UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIE V BABE TIMIOARA

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “V. BABEŞ” TIMIŞOARA BIOLOGIE CELULARĂ ŞI MOLECULARĂ Prof. Univ. Dr. DOINA VERDEŞ BAZELE MOLECULARE ALE ORGANIZĂRII CELULARE

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC II. SUBSTANŢELE ANORGANICE 1. Apa 2. Săruri minerale 3. Gaze III. SUBSTANŢE ORGANICE 1. Proteine 2. Acizi nucleici 3. Glucide 4. Lipide

I. ELEMENTELE CHIMICE DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC ► Introducere Compoziţie chimică Celula animală Celula vegetală Apă 65 % 75 % Săruri minerale 4, 3 % 2, 5 % Glucide 11, 2 % 18 % Lipide 11, 7 % 0, 5 % Proteine 17, 8 % 4% Clasificare ► Rol biologic ► Aplicaţii medico-farmacologice ►

• prezentare comparativă a concentraţiei elementelor chimice în materia vie şi nevie

II. SUBSTANŢELE ANORGANICE 1. APA DIN MATERIA VIE ŞI ROLUL EI BIOLOGIC ► ► ► Importanţa Origine Răspândire intracelulară Repartiţie în organism Proprietăţi biologice a) organizare moleculară b) coeziune internă mare c) caracter de solvent d) formează învelişul de hidratare al ionilor e) constantă dielectrică mare → “ecranare termică” f) căldură mare de vaporizare g) capacitate de disociere h) dispersează moleculele amfipatice i) participă la tranziţiile sol-gel ale citoplasmei j) efect lubrefiant

• organizarea moleculară a apei

2. SĂRURILE MINERALE Ø forme de prezentare a) formă disociată b) combinaţii organo-minerale Ø roluri 3. GAZELE Ø Ø Oxigenul CO 2

III. SUBSTANŢELE ORGANICE (MOLEC. INFORMAŢIONALE ŞI NONINFORMAŢIONALE) 1. PROTEINELE Ø Ø Definiţie Clasificare a) după funcţia biologică b) după numărul de aminoacizi c) după compoziţia chimică Ø Ø Ø Nivele de structură şi semnificaţie biologică Conformaţia Legături din cadrul moleculelor proteice

TIPUL Structurale Reglatoare Contractile Imunologice Transport şi depozitare FUNCŢIA - Rol plastic Keratina (păr, unghii) Elastina (pereţii vaselor) Glicoproteine (membrane) - Rol de susţinere Colagen (ţes. conjunctiv) - Modulează procesele Hormonii fiziologice - Motilitate Miozina, Actina, Tubulina, Dineina, Nexina - Protecţie imună Anticorpii - Transport prin membranele Proteine intrinseci biologice - Transport O 2, CO 2, Fe, Cu -Generarea şi transmiterea Controlul proceselor metabolice Enzime EXEMPLE influxului nervos Hemoglobina, Mioglobina Neurotransmiţători, receptori sinaptici - Controlul creşterii celulare Hormoni, factori de creştere - Transmiterea informaţiei Nucleoproteine - Coagulare Fibrinogen, trombină - Catalizează r. biochimice Amilaza, lipaza etc.

• Nivele de structură (secundară, terţiară)

• Nivele de structură (cuaternară)

• Legături noncovalente din cadrul moleculelor proteice

2. ACIZII NUCLEICI ► ► ► Definiţie Alcătuire Caracteristicile moleculei de ADN după Wattson & Crick Localizarea intracelulară a ADN şi roluri ADN - cromozomial (nuclear) - extracromozomial (nucleolar) - mitocondrial (ADNmt) Tipuri de ARN, localizare intracelulară şi roluri ARN - mesager (ARNm) - de transport (ARNt) - ribozomal (ARNr)

• alcătuire

Structura bazelor purinice şi pirimidinice

Pentozele din componenţa acizilor nucleici

• caracteristicile moleculei de ADN după Watson & Crick

• ARN mesager (ARNm)

• ARN de transport (ARNt)

• ARN ribozomal (ARNr) (structura ARN-urilor ribozomale din subunitatea mare a unui ribozom bacterian determinată prin cristalografie în raze X)

• Localizarea componentei proteice şi a diferitelor tipuri de ARNr la nivelul subunităţii mari

3. GLUCIDELE Definiţie ► Clasificare ► 1. Monozaharide 2. Dizaharide 3. Polizaharide 4. Glicozaminoglicani (GAG) 5. Glicoproteine 6. Proteoglicani 7. Glicolipide, glicosfingolipide

3. 1. Monozaharidele

3. 2. Dizaharidele - sinteza de deshidratare: condensarea a doi monomeri mono zaharidici cu pierderea concomitentă a unei molecule de H 2 O - hidroliza: refacerea monomerilor

3. 3. Polizaharidele Ex. Glicogenul

4. Glicozaminoglicanii (GAG) Alcătuire: monomerii sunt derivaţi aminaţi ai monozaharidelor + ac. glucuronic ± H 2 SO 4 ► Clasificare a) nesulfatate: ac. hialuronic b) sulfatate: condroitinsulfaţi – cartilaje dermatansulfaţi – piele keratosulfaţi – cornee heparansulfaţi – suprafaţa cel. epiteliale ► Roluri: -lubrefiere -amortizare a şocurilor -susţinere mecanică -asociere cu fibrele de colagen -asigură structura şi rolul de filtrare al membranelor bazale -adezivitate celulară ►

• secvenţe dizaharidice repetitive ale unor lanţuri GAG dermatan-sulfat (sus); acid hialuronic (jos)

5. Glicoproteinele : lanţ polipeptidic + resturi zaharidice Localizare Exemple Plasmă Fibrinogen, Ig, proteine de grup sanguin Hormoni Gonadotropina corionică, h. stimulator al tiroidei etc. Enzime Ribonucleaza B, pepsină, colinesteraza serică Secreţii Glicoproteine submaxilare, gastrice Ţes. conjunctiv Colagen Membrane celulare Glicoforina

6. Proteoglicanii: gp. cu concentraţie glucidică crescută ► ► Alcătuire: complexe formate dintr-un miez proteic (core)+lanţuri de GAG Clasificare 1. Extracelulari (matriciali) AGRECAN – cartilaje VERSICAN – pereţii vaselor NEUROCAN, BREVICAN – ţes. nervos DECORINĂ, LUMICAN – cornee BIGLICAN, PERLECAN – mb. bazale 2. Membranari CEREBROGLICAN, GLIPICAN, SYNDECAN, BETAGLICAN 3. Intracelulari SERGLICINA – granulele de secreţie din mastocite, bazofile, eozinofile, neutrofile, trombocite, macrofage tisulare, monocite şi limfo. T citotoxice ► Roluri: - lubrefiere - stabilitate la presiune - migrare celulară în cursul morfogenezei - repararea ţesuturilor lezate - anticoagulant - modulează activitatea factorilor de creştere şi a citokinelor - modulează activităţile enzimatice

• reprezentarea schematică a proteoglicanilor extracelulari (stg. ), imagine TEM a unui agregat de agrecan (dr. )

4. LIPIDELE ŞI ROLUL LOR BIOLOGIC ► Definiţie ► Clasificare 1. Acizi graşi 2. Trigliceride 3. Steroizi 4. Prostaglandine 5. Fosfolipide 6. Glicolipide, sfingolipide 7. Lipoproteine 8. Lipocromi

1. Acizii graşi; 2. Trigliceridele

3. Steroizii - colesterolul - testosteronul

4. Prostaglandinele PGE 1, PGF 1 - , PGF 2 - ► Sintetizate de toate celulele nucleate ► Roluri: răspuns hormonal ► Ex: răspuns antiinflamator efect bronhodilatator agregare plachetară reglarea temperaturii scad TA induc contracţia m. netezi

5. Fosfolipidele - exemple - forma moleculei - localizare şi roluri

6. Glicolipide: sfingolipide, glicosfingolipide - exemple - forma moleculei - localizare şi roluri

7. Lipoproteinele - sisteme de membrană - circulante: VLDL, HDL, kilomicroni 8. Lipocromii - exemple: lipofuscina, melanina - localizare - semnificaţie şi rol