4η θεματική ενότητα Πλασματική μεμβράνη Διαπερατότητα-Επικοινωνία

Kυτταρική θεωρία  Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα  Όλα τα κύτταρα φτιάχνονται από τις ίδιες χημικές ενώσεις και εκδηλώνουν παρόμοιες μεταβολικές διεργασίες  Η λειτουργία των οργανισμών είναι το αποτέλεσμα της συντονισμένης δράσης των κυττάρων που τον αποτελούν  Κάθε κύτταρο προέρχεται από τη διαίρεση προϋπάρχοντος κυττάρου  Η σύγχρονη βιολογία κυττάρου προσεγγίζει τα προβλήματα του κυττάρου σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης, ξεκινώντας από τις μοριακές δομές

Δομή & Ιδιότητες Ευκαρυωτικά κύτταραΠροκαρυωτικά κύτταρα Κυτταρικό τοίχωμα Μόνο στα φυτικά κύτταρα Χλωροπλάστες Μόνο στα φυτικά κύτταρα - Ενδοπλασματικό δίκτυο - Συσκευή Golgi - Ενδιάμεσα ινίδια Μόνο στα ζωικά κύτταρα - Μικροσωμάτια - Μικροϊνίδια - Μικροσωληνίσκοι - Μιτοχόνδρια - Πυρηνικός φάκελος - Νουκλεοειδές - Πυρηνίσκος - Πλασματική μεμβράνη Ριβοσώματα Μέγεθος διάμετρος μmΔιάμετρος 0,1-5μm Γενετικό υλικό DNA (Χρωματίνη)«γυμνό» μόριο DNA Μίτωση – Μείωση -

Βιολογικός ρόλος των μεμβρανών I. Διατηρηση του κυττάρου ως ξεχωριστή οντότητα II. Διαμερισματοποίηση (διακριτά μοριακά μικροπεριβάλλοντα-σχηματίσμός υποκυτταρικών οργανίδίων) III. Έλεγχος διαμετακίνησης ουσιών το κύτταρο άλλα και σε επιμέρους οργανίδια IV. Δέκτες εξωτερικών ερεθισμάτων V. Θέσεις για ειδικές λειτουργίες

Δομικά συστατικά μεμβρανών Λιπίδια Φωσφολιπίδια / Χοληστερόλη (όχι Προκαρυωτικά) Γλυκολιπίδια (30-50% πλασματικης μεμβράνης –αμφίτροπα) Πρωτεΐνες Διαμεμβρανικές /Επιφανειακές (Το είδος της πρωτεΐνης καθορίζει και τη βιολογική δράση των μεμβρανικών συστημάτων) Υδατάνθρακες ( αποτελούν το 2 – 10% των μεμβρανικών συστατικών)γλυκοκαλυκάς

Κυτταρική πολικότητα Ρ πλευρά: Ρ πλευρά: Εσωτερική με περισσότερες πρωτεΐνες Ε πλευρά: Ε πλευρά: Εξωτερική με λιγότερες πρωτεΐνες Η διατήρηση της ασυμμετρίας στις βιολογικές μεμβράνες βοηθά τις πρωτεΐνες να διατηρούν το σωστό προσανατολισμό τους στο χώρο, κάτι που είναι απαραίτητο για την εκδήλωση της δράσης τους

Πρότυπο υγρού μωσαϊκού Singer και Nicolson Οι πρωτεΐνες δεν βρίσκονται στην επιφάνεια των λιπιδίων, αλλά σχηματίζουν ένα είδος μωσαϊκού καθώς παρεμβάλλονται ανάμεσα στα λιπίδια. Τα λιπίδια σχηματίζουν λιπιδιακές διπλοστοιβάδες οι οποίες, κάτω από φυσιολογικές συνθήκες είναι ημίρευστες. Οι περισσότερες πρωτεΐνες βρίσκονται σαν «παγόβουνα» μέσα σ’ αυτήν τη «θάλασσα» των λιπιδίων Τόσο τα λιπίδια όσο και οι πρωτεΐνες παρουσιάζουν ασύμμετρη κατανομή, κάνοντας έτσι τις δύο πλευρές της μεμβράνης να έχουν διαφορετική μοριακή σύσταση μεταξύ τους.

Ρευστότητα Έχει διαπιστωθεί ότι ένα μόριο λιπιδίου διατρέχει την περιφέρεια της μεμβράνης ενός κυττάρου σε ένα δευτερόλεπτο!!!!! Δράση αναισθητικών ουσιών και συσχέτιση με τη μεμβρανική ρευστότητα. Πολλές αναισθητικές ουσίες είναι μη πολικές. Αυτό τους επιτρέπει να διαλύονται στο υδρόφοβο εσωτερικό περιβάλλον της μεμβράνης με αποτέλεσμα να αυξάνεται η ρευστότητα της λιπιδιακής διπλοστοιβάδας. Αν και η ακριβής δράση των αναισθητικών ουσιών πάνω στα νευρικά κύτταρα δεν είναι επακριβώς γνωστή, μπορεί τα αναισθητικά να κάνουν τη μεμβράνη τόσο ρευστή έτσι ώστε να υπάρχει μια αποδιοργάνωση των υποδοχέων και των άλλων μεμβρανικών πρωτεϊνών στις νευρικές συνάψεις. Αυτή η αποδιοργάνωση δεν επιτρέπει κατά πάσα πιθανότητα, τη μεταβίβαση των νευρικών διεγέρσεων και διακόπτει τη μετάδοση των αισθητικών πληροφοριών προς τον εγκέφαλο) Ειδικές συνθήκες (π.χ. χορήγηση φαρμάκων, ενηλικίωση, δρεπανοκυτταρική αναιμία), είναι δυνατόν να τροποποιηθεί η μετακίνηση των λιπιδίων από τη μια λιπιδιακή μονοστοιβάδα στην άλλη, παροδικά ή μόνιμα.

Διαμεμβρανικές /Επιφανειακές Πρωτείνες

Μόνο οι πρωτεΐνες και τα λιπίδια που βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά φέρουν υδατάνθρακες!!!!! Οι γλυκοπρωτεΐνες είναι οι παράγοντες που καθορίζουν τον τύπο του αίματος

Διαπερατότητα Εκλεκτική μεταφορά εξαιτίας ειδικευμένων συστημάτων διαμετακίνησης Η πλασματική μεμβράνη παρουσιάζει εκλεκτική διαπερατότητα για διάφορες ουσίες και ιόντα. Βασικά μόρια που είναι απαραίτητα για την κυτταρική λειτουργία (π.χ. γλυκόζη, αμινοξέα, λιπίδια κτλ) εισέρχονται στο κύτταρο από το εξωκυτταρικό περιβάλλον, τα προϊόντα του ενδιάμεσου μεταβολισμού παραμένουν στο κυτταρόπλασμα, ενώ οι άχρηστες ουσίες απομακρύνονται από το κύτταρο. Διάφορα ιόντα μετακινούνται συνεχώς τόσο διαμέσου της πλασματικής μεμβράνης, όσο και διαμέσου των μεμβρανών των υποκυτταρικών οργανιδίων..

Παθητική μεταφορά Παθητική μεταφορά η οποία στηρίζεται στη διαφορετική συγκέντρωση των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο. Ο μηχανισμός αυτός λειτουργεί χωρίς την κατανάλωση ενέργειας. Δύναμη συγκέντρωσης Δύναμη συγκέντρωσης Δύναμη διαφοράς δυναμικού Δύναμη διαφοράς δυναμικού Υποβοηθούμενη διάχυση Υποβοηθούμενη διάχυση. Ενεργητική μεταφορά Ενεργητική μεταφορά η οποία γίνεται ενάντια στην συγκέντρωση και απαιτεί την κατανάλωση ενέργειας. Μη πολικά μόρια διέρχονται εύκολα τη λιπιδιακή διπλοστοιβάδα με παθητική μεταφορά, σε αντίθεση με τα πολικά ή φορτισμένα μόρια. Εξαιτίας του γεγονότος ότι τα ιόντα έχουν φορτίο, τόσο η παθητική όσο και η ενεργητική μεταφορά τους μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά ηλεκτρικά φαινόμενα και στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Αυτά τα ηλεκτρικά φαινόμενα αποτελούν τη βάση για πολλά σημαντικά κυτταρικά φαινόμενα, όπως είναι η επικοινωνία στα νευρικά και εγκεφαλικά κύτταρα

Πέρασμα μακρομορίων Ενδοκύττωση Ενδοκύττωση 1. Κυτταροφαγία 2. Κυτταροποσία 3. Με υποδοχείς

Ποια η τύχη των πρωτεϊνών που εισέρχονται στο κύτταρο με την μεσολάβηση υποδοχέων ?  Εγκλωβισμός σε κυστίδια και μεταφορά σε άλλη μεριά του κυττάρου όπου και εκκρίνεται (αντισώματα δια μέσω πλακούντα από την μητέρα στο έμβρυο)  Σύντηξη με άλλα κυστίδια με αποτέλεσμα την δημιουργία αποθηκευτικού κυστιδιου  Απευθείας αποικοδόμηση (π.χ LDL)

Εξωκύττωση Εξωκύττωση

Σύνδεσμοι των κυττάρων σύνδεσμοι συγκρατούν Οι σύνδεσμοι χρησιμεύουν στο να συγκρατούν τα παρακείμενα κύτταρα και ως κέντρα διαβίβασης 1. Δεσμοσώματα 2. Σύνδεσμοι πρόσδεσης 3. Στενοσύνδεσμοι 4. Χασματοσύνδεσμοι Σπονδυλωτά

Δεσμοσώματα Διμερής δομή που σχηματίζεται με την συνεργασία δυο παρακείμενων ιστών Ρόλος: Ακινητοποίηση των κυττάρων που συνδέουν και κατανομή συγχρόνως τάσεων σε όλα τα κύτταρα του ιστού

Σύνδεσμοι πρόσδεσης Συνδέουν διακυτταρικά τις δέσμες ινιδίων ακτίνης (Η ακτίνη είναι σημαντική πρωτεΐνη διότι παίζει ρόλο στην συστολή των μυϊκών ινών)

Στενοσύνδεσμοι Με τους στενοσύνδεσμους οι πλασματικές μεμβράνες γειτονικών κυττάρων έρχονται σε πλήρη επαφή η και συντήκονται.Μια πρωτεΐνη στο σημείο σύντηξης είναι βασικής σημασίας για όλη την δομή Ρόλος: Ρύθμιση της διαβατότητας των μικρομορίων αλλά ουδέποτε επιτρέπουν την δίοδο μακρομορίων

Χασματοσύνδεσμοι Πολύ διαδεδομένοι στα ζωικά κύτταρα και συμβάλλουν στην επικοινωνία τους. Έχουν μορφή διαύλων και αποτελούνται από έξι όμοιες διαμεμβρανικες πρωτεΐνες. Ρολος: Δια μέσου των διαύλων μετακινούνται ιόντα αμινοξέα σάκχαρα νουκλεοτίδια και γενικά μικρομόρια. Μεγαλομορια δεν διέρχονται και έτσι τα κύτταρα διατηρούν την ατομικότητα τους.