Estudi de la Cèl·lula: Característiques, Origen i Estructura

I 96 flashcards i 64 preguntes més al document.

Text del document

Profesora: Marta Bosch TEMA 1. LA CÈL·LULA 1. CARACTERÍSTIQUES GENERALS . Cèl·lula: Unitat estructural i funcional més petita de tots els organismes vius. És un sistema dinàmic en el que tot esta connectat entre sí i, així, és funcional. Nucli: Conté el material genètic i controla el que ha de fer la cèl·lula. El trobem en forma de cromatina envoltada per una membrana nuclear. Es compacta en cromosomes abans de dividir-se. - Nuclèol: Regió de dins del nucli sense cromatina, on se sintetitzen ribosomes i surten pels porus nuclears. Ribosoma sintetitza proteïnes (macromolècules, formades per aminoàcids), que són les treballadores d'una cèl·lula.

Orgànuls: Estructures o compartiments envoltats per membrana. Són estructures bàsiques per al funcionament de la cèl·lula, molt especialitzades. - Ribosomes: Poden quedar-se lliures al citoplasma o associar-se al reticle endoplasmàtic, on té lloc la síntesi de proteïnes dins del reticle. També es sintetitzen proteïnes soltes pel citoplasma. Les proteïnes surten del reticle en forma de vesícules que es fusionen amb l'Aparell de Golgi on se sotmetran a diferents canvis per tal que siguin funcionals. - Reticle Endoplasmàtic Rugós: Continu al nucli, amb ribosomes. - Reticle Endoplasmàtic Llis: Més lluny del nucli, sense ribosomes. - Lisosoma: Conté enzims hidrolítics (trenquen les molècules).

És un compartiment de degradació i reciclatge de material. - Mitocondris: Central energètica de la cèl·lula, aconsegueixen ATP amb la respiració cel·lular. - Microtúbuls: Regulen el moviment de la cèl·lula, son els <esquelets= dels orgànuls. 2. HISTÒRIA DE LA TEORIA CEL·LULAR . 2.1 s. XVII MICROBIOLOGIA . Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) és considerat el pare de la microbiologia. Al 1675, observant fluids, va ser capaç d'observar organismes vius unicel·lulars, protistes (parameci). Robert Hooke (1635-1703), va veure per primer cop una cèl·lula, al 1665, observant suro (restes de teixit vegetal) que li va recordar a les cèl·les dels monjos, d'aquí el nom de cèl·lula.

Aquest va publicar un llibre on detalla tot el que observa al microscopi. 2.2 s. XIX TEORIA CEL·LULAR MODERNA . Mathias Schleiden junt amb Theodor Schwann, al 1830, van esmentar que <tots els organismes estan formats per cèl·lules= i que <la cèl·lula és la unitat funcional bàsica de la vida=. Robert Rimerk i Rudolph Virchow, al 1852, van dir que <totes les cèl·lules provenen d'altres cèl·lules per divisió d'aquestes=. 1 . Profesora: Marta Bosch 3. L'ORIGEN DE LA VIDA . 3.1 s. XVII TEORIA DEL CREACIONISME . Es basa en l'origen diví de les especies per un ésser superior, és a dir, un Déu que havia creat totes les espècies tal i com les coneixem ara. 3.2 TEORIA DE L'EVOLUCIÓ .

Al 1801, Jean-Baptiste Lamarck planteja la teoria de l'evolució. Observa que hi ha gran diversitat d'éssers vius i que això és el resultat d'una evolució al llarg del temps. Va esmentar 3 característiques de l'evolució: - Adaptació per necessitat: Les espècies canvien per adaptar-se al medi. <La funció fa l'òrgan= (F) - Modificació de les característiques durant la vida de l'individu: Les adaptacions tenen lloc durant la vida de l'ésser. (F) - Herència els caràcters adquirits: es adaptacions i caràcters modificats passen a la descendència. (V) 3.3 SELECCIÓ NATURAL . Al 1859, Charles Darwin planteja unes condicions diferents perquè es donés l'evolució.

<La variabilitat és el motor de l'evolució i l'entorn és l'encarregat de seleccionar els individus=. La selcció natural ve determinada per la variabilitat natural. - La variació és atzarosa i heretable: Les espècies evolucionen aleatòriament. - L'evolució és un procés molt lent i gradual. - El medi és l'encarregat de seleccionar l'individu: Només els canvis que donin avantatges permetran que els organismes sobrevisquin, es reprodueixin i passin els caràcters a la descendència. - Tots els éssers vius deriven d'un sol ancestre comú. 3.4 TEORIA DE LA BIOGÈNESI . Al 1862, Louis Pasteur va esmentar que <només els organismes vius poden generar altres organismes vius=.

Va fer un experiment per demostrar que la generació espontània no existeix i que, si es mantenen les condicions d'esterilitat, no hi ha vida. L'experiment consisitia en portar a ebullició un caldo de cultiu i donar-li una curvatura concreta al coll del recipient. Passat un temps, el medi nutritiu segueix estèril perquè l'aire pot entrar però els microorganismes es queden al coll. Va repetir el procediment amb un recipient sense coll, i passat un temps, en aquest sí va aparèixer vida. 3.4 TEORIA MODERNA . 3.4.1 Teoria Materialista .

La teoria creacionista, en que els éssers vius son cretas per un èsser superior, passa a ser materialista, que diu que hi ha éssers vius creats a partir de la síntesi abiòtica de molècules orgàniques, és a dir, sense presència de vida. Els científics es decanten per aquetsa teoria. 2 . Profesora: Marta Bosch 3.4.2 Teoria Prebiòtica . Prebiòtica és l'etapa que va tenir lloc abans de l'aparició de les primeres formes de vida. Al 1924, Aleksandr Oparin estableix que es forma matèria orgànica a partir dels elements més simples de l'atmosfera prehistòrica formada per molècules senzilles com CH4 , NH3 , H2O, H2, anomenada <sopa primordial= o <sopa primitiva=.

A partir de molècules simples, junt amb gran quantitat d'energia d'efectes naturals, com podien ser raigs, tempestes o meteorits, s'origina vida. Les molècules orgàniques es formen a partir d'una evolució química de les molècules inorgàniques. L'experiment de l'origen de la vida: Al 1953, a partir de la teoria prebiòtica, Stanley Miller va dissenyar un experiment per demostrar-la. Va recrear l'atmosfera prebiòtica amb un circuit tancat amb elements simples, temperatura elevada i molta energia. Va veure com es creava vida (cianobacteris) i va demostrar la formació de matèria orgànica (aminoàcids i proteïnes) a partir de compostos orgànics.

Síntesi d'Adenina: Al 1961, Joan Oró va sintetitzar adenina, és a dir, un àcid nucleic, a partir d'àcid cianhídric i amoníac. També va reproduir l'experiment de Miller. 4. FORMACIÓ DE LA CÈL·LULA . Es van formar <compartiments= a partir de lípids, vesícules envoltades per una bicapa lipídica i molècules amb capacitat autoreplicativa (ARN). Els building blocks es poden sintetitzar amb membranes i molècules d'ARN capaçes de replicar-se.

A partir d'aquí, s'ha originat tota la diversitat d'organismes que hi ha avui en dia, però tots tenim el mateix tipus de biomolècules (lípids, carbohidrats, àcids nucleics i proteïnes), és a dir, molècules que formen part de la matèria viva conservades durant milers de milions d'anys d'evolució. Això és perquè tots provenim d'un mateix avantpassat comú. A partir de <LUCA= es van originar, al llarg dels anys i per evolució, diferents tipus d'organismes. 3 . Profesora: Marta Bosch 4.1 TEORIA ENDOSIMBIÒTICA . Al 1967, Lynn Margulis va elaborar una teoria per explicar l'origen de la cèl·lula eucariota a partir d'organismes procariotes, del mitocondri.

Es va basar en l'endosimbiosi, una associació simbiòtica on un organisme viu dins d'un altre, i el bacteri gran protegeix al petit, proporcionant-li hàbitat i alimentació. Es tractava d'un canvi evolutiu que no havia comportat cap mutació. Postula que una cèl·lula anaeròbica derivada d'un arqueobacteri amb un nucli primitiu va endocitar un bacteri aeròbic amb membrana bacterial externa i plasmàtica. Aquest, a l'entrar, va perdre la membrana bacterial externa i es va quedar amb part de la membrana de la cèl·lula que l'havia endocitat.

Les proves que tenia són que el mitocondri té doble membrana amb porines en la membrana externa (només presenta en bacteris gramnegatius), té una mida i forma semblants a les d'un bacteri, que utilitza oxigen (aeròbic) i que conté ribosomes i DNA. 4.2 CARACTERÍSTIQUES DE LA CÈL·LULA . És la unitat funcional i estructural de tots els organismes vius. Estan envoltades d'una membrana plasmàtica per on han de passar els nutrients i els residus. Estan formades pels mateixos blocs moleculars bàsics (nucleòtids, aminoàcids, lípids, sucres).

Contenen informació hereditària emmagatzemada en el mateix tipus de molècules, l'ADN, i escrita amb el mateix codi químic (4 nucleòtids: Adenosina, Guanosina, Timidina, Citidina). La informació genètica es llegeix (transcriu) en forma d'ARN, que es tradueix a proteïnes: molècules estructurals, catalitzadores, motores, etc. Formades per un conjunt de 20 aminoàcids. 4 . Profesora: Marta Bosch 5. CLASSIFICACIÓ DELS ORGANISMES . 5.1 SEGONS L'ESTRUCTURA CEL·LULAR . Procariotes: Son unicel·lulars o colonials, mesuren entre 0.1-1µm, no tenen compartiments, presenten paret cel·lular, el genoma és únic i circular (500 - 5.000 gens)) i es divideixen per fissió binària.

Els seus flagels estan fets de flagelina. Eucariotes: Presenten un nivell de complexitat superior, ja que el seu genoma és complex i conté molta més informació (6.000 - 30.000 gens). Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars (amb teixits i òrgans), mesuren entre 1µm-1 mm, tenen compartimentació intracel·lular, és a dir, orgànuls (nucli, reticle endoplasmàtic, aparell de Golgi, lisosomes, mitocondris, etc), presenten citoesquelet (filaments intermedis, microtúbuls, filaments d'actina) i tenen invaginacions de la membrana plasmàtica que permeten fenòmens d'endocitosi i exocitosi. Els fongs i les plantes tenen paret cel·lular.

Es produeix la formació de gàmetes i es divideixen per mitosi i meiosi. Els cilis i flagels estan formats per microtúbuls. 5.2 SEGONS L'ESTRUCTURA, ORGANITZACIÓ I METABOLISME .

Regne Estructura cel·lular Organització cel·lular Metabolisme Exemple Moneres Procariotes Unicel·lulars o colonials Auto/Heteròtrofs Aero/Anaeròbics Bacteris, Microplasma, Cianobacteris Protists Eucariotes Unicel·lulars o colonials Auto/Heteròtrofs Aero/Anaeròbics Algues unicel·lulars, Protozous Fongs Eucariotes Unicel·lulars o pluricel·lulars Heteròtrofs Aeròbics Llevats, Fongs Vegetals Eucariotes Pluricel·lulars Autòtrofs Aeròbics Animals Eucariotes Pluricel·lulars Heteròtrofs Aeròbics 5.2.1 Regne de les Moneres (Procariotes) . Bacteris: Són procariotes i tenen DNA circular al nucleoide, ja que no tenen nucli. També tenen membrana cel·lular interna i paret cel·lular amb peptidoglicans.

En el cas del bacteris gramnegatius presenten membrana externa i genern un espai periplasmàtic entre la paret cel·lular i la membrana externa. Ex: Salmonella. Micoplasmes: No tenen paret cel·lular, els protegeixen les cèl·lules eucariotes. Cianobacteris (cianofícies): Tenen membrana cel·lular interna i paret cel·lular formada per peptidogligans, cada cèl·lula és individual i realitza les seves pròpies funcions, són colonials. Ex: algues verd-blaves. Van provocar la crisi de l'oxigen. 5 . Profesora: Marta Bosch 5.2.2 Regne del Protists (Eucariotes) .

Hi trobem algues unicel·lulars i protozous, com Plasmodium falciparum, que produeix la malària i el Trypanosoma brucei, que causa la malaltia de la son. Tenen una estructura eucariota molt simple, viuen en qualsevol medi aquàtic i molts d'ells son paràsits. 5.2.3 Regne del Fongs (Eucariotes) . Hi trobem llevats unicel·lulars com Schizosaccharomyces pombe o Saccharomyces cerevisiae, que són molt fàcils de manipular genèticament, i fongs pluricel·lulars. Els líquens són híbrids, són el resultat de l'associaió dels fongs i cianobacteris. Són heteròtrofs, tenen mitocondris, però no cloroplasts.

Tenen una paret cel·lular de quitina perquè provenen dels organismes amb paret cel·lular rica en aquesta. Poden reproduir-se per espores. 5.2.4 Cèl·lula vegetal (Eucariota) . A diferència de l'animal, aquesta no té centríols. Són autòtrofs, és a dir, sintetitzen el seu propi aliment utilitzant l'energia solar, aigua i nutrients del sòl. Fan la fotosíntesi, transformen l'energia solar en energia química i l'emmagatzemen en sucres (carbohidrats). Tenen una paret de cel·lulosa, cloroplasts (orgànuls cel·lulars que contenen clorofil·la, un pigment verd que porta a terme la fotosíntesi), mitocondris i vacuoles, però no tenen centrosoma (centre organitzador de microtúbuls) ni un nucleosoma definit.

5.2.5 Cèl·lula animal (Eucariota) . No tenen paret cel·lular, tenen lisosomes, presenten centrosoma i tenen una forma i grandària molt variats. Invertebrats: Artròpodes (insectes, aràcnids, miriàpodes, crustacis), anèl·lids (cucs), platihelmints (cucs plans), cnidaris (anemones, meduses, coralls), equinoderms (estrelles de mar, eriçons de mar, cogombres de mar), esponges i nematodes. Vertebrats: Peixos, amfibis, rèptils, aus i mamífers. 6. COMUNICACIÓ CEL·LULAR . Els organismes pluricel·lulars tenen una gran diversitat cel·lular, un individu adult pot tenir uns 30 bilions de cèl·lules i al voltant de 200 tipus cel·lulars diferents (pel que fa a forma, mida o funció).

En els organismes multicel·lulars, les cèl·lules han de treballar coordinadament. El nucli és el centre de control de la cèl·lula, determina el que ha de fer expressant uns determinats gens o uns altres fent que les cèl·lules actuin d'una manera o una altre i això depèn del context en que es trobi l'organisme en un moment determinat. El que determina el què ha de fer la cèl·lula són els estímuls que rep aquesta, és a dir, qualsevol alteració en l'entron de l'organisme que provoca un canvi, reacció o efecte en aquest, una resposta. Per això cal que la cèl·lula tingui receptors capaços de captar aquests estímuls i donar una resposta. 6.1 SENYALITZACIÓ CEL·LULAR O TRANSDUCCIÓ DE SENYAL .

La senyalització cel·lular és l'habilitat de la cèl·lula de rebre i respondre a senyals de l'entorn. Les cèl·lules es comuniquen mitjançant missatges, és un procés molt ràpid que té a veure amb canvis en l'activitat de molècules determinades. Les molècules senyals químiques o lligands (factors de creixement, hormones, amp cíclic) són sintetitzades en una cèl·lula senyalitzadora i captades per una cèl·lula receptora o diana que dona una resposta cel·lular. 6 . Profesora: Marta Bosch Per detectar un missatge la cèl·lula diana necesita un receptor, és a dir, una molècula que es troba a la membrana de la cèl·lula i que és específica per un determinat lligand.

Té una part extracel·lulara capaç de reconeixer la molècula senyal i una part intracel·lular que interacciona amb altres proteïnes que es troben dins de la cèl·lula amb la qual transmetrà el senyal cap a l'interior de la cèl·lula. La unió lligand-receptor provocarà canvis en el receptor (l'activa) permetent transmetre el senyal. Procés: 1. Activació del receptor: La molècula senyal s'uneix al recpetor de la cèl·lula diana. 2. Transducció de senyal: Activació de la cascada de senyalització. El recpetor activat per la unió del lligand, estimula una seqüència de canvis a l'interior de la cèl·lula.

Uneix una molècula específica i modula la seva activitat i aquesta a la vegada s'uneix a d'altres molècules modulant-les també. 3. Resposta cel·lular: Els canvis venen determinats per canvis en l'expressió gènica, moltes vegades la cascada de senyalització comporta l'activació de determinades molècules anomenades factors de transcripció que es transloquen dins del nucli i activen l'expressió de determinats gens. Com a conseqüència d'aquests canvis, la cèl·lula respon de diferentes maneres (canvia l'expressió gènica, divisió cel·lular, migració cel·lular i altres).

Les vies de transducció de senyal són molt específiques i complexes, han d'estar molt ben regulades ja que moltes convergeixen en la divisió cel·lular i qualsevol alteració podria suposar greus malalties. Exemple INSULINA: Després de la ingesta, incrementa la glucosa en sang que estimula al pàncrees a secretar insulina (molècula senyal). Les cèl·lules diana de diferents òrgans (fetge, múscul esquelètic i teixit adipós) tenen receptors específics per la insulina i permeten augmentar la captació de glucosa i reestablir els nivells en sang. La insulina és reconeguda pel receptor específic de la membrana cel·lular.

La unió de la insulina al seu receptor activa al receptor que a la vegada activa la cascada de senyalització. Com a conseqüència s'activa el transportador de glucosa (normalment es troba en el citoplasma) i es desplaça a la membrana plasmàtica (transducció) per permetre l'entrada de més glucosa a la cèl·lula. La glucosa que ha entrat, es consumeix o s'emmagatzema en forma de glicogen, ja que la cascada de senyalització també activa la glicogensintasa. 6.1.1 Fosofrilació i desfosforilació .

Un dels mecanimses més comuns per transmetre el senyal entre porteïnes i regular la seva activitat és per processos reversibles de fosforilació i desfosforilació (transferència d'un fosfat d'ATP a una proteïna). La quinasa, provoca la fosforilació del substrat, és l'enzim que catalitza la transferència d'un fosfat provinent de la molècula d'ATP a una molècula específica. L'enzim fosfatasa provoca l'acció inversa, la desfosforilació. Aquest procés provoca canvis a les molècules depenent del tipus de proteïnes que s'hagin fosforilitzat o desfosforilitzat.

Poden ser canvis conformacionals, de localització, d'activitat intrínseca, de càrrega, d'habilitat d'unir altres molècules, d'estabilitat, etc. L'activiat d'aquests enzims proporcionen a la cèl·lula un sistema de tipus interruptor que permet activar o inactivar (independentment) la funció de diferents proteines, per això han d'estar molt ben regulats, ja que, un cop acabat el procés, s'han de poder desactivar. Son procesos que estan continuament activant-se i desactivant-se i, per això, és necessària una resposta cel·lular ràpida. 7 . Profesora: Marta Bosch TEMA 2. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CEL·LULAR 1. ESTRUCTURA DE LES MEMBRANES CEL·LULARS . 1.1 MEMBRANA PLASMÀTICA .

La membrana cel·lular és una barrera física que separa l'interior de la cèl·lula de l'entorn extracel·lular, és a dir, defineix els límits de la cèl·lula. Presenta permeabilitat selectiva Totes les cèl·lules eucariotes i procariotes estan envoltades per la membrana plasmàtica. A més, les cèl·lules eucariotes també tenen membranes internes, que delimiten compartiments intracel·lulars, els orgànuls. És una bicapa lipídica que conte lípids, proteïnes i carbohidrats (sucres) associats a proteïnes (glicoproteïnes) o a fosfolípids (glicolípids). 1.1.1 Permeabilitat selectiva .

Permet la difusió de certes molècules, però d'altres no: molècules petites amb poca càrrega sí que poden travessar la membrana, però proteïnes més grans polars i els ions no poden fer-ho. Molècules petites hidrofòbiques la poden atravessar. Molècules petites polars es poden difondre amb menys facilitat. Molècules gran polars es difonen amb dificultat, necessiten proteïnes transportadores i canals. Els ions no poden travessar la membrana. 1.1.2 Models d'organització . Gorter and Grendel (1925): Model de bicapa lipídica. Davson and Danielli (1935): Model de bicapa lipídica i proteïnes a les parts hidrofìliques de la membrana. Singer and Nicolson (1973): Model de mosaic fluid.

Incorporen el concepte de proteïnes transmembrana i el moviment lateral de molècules a la membrana, és a dir, fluidesa. - Fluïdesa: Capacitat d'una molècula que forma part d'una membrana de desplaçar-se per ella. Simons i van Meer (1998): Hi ha dominis (zones) de la membrana especialitzats o <Lipid Rafts=, no és uniforme. 8 . Profesora: Marta Bosch 1.2 COMPARTIMENTS CEL·LULARS . Citoplasma: És la regió compresa entre la membrana plasmàtica i la membrana nuclear. Conté el orgànuls, citoesquelet i citosol.

Citosol: Solució aquosa (ions, petites molècules, macromolècules) on es produeix la síntesi (a partir de ribosomes lliures) i degradació (complex proteic, proteosoma) de proteïnes i es donen reaccions del metabolisme intermediari (glicolisis, glicogénesis, gluconeogénesis). 1.2.1 Tipologia dels compartiments . Els compartiments topològicament equivalents, són orgànuls que poden intercanviar molècules sense travessar la membrana, a través de vesícules que es generen per gemmació en un compartiment i es fusionen en l'altre. Orgànul donador vesícula amb molècula cargo Compartiment receptor.

Es poden formar compartiments/orgànuls a través del procés d'invaginació de la membrana plasmàtica quan el lumen i l'espai extracel·lular són iguals. Tenen el mateix origen i són topològicament equivalents tots els compartiments que formen part de les vies de secreció i endocítiques, ja que s'han format a partir de la membrana plasmàtica. Es transfereix el material a través de vesícules entre el reticle endoplasmàtic i l'Aparell de Golgi, endosomes i lisosomes i vesícules de secreció. Entre el nucli i el citosol es transfereix el material a través dels porus nuclears. 2. LÍPIDS DE MEMBRANA . 9 . Profesora: Marta Bosch 2.1 FOSFOLÍPIDS .

Molècules amfipàtiques formades per una part hidrofílica, el cap és un grup fosfat soluble en aigua, i una altra d'hidrofòbica, les cues insolubles en aigua, dos àcids grassos (lípids formats per una cadena llarga hidrocarbonada amb un grup carboxil a l'extrem), que poden ser saturats o insaturats. El grau de compactació de la membrana plasmàtica depén de: - La saturació dels àcids grassos: En cas de ser insaturats, la membrana tindrà un grau de compactació més baix, degut als dobles enllaços que li donen una forma de colze a l'àcid gras. - La llargada de les cadenes hidrocarbonades.

Segons l'esquelet que forma la seva estructura, es divideixen en: - Glicerofosfolípids, o fosfoglicèrids: Amb esquelet de glicerol. El fosfatidilinositol (amb inositol) és el menys abundant a les membranes i participa en la senyalització ja que es pot fosforilar. - Esfingolípids: Amb esquelet d'esfingosina. 2.1.1 Moviment dels fosfolípids . Flexió: Només es mouen les cues, el cap es manté quiet. Difusió lateral: S'intercanvien el lloc amb els fosfolípids que tenen als costats, es mouen horitzontalment. Rotació: Giren sobre sí mateixos. Flip-flop: Passen de la monocapa citosòlica a la monocapa extracel·lular, i viceversa. És el menys comú. 10 .

Profesora: Marta Bosch 2.1.2 Fluïesa de la la membrana . És la capacitat d'una molècula que forma part d'una membrana de desplaçar-se lateralment per ella, permet fenòmens de fissió i fusió i depèn de dos factors: Composició lipídica de les mambranes: Segons el tipus de fosfolípids i la presència de colesterol. - Fosfolípids insaturats: Menys empaquetades, més fluides, menys rígides i més difícils de congelar. - Fosfolípids saturats: Més empaquetades, més estàtiques, menys fluides, més rígides, més gruixudes i més impermeables. - Amb presència de colesterol: Amplia el rang de temperatura en què la membrana és adequadament fluida i, per tant, funcional.

Per sota de la Ttf incrementa la fluïdesa (disminueix l'empaquetament dels fosfolípids) i per sobre de la Ttf disminueix la fluïdesa, evita l'excessiu moviment dels fosfolípids. Temperatura: - Transició de fase: Canvi d'estat d'una matèria. Quan una membrana passa de fluida a semi-sòlida o sòlida (rígida), i viceversa. - Temperatura de transició de fase (Ttf): Temperatura a la que es dona el canvi de fase. La presència de colesterol, és a dir, les membranes més fluïdes, fan la Tm és més baixa. Els organismes poden ajustar la temperatura de la fase de transició canviant la composició de la membrana. 2.1.3 Formació espontàniea de micel·les i bicapes .

Les molècules lipídiques amfipàtiques, en entorns aquosos, són termodinàmicament inestables. Micel·les: Formen una esfera quan tenen una sola cadena hidrocarbonada, és a dir, només una cua hidrofòbica. Bicapa lipídica: Formaran una estructura més cilíndrica si tenen dues cues. De totes maneres, en aquesta formació, seguiran quedant molècules hidrofòbiques exposades al medi aquós i, per això, formaran un liposoma, és a dir, una vesícula sintètica formada per una bicapa lipídica esfèrica amb un interior aquós. Sol ser utilitzada per fer models experimentals d'estudis de membrana i per al lliurament de medicaments a les cèl·lules.

També és una tècnica experimental utilitzada per expressar els gens en una cèl·lula. 2.1.4 Senyalització, el fosfatidilinositol . Els fosfatidilinositol són uns lípids molt minoritaris que es troben en base proporció a la membrana però son molt importants funcionalment. Només es localitzen en la monocapa interna (part citosolica) i son molt importants per la senyalització cel·lular. Els grups inositols es poden fosforilar per diferents kinases que afegeixen grups fosfats en diferents posicions de l'anell inositol. La PI3K afegeix un fosfat en la posició 3 de l'anell d'inositol dona lloc a la molecula fosfatidilinositol 3, 4, 5 trifosfat (PIP3).

Aquests fosfolípids fosforilats son llocs d'unió per diferents proteïnes efectores. S'associen a proteïnes específiques alterant la seva localització i activitat enzimàtica. Proteïnes que normalment eren citosóliques passen a localitzar-se en la membrana plasmàtica al tenir afinitat amb aquests fosfolípids 11 . Profesora: Marta Bosch Via de senyalització: És una via que regula diferents funcions cel·lulars com supervivència, metabolisme i proliferació. En aquest cas el lligand és un factor de creixement (EGF), quan aquest s'uneix al seu receptor específic (EGFR), el receptor transmembrana s'autofosforila i queda activat.

Això permet que proteïnes citosòliques com la PI3K, es transloqui del citoplasma a la membrana plasmàtica perquè el receptor activat i fosforilat té afinitat per la PI3K. La PI3K es troba amb el seu substart, els PIP2 que fosforilaran i es convertiran en PIP3. A la vegada aquests PIP3 recluten proteïnes com la PDK i la AKT a la membrana. Aquestes proteïnes també son quinases, que al unir-se als PIP3 s'activen. El substrat de la PDK és la AKT, per tant, quan la PDK està activada, fosforila la AKT i aquesta s'activa al fosforilar-se.

La AKT activada fosforila a altres substrats i la cascada de senyalització generarà finalment una resposta cel·lular que consisteix en l'activació de la proliferació cel·lular i en conseqüencia la supervivència entesa com inhibició de l'apoptosi. És important que les vies de senyalització siguin transitòries, que les senyals siguin regulades i puguin ser apagades. La funció de la fosfatasa PTEN (fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfat 3-fosfatasa), que desfosforila les PIP3 convertint-les en PIP2 i <apagant= el senyal. Moltes cèl·lules tumorals presenten defectes en aquesta fosfatasa i, per tant, les vies de proliferació i supervivència queden permanentment activades.

PTEN és un gen supresor de tumors. Tant el receptor de la insulina com el de l'EGF s'autofosforilen, recluten la PI3 kinasa que fosforila les PIP2 convertint-es en PIP3 i a la vegada, aquestes recluten la proteïna AKT (PKB). La resposta cel·lular final és molt diferent, mentres que en la senyalització d'insulina acaba provocant la translocació del receptors de la glucosa, en la senyalització de l'EGF és la proliferació cel·lular. 2.2 GLICOLÍPIDS . Són molt semblants als esfingolípids, però no tenen fosfat, sinó sucre. Tenen un esquelet d'esfingosina i un sucre, els quals queden posicionats a la monocapa oposada al citosol.

Presenten una distribució asimètrica, i permeten mecanismes d'interacció, adhesió i reconeixement (lectines). Són molt abundants en les membranes de les cèl·lules nervioses i són un lloc d'entrada de virus i bacteris. 12 . Profesora: Marta Bosch 2.2 COLESTEROL . És una molècula amfipàtica. Té un grup hidroxil, que se situa a la bicapa lipídica intercalat entre els caps polars dels fosfolípids, deixant espai entre les cues d'àcids grassos. És molt abundant, excepte en les cèl·lules vegetals, on és poc abundant, i en les procariotes, que no en tenen.

El colesterol controla la fluïdesa (a una temperatura en la que s'hauria de congelar, fa que no es congeli, però no fa que sigui més fluida, li dona mobilitat a les cues dels fosfolípids), la rigidesa i la permeabilitat de la membrana. Augmenta l'empaquetament dels fosfolípids, li aporta rigidesa i impermeabilitat a la membrana. A més, amplia el rang de temperatura en què la membrana és adequadament fluida i, per tant, funcional. 3. PROTEÏNES DE MEMBRANA . Responsables de les característiques funcionals de les membranes, determinen quines funcions fa la cèl·lula. 3.1 PROTEÏNES DE MEMBRANA INTEGRALS . 3.1.1 Transmembrana .

Travessen la bicapa lipídica i són amfipàtiques, és a dir, tenen una regió hidrofòbica (domini transmembrana) i dues regions hidrofíliques (domini citosòlic i extracel·lular). Poden ser d'un sol pas (una estructura a-hèlix), multipàs (múltiples estructures a-hèlix) o barril-beta (estructures làmina beta). - Glicoforina: És un dímer (proteïna unias que necessita de dues subunitats per ser funcional) present en els eritròcits, són sucres de càrrega negativa, que eviten que es formin coàguls de sang. - Bacteriorodopsina: Proteïna multipas que travesa la membrana 7 vegades. - Porines: Les trobem a la membrana mitocondrial externa i en bacteris gramnegatiu.

Funcions: De transport (transportador de glucosa), funcions enzimàtiques, receptors de senyals, reconeixement cel·lular mitjançant carbohidrats, adhesió cel·lular i unió al espai extracel·lular. 13 . Profesora: Marta Bosch 3.1.2 Ancorades . Presenten un domini intramembrana hidrofòbic (seqüència d'aminoàcids de la mateixa membrana) que els hi permet ancorar-se a la membrana. Estan associades a un costat o un altre de la membrana plasmàtica de diferents maneres. Domini intramembrana: Presenta una a-hèlix que permet que la proteïna s'ancori a la bicapa perquè és hidrofílic. La proteïna en sí es troba ancorada dins la membrana i els extrems es troben al citosol.

Unió covalent d'un grup lipídic: És una modificació posttraduccional, és a dir, un canvi que pateix la proteïna un cop ja ha estat sintetitzada. La proteïna es troba per complet al citosol, però esta unida a un lípid de la membrana. Ancoratge GPI (Glicosil-fosfatidilinositol): És una unió extracel·lular en que la proteïna, que se sintetitza al lumen del reticle endoplasmàtic, s'uneix al sucre que té al cap un fosfatidilinositol de membrana (glicofosfatidilinositol o glicosil-fosfatidilinositol). L'enzim que està involucrat en la síntesi d'aquesta proteïna es talla i després aquesta s'enganxa al sucre.

Travessa la membrana per sortir del reticle endoplasmàtic amb una vesícula i quan aquesta es fusiona amb la membrana plasmàtica, la proteïna queda a l'espai extracel·lular. 3.2 PROTEÏNES DE MEMBRANA PERIFÈRIQUES . S'uneixen a la membrana mitjanaçant proteïnes transmembrana. Es tracta d'una unió no covalent perquè es dona mitjançant ponts d'hidrogen. Glicoproteïnes: Són proteïnes amb sucres enganxats, però no tots els lípids accepten sucres. Els monosacàrids més habituals són la manosa, la glucosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina, galactosa, fucosa i àcid siàlic (NANA). Els aminoàcids glicosilats són les serines, treonines i asparagines.

Glicocàlix: És un conjunt de carbohidrats (sucres) associats a lípids o proteïnes associades a la membrana plasmàtica. Per exemple, els proteoglicans son proteïnes enganxades a sucres molt llargs i complexos. Té diverses funcions: - Protecció cel·lular, danys mecànics i químics (protegeixen la cèl·lula de pHs molt àcids). - Reconeixement i identificació cel·lular (la resposta del sistema immune). - Intervé en el reconeixement entre espermatozou i òvul (permet que l'espermatozou entri a l'òvul i evita que puguin entrar més espermatozous). - Evita la coagulació sanguínia - Són un dels principals llocs de reconeixement per part de patògens. 3.1.2 Asimetria de la membrana plasmàtica .

El contingut d'una monocapa i l'altre és molt diferent. Tenen diferents fosfolípids, aquesta diferent distribució suposa una diferent distribució de càrregues i associació de proteïnes, això permet la seva capacitat de curvatura i transducció de senyal (la capa interna té fosfatidilserina, que és molt important a la senyalització). Les translocases son proteïnes que ajuden a que es dongui el moviment de <flip-flop= dels fosfolípids a base de transportar-los d'una monocapa a l'altra. 14 . Profesora: Marta Bosch Pèruda de l'asimetria: Quan es produeix un dany cel·lular es procvoca l'alpoptosi.

S'activen les scramblasses, de manera que els fosfolípids de membrana s'intercanvien entre les dues monocapes, perdent l'assiemtria de membrana. Les fosfatidilserines (fosfolípids amb càrrega negativa) passen a la capa externa i son el senyal pels macròfags per eliminar la cèl·lula apoptòtica. Síntesi de membrana: 1. La membrana es sintetitza al reticle endoplasmàtic, ja que els enzims sinteitzadors de fosfolípids es troben a la membrana citosolica d'aquest orgànul. 2. Els fosfolípids es generen a la monocapa externa i les scramblases pasen uns quants a la interna per igualar-les. 3. La membrana sintetitzada es transporta fins la membrana cel·lular mitjançant el transport vesicular. 4.

Finalment tornen a actuar les flipases i flopases per tornar a l'asimetria. Lípids rafts: Dominis ordenats de la membrana Els lípids rafts son regions de la membrana riques en esfingolípids, colesterol i fosfolípids amb àcids grassos saturats, tenen diferent composició protèica. Com també existeix una asimetria lateral a la membrana plasmàtica, cal definir uns dominis o zones que permetran que certes proteïnes entrin i altres no. Li aporten rigidesa i ordre a la membrana plasmàtica. 15 . Profesora: Marta Bosch SEMINARI: MÈTODES EXPERIMENTALS Les aproximacions experimentals s'efectuen per microscopia, fraccionament cel·lular i anàlisis bioquímics i moleculars.

Amb el DNA s'estudia el genoma complert (>25.000 gens). Amb el RNA s'estudia diferents expressions gèniques perquè és una molècula transcriptòmica. En base a les proteïnes i els metabòlits s'estudien totes elles i les seves funcions. 1. MICROSCÒPIA . 1.1. OBSERVACIÓ DE MOSTRES BIOLÒGIQUES . Es fa un exàmen postivital (observació de les cèl·lules mortes) per detectar estructures cel·lulars i proteïnes específiques. La mostra pot provenir d'un cultiu cel·lular del laboratori o d'un teixit concret, el que implica un processament: 1. Fixació: Preserva l'estructura del teixit, la morfologia i composició de les cèl·lules evitant la degradació. 2.

Inclusió i tallat: En cas de les mostres procedents de teixits. S'utilitza parafina líquida per fer inclusions. 3. Tinció: Com les cèl·lules i teixits són transparents, s'utilitzen marcadors fluorescents, hematoxilina (colorant bàsic eosinòfil, tenyeix els nuclis de blau) i eosina (colorant àcid basòfil, tenyeix el citoplasma de rosa), immunocitoquímica, etc. 1mm = 10{³ m 1 µm = 10{³ mm 1 nm = 10{³ µm Límit de resolució: Distància mínima que ha d'existir entre dos punts perquè puguin ser distingits com a tal. - Ull humà: 0,2 mm - Microscòpi òptic: 0,2 µm (200 nm) - Microscòpi electrònic: 0,1 nm 1.2 IMMUNODETECCIÓ .

16 Profesora: Marta Bosch És una tècnica que s'utilitza per la detecció de molècules a cèl·lules o teixits a través de la utilització d'anticossos (immunoglobulines produides pels Limfòcits B). El marcatge permet la visualització de la proteïna. - Antígen: Molècula estranya a l'organisme capaç d'induir resposta iimunitària. - Anticós o immunoglobulina: Proteïna produïda pel sistema immune en resposta a la presència de molècules estranyes (antígens) a l'organisme. Tenen un domini comú i un específic per a un antígen concret. S'utilitzen com a <eines= per a la detecció de proteïnes específiques.

S'injecta l'antigen a un animal i aquest genera anticossos específics, els quals són transparents i requereixen d'un sistema de marcatge per ser identificats: - Detecció directa: L'anticòs marcat s'uneix directament a l'antigen. - Detecció indirecta: Intervenen anticossos secundaris marcats que detecten l'anticòs primari (no marcat). Aquests anticossos secundaris són immunoglobulines antiimmunoglobulines i han de ser d'una espècie diferent que la de l'anticòs primari, enganxat a la proteïna d'interès. Per exemple, si l'anticòs primari és d'un conill, els secundaris seran de ratolí. Immunohistoquímica: Detecció per anticossos quan es tracta d'un teixit.

S'utilitza un anticòs secundari i un enzim (marcatge positiu), quan l'enzim en col·loca sobre el seu substrat dona color marró. Aquests anticossos poden ser molècules fluorescents, radioactives, de metalls pesats (or col·loïdal) i per enzims. 1.3 MICROSCOPIS . 1.3.1 Microscopi de camp clar o microscopi de llum . El seu límit de resolució és de 200 nm. És un conjunt de lents que et permeten modificar una imatge amb una font de llum i un condensador amb diafragma, que fa que la llum es concentri sobre la mostra. Té objectius amb augments de x4, x10, x40, x100 i oculars que amplifiquen x10. 17 . Profesora: Marta Bosch 1.3.2 Microscopi de contrast de fase .

Per la visualització de cèl·lules vives no tenyides. Es basa en els diferents índexs de refracció de les diferents parts de la cèl·lula. La cèl·lula reflecteix la llum de diferents maneres i crea un contrast entre les diferents parts de la cèl·lula. Ens permet tenir una idea de la dinàmica de les cèl·lules (com es comporten, com es divideixen,...) Té uns anells situats al condensador i a l'objectiu que amplien els canvis de fase dels feixos lumínics i s'intensifica el contrast. 1.3.3 Microscopi electrònic o de transmissió (TEM) . Utilitza un feix d'electrons en lloc del feix de llum, amb poca penetració i gran poder de resolució (límit de resolució 0,1 nm).

Les lents electromagnètiques dirigeixen els electrons a la mostra. Presenta una magnificació de fins a 10 vegades. La mostra s'ha de contrastar amb metalls pesats (plom, urani, osmi) i mai serà en color. També s'observen talls. 1.3.4 Microscopi electrònic de rastreig (SEM) . Detecta els electrons reflectits per la mostra. Recoberta d'una capa de metall pesat, or, la mostra és escanejada pels electrons emesos pel canó, proporcionant una imatge tridimensional de la superfície de la mostra. 18 . Profesora: Marta Bosch 1.3.5 Microscopi de fluorescència .

Permet realitzar tincions amb múltiples colors i marcar estructures de cèl·lules vives, per així visualitzar al mateix temps diferents components cel·lulars. Això és degut a que l'expectre de llum és molt més ampli. Sol tenir la làmpara de mercuri. La fluorescència és un tipus de luminescència o emissió de llum pròpia de molècules fluorescents. Quan aquesta molècula absorbeix radiació electromagnètica, els seus electrons passen a un estat excitat inestable. Al tornar al seu estat inicial, tornen a emetre radiació electromagnètica, de menor energia i major longitud d'ona.

El fluorocrom o fluoròfor és una molècula capaç d'absorbir llum a una longitud d'ona determinada (ʎ d'excitació) i emetre llum de longitud d'ona superior (ʎ d'emissió). - Intrínsecs (autofluorescència): Triptòfan, tirosina, fenilalanina, Clorofil·la, Green Fluorescent protein (GFP, proteïna amb forma de làmina beta) que prové de la medusa Aequorea victoria jellyfish. - Extrinsecs: Derivats GFP, DsRed, Marcadors sintètics (FITC,TRITC..). GPF, <Green Fluorescent protein= són proteïnes de fusió que van donar el Premi Nobel del 2008 a Osamu Shimomura, Roger Y. Tsein i Martin Chalfie. 19 . Profesora: Marta Bosch 2. FRACCIONAMENT CEL·LULAR .

Consisteix en l'aïllament i purificació de diferents estructures cel·lulars preservant les seves funcions, per tal de poder estudiar les seves característiques morfològiques i bioquímiques. Homogeneïtzació: Es basa en la disgregació del teixit, trencant la membrana plasmàtica de les cèl·lules per tal d'alliberar el contingut intracel·lular. Solubilització amb detergents: Els detergents son molècules amfipàtiques (amb regió hidrofílica i regió hidrofòbica) que trenquen interaccions entre molècules. Ajuden a trencar les membranes i solubilitzar el contingut cel·lular. Centrifugació: Separa els components cel·lulars en base a la seva mida i la seva densitat, en un camp gravitacional artificial.

- Centrifucació diferencial: Centrifugacions consecutives, cada vegada amb velocitats superiors. Permet purificar els diferents compartiments degut a les diferències de densitat i pes de cadascun d'ells. La separació es basa en la diferent velocitat de sedimentació dels diferents orgànuls. Els microsomes són vesícules resultants de la recircularització de les cisternes de RE després de sotmetre'l a homogeneïtzació mecànica. És molt important perquè és la manera d'estudiar el reticle endoplasmàtic. Hi han microsomes amb lisosomes (RER) i microsomes sense (REL).

Preparant un gradient continu de densitats amb sucrosa, al centrifugar, les partícules dels microsomes es situaràn en les zones amb les seves mateixes densitats. Es separem microsomes del RER i REL. VAn deduir que en el rugós hi havia síntesi de proteïnes perquè al afegir proteïnes reactives només aquella regió les sintetitzava. 20 . Profesora: Marta Bosch 3. ANÀLISI PROTEÏC . 3.1 ELECTROFORESI . Mètode de separació i anàlisi de biomolècules (ADN, ARN, proteïnes) segons el seu pes molecular. Afegir tampó a les mostres (SDS). Desnaturalització de proteïnes mitjançant l'ebullició de la mostra a 100ºC.

EL detergent trenca els enllaços i ajuda a la desnaturalització, com té càrrega negativa i proporciona a les proteïnes carrega negativa neta, el q permetrà que totes les proteïnes migrin cap al pol positiu segons el seu pes molecular. El gel amb polimer d'acrilamida, és la fase sòlida per on corren les mostres. S'afegeixx una mostra amb pesos moleculars coneguts, el glicerol dona densitat i el bromofenol color blau. Quan s'aplica camp elèctric migren les proteïnes. 3.1 WESTERN BLOT . Mètode d'identificació de proteïnes a per immunodetecció. Del gel s'han de transferir les proteïnes a una altre membrana mitjançant un corrent elèctric.

La membrana que sí es pot incubar amb anticossos, fase de transferència. La immunodeteció és el western blot. Anticòs primari, incubació, rentat, anticòs secundari, incubació i rentat. Detecció. 21 . Profesora: Marta Bosch TEMA 3: EL NUCLI 1. CARACTERÍSTIQUES GENERALS . 1. Nucli 2. Làmina nuclear 3. Nucleoplasma 4. Eucromatina 5. Heterocromatina 6. Nuclèol 7. Embolcall nuclear 8. Ribosomes 9. Porus nuclear 10. Reticle endoplasmàtic Rugós És l'orgànul més gran de la cèl·lula, mesura 6 µm. Ocupa més o menys el 10% de la cèl·lula. Conté la informació genètica de la cèl·lula. Té una doble membrana, la coberta i la membrana nuclear.

El nucli i el citosol estan constantment en contacte gràcies als porus nuclears. Està dedicat a preservar la integritat del DNA. Es pot donar la replicació del DNA, és a dir, que tot el material genètic es duplica abans de fer la mitosi. Se sintetitzen ribosomes al nuclèol. Es dóna la transcripció, és un procés d'extracció gènica en el que es fa la còpia d'un gen a una molècula d'RNA missatger, que surt del nucli i al citosol es produeix la traducció a proteïna. Té el control del funcionament de la cèl·lula. Hepatòcit: binucleat Miòcit: multinucleat Osteoclast: multinucleat Eritròcits: sense nucli 22 . Profesora: Marta Bosch 2. ESTRUCTURES NUCLEARS . 2.1 COBERTA NUCLEAR .

El nucli a diferència de la resta d'orgànuls té una coberta nuclear, és a dir, té una doble membrana: membrana nuclear externa (MNE) i interna (MNI). La MNE conté ribosomes i és contínua amb la membrana del RE. Delimiten l'espai perinuclear, continu amb el lumen del RE, que és l'espai entre la membrana interna i la externa i és contínua amb el lumen. Ambdues contacten en el por nuclear. Cada membrana té diferents funcions i diferent composició molecular. Per sota de la membrana interna està la làmina nuclear. 2.2 LÀMINA NUCLEAR . És una xarxa de proteïnes filamentoses i proteïnes associades, unides a la MNI per un costat i a la cromatina per l'altre.

Està formada per un tipus de filaments intermedis anomenats làmines. Manté l'estructura de l'embolcall nuclear i proporciona estabilitat mecànica al nucli. És el lloc d'ancoratge del nucli al citoesquelet. També té proteïnes que uneixen la coberta i la cromatina. Regula la replicació i transcripció de l'ADN i la divisió cel·lular. Durant la mitosi les làmines es forsforilen i es desorganitza l'embolcall nuclear. El citoesquelet entra en contacte amb els cromosomes per poder-los separar. 2.3 CROMATINA . La cromatina està al nucleoplasma. Les seves unitats estructurals són els nucleosomes (ADN + histones).

Cromatina: ADN + proteïnes associades (histones, proteïnes relacionades amb la transcripció i replicació de l'ADN, etc). El grau de compactació de la cromatina regula l'activitat transcripcional (menys compactació millor transcripció). Ex: Acetilació d'histones, ajuda a descompactar, afavoreix la transcripció. Metilació de l'ADN (s'afegeix un grup metil que compacta i reprimeix la transcripció). 23 . Profesora: Marta Bosch Compactació de la cromatina: Totes les molècules d'ADN d'una cèl·lula mesuren 2 m, i està compactat en 2 µm. 2.4 POR NUCLEAR (NPC) . Són estructures formades per un conjunt d'aproximadament de 30 proteïnes diferents o nucleoproteïnes.

Presenta un octàmer al voltant d'un canal central. Té 4 blocs estructurals: - Anell citoplasmàtic extern. - Anell radial (ancoratge). - Anell nuclear intern. Les fibres del por tenen filaments citoplasmàtics i nuclears que acaben en un anell distal. 24 . Profesora: Marta Bosch 2.4.1 Transport de molècules nucli – citoplasma . Transport passiu (difussió): Només molècules molt petites polars i apolars, ions carregats i proteïnes molt petites (20-40kDa). Transport actiu: La resta, molècules més grans, exportació de ribosomes, entrada d'histones, etc depenent de l'activitat de la cèl·lula. Necessita energia i requereix de senyals de localització i proteïnes transportadores i reguladores.

- Senyals de localització: Uns quants aminoàcids (una part de la proteïna) direccionadors. La mutació d'un únic aminoàcid ja fa que es trenqui la senyalització. - NLS: (nuclear localization signal): Senyal de localització nuclear. Proteïnes que han d'entrar al nucli. - NES (nuclear export signal): Senyal d'exportació al citosol. Proteïnes que han de sortir del nucli, han d'anar al citosol. - Proteïnes transportadores. - Importines: Faciliten l'entrada al nucli - Exportines: Faciliten la sortida del nucli. - Proteïnes reguladores: Són les Ran GTPases, consimeixen energia, ajuden a passar i es dissocien. 2.5 ORGÀNULS NUCLEARS . Complexes dins del nucli que no estan envoltats de membrana.

Són agregats de macromolècules, enriquits en proteïnes i RNAs. Participen en la síntesi, assemblatge i emmagatzemant de macromolècules involucrades en l'expressió gènica. Ex: Nuclèol, Cossos de Cajal, GEMS (Gemini of coiled bodies), Speckels (grànuls d'intercromatina). 2.5.1 Nuclèol . Compartiment nuclear sense membrana que conté gens que codifiquen per ARNr, proteïnes i ARNs necessaris per la transcripció i l'assemblatge. Els DNA està més compactat perquè hi ha reginos que codifiquen per gens ribosomals, sintetitzen RNAr. És el lloc d'assemblatge dels ribosomes (biogènesi), on s'acobla l'ARN ribosomal amb les proteïnes. NORs (regions organitzadores nucleolars).

Són regions dels cromosomes essencials per la formació del nuclèol. Conten gens ribosomals en repeticions, on s'organitza el nuclèol. Hi ha 10 cromosomes que tenen NORs, per tant es poden organitzar com a màxim, 10 nuclèols. 2.5.2 Ribosomes . Són ribonucleoproteïnes, és a dir, RNAr amb proteïnes. Són complexes formats per proteïnes i ARNr que mesurem 20-30 nm. Cada ribosoma conté 4 molècules d'ARNr (50% ribosoma) i 80 proteïnes. L'ARNr és no-codificant, té funció catalítica durant la síntesi proteica. És el lloc de síntesi de proteïnes. 25 . Profesora: Marta Bosch 3. EXPRESSIÓ GÈNICA: TRANSCRIPCIÓ I TRADUCCIÓ .

Totes les cèl·lules d'un mateix organisme tenen els mateixos gens però els diferents tipus cel·lulars tenen funcions diferents. La regulació gènica fa que cada tipus cel·lular seleccioni només uns gens actius per cada tipus cel·lular. Per tant, només una fracció dels gens d'una cèl·lula s'expressen en un moment donat. L'expressió gènica és el procés pel qual l'ADN dirigeix la síntesi d'una molècula funcional, una proteïna. 3.1 TRANSCRIPCIÓ . És el primer pas de l'expressió gènica. Un fragment de la molècula d'ADN, un gen, és copiat a una molècula d'ARN. Es sintetitza una molècula d'ARN complementària al <motllo= d'ADN.

L'enzim encarregat és l'ARN polimerasa, que fa polímers, és a dir, cadenes de bases nitrogenades que són monòmers. - Intró: Seqüència d'ADN no codificant. - Exó: Seqüència d'ADN codificant que donarà lloc a la proteïna. Després de la transcripció tenim pre-RNAm (cadena d'RNAm que encara conserva els introns). Per això, s'ha de donar el procés de splicing o maduració del RNA, en què els introns es tallen i l'RNAm surt al citosol pel por nuclar i es dirigeix al ribosomes per tal que es pugui donar la traducció. L'splicing alternatiu permet que un mateix gen doni lloc a diferents ARNm i per tant, un mateix gen pot codificar per diferents proteïnes. 26 . Profesora: Marta Bosch 3.2 TRADUCCIÓ .

- Promotor: Regió de l'ADN on s'uneix la RNA polimerasa per iniciar la transcripció. - ARNt: ARN de transferència. Transfereix un aminoàcid concret a la nova proteïna Les cèl·lules tenen diferents reguladors trnascripcionals que activen o desactiven la funció transcripcional i s'anomenen factors de transcripció. Els reguladors transcripcionals són proteïnes que activen o reprimeixen la transcripció. S'uneixen al promotor d'un gen, que consistex en la regió del ADN on s'unirà la RNA polimerasa per iniciar la transcripció. Quan un gen és activat, l'enzim ARN polimerasa s'uneix al principi del gen i es mou al llarg de la cadena fent una cadena d'ARN m a partir de les bases lliures del nucli.

El codi d'ADN determina l'ordre en que las bases lliures s'afegeixen a l'ARNm, aquest procés s'anomena transcripció. Les proteïnes es sintetitzen al citoplasma, més concretament els ribosomes que s'uneixen al ARNm. El ribosoma llegeix el codi d'ARN m per produir la cadena d'aminoàcids. Hi ha 20 tipus diferents d'aminoàcids. Les molècules d'ARN t (de transferència) porten els aminoàcids cap als ribosomes. L'ARN m és llegit cada tres bases, a mesura que cada triplet és llegit, un ARN de transferència, porta l'aminoàcid corresponent. Aquest s'uneix a una cadena creixent d'aminoàcids. Un cop que l'últim aminoàcid s'ha unit, la cadena es doblega en una forma 3d per formar la proteïna. 27 .

Profesora: Marta Bosch TEMA 4. RETICLE ENDOPLASMÀTIC 1. MORFOLOGIA . És un compartiment dinàmic que s'estén al llarg de tota la cèl·lula, ocupa aprox. el 50% de la membrana. Conjunt de túbuls ramificats i sàculs aplanats. Té diferents dominis, és a dir, regions amb diferents funcions. - L'embolcall nuclear: Té porus nuclears i serveix per l'ancoratge de la cromatina. - RE rugós, més a prop del nucli: Sintetitza proteïnes transmembrana i de secreció. Fa la glicosilació, plegament de proteïnes i oligomerització (formació de proteïnes més complexes). Permet el control de qualitat i és el reservori de Ca²z.

- RE llis, més distal del nucli: Permet el metabolisme lipídic (síntesi de lípids, colesterol, modificacions d'hormones esteroidees, etc). És on es fa la detoxificació mitjançant el citocrom P450. També és reservori de Ca²z. - RE transicional o d'exportació: Forma vesícules de transport. No té ribosomes. Embolcall nuclear RE llis RE rugós RE transicional/d'exportació Els microsomes són vesícules artefactualsformades durant el procés d'homogeneïtzació, ja que per realitzar el fraccionament cel·lular, les cisternes del RE es fragmenten i recircularitzen.

S'utilitza un gradient de densitats de manera que al centrifugar, se separen els microsomes del RE rugós dels microsomes de RE Llis ( el llis pesa menys, donat que el rugós té ribosomes). Va suposar el Premi Nobel 1975 per a George Palade i Philip Siekevitz. 2. SÍNTESI DE PROTEÏNES . Poliribosomes: A una sola molècula d'ARNm se li poden unir nombrosos ribosomes alhora. Una cèl·lula conté fins a uns 10.000 tipus diferents de proteïnes, la síntesi d'aquestes pot donar-se a dos llocs tot i que totes comencen a ser sintetitzades al citosol. Síntesi al citosol: Als ribosomes citosòlics.

Una vegada sintetitzades (traduïdes), les proteïnes queden al citosol (proteïnes citosòliques) o bé són lliurades a les destinacions cel·lulars finals (mitjançant seqüències senyal). - Proteïnes solubles: La proteïna ja sintetitzada va directament cap a dins del lumen del compartiment. - Proteïnes transmembrana: La proteïna va a la membrana i es queda retinguda, integrada allà, enlloc d'entrar fins al compartiment. Síntesi al reticle endoplasmàtic: Si la proteïna que s'està formant al citosol té una seqüència de direccioment al RE, acabarà la seva síntesi dins del RE. Hi ha transport co-traduccional perquè es transporta mentres es forma.

- Proteïnes solubles - Proteïnes transmembrana: La senyal d'aturada de translocació, és un domini hidrofòbic, que permet que la proteïna deixi de translocar-se i per tant, que quedi inserida en la membrana. 28 . Profesora: Marta Bosch 2.1 INTERRUPTORS MOLECULARS . Fosforilació i desfosforilació: Mitjançant kinases i fosfatases respectivament. GTPases: Proteïnes reguladores hidrolases que s'uneixen a la guanosina trifosfat (GTP) i l'hidrolitzen a guanosina difosfat (GDP). Uneixen GTP per activar una molècula o bé, uniexen GTD per inactivar-la. Té diferents substats però sempre funciona igual. Les GEFs són proteïnes reguladores que fosforilen el substart afegint GTP, i activant la molècula.

Quan un GTP està activat pot unir-se a efectors. Les GAPs augementen la capacitat GTPasa, és a dir, inactiven la molècula, afavoreixen la hidròlisi. Quan la GTPasa unida al GTP és una proteïna Ras, l'efector sempre està activat i la cèl·lula prolifera sense control, es tracta d'un oncogen. 2.2 MECANISME DE TRANSPORT CO-TRADUCCIONAL . El mRNA es tradueix i es transporta al RE simultàniament. La seqüència senyal és reconeguda per una molècula anomenada SRP (<signal recognition particle=), una ribonucleoproteïna formada per 6 proteïnes unides a una molècula d'ARN.

Aquesta, reconeix la seqüència de direccionalment cap a RE de la proteïna que s'està traduint, i la transporta, juntament amb el ribosoma, cap al RE. 29 . Profesora: Marta Bosch 2.3 DIRECCIONAMENT DE PROTEÏNES . Transport per seqüències senyal: Les proteïnes poden ser dirigides al RE, mitocòndries, cloroplast, peroxisomes, nucli, etc des del citosol. Es tracta d'un transport no vesicular, és a dir, transporten proteïnes sense necessitat de vesícules. Les seqüències senyal són un conjunt d'aminoàcids (5-70) dins la seqüència d'una proteïna que determina la seva localització.

Transport vesicular: S'inicia amb el transport co-traduccional fins arribar al reticle endoplasmàtic i arriben a la seva destinació final per vesicules fins al golgi, lisosomes, endosomes, membrana plasmàtica i espai extracel·lular. 3. RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS . 3.1 ESTRUCTURA DE LES PROTEÏNES . Les proteïnes, per a que acabin de ser funcionals, una vegada sintetitzades, s'han de modificar. L'estructura de les proteïnes té diferents graus d'ordenació: Primària: Seqüència d'aminoàcids d'una cadena polipeptídica, determinada per la seqüència d'ADN. Secundària: Plegament de la cadena polipeptídica gràcies a la formació de ponts d'hidrogen entre residus d'aminoàcids.

Dóna estructures alfa-hèlix i làmina beta. Terciària: Plegament tridimensional de la proteïna. És estabilitzada per diferents interaccions (electroestàtiques, hidrofòbiques, ponts disulfur). Directament relacionada amb la seva funció, es considera una proteïna ja madura. Quaternària: En el cas que la proteïna estigui formada per més d'una cadena d'aminoàcids (monòmers). Són proteïnes que requereixen de varies subunitats per ser funcionals. 30 . Profesora: Marta Bosch 3.2 MODIFICACIONS POST-TRADUCCIONALS DE LES PROTEÏNES . Són alteracions de les proteïnes després de la síntesi als ribosomes.

Es tracta de modificacions que afectaran la seva funcionalitat, localització, activitat, interaccions amb altres proteïnes, etc. Aquests canvis no venen determinats per la seva seqüència genètica. Oligomerització: Síntesi de proteïnes complexes, oligòmers a partir de monòmers. Només es dóna per proteïnes quaternàries. La catalasa n'és un exemple, és un tetràmer, l'enzim necessita 4 monòmers d'aminoàcids per ser funcional. Cada monòmer per si sol no té funció. Ponts disulfur: El reticle té ambient oxidatiu i els grups tiol (sulfur i hidrogen) poden formar punts disulfur entre dues proteïnes. Són unions covalents que canvien la forma i intervenen en la formació de l'estructura terciària.

Escissió proteolítica: La proteïna pateix un tall amb una peptidasa. Per exemple, en la síntesi de proteïnes solubles al RE, el tall de la seqüència senyal permet que la proteïna sigui funcional, es torna hidrofílica. O bé, l'ancoratge GPI, on la glicosiltransferasa talla la proteïna i l'enganxa al sucre del fosfatidilinositol. N-glicosilació: Incorporació de 14 sucres a un aminoàcid. Es glicosilen la major part de proteïnes de secreció i proteïnes de transmembrana. En realitat és un procés co-traduccional, es dóna a mesura que la proteïna es sintetitza i es transloca. Té lloc en l'aminoàcid asparagina (N), sempre que vagi seguit de la seqüència X-S/T (X=qualsevol aminoàcid excepte prolina).

Els sucres son cedits pel fosfolípid dolicol (lípid portador d'oligosacàrids. 31 .