelul citosolului.

Filamentele subtiri ale actinei se gasesc numai in muschi scheletici si in muschiul cardiac aranjate ondulat si dispuse paralel cu filamentele groase de miozina dar numai impreuna pot realiza procesul de contractie musculara.

Filamentele intermediare.

filamentele de cheratina: tonofilamente caracteristice pt celule epiteliala- are rol structural asigurand rezistenta epiteliilor

neurofilamentele: neuronului- constituie structura axonului cu rol de sustinere pt axon

filamente de vimentina- structuri caracteristice pt celeulele formate din protina-vimentina intalnite in:

fibroblaste

chondroblaste

macrofage

celule endoteliale

celule musculare netede

filamente gliale: caracteristice celulei gliale, formate dintr-o proteina gliala cu rol de sustinere sub forma unor filamente si din vimentina

filamentele de desmina: caracteristica muschiului scheletic si neted din peretii vaselor, cu rol de sustinere.

Aplicatii medicale:

filamentele intermediare depistate prin metoda anticorpilor monoclonari- au importanta functie in diagnostizarea tumorilor:

carcinele: au filamente de cheratina

sarcoamele: contin filamente de vimentina

rabdomiosarcoamele: contin desmina

neuroblastoamele: contin neurofilamente

Identificarea tipului de filament intr-un fibroblast prin forma sa aparte de la cea normala ne indica existenta unor structuri canceroasa (prin microscopie in fluorescenta).

Microtubuli.

Diferentieri citoplasmatice prin polimerizarea proteinelor numite tubuline intr-un proces in care proteinele globulare de tipul alfa tubulina si beta tubulina se polimerizeaza (se aduna intr-o anumita structura) si se asambleaza intr-un protofilament.

Mai multe protofilamente se grupeaza intr-un microtubul in care tubulinele alfa si beta sunt parti constituente sub forma unor protofibrine.

Microtubulul este format prin aranjarea a 13 protofibrile formand un cilindru rezultat in urma unui proces de autoasamblare ce se petrece spontan la 37 grade C in timp ce la 0 grade are loc depolimerizarea microtubulului.

Procesul de formare este conditionat de existenta proteinelor asociate microtubulului si din proteina denumita TAU.

Polimerizarea tubulinelor este infuentata de medicamente- astfel- colchicina- un alcaloid puternic blocheaza tubulina prin legarea unei molecule de cholchicina de un dimer (alfa si beta tubulina). Aceasi actiune are si colcemidul.

Formarea microtubulilor este blocata si de catre 2 citostatice: vinblastina si vincristina, care actioneaza asupra fusului de diviziune a celulei si impiedica diviziunea haotica a celulelor canceroase.

Aplicatii medicale:

Au doua roluri principale:

structural: microtubuli fiind probabil principalele componente care determina formarea celulei, a axonului si dendritei in neuroni, a cililor si flagelilor in celulele dotate cu aceste formatiuni.

II. Rol in cursul diferentierii celuleror (morfogeneza)

III. Microtubuli determina geometria spatiala a celulei, modul de aranjare al organitelor celulare

IV. Microtubuli au rol organizator ai citoscheletului, determina distributia filamentelor intermediare in celula

V. Microtubulilor li se atribuie si functia de schele temporare (pt un anumit moment) in procesul de amenajare a componentelor celulare.

dinamic: asigura toate miscarile celulare la nivelul fibrei musculare si a sistemului molecular ce se formeaza prin asocierea microtubulului cu o proteina denumita DINEINA.