8,221 matches
-
urmare a efluxului de K+ prin canale voltaj-dependente, a difuziunii spre citoplasmă a inilor de Na+ pătrunși și a activității pompei de Na+ și K+, care restabilește diferența de concentrație a acestor ioni de o parte și de alta a membranei. Canalele de potasiu voltaj-dependente Sunt prezente mai ales în membrana celulelor “așa zis excitabile”, prezintă particularități de la o specie la alta. Se descriu canale de K+ care participă la depolarizare (prin scăderea probabilității de deschidere) și canale care intervin în
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
spre citoplasmă a inilor de Na+ pătrunși și a activității pompei de Na+ și K+, care restabilește diferența de concentrație a acestor ioni de o parte și de alta a membranei. Canalele de potasiu voltaj-dependente Sunt prezente mai ales în membrana celulelor “așa zis excitabile”, prezintă particularități de la o specie la alta. Se descriu canale de K+ care participă la depolarizare (prin scăderea probabilității de deschidere) și canale care intervin în procesul de repolarizare. Unele canale de K+ au deschiderea maximală
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
esențială. Există o multitudine de programe genetice în interiorul fiecărui genom celular, ce codifică sisteme de semnalizare extraordinar de eficiente, care pot reacționa la foarte multe tipuri de stimuli. Comunicarea intercelulară se poate realiza între celule învecinate prin contact direct între membranele acestora și chiar între citoplasmele lor, prin intermediul joncțiunilor comunicante (gap junctions; vezi cap. 5.10). Schimbul de informație între celule mai apropiate sau mai îndepărtate se face însă prin intermediul unor molecule semnal. Răspunsul celular poate să fie reprezentat de modificarea
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
răspunsul la stimulii repetitivi și/sau prelungiți, pentru a fi capabile de a răspunde și la alți stimuli, poate mai reduși cantitativ, care se găsesc în mediu și care pot semnaliza necesitatea unui răspuns, adică pentru menținerea capacității de discriminare. Membranele celulare, deși foarte subțiri (3-6 nm), sunt practic impermeabile pentru ioni și molecule polare. Deși ionii de K+ ating echilibrul difuzional pe aceeași distanță de apă în cca. 5 ms, ar avea nevoie de ~12 zile (128 h) pentru a
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
nm), sunt practic impermeabile pentru ioni și molecule polare. Deși ionii de K+ ating echilibrul difuzional pe aceeași distanță de apă în cca. 5 ms, ar avea nevoie de ~12 zile (128 h) pentru a face același lucru prin intermediul unei membrane lipidice. Acest lucru este valabil și pentru moleculele hidrosolubile, chiar de mici dimensiuni, cum ar fi ureea, pentru care permeabilitatea unei membrane lipidice similare cu plasmalema este de 100 ori mai mică decât pentru apă. Ca urmare adrenalina, acetilcolina, hormonii
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
cca. 5 ms, ar avea nevoie de ~12 zile (128 h) pentru a face același lucru prin intermediul unei membrane lipidice. Acest lucru este valabil și pentru moleculele hidrosolubile, chiar de mici dimensiuni, cum ar fi ureea, pentru care permeabilitatea unei membrane lipidice similare cu plasmalema este de 100 ori mai mică decât pentru apă. Ca urmare adrenalina, acetilcolina, hormonii hidrosolubili cunoscuți, nu au nici o șansă de a trece prin membrană pentru a influența în vreun fel celula. Ca urmare, este nevoie
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
de mici dimensiuni, cum ar fi ureea, pentru care permeabilitatea unei membrane lipidice similare cu plasmalema este de 100 ori mai mică decât pentru apă. Ca urmare adrenalina, acetilcolina, hormonii hidrosolubili cunoscuți, nu au nici o șansă de a trece prin membrană pentru a influența în vreun fel celula. Ca urmare, este nevoie de un mecanism de transducție a semnalului. Termenul de transducție a început să fie folosit în lumea biomedicală în jurul anilor 1970, provenind din transducere (lat.), ce înseamnă „a ajuta
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
râu”, a „duce pe partea cealaltă”, concept de unde a provenit și celălalt cuvânt modern, „traducere”, în sensul de a purta un text dintr-o limbă în altă limbă. Ca atare, sistemele de transducție celulară preiau semnalele de pe partea externă a membranei și le transformă în informații interpretabile pentru sistemele de răspuns ale celulei. Pentru a percepe semnalele extracelulare celulele folosesc receptori, adică molecule membranare care vin în contact cu exteriorul celulei și care interacționează cu moleculele-semnal ale substanțelor hidrosolubile bioactive, furnizând
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
care vin în contact cu exteriorul celulei și care interacționează cu moleculele-semnal ale substanțelor hidrosolubile bioactive, furnizând energia necesară pentru inițierea unei căi de semnalizare intracelulară. Câteva tipuri de stimuli, precum lumina, gazele, hormonii liposolubili sunt capabile de a traversa membrana liber și de a interacționa cu structurile responsive, producând răspunsuri. Dar cea mai mare parte a substanțelor bioactive nu poate trece prin membrane și deci trebuie să interacționeze cu un receptor membranar. Se cunosc mai mult de 20 de familii
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
de semnalizare intracelulară. Câteva tipuri de stimuli, precum lumina, gazele, hormonii liposolubili sunt capabile de a traversa membrana liber și de a interacționa cu structurile responsive, producând răspunsuri. Dar cea mai mare parte a substanțelor bioactive nu poate trece prin membrane și deci trebuie să interacționeze cu un receptor membranar. Se cunosc mai mult de 20 de familii de receptori, fiecare cuplat cu un sistem de transducție aparte (http://www.iuphar-db.org). Adăugându-se la acest număr și nenumăratele variante și
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
țintă. In cadrul semnalizării intracelulare, numai astfel de substanțe sunt corect numite mesageri secunzi sau de ordinul II. Frecvent utilizate în acest scop sunt nucelotidele ciclice de tip adenozin-monofosfat ciclic (AMPc) și guanozin monofosfat ciclic (GMPc), lipide mici derivate din membranele celulare, de tip inozitol trifosfat (IP3) sau diacil-glicerol (DAG), precum și ionii de calciu. Este foarte dificilă investigarea căilor de semnalizare, din mai multe motive. In primul rând, de multe ori concentrațiile de semnal, sau mesager primar, sunt atât de mici
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
și răspund la stimuli. Cel mai frecvent stimulii sunt chimici; substanțele ce acționează asupra receptorilor se numesc liganzi. Câteva tipuri de stimuli chimic, precum mediatorul gazos difuzibil monoxid de azot („oxid nitric”) și o serie de hormoni liposolubili, trec prin membrană și acționează asupra unor sisteme de recepție intracelulară. Nu se poate prezice efectul unui ligand din natura sa chimică. Acetilcolina, de exemplu, poate acționa ca neuromediator sau inhibitor al activității celulare, prin cuplarea cu diverse tipuri de receptori. Poate activa
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
moleculară. S-au descris astfel procese de migrare laterală și formarea unor agregate din mai multe proteine solitare (subunități). In foarte multe cazuri activarea receptorului este urmată de cuplarea acestuia cu anumite proteine reglatoare care plutesc de asemenea liber în membrană. Procesele de migrare laterală a receptorilor dau posibilitatea acestora să realizeze densități diferite pe suprafața membranei celulare sau în diferite zone strâns legate de anumite compartimente plasmatice. Pe de altă parte există numeroase dovezi care arată că funcționalitatea mecanismelor de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
proteine solitare (subunități). In foarte multe cazuri activarea receptorului este urmată de cuplarea acestuia cu anumite proteine reglatoare care plutesc de asemenea liber în membrană. Procesele de migrare laterală a receptorilor dau posibilitatea acestora să realizeze densități diferite pe suprafața membranei celulare sau în diferite zone strâns legate de anumite compartimente plasmatice. Pe de altă parte există numeroase dovezi care arată că funcționalitatea mecanismelor de transducție depinde deseori de apropierea fizică a proteinelor participante într-o etapă a căii de semnalizare
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
cap. 5.1.2). Destul de frecvent activarea receptorilor este urmată de internalizare și degradarea biochimică a acestora. In astfel de situații este necesar să se sintetizeze noi receptori. De altfel resinteza receptorilor reprezintă un proces permanent, urmat de transportul în membrană în vederea menținerii capacitații de răspuns celular. Alt fenomen observat este cel care privește variația numărului diferitelor tipuri de receptori într-o celulă. In condiții de echilibru numărul diferitelor tipuri de receptori dintr-o celulă este rezultatul raportului dintre rata de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
pe scăderea densității membranare a receptorilor respectivi. Toate aceste aspecte sunt legate de fenomenul general de înoire permanentă a proteinelor celulare (turnover), de reglarea expresieii genice (vezi cap. 5.9.17.) și de mecanismele direcționării proteinelor în cadrul dinamicii celulare a membranelor lipidice (vezi cap. 5.11.). Capacitatea de activare de către aceiași stimuli a diverselor tipuri de receptori este variabilă de la o perioada la alta de activitate a celulei. Numărul de receptori activabili variază atât în funcție de anumite condiții legate de cei doi
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
diminuată, dar nu absentă ca în cazul agoniștilor) 5.9.1. Superfamilia receptorilor cuplați cu proteine G Acești receptori (G protein coupled receptors, GPCR) sunt proteine cu șapte domenii transmembranare (7TM). Datorită faptului că lanțul proteic face bucle (șerpuiește) prin membrană, acești receptori mai sunt numiți și serpentini. Acest grup de proteine este prezent la toate viețuitoarele de pe Pământ, chiar și la mucegaiuri și alge, ceea ce dovedește că sunt mai vechi de un miliard de ani. Din familie fac parte receptorii
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
regăsește sub forma bacterio-rodopsinei încă de la cele mai vechi arhebacterii halofile; sunt probabil cel mai vechi sistem de recepție. Receptorul este alcătuit dintr-un lanț proteic unic, cu șapte domenii TM unite alternativ de o parte și de alta a membranei prin domenii non-membranare (extracelular 3 scurte și intracelular 2 scurte și unul lung), cu capătul N-t în afara celulei și capătul C-t în citosol. Capătul N-t variază de la 7 la 6000 reziduuri de aminoacizi, iar unele lanțuri mai
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
extracelulare ale anselor. Reziduurile aminoacidice care formează acest buzunar sunt extrem de variabile, ceea ce conferă specificitatea receptorilor pentru liganzi. Aceștia pot varia de la fotoni (cuante de lumină), neurotransmițători (ex. noradrenalina, ce se cuplează între helixuri, cam la o treime în grosimea membranei), hormoni peptidici (ce se cuplează adânc în grosimea membranei) și liganzi mari (precum moleculele glicoproteice, care au structuri receptoare atașate de capătul N-t). Receptorii serpentini se pot găsi în două stări: stare inactivă, cu receptorul necuplat cu ligand și
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
sunt extrem de variabile, ceea ce conferă specificitatea receptorilor pentru liganzi. Aceștia pot varia de la fotoni (cuante de lumină), neurotransmițători (ex. noradrenalina, ce se cuplează între helixuri, cam la o treime în grosimea membranei), hormoni peptidici (ce se cuplează adânc în grosimea membranei) și liganzi mari (precum moleculele glicoproteice, care au structuri receptoare atașate de capătul N-t). Receptorii serpentini se pot găsi în două stări: stare inactivă, cu receptorul necuplat cu ligand și starea activată, după ce receptorul a cuplat ligandul. Starea activată
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
peptidici și hormoni de creștere ce reglează proliferarea și dezvoltarea multor procese celulare. Printre acestea se numără eritopoetina, interleukinele, interferonul, etc. Receptorii pentru citokine sunt heterotrimeri, cu 2 domenii extracelulare ce se cuplează la ligand și unul singur ce traversează membrana, de obicei un α-helix. Domeniul citoplasmic nu are activitate enzimatică, dar se cuplează cu unul din mai multe tipuri de tirozin-kinaze numite JAK (just another kinase). Cuplarea ligandului activează receptorii citokinici prin alipirea a două kinaze JAK, care se activează
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
serin/treonin kinazelor. Nucleotidele ciclice sunt degradate de către niște enzime numite fosfodiesteraze, care le transformă în nucleozide inactive. Există mai mult de 40 de fosfodiesteraze la vertebrate. AMPc este sintetizat din ATP de enzima numită adenilatciclază, o proteină ancorată în membrană (12TM), cu situsul catalitic în citoplasmă (format de domeniile numite C1A și C2A; ansa citosolică C se află între domeniile 6TM și 7TM). AMPc este principalul mesager secund care, alături de calciu, asigură cuplarea dintre excitație și răspunsul celular specific (contracție
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
între domeniile 6TM și 7TM). AMPc este principalul mesager secund care, alături de calciu, asigură cuplarea dintre excitație și răspunsul celular specific (contracție musculară, secreție glandulară etc). Deci el transmite informația din exteriorul celulei în interiorul acesteia. AMPc astfel sintetizat la nivelul membranei celulare (sub acțiunea adenilatciclazei activată de interacțiunea ligand-receptor) se fixează ulterior pe receptorul său intracitoplasmatic, care este o proteinkinază. Aceasta este alcătuită din două subunități: subunitatea reglatoare, capabilă să cupleze reversibil mesagerul secund (AMPc) și subunitatea catalitică, enzimă inactivă în
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
Un alt nucleotid ciclic cu rol de mesager secund pentru anumite semnale din mediul extern este GMPc. Existà diverse procese implicate în activarea guanilatciclazei în vederea sintezei GMPc cu rol de mesager secund, Guanilatciclaza nu se află în întregime în constituția membranei celulare, activarea acestei enzime putându-se realiza pe multiple căi. Unele semnale extracelulare care determină creșterea concentrației intracelulare de GMPc, determină în același timp și creșterea concentrației Ca++ în citoplasmă și astfel ionii de calciu ar putea activa indirect guanilatciclaza
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
βγ) legată de subunitatea α diferită față de proteinele Gs și Gi modulatoare ale adenilatciclazic și care a fost numită subunitatea “α-T”. Transducina activează o fosfodiesterază care hidrolizează specific GMPc determinând scăderea concentrației sale. In consecință are loc modificarea potențialului de membrană a acestor celule și generarea potențialului de receptor. In acest mod ar avea loc activarea lanțului neuronal responsabil cu transmiterea și prelucrarea informației vizuale. Este știut faptul că membrana celulară a bastonașelor este deosebit de permeabilă pentru Na+, ori în stare
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]