Primer parcial biologia cel·lular (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Veterinaria - 1º curso
Asignatura biologia cel·lular
Año del apunte 2013
Páginas 27
Fecha de subida 13/11/2014
Descargas 19
Subido por

Vista previa del texto

APUNTS BIOLOGIA CEL·LULAR (3r Parcial) Tema 1- TRANSMISSIÓ I EXPRESSIÓ DE LA INFORMACIÓ GENÈTICA 1.0 Estructura del DNA - Estructura de la doble hèlix de DNA, Complementarietat de bases, Extrems 3’ i 5’ de cada cadena de DNA, Cadenes antiparal·leles L’àcid nucleic és un polímer de nucleòtids. Els nucleòtids estan constituïts per un sucre de cinc carbonis, al que es troben units un o més grups fosfats i una base que conté nitrogen. Al DNA, el sucre és la desoxiribosa unida a un grup fosfat i la base pot ser A, T, G o C (adenina, timina, guanina o citosina). Els nucleòtids estan units entre si en una cadena a través dels sucres i dels fosfats. La base és l’únic que canvia en cadascun dels quatre tipus de subunitats.
Els nucleòtids s’uneixen entre si per mitjà d’un enllaç entre el tercer carboni (3’) de l’últim nucleòtid del polímer i el cinquè (5’) del nucleòtid que s’hi afegeix. Creixen en direcció 5’3’.
L’enllaç s’anomena fosfoestèric i es fa entre el radical hidroxil (-OH) del tercer carboni i el radical fosfat del nucleòtid que s’hi afegeix.
Les seqüències de bases de dos polímers de nucleòtids són complementàries (unions A-T, GC) es poden associar i formar una doble hèlix.
Les cadenes són antiparal·leles, és a dir, tenen enllaços 5’-> 3’ orientats en diferent sentit, complementàries i enrotllades l’una sobre l’altra.
Polaritat: Sucre-fosfat formen l’esquelet de la doble hèlix. Si tenen dos extrems diferents, vol dir que estan polaritzades. La cadena 5’ –fosfat serà el final.
1.1 Replicació del DNA: - Característiques de la replicació del DNA: semiconservativa, addició dNTP, DNA polimerases: La replicació del DNA és semiconservativa. Cada doble hèlix inicial serveix de motlle. Tenim sempre una cadena vella (la motlle) i una nova. La síntesi de la nova és per addició seqüencial de desoxiribonucleòtids trifosfat (dNTP). L’energia per l’addició d’aquest nucleòtid dNTP procedeix de la hidròlisi dels 2 fosfats del final.
La replicació requereix que les dues cadenes antigues se separin localment (és a dir, que es trenquin els ponts d’hidrogen). Es separen per DNA helicases (per cada bombolla de replicació, 2 helicases), que són enzims en forma d’anell. Els DNA polimerasa s’enganxen a la cadena motlle i es desplacen per sintetitzar una nova cadena de seqüència complementària.
*Quan una cèl·lula s’ha de dividir, primer ha de replicar el DNA.
Fase G1: els cromosomes tenen una sola cromàtida (una molècula de DNA per cromosoma, una doble hèlix de DNA). La cèl·lula abans de dividir-se ha de replicar el DNA; passa a la fase S i després a la G2 (on hi ha dues molècules de DNA per cromosoma; 2 dobles hèlix per cromosoma). A cada replicació els extrems dels cromosomes s’escurcen (s’elimina el DNA encebador). L’extrem 3’ serà més llarg perquè hi ha hagut una degradació activa del 5’ i també per la degradació del DNA encebador.  Estructura overhang.
Les cèl·lules es poden dividir un nombre limitat de vegades. L’espècie no mor perquè existeix la telomerasa, capaç d’allargar l’extrem 3’ més del que hi estava. La telomerasa s’afegeix a la seqüència 3’ i s’enganxa per complementarietat de bases. Així anirà afegint nous nucleòtids, de sis en sis. Un cop allargat, es fa venir una primasa, que col·locarà l’encebador, posarà el RNA, que serà eliminat. Després una DNApolimerasa sintetitzarà el DNA. D’aquesta manera es recuperarà la longitud inicial.
1.1.1 Limitacions de les DNA polimerases:  Només sintetitzen DNA en direcció 5’ a 3’ (= només poden afegir nous nucleòtids sobre extrem 3’ lliure).
 No poden iniciar la síntesi de DNA. Necessiten bocí (encebador, format per primasa, RNA) perfectament aparellat a la cadena motlle que contingui extrem 3’ pel qual poden continuar.
A la cadena retardada hi ha un encebador davant de cada fragment d’Okasaki (polímers d’ADN). Cada fragment sintetitza de 5’3’ fins unir-se al següent fragment. Al final, també formarà una sola cadena contínua.
La cadena conductora en direcció 5’3’. S’uneixen els nucleòtids a l’extrem 3’.
*Les limitacions de síntesi són conseqüència de la seva capacitat de replicació. Comproven que el nucleòtid que han posat abans està correctament, és a dir, aparella bé. Tenen capacitat d’autocorrecció.
* A cada replicació perdem un tros de cr+ (desgast telòmers)  ens fem vells.
1.1.2 Maquinària de replicació dels cromosomes eucariotes i procariotes.
PROCARIOTA: Inici (DNA helicada, DNA primasa que posa l’encebador) Cadena conductora: Polimerasa Cadena retardada: proteïna d’unió a la cadena senzilla q no deixa que es repleguin. Polimerasa.
EUCARIOTA: Proteïna encebadora (anell taronja i vermell del vídeo).
-DNA Polimerasa: s’encarrega de la replicació del DNA, emparellant dNTP amb el desoxiribonucleòtids complementaris a la cadena motlle. En procariotes hi ha 3 tipus de DNA Pol: POL I (elonga, corregeix i repara), POL II (no repara) i POL III (no repara).
-Helicasa: trenca els ponts d’H entre les dues cadenes motlle, per poder-les separar. Té forma d’anell.
-Exonucleasa: revisa i corregeix els errors comesos durant la replicació.
-Proteïnes d’unió a la cadena senzilla – Proteïnes SSB: manté estirades les cadenes per facilitar la replicació.
-Primasa: sintetitza petits fragments de RNA de 10 nucleòtids coneguts com encebadors i són necessaris per a que la DNA Pol tingui un punt de partida (un grup 3’ OH lliure) 1.2 L'inici i l'acabament de la replicació del cromosoma eucariota.
Els cromosomes eucariotes són lineals, la seva replicació s’inicia per punts intermitjos, no pels extrems, per tant, enlloc de forques de replicació es formen bombolles de replicació, que seria com dues forques oposades que van avançant fins que troben la forca de la bombolla del costat.
1.2.1 Orígens de replicació.
-Les dues forques no existeixen, sinó existeixen bombolles de replicació. Cada bombolla són dues forques que creixen una cap a la dreta i altre cap a l’esquerra. A cada forca hi ha una cadena conductora i una retardada.
-Els orígens de replicació són les seqüencies on s’inicia la replicació (al mig de la bombolla de replicació). En procariotes cada cr+ té un origen de replicació= una bombolla (xk són petits), rics en seqüencies de timina i adenina (ja que hi ha no+ dos ponts H2 i són més fàcils de separar).
-En procariotes: Cada cromosoma té un sol origen de replicació; són seqüències de DNA, riques en Adenina i Timina perquè entre Adenina i Timina tenen 2 ponts d’hidrogen i són més fàcils de separar: allà on les cadenes inicien la seva separació on s’hi afegeix la maquinària de replicació i es formen les forques. Mentre hi hagi aliment al medi hi haurà replicació. Com que els procariotes tenen ADN circular, s’utilitza sempre el mateix encebador i no existeix el problema de l’escurçament de la cadena.
-En eucariotes: Cada molècula de DNA té múltiples orígens de replicació = més d’una bombolla (xk són més grans) al llarg d’un cr+ per dos motius:  La replicació en eucariotes (en pb posades per minut) és més lenta que en procariotes.
 Els cromosomes eucariotes són més llargs que els procariotes.
Els orígens de replicació no s’activen a la vegada, quan troben una altra bombolla s’atura la replicació. En eucariotes no són seqüències riques en Adenina i Timina. Hi ha proteïnes iniciadores afins a aquestes seqüències, que es fiquen sobre la seqüència d’origen de replicació i llavors s’hi col·loca tota la maquinària de replicació (A cada origen de replicació hi ha una seqüencia determinada de nucleòtids). Necessiten senyals externes per què la cèl·lula sintetitzi el DNA; no tenen prou amb l’aliment del medi com en procariotes.
Cada vegada que fem una replicació, s’escurça (es perd) un bocí a l’extrem d’un cr+ fins que no existeixi. Ja que s’elimina l’encebador i aquest no pot ser substituït per una altra seqüència.
En eucariotes la 3’ és sempre més llarga que la 5’ (per degradació activa d’un bocí i per la retirada de l’encebador).
1.2.2 Telòmers i telomerasa (replicació extrems cr+)  manera de recuperar la longitud cr+) Telòmer: estructura protectores de l’extrem de l’ADN formades per DNA i proteïna (no contenen gens xk tenen una seqüència molt repetida) que es troben en els extrems dels cr+. En tots els vertebrats es: TTAGGGTTAGGG (cadena 3’, a l’extrem hi ha una protuberància), AATCCC (cadena 5’).
Permeten l’acció de l’enzim telomerasa, no+ actua sobre seqüències telomèriques.
A nivell de transcripció no són importants, perquè aquestes seqüències no tenen gens, però estan relacionades amb l’envelliment i el càncer.
Telomerasa: enzim que permet recuperar els telòmers, els allarga després de la degradació activa o per la retirada de l’encebador. Allarga l’extrem 3’ més llarg del que era amb l’objectiu de que vingui la primasa i la polimerasa i ocupin el seu lloc i elimina l‘encebador. S’uneix a l’extrem 3’, sobre els 2 últims nucleòtids de la cadena en 3’ per la complementarietat amb els 2 nucleòtids seus: s’allargarà més la cadena, de manera que sempre l’extrem 3’ serà més llarg, però es recuperarà la longitud inicial.
Enzim format per prot i ARN, ribonucleoproteina, fa de transcriptasa inversa, a partir d’ARN com a motlle (que conté la seq complementària de l’ADN), forma ADN allarga la seq.
Es posa sobre el 3’, Les polimerases necessiten encebadors per iniciar la síntesis de replicació.
1.2.2 Senescència cel·lular i envelliment dels organismes.
Rel.amb l’envelliment.  no totes les cèl tenen telomerasa. Les que tenen, a mesura que la cel es divideixi s’aniran allargant. La major part de les nostres cèl. no tenen telomerasa ja que no es transcriuen els gens que la formen. Per tant a cada replicació s’escurcen els extrems dels telòmers.
Les cèl. germinals, embrionàries tenen telomerasa ja que han de mantenir la longitud telomèrica per tal que no s’extingeixi l’espècie, però les adultes (somàtiques) no, moltes d’elles s’han de dividir tant quan són petits com adults; en elles, a mesura que avança el desenvolupament embrionari va baixant l’activitat de la telomerasa, i quan es neix ja no existeix la telomerasa.
Les cèl·lules que més es divideixen són les epitelials; es renoven contínuament sense telomerasa, per això la longitud dels telòmers es fa més petita quan ens anem fent grans.
Arriba un moment en que la cèl·lula no pot dividir-se més, perquè sinó ja no existiria telòmer.
Si queden poques repeticions telomèriques s’activa la senescència (=unes vies que aturen la proliferació de la cèl., per tant, el teixit no es renova). les cèl·lules senescents (les que aturen la proliferació) són metabòlicament actives, però no es tornen a dividir, perquè es perdria el telòmer, que formen una estructura protectora; és a dir, existeix una longitud crítica (un nombre mínim de repeticions TTAGGG). Aturen la seva proliferació de manera que els òrgans es queden amb cèl·lules que no es poden replicar i l’òrgan es fa vell (nosaltres també, en conseqüència).
Hi ha det. maneres de viure que fan que la degradació activa dels telòmers sigui més ràpides: fumar, obesitat mòrbida, estrès... diferència entre edat cronològica i biològica. (per tant, és diferent a cada individu).
*A l’extrem 3’ dels cr+ en forma de llaç (t-loop), es forma quan l’extrem 3’ envaeix la doble hèlix de repeticions anteriors i s’uneix amb la cadena 5’ de repeticions anteriors. Encara que els eucariotes siguin lineals no+ als extrems són circulars.
*Per irradiació, hi ha un trencament de doble cadena (DBS): lesions telomèriques.
*Sistemes NHEJ (reunió no homòloga d’extrems): extrems trencats de la doble hèlix es tornen a unir encara que no hi hagi complementarietat de bases nitrogenades.  Els extrems s’amaguen a dintre de la doble hèlix per evitar que la maquinària NHEJ faci el DBS.
1.2.4 Disfunció telomèrica i càncer.
Rel.amb càncer  Les cèl·lules dels tumors deriven de cèl·lules somàtiques sense telomerasa, però les cèl·lules dels tumors tenen telomerasa activa. Si donem telomerasa al cos d’una persona, deixem a les cèl·lules el camí lliure cap al càncer. Els càncers de les cèl epitelials augmenten amb l’edat: còlon, pulmó, mama (dels epitelis de..). com aquestes cèl no tenen telomerasa, s’escurcen els telòmers amb l’edat. Arriba un moment que ha d’haver senescència (les cèl epitelials se la salten, continuen la divisió), es perd el llaç i es comencen a unir els cr+.
(els cr+ fusionats s’anomenen dicèntrics els quals formen ponts si es continua dividint, els dos centròmers es torcen i les cromàtides a l’anafase, es trenquen i la maquinària d’unió els reuneix com pot  formació de cr+ translocats, hi ha un desequilibri de les dosis gèniques).
CICLE FUSIÓ-TRENCAMENT (BFB).
A l’inici del trencament s’uneixen a l’atzar, al final volem les que tinguin major capacitat de proliferació. (encara no és un tumor)  transformació cèl. quan presenta formes no compatibles amb la vida es forma el tumor. Les cèl.que reactiven la telomerasa són les que formen el tumor. 1 de cada 10 elevat a 7 cèl. reactiven la telomerasa.
1.3 Transcripció Anar de DNA a RNA.
Tots els gens eucariotes tenen un promotor (que forma part del gen però no el transcriu). La DNApolimerasa s’enganxa amb major afinitat a una de les dues possibles orientacions del promotor, a la que vagi de 3’5’.
- Estructura RNA: RNA és de cadenes senzilles, però amb estructures molt diverses perquè, segons els nucleòtids que les formin, es plegaran d’una forma o altra. El RNA té funció estructural i catalítica com si fossin proteïnes, a més de la genètica. No té Timina però sí Uracil.
Zones amb doble hèlix i altres lineals.
- Diferents tipus de RNAs (mRNA, rRNA, tRNA, RNAs petits)  mRNA: codifica proteïnes  rRNA: forma part de l’estructura del ribosoma i participa en la síntesi de prot.
 tRNA: utilitzat en la síntesi de prot.com un adaptador entre l’RNA i els aa.
 RNAs petits: participa a la maduració del pre-mRNA i el transport de les prot cap el EH i altres processos cel·lulars.
- Funcionament general de l’enzim RNA polimerasa: Els enzims que sintetitzen RNA són RNA polimerasa i s’encarreguen de transcriure tots els gens. La RNA polimerasa es desplaça per sobre del DNA i obre la doble hèlix i així sintetitza RNA per addicció seqüencial de NTP, copiant una de les cadenes de DNA. Després el DNA es torna a tancar. La síntesi de RNA sempre es produeix en direcció 5’3’. A cada gen només s’utilitza una de cada dues cadenes com a motlles. Per triar la que s’utilitza es fa a través d’una seqüència del DNA, que forma part del gen, que es diu promotor i que no es transcriu. Allà on es trobi el promotor serà un RNA polimerasa tindrà més afinitat.
1.4 Traducció: del DNA a la proteïna.
- Codi genètic: regla de correspondència entre la sèrie de nucleòtids en què es basen els àcids nucleics i les sèries d’aminoàcids (polipèptids) en què es basen les proteïnes. A, T, G i C són les lletres del codi genètic i són les bases nitrogenades (adenina, timina, guanina, i citosina).
- Codó del mRNA i anticodó del tRNA: El braç T anticodó conté un triplet de nucleòtids anomenat anticodó, que és complementari d’un triplet de RNAm anomenat codó. A l’anticodó hi ha diferents triplets, que estan en correspondència amb l’aminoàcid que capta específicament cada RNAt.
- Formació de l’enllaç peptídic en la síntesi de proteïnes: Les aminoacil-t-RNA sintetases (ARS) són els enzims que tradueixen el codi genètic. La seva funció és enganxar a cada tRNA l’aminoàcid que li correspon. La reacció fonamental per a enganxar aminoàcids és l’enllaç peptídic. Aquest enllaç es forma entre el grup carboxil del pèptid creixent i el grup amino del nou aminoàcid que hem d’incorporar.
- Ribosomes: lloc A (on es situen els següents aminoacils-RNAt), lloc P (on es situa el primer aminoacil-RNAt) i lloc E (on es situa l’RNAt sense l’aa).
- Procés de síntesi de proteïnes: fase d’iniciació, fase d’elongació i fase de finalització  INICIACIÓ: L’ARNm s’uneix a una subunitat ribosòmica menor per l’extrem 5’ on es troba la caputxa (regió que no es tradueix). El primer ARNt s’uneix a la subunitat menor i al primer codó (AUG) de l’ARNm. Aquest ARNt es col·loca al lloc P de la subunitat menor i el lloc A està ocupat pel segon codó d’ARNm. La subunitat major s’uneix a la menor i s’hidrolitza GTP.
 ELONGACIÓ: Unió del segon aa-ARNt al lloc A, formació enllaç peptídic i translocació.
 FINALITZACIÓ: Liberalització del polipèptid a nivell del codó d’stop. Separació de les dues subunitats.
1.4.1 Les chaperones en el plegament de proteïnes cel·lulars.
Proteïnes fan les funcions de les cèl. i han d’adquirir la seva forma per dur a terme la seva funció. Es poden plegar espontàniament (poques vegades) o són ajudades per altres proteïnes (xaperones) per a plegar-se. Hi ha dos tipus de xaperones: les hsp 70 (ajuden a la prot a plegarse mentre la prot s’està sintetitzant, durant la traducció) i les hsp 60 (ajuden a la prot a plegarse desprès de la traducció). Si a la superfície de la prot hi ha aa hidrofòbics (els quals haurien d’estar a l’interior de la prot) interaccionen amb les hsp60 i es pleguen correctament.
1.4.2 Degradació de proteïnes mal plegades a proteasomes en el citosol.
Un 30% prot no es pleguen correctament i s’han d’eliminar. Hi ha una maquinària al citosol (proteasomes, complexos proteics que es troben al citosol en forma de cilindres amb dos tapes que a l’interior tenen proteases: trenquen cadena d’aa) els quals les degraden.
Les ubiqüitines marquen les proteïnes que han de ser degradades pels proteasomes. Es formen cadenes d’ubiqüitines que porten les prot als proteasomes.
1.4.3 Acumulació d'agregats proteics: Alzheimer.
A mesura que ens fem grans, les cèl. cada vegada ens funciona pitjor el sistema de degradar les prot mal plegades. En aquestes circumstàncies, es van acumulant a dins les cèl. i formen uns agregats proteics (són molestos, poden matar la cèl.) L’òrgan més sensible a l’acumul d’agregats proteics, els quals maten les neurones, malalties neurodegeneratives (maten a la persona, Alzheimer, Huntington). I encefalopaties espongiformes transmissibles (cervell amb forma d’esponja, es maten les neurones per l’acumul de prot no degradades, queden forats, es poden transmetre a altres organismes per ingestió del cervell).  vaques boges (encefalopatia espongiforme Bovina), malaltia de Creutzfeldt-Jacob(a les persones), Scrapie (ovelles).
Són prions (prot mal plegades) PrP (prot de la mb plasmàtica de les neurones, no se sap la seva funció, la seva forma normal és esfèrica (PrP), en alguns casos passa a ser plana (PrP*)) fa que les altres prot, es tornin prions també (es facin planes).
1.4.4 Transmissió d'agregats proteics entre organismes i espècies: els prions com agent infecciós.
Les vaques boges van aparèixer ja que a les vaques se’ls donava pinsos amb PrP* de les ovelles, i per tant, les PrP de les vaques van passar a ser PrP*.
Tema 2- NUCLI, CROMOSOMES I REGULACIÓ GÈNICA 2.1 Organització del nucli interfàsic (=nucli en fase del cicle cel·lular en que la cèl, no es divideix, inclou fases G1, S i G2).
-Dins nucli està la cromatina. Tot el que entra (proteïnes) o surt (ribosomes) del nucli és a través dels porus nuclears.
-Els cr+ s’organitzen com un “plat d’espaguetis” o en territoris sense localització concreta dins del nucli (cada cr+ ocupa un lloc, realment s’organitza així Els cr+ ocupen llocs discrets dins del nucli interfàsic.) -La cromatina sense gens es situa a la perifèria i la que conté gens a les regions més internes del nucli interfàsic i la que en conté a les regions més internes del nucli interfàsic.
2.2 Estructura del cromosoma eucariota -Les prot.que s’encarreguen de l’empaquetament del DNA dins de nucli són les histones i les no-histones.  DNA+histones+no-histones = cromatina (forma no empaquetada).
-Un cr+ és una doble hèlix + histones + no-histones. Cada cr+ funciona com a una unitat estructural diferenciada, necessita tres seq especials (els orígens de replicació, els telòmers i el centròmer (el qual segrega cromàtides)) per poder ser transmès íntegrament a les cèl. filles.
-El cinetocore= estructura organitzada a partir de la seq dels centròmers. Enllaç amb aquests.
-Encara que estigui en interfase(S, G1, G2) els cr+ segueixen existint.
-La condensació de la cromatina varia molt al llarg del cicle cel·lular.
-La cromatina en interfase és l’única que permet l’excès de prot. de replicació, reparació i transcripció.
2.2.1 Diferents nivells d'empaquetament de la cromatina: Nivell 0  Doble hèlix i fa una mida de 2 nm.
Nivell 1  Fibra de nucleosomes (11nm) Participen les histones H2A, H2B, H3 i H4. Les histones són positives, i per això s’enganxen al DNA, que té càrrega negativa. El filament de DNA (en doble hèlix) envolta els octàmers d’històmers amb 146 parells de nucleòtids. El DNA espaiador (=DNA que hi ha entre un octàmer i un altre) té 54 parells de bases. (collaret de perles).
Nivell 2  Fibra en zig-zag(pel plegament de la fibra nucleosomes) Fa 30nm i hi participen les histones H1.
S’enganxa a l’espaiador.
Nivell 3  Fibra de 300nm (que també s’anomena llaços o bucles per la forma de plegament). Participen les nohistones les quals es col·loquen a la base de la fibra.
Nivell 4  Cromàtide mitòtica o fibra enrotllada. Fa 700nm, per tant, dues cromàtides faran 1400nm.
(Enrotllament de la fibra en llaços).
*Només té lloc a la mitosis. Al llarg cromosoma trobem cromatina en diferents nivells d’empaquetaments dos tipus de cromatina: eucromatina i heterocromatina.
2.2.2 Eucromatina i heterocromatina.
Eucromatina: cromatina descondensada (tota la resta de cromatina). Conté gens. Grau d’empaquetament: 30 o 300 nm (és a dir, no s’estan transcrivint aquests gens). Hi ha una altra eucromatina (5%) de 11nm (més descondensada, conté gens que s’estan transcrivint).
Heterocromatina: cromatina condensada a la perifèria. És més electrodensa xk té una estructura més condensada. No transcriu (xk no poden passar les RNA polimerases). Conté gens.
2 tipus:   HETEROCROMATINA CONSTITUTIVA: regions de DNA repetitiu (sense gens), com els telòmers, centròmer i altres tipus d DNA repetitiu.
HETEROCROMATINA FACULTATIVA: regions del genoma que tot i contenir gens es compacten d’aquesta manera tant extrema. Una vegada compactada la cromatina, no es transcriuran més. És manté a les cèl.filles. Són per exemple: un dels dos cr+ X a les femelles de mamífer (inactivació cr+ X) 2.2.3 Inactivació del cromosoma X.
Cromosoma X=1000 gens XX=2000 gens /Cromosoma Y=100 gens -Els mamífers han desenvolupat un sistema per compensar les dosis dels gens del cr+ X.
inactivar un dels dos cr+ X. (si fallen aquests mecanismes, l’embrió no es desenvolupa / inactivació té lloc en el desenvolupament embronari) -El cr+ X que s’inactiva en totes les nostres cèl. es cromatina facultativa.
-Mutacions que controlen aquest mecanisme són letals.
-Unes cèl poden inactivar l’X patern i altres cèl. l’X matern a l’atzar (condensant a heterocromatina) quan en un cr+ hi ha més de 100 gens. Som mosaics perquè les nostres cèl.
poden ser diferents pels gens que contenen els cr+ X (els al·lels poden ser diferents).
 Com es manifesta el fet que som mosaics? Pare: taronja / Mare: negre / Fill: determinades cèl expressen el negre i altres el taronja.
2.3 Regulació de la transcripció dels gens.
2.3.1Control transcripcional: Promotors i regions reguladores.
 Procariotes: L’ADN procariota és circular, i s’organitza en paquets coherents denominats operons, en els quals es troben els gens per a funcions interrelacionades.
Els gens que codifiquen un polipèptid específic s’anomenen gens estructurals. El promotor és la seqüència que senyala l’inici de la transcripció i a més és la part on es fixa l’ARN polimerasa.
La transcripció es manté aturada col·locant un obstacle entre el promotor i els gens estructurals, aquest obstacle és una seqüència anomenada operador on es fixa una proteïna que codifica el gen regulador anomenada mediador. El gen regulador, es troba previ al gen promotor, codifica una proteïna que s’enganxa a l’operador i evita que aquest deixi passar l’ADN polimerasa.
Operador i regulador són trams d’unió amb l’ADN i no es transcriuen. Segons el mecanisme de control, l’operó pot ser induïble o reprimible.
INDUÏBLE, OPERÓ LAC. Quan no hi ha lactosa al medi, la proteïna repressora codificada per gen regulador, es manté unida a l’operador per evitar la síntesi d’enzims que metabolitzen la lactosa. Però quan apareix lactosa al medi, aquesta actua com a inductor: s’uneix a la proteïna repressora (LAC I) canviant-li la forma (conformació) i evitant que pugui unir-se a l’operador (perd afinitat). D’aquesta manera la polimerasa pot transcriure els gens corresponents.
REPRIMIBLE, OPERO TRP. Quan el triptòfan (aa aromàtic) està en quantitats suficients el bacteri pot deixar de fabricar els enzims que el sintetitzen. En aquest sistema, el producte (Trp) actua com a co-repressor, el propi substrat de l’enzim codificat és el que s’uneix al repressor i evita que la polimerasa en sintetitzi més enzim.
En procariotes, les regions promotores són sempre la mateixa seqüència, per la posició 35 TTGACA i per la posició -10 TATAAT. Quan la RNA polimerasa reconeix aquestes seqüències, les proteïnes reguladores poden actuar positivament o negativament en la seva fixació.
2.3.2 Control de l'expressió gènica a eucariotes: Regulació combinatòria.
en què es diferencia una neurona i una cèl•lula epitelial? presenten els mateixos gens però presenten especialitzacions en diferents funcions i per això, es necessita activar i inactivar alguns gens. Les cèl•lules en general modulen la quantitat de proteïna activa a partir del control de la transcripció dels gens que les codifiquen. Això té avantatges com que no es generen inútilment arn missatgers, etc.. i desavantatges com que és un procés lent.
Alguns gens s’expressen de forma constitutiva (sense regulació com els enzims de la glicòlisi) d’altres però si que s’expressen de forma regulada (com les hormones).
2.3.3 DIFERENCIES EN LA REGULACIÓ DE PROCARIOTES I EUCARIOTES: Especificació autònoma i especificació condicional 1) en eucariotes, les regions reguladores queden lluny del promotor. QUÈ ES FA? Es doblega la cadena de manera que la regió reguladora (a la que té afinitat la RNA polimerasa) entra en contacte amb la proteïna mediadora que es troba a la regió de l’operador.
2) cada gen pot tenir diverses regions reguladores i sobre cadascuna s’ha d’unir les proteïnes reguladores específiques = CONTROL COMBINATORI. És a dir, el control en l’expressió del gen ve determinat per la combinació de diverses proteïnes reguladores. + més específic, regula les vegades que s’ha de transcriure un gen. + permet sincronitzar la transcripció de diversos gens.
(exemple amb el G1 i el G2 i a –b-d i d-x-y, quan tinguem d, podrem transcriure ambdós gens sincronitzadament).
3) més nivells de regulació que no trobem en procariotes: - ja esmentada, LA METILACIÓ, afegir grups metil a les cisteïnes que impedeix la unió dels factors de transcripció a la doble hèlix ja que està condensada. COM ES TRANSMET A LA GENERACIÓ FILIAL? Només es metilen les citosines que estan properes a una guanina (ja que això implica que a la cadena complementaria hi haurà una altra citosina amb un grup metil) formant una ILLA CpG. Quan es replica el DNA, un bri parental queda unit a un complementari que no presentarà un grup metil. Una estona més tard uns enzims s’encarreguen de solucionar-ho.
- ACETILACIÓ DE LES HISTONES, afavoreix l’expressió dels gens ja que ‘destiben’ la cromatina condensada i faciliten la transcripció.
2.3.5 Impremta dels gens reguladors del desenvolupament. = IMPRONTA GENÈTICA: té la seva base en la metilació. És exclusiu de mamífers. En general el fenotip no depèn de si l’al•lel és heretat per la línia materna o paterna però hi ha una sèrie de gens on això sí que és rellevant. Hi ha gens amb imprinting matern (el gen matern queda silenciat) i d’altres amb imprinting patern (el gen patern queda silenciat). En definitiva hi ha gens que només expressen l’al•lel que ve del pare (imprinting matern) i d’altres que només expressen el que ve de la mare.
 QUINS GENS PRESENTEN IMPRINTING? Els que controlen el desenvolupament embrionari. Els gens que només expressen l’al•lel patern promouen el creixement de les cobertes extraembrionàries i els que ho fan del matern promouen el creixement de l’embrió. Per això els zigots partenogènics mai acaben de desenvolupar-se correctament ja que manca un desenvolupament de cobertes extraembrionàries.
D’altra banda si un oòcit perd tot el material genètic que contenia però un espermatozoide el penetra obtindrem un zigot 2n que desenvoluparà un tumor anomenat MOLA HIDATIFORME amb cèl•lules similars a les de la placenta.
Tema 3- ESTRUCTURA DE MEMBRANA 3.1 La bicapa lipídica.
Les mb no són laminars. Els lípids i les proteïnes s’estructuren formant el model del mosaic fluid, que estableix que els lípids estan formant dues làmines ordenades sobreposades (una bicapa: actua com a barrera de permeabilitat per la majoria de les molècules hidrosolubles) i les proteïnes suren en la bicapa lipídica. (50 % aprox d prot i 50% aprox. de lípids).
Per tal de que una cèl·lula pugui sobreviure i créixer, és necessari que els nutrients ingressin a través de la membrana plasmàtica i que el productes de rebuig siguis expulsats a l’exterior. Per facilitar aquest intercanvi, la membrana plasmàtica està travessada per canals i bombes molt selectives.
Excepcions: - Beines de mielina (mb plasmàtica de les cèl·lules de Schwan) dels axons de les neurones. Tenen molt més lípid que proteïna.
Mb mitocondrial interna té moltíssimes proteïnes de transport.
Lípids: responsables de l’estructura i característiques de les mb. Proteïnes: funció de les mb.
3.1.1 Tres tipus de lípids de la bicapa lipídica: Els tres tipus de lípids són molècules amfipàtiques (amb un cap hidrofílic (polar) i una o dues cues hidrofòbiques (no polars). En el dibuix següent el cap hidrofílic està obrejat de taronja: - Fosfolípids (fosfoglicèrids i esfingolípids): Són molècules que es caracteritzen per tenir un cap hidrofílic unit a la resta del lípid mitjançant un grup fosfat. El tipus més freqüent de fosfolípid en la major part de les membranes cel·lulars és la fosfatidilcolina.
Estan formats per una molècula de glicerol (té 3 C):  2 dels C estan units a 2 cadenes hidrocarbonades llargues (àc.grasos) de longitud variable, que tenen des de 14 C fins a 24 C. Poden ser: - SATURADES: enllaços entre C senzills (trans) - INSATURADES: enllaços entre C dobles, la cadena es torça (cis)  El tercer C es troba unit a un grup fosfat, unit a la vegada a una polina, serina, decanolamina,… (petites molècules) - Esterols (colesterol): El més important en les membranes de les cèl·lules animals és el colesterol (relacionat amb la fluïdesa de la membrana, tot i que és dolent quan existeix en excés en la sang). El colesterol té un cap polar petit (només amb un grup –OH). Té 4 anells plans, rígids i una cadena hidrocarbonada curta. Es troba en proporció 1-1 amb els fosfolípids, és a dir, per cada un fosfolípid trobem una molècula de colesterol, a les membranes de les cèl·lules animals. Cal destacar que es col·loca on hi ha insaturacions entre els fosfolípids de la membrana. El colesterol tendeix a endurir la bicapa lipídica i la torna menys rígida i menys permeable.
- Glucolípids: Són com fosfolípids però el fosfat i la petita molècula és substituïda per un glúcid, és a dir, tenen glúcids com a part integral del cap hidrofílic. Mai es troben a la part citosòlica de la membrana, fet important pel reconeixement entre cèl·lules (ja que entre elles reconeixen els oligosacàrids).
3.1.2 Comportament dels lípids de membrana en solució aquosa Molècula polar en solució aquosa: com té càrrega, interaccions electrostàtiques amb l’aigua. Es dissolt en aigua (hidròfil) Molècula apolar en solució aquosa No forma interaccions electrostàtiques amb l’aigua.
Tendeixen a agregar-se entre elles. No es dissol en aigua (hidrofòbica).
Els lípids de mb tenen una part polar i una apolar. Són molècules amfipàtiques Les parts polars interaccionen amb l’aigua (ponts d’H2) i les apolars fugen de l’aigua i s’agreguen entre elles. Es formen dos tipus d’estructures: les micel·les (parts polar interaccionen amb aigua i la apolar no, forma cònica, 1 cadena HC) i les bicapes (la part polar interacciona amb l’aigua i la apolar no, forma cilíndrica, 2 cadenes HC). Depenent de la forma dels lípids hi haurà una estructura o una altra.
PONTS d’H2 (entre polars) i FORCES DE VAN DER WAALS (entre parts apolar).
Eviten la interacció amb l’aigua formant una estructura esfèrica formació espontània de les primeres cèl·lules.
3.2 Proteïnes de membrana.
3.2.1 Funcions de les proteïnes de membrana.
4 tipus de proteïnes de mb: - - - TRANSPORTADORS formen un pont aquos a la bicapa lipídica i permet el pas de soluts a través de la mb. Exemple: Bomba de Na+.
CONNECTORS  proteïnes de la mb plasmàtica i connecten amb macromolècules de l’exterior i interior de la cèl·lula. Tipus: integrines (a la mb plasmàtica, funció de moviment de la cèl, uneixen els filaments d’actina amb les proteïnes, matriu extracel·lular, citosquelet x dins) RECEPTORES  de la mb plasmàtica. Reben un senyal de l’exterior i donen una ordre a l’interior de la cèl·lula per tal que hi hagi una resposta. Exemple: receptor del factor de creixement derivat de plaquetes.
ENZIMS Per fer la seva funció han d’estar enganxats a la mb. Exemple: adenilat ciclasa.
3.2.2 Connexió de les proteïnes a la bicapa lipídica.
Cada proteïna té la seva manera d’interaccionar amb la capa lipídica. Segons interacció tres tipus de proteïnes: 1. a, b, c i d (roses al dibuix) = proteïnes integrals de mb  tenen trossos dins bicapa i trossos fora. La major part són transmembranals (b,c i d, travessen la bicapa) i les monotòpiques (a).
Segons la funció de la proteïna, travessarà o no la bicapa.
Una proteïna amb funció receptora de senyals haurà de travessar la mb lipídica (només cal que la travessi una vegada). Una de transport de soluts també (ha de formar un porus aquos i per tant l’ha de travessar més d’una vegada).
Quan sabem la seqüència d’aa d’una proteïna podem quantes vegades travessa la bicapa.
2. Proteïnes perifèriques (e) Enganxades a la mb lipídica per dins o per fora. No estan integrades, interaccionen amb enllaços no covalents amb lípids de la mb o amb altres proteïnes.
3. Proteïnes ancorades de lípids (f, g)  S’uneixen a un lípid de la mb mitjançant un enllaç covalent. Tocant a la mb lipídica per dins o per fora.
3.2.3 Patrons de plegament de les proteïnes de membrana (transmembranals) Plegament irregular segons la zona que queda dins i la queda fora. La part que queda dins es plega en hèlix alfa, poques vegades en beta.
Cada vegada que travessa la bicapa forma hèlix alfa, els radicals polars de la cadena d’aa interaccionen entre ells i formen ponts d’hidrogen i els que són apolars es queden a l’exterior de l’hèlix i interaccionen amb la part apolar dels lípids.
A la làmina beta les interaccions són entre aa polars que estan llunyans (ponts d’H2).
3.3 Fluidesa de la membrana. Els lípids es recol·loquen per tal que no es trenqui la mb.
3.3.1 Moviments de lípids i proteïnes dins les membranes.
Es mouen els lípids i les proteïnes. Poden fer difusió lateral (es mouen dins de la monocapa), rotacional (a sobre del seu eix vertical) i flexió de les cues.
Els lípids espontàniament no poden fer flip-flop. Amb flipases si. En canvi, les proteïnes mai.
Les mb canvien d’estat segons la Tº (fredes com gel, i calentes més líquida, moviment més fàcil). Els moviments són deguts a l’energia tèrmica. Cada mb té una Tm (temperatura de transició  temperatura a la qual la T canvia d’estat).
Les mb per funcionar bé han d’estar en consistència líquida per tal que hi hagi un bon moviment de les proteïnes (pel transport de soluts i receptors de senyals).
A una T det. La fluïdesa de la mb depèn de la seva composició de lípids (com més curtes són les cadenes hidrocarbonades dels lípids de mb, + fluida serà la mb/ com més insaturades (enllaços dobles) siguin les cadenes hidrocarbonades, + fluida serà la mb).
Quan es totalment saturada la cadena hidrocarbonada, al ser totes rectes es poden posar molt a prop i per tant, les forces de Van der Waals són més fortes (com més curtes siguin les cadenes més fluïdesa de membrana hi haurà, ja que hi ha menys zones d'interacció de Van der Waals) . En canvi, si hi ha enllaços dobles (insaturat) les forces de Van der Waals són més dèbils perquè hi ha més distància entre lípids.
A la major part de les mb biològiques els lípids tenen una cadena saturada i altra amb alguna insaturació.
3.3.2 Adaptacions per mantenir la fluidesa de les membranes.
A T molt baixes no funciona bé la mb en poiquiloterms (no poden regular la T) i homeoterms.
Quan fa fred, les mb de les neurones (donen tacte) de les puntes dels dits estan en consistència sòlida (gel), les proteïnes de transport no poden canviar la seva configuració i els ions sodi no poden ser transportats a dins de la mb (no tens tacte perquè l’ió sodi no arriba al cervell). (MASSA SÒLIDES) Les tortugues: les mb de les neurones quan fa molta calor estan massa líquides i els ions sodi van entrant perquè queda la proteïna oberta. Per tant, no arriben les senyals al cervell correctament i no poden moure’s. (MASSA LÍQUIDES) Hi ha mecanismes per regular la fluïdesa de les mb: ni massa líquid ni massa sòlid Ràpids els bacteris si els canvies de T alta a baixa activen uns enzims que tallen els lípids que estan a la mb.
Lents els rèptils, amfibis, mamífers (que hivernen) quan s’apropa l’hivern van traient/substituint uns lípids de cadena llarga per uns altres amb saturacions per mantenir les mb fluïdes. En plantes és especialment important per resistir a les glaçades.
Tema 4- TRANSPORT A TRAVÉS DE MEMBRANES Es transporten dos tipus de soluts: - Macromolècules: proteïnes, monosacàrids, nucleòtids  mecanismes d’exocitosi i endocitosi.
- Ions i macromolècules: orgàniques o inorgàniques  mecanismes com difusió simple o de transport mediat per proteïnes.
Un mateix solut pot tenir més d’un mecanisme, i els mecanismes poden actuar a la vegada.
4.1 Difusió simple = transport d’un solut sense que intervingui cap proteïna de transport.
Són molt pocs els soluts que fan difusió simple: els soluts hidrofòbics (apolars) gasos, les hormones asteroïdees, molècules petites sense càrrega (H2O, urea, glicerol).
No poden: molècules grans sense càrrega (glucosa, sacarosa), ions.
Les que poden passar, ho fan a favor de gradient (de + a – concentrat), sense despesa energètica i sense proteïnes de transport.
Transport d’O2 i CO2 a través de la mb dels eritròcits també és per difusió simple.
4.2 Bases del transport mediat per proteïnes.
Hi ha dues grans famílies de proteïnes de transport Permeases o transportadors  el solut a transportar s’ha d’unir a la proteïna. La prot sofreix un canvi de forma que pot ser espontanis (passiu) o amb aportació d’energia (actiu). A través d’aquestes es transporten ions i molècules sense càrrega neta i polars.
Canal el solut a transportar no s’ha d’unir a la proteïna. Es forma un porus aquos a través del qual passa el solut. Es transporten ions, cada ió té el seu canal. Cal estímul que obri el canal i es transporta per gradient de concentració.
*Quan el solut té càrrega en el gradient intervenen: el gradient de concentració del solut X i el gradient elèctric total (els dos determinen la velocitat de transport)  gradient electroquímic.
 Diferències entre transport mediat de proteïnes i la difusió simple -Transport mediat per prot té una velocitat ràpida però té un màxim aquesta vel, quan totes les prot estan saturades ja no pot augmentar més la vel.de transport. (si augmenta la concentració, NO augmenta el gradient).
-Difusió simple la direcció de transport és a favor de gradient (de + a – concentrat), però el transport mediat per prot pot ser a favor o en contra del favor de gradient. Quan el solut es transporta a favor de gradient és un transport passiu (no cal energia), però si es contra gradient és actiu (cal energia). Un transport contra gradient sempre requereix energia i el farà una proteïna que ho pot fer, però si el gradient del solut canvia i es torna a favor de gradient, no obstant això serà actiu. No té xk ser sempre amb energia contra gradient.
4.3 Transport mediat per permeases o transportadors.
4.3.1 Transport passiu mitjançant permeases.
 Glucosa permeasa transporta C6H12O6.
1.Transporta glucosa a favor de gradient.
2. Es troben a la mb plasmàtica molt tipus de cèl. (gairebé totes).
3. Permet entrada/sortida de glucosa.
4. Trobem formes diferents segons el tipus cel·lular: de GLUT1 a GLUT12 (tenen diferent afinitat per la glucosa). Els GLUTS són prot transmembranals (la travessen 12 vegades, formen un porus aquós). Pot estar de dues formes: Oberta a l’interior cèl o a l’exterior (es pot unir a la glucosa en qualsevol de les dues formes més ràpid a favor de gradient. El canvi de forma és espontani, per tant, PASSIU.
 GLUT1: es troba a la mb plasmàtica dels eritròcits (necessiten glucosa pel seu consum propi). Té molta afinitat per la glucosa. Al plasma sanguini la [glucosa] és + gran que a l’interior de l’eritròcit i quan entra passa a glucosa 6F (no es pot unir a la GLUT1 i no surt).
 GLUT2: es troba a la mb plasmàtica dels hepatòcits per emmagatzemar la glucosa (fetge). Té menys afinitat per la glucosa. Al plasma sanguini la [glucosa] és + gran que a l’interior de les cèl del fetge i quan entra passa a glicogen i s’emmagatzema (no pot unir-se a la GLUT2 i no surt).
*Si fa molt que no mengem, s’ordena que el glicogen es trenqui per formar glucosa (augmenta [glucosa]) ja que al plasma sanguini la [glucosa] és baixa. (2 direccions possibles).
*Només és per gradient de [], ja que la glucosa no té càrrega neta.
*A favor de gradient s’allibera energia.
4.3.2 Transport actiu mitjançant transportadors: Canvi de conformació no espontani (cal ús d’energia).
Transport actiu primari (bomba Na+/K+, Bomba H+, Bomba Ca2+, Bomba MDR) :  Bomba=ATPasa bombeja, hidrolitza ATP i es transporta un solut, normalment, en contra de gradient.
Les cèl animals tenen baixa [Na+, Cl-], molt baixa [Ca2+] i elevada [K+]: BOMBA Na+/K+ A la mb plasmàtica de totes les cèl animals. Fan sortir 3Na+ i entrar 2K+ (no es co-transportador xk els 2 van contra de gradient per l’hidròlisi d’ATP). La seva funció és mantenir el volum de les cèl animals i impulsar el transport actiu secundari. Una tercera part de l’ATP que produeixen les nostres cèl la gasten a aquestes bombes per mantenir una baixa [Na+] a la cèl.
- El K+ que entra s’escapa pels canals de fugida de K+.
- La cèl vol una baixa [Na+], per contrarestar l’excés de [orgànica] ja que per osmosi si hi ha una elevada [org] entra aigua i la cèl pot rebentar.
- El Cl- surt perquè està atret per la càrrega + exterior.
- La càrrega elèctrica a l’interior de la cèl és negativa respecte l’exterior.
- Per tal que el Na+ sigui transportat a favor de gradient, cal disminuir la [Na+] a l’interior de la cèl per tal que tibi un altre solut cap a l’interior (en contra de gradient)  transport actiu secundari BOMBES DE PROTONS: per acidificar el pH dels lisosomes contra gradient.
BOMBA DE CALCI: transporta ions Ca contra gradient traient-los del citosol. Es troben a les mb del reticle endoplasmàtic i el porten cap a dins del reticle endoplasmàtic per disminuir/mantenir la [Ca] del citosol. Per tal que la cèl. s’adoni de l’increment de [Ca] per petit que sigui: en una cèl. secretora es dispara exocitosi massiva de les vesícules de secreció.
En una muscular dispara una contracció del múscul (filaments actina i miosina relaxats quan la [Ca] és l’adequada, si disminueix la [], els canals de Ca de la mb del reticle endoplasmàtic s’obren, augmenta la [Ca] al citosol i els filaments de miosina i activa es contrauen).
BOMBES MDR: (resistència a múltiples drogues, no tranporten ions, sinó toxines) NO ENTRA EN EL EXAMEN.
Transport actiu secundari (co-transportador Na+/glucosa).Es transporta un solut a favor de gradient i aquest tiba un altre en contra de gradient. Model que s’utilitza per l’entrada de nutrients a les cèl·lules de l’epiteli intestinal, no pot dependre de transport passiu ja que la glucosa a l’haver menjat sortiria de les cèl·lules epitelials cap a l’intestí. Zona apical (zona que toca el tub intestí) transporta nutrients cap a dins de la cèl·lula i la regió baso-lateral (zona que toca la sang) exporta aquests mateixos nutrients. Per augmentar la superfície d’absorció hi ha unes microvellositats a la zona apical.
 Co-transportador Na+/Glucosa: es troba a la superfície de la zona apical, els nutrients entren cap a la cèl·lula. Baixa concentració de Na+ a l’interior de la cèl·lula. Deixa entrar Na a favor de gradient i tiba la glucosa cap a dins sigui quin sigui el gradient (a favor o en contra). La deixem anar a través transport passiu (passa la glucosa per GLUTS) i s’exporta la glucosa. La bomba Na/K amb despesa d’ATP treu Na perquè pugui tornar a entrar glucosa gracies al Na que entra.
*La toxina del còlera (bacteri=Vibrió cholera) inactiva les bombes Na/K de l’epiteli intestinal = diarrea. Per tant, no es poden importar nutrients i aquests queden a la cavitat intestinal, augmenta la [nutrients] i l’aigua passa cap a dins de la cèl·lula i un cop dins la infla i surt cap a la cavitat intestinal per contrarestar aquest augment de [nutrients] deshidratació per pèrdua aigua cos.
*Cal transport primari que creï gradient perquè hi hagi transport actiu secundari.
4.4 Transport passiu per proteïnes canal.
Transporten ions Na, K, Cl, Ca. Cada ió necessita el seu canal (són específics). No gasten/hidrolitzen ATP, l’ió passa a favor de gradient i s’igualen les concentracions (es perd gradient). Per tornar a tenir gradient Bombes Na/K (transport actiu primari).
4.4.1 Canals d'obertura aleatòria/ espontània: No sempre estan oberts.
 Canals de fugida de K: Estan oberts molt freqüentment. Aquests i les bombes de Na/K fan que l’interior de la cèl·lula tingui càrrega negativa (=potencial de mb). En cap cas s’igualen les concentracions de K a cada banda de la mb. S’igualen les càrregues. El primer K surt fàcilment però al següent li costarà més ja que l’interior és ara més negatiu, així successivament.
El potencial elèctric en repòs: -20/-200 mV respecte l’exterior.
El potencial elèctric si transmet senyal: -20/50 mV respecte l’exterior.
4.4.2 Canals d'obertura regulada: canals regulats per voltatge, canals regulats per unió a transmissor químic, canals regulats per estrès.
 Regulats per voltatge: Es troben a la mb plasmàtica de les neurones. S’obren quan l’interior de la cèl·lula es fa menys negatiu. Responen a canvis potencial mb. Permet transmetre senyal elèctric al llarg de la mb (fan funcionar els canals de Na) Primer entra Na per transport passiu, l’interior de la cèl·lula es torna més positiva, s’obren els canals regulats per voltatge, surt el Na i la cèl·lula del costat agafa el Na per transport passiu i segueix el procés.
A vegades, els senyals elèctrics han de passar d’un tipus de cèl a un altre de diferent. Per tant, existeix: Regulats per unió a transmissor químic: aquests canals quan no tenen el neurotransmissor unit el canal està tancat, però quan s’hi uneix, el canal s’obre i deixa passar els ions a favor de gradient.
*L’acetilcolina és un neurotransmissor que permet que un senyal elèctric viatgi des d’una neurona (sinàptica) a una cèl·lula muscular (postsinàptica). Aquests canals de Na estan a la membrana plasmàtica de la cèl·lula postsinàptica. Objectiu: fer que la cèl·lula muscular es contregui mitjançant el senyal elèctric. Fem viatjar el senyal elèctric a través axó neurona, al arribar a l’extrem de la neurona, que es troben canals Ca regulats per voltatge, on quan el senyal elèctric arribi a aquesta regió, s’obren els canals i deixen passar Ca (potent senyalització cel·lular), les concentracions de Ca augmenten, i es provoca l’excositosi de vesícules sinàptiques que contenen els neurotransmissors, que al augmentar les concentracions de Ca, es provoca l’excositosi del contingut d’aquestes vesícules sinàptiques, apropant-se a la membrana plasmàtica de la neurona, i alliberant el seu contingut en l’espai entre neurona i cèl·lula muscular (clivella sinàptica). Aquests difonen per aquest espai, i a l’atzar s’enganxaran als canals de Na regulats per acetilcolina a la cèl·lula postsinàptica. Al unir-se el neurotransmissor s’obren els canals i deixen passar el Na dins cèl·lula muscular. Al entrar Na provoquen despolaritzacó cèl·lula postsinàptica. Aquesta despolarització ens causa la contracció de la cèl·lula muscular (contracció filaments actina i miosina). Una vegada el neurotransmissor s’ha abocat a la clivella sinàptica té un període de vida lliure. Per eliminar el neurotransmissor d’aquesta clivella: recaptació; la cèl·lula sinàptica torna a agafar el neurotransmissor i l’emmagatzema.
*Curare i verí de cobra s’uneixen als canals de Na regulats per acetilcolina on s’hauria d’unir aquesta, per tant, els canals queden tancats i es produeix una paràlisi muscular (bloquejen despolarització mb i per tant, no es contrau).
*Cocaína  Interfereix eliminació/recaptació neurotransmissors impedint que aquesta torni a la cèl sinàptica (hi ha senyals entre neurones ja que es queda més estona a la clivella sinàptica).
 Regulats per estrès mecànic: A l’oida hi ha canals regulats per força (P). Si no es fa força, estan tancats. Si hi ha força, s’obren. A la punta estereocilis hi ha aquests canals units per filaments.
*Quan hi ha soroll, vibra la mb respecte l’altre  estereocilis es tomben/s’inclinen i el filament tiba, obre la porta del canal i deixa passar el cations. També actuen els canals de Na+ regulats per voltatge. Es transmet i arriba als neurotransmissors de nou.
Tema 5- EL CITOESQUELET (CQ) 5.1 Introducció general al citoesquelet.
El citoesquelet és un conjunt de fibres immerses al citosol i també dintre del nucli de les eucariotes. No existeix en procariotes. Està format per tres fibres diferents:  Filaments d’actina (FA): són els més prims  Microtúbuls (µT): són els més gruixuts  Filaments intermedis (FI): la proteïna bàsica és diferent depenent del tipus de cèl·lula.
Té una mida intermèdia entre els altres dos La distribució dels filaments és diferent.
FUNCIONS DEL CQ: - Donar forma a la cèl·lula  Microvellositats (FA) de cèl·lules d’epiteli intestinal, làmina nuclear (FI).
- Canvis de forma de la cèl. (contracció per FA i filaments de miosina canvi de forma)  Fibra de múscul esquelètic (FA), Anell contràctil (FA), Pseudòpodes d’un macròfag (FA).
- Moviment i migració cèl.  Cilis (μT) de cèl·lules d epiteli bronquial, Lamel·lipodis (FA) d’un fibroblast, Lamel·lipodi (FA) d’un queratinòcit migrant humà que està migrant, Glòbuls blanc perseguint un bacteri.
- Formació de teixits forts  Filaments de queratina (FI) d’un teixit epitelial.
- Posició i moviment dels orgànuls.  Fus mitòtic (μT) d’un zigot en divisió, Fus mitòtic (μT).
*El citoesquelet pot formar diferents tipus d’estructures: estables (flagels, cilis, microvellositats, axons de les neurones,…) o dinàmiques (canvien de forma, es destrueixen) 5.2 Microtúbuls.
5.2.1 Estructura dels microtúbuls.
-Són filaments gruixuts i buits (25 nm de diàmetre). Es troben a totes les cèl·lules eucariotes i són polímers de la proteïna tubulina. Cada molècula de tubulina és un dímer (format per una α- tubulina i una β-tubulina). Interacció per enllaços no covalents.
-Cada molècula de tubulina té unit una molècula de GTP, important per la dinámica (α: el GTP no hidrolitza mai, β: pot estar en forma de GDP o de GTP; és a dir, si es pot hidrolitzar (GTPGDP)).
-α i β es disposen sempre de la mateixa manera  PROTOFILAMENT.
- 1 microtúbul = 13 protofilaments. Cada µT té dos extrems: un en que tots els protofilaments acaben en α (-) i un altre en que tots acaben en β (+) (reactiu).
- Es pot polimeralitzar segons la [tubulina lliure] al medi. (com + tubulina lliure + polimerització, s’allarga) - Cada extrem polimeritza diferent: extrem (+) polimeritza més fàcilment que el (-), és a dir, a l’extrem (-) cal més tubulina lliure.
5.2.1 Estructures cel·lulars formades per microtúbuls i centres organitzadors de microtúbuls.
En una estructura estable no existeix la polimerització ni la despolimerització: un cop formats tenen sempre la mateixa longitud. En les estructures dinàmiques, en canvi, sí que existeixen.
Dinàmiques: A totes les cèl·lules existeix la xarxa radial: és una estructura radial on els microtúbuls van des del centre de la cèl·lula fins a la perifèria, gairebé tocant la mb plasmàtica.
Determina la forma de la cèl·lula i la posició dels orgànuls a la cèl·lula en interfase. En la divisió cel·lular aquesta xarxa es destrueix i, a partir de la tubulina que la formava, ara es forma el fus mitòtic: distribueix els cromosomes entre les cèl·lules filles. Els microtúbuls de cada un té una dinàmica diferent.
Estables: - Axons de neurones: no es destrueixen i estan formats per microtúbuls - Cilis: dintre dels cilis hi ha microtúbuls formant una estructura 9 (perifèrics) +2 (centrals).
- Flagels A les cèl·lules, tots els microtúbuls es formen a partir de MTOC (Centres Organitzador de µT).
Aquests MTOCs tenen dues funcions:  Nuclear/sintetitzar els microtúbuls (posar tubulines lliures una darrere l’altre perquè es formin els microtúbuls)  Tapar l’extrem (-) dels microtúbuls per evitar que es despolimeritzin per aquell extrem.
* Els MTOC estan formats per dos centríols i material pericentriolar (el qual té un anell que té 13 molèc.de γ-tubulina.
5.2.3 Dinàmica dels microtúbuls (polimerització i despolimerització) C0 = Concentració crítica  Per sobre de la qual s’allarguen els µT i per sota de la qual s’escurcen.
 C0 Inestabilitat dinàmica µT  Alternança entre fases polimerització ràpida (segons la [tubulina] i fases de despolimerització rapidíssima. Es deu a que la tubulina només polimeritza amb GTP a la subunitat β. La tubulina lliure en prou [] amb GTP s’uneix espontàniament al µT (vel.ràpida). Quan s’uneix, el GTP s’hidrolitza i la tubulina “vermella” (amb GTP) es torna “blava” (amb GDP). La vel d’hidròlisi és cte (sempre desprès de polimerització.
-La vel polimerització noves tubulines > vel hidròlisi GTP tubulines polimeritzades.
-Per tant, al final del µT hi ha un tros amb tubulines amb GTP. Aquesta caputxa estabilitza el µT.
-Quan disminueix la [tubulina lliure], disminueix la vel  vel polim < vel hidròlisi, les tubulines passaran a tenir GDP (forma corbada), no hi haurà caputxa GTP.
El µT despolimeritza (es desmorona). No cal energia per polim/despolim.
- A les cèl els µT dinàmics estan creixen cte/ i despolimeritzant. Si trobem una vesícula, cr+... s’enganxen i s’estabilitza, si no troba res, despolim cap a una altra banda.
5.2.4 Proteïnes associades a microtúbuls (MAPs) Segons prot que estan unides al µT aquest té una estructura o una altra.
2 tipus de prot:  Unes s’associen a l’extrem del µT si es col·loquen a la zona de la mb plasmàtica, la cèl s’allarga. En cas contrari, s’estabilitza la forma de la cèl (rodona)  MAP motores  es desplacen per sobre del µT. 2 caps granulars amb ATPasa. En el moment que hidrolitza ATP avança.
Hi ha dues famílies principals que s’uneixen a les vesícules: Dineïnes: es desplacen en direcció (-) ( a l’extrem negatiu) per endocitosi Quineïnes: es desplacen en direcció (+).  per exocitosi Melanòfors: els peixo i els amfibis en tenen a la pell. Són cèl·lules que contenen grànuls de pigments disposats al llarg de tots els microtúbuls, de manera que on hi ha melanòfors, la pell queda fosca. Quan l’animal es vol fer clar, fa migrar les cèl·lules cap al centre de la cèl·lula.
Quan es vol tornar a fer fosc, les cèl·lules migren a l’extrem positiu.
5.2.5 Microtúbuls estables: cilis i flagels.
Els cilis i flagels permeten que les cèl·lules eucariotes desplacin aigua sobre la seva superfície.
-Els cilis són estructures poliformes, d’uns 0,25 μm de diàmetre, cobertes de membrana plasmàtica, que parteixen de la superfície de diversos tipus de cèl·lules eucariotes. Cada cili conté una porció central formada per microtúbuls estables que creixen a partir d’un cos basal situat al citoplasma, el qual actua com a centre organitzador del cili. Els cilis desplacen aigua sobra la superfície d’una cèl·lula o propulsen cèl·lules aïllades a través d’un medi líquid. Per exemple, alguns protozoos utilitzen els cilis per recollir partícules alimentàries, i altres com a medi de locomoció. En les cèl·lules epitelials que es troben en la via respiratòria humana, una immensa quantitat de cilis, escombra capes de mucus que contenen partícules de pols atrapades i cèl·lules mortes cap a la faringe, on són deglutides i, finalment, eliminades de l’organisme. Els cilis presents en la paret de les trompes uterines generen una corrent que contribueix a desplaçar l’òvul al llarg d’elles.
-Els flagels, que per exemple, impulsen els espermatozoides i a molts protozous, tenen una estructura interna semblant a la dels cilis, però són més llargs. Els flagels desplacen tota la cèl·lula, i en lloc de generar una corrent, propaguen ones regulars al llarg de tota la seva extensió que impulsen a les cèl·lules a través d’un medi líquid.
 Semblances i diferències: - Els dos estan constituïts per pars de microtúbuls (no per triplets) - Els cilis es troben en gran nombre, mentre que els flagels són molts menys nombrosos (normalment un o dos) - Els cilis són de menor mida, entre 5 i 10 micres, mentre que els flagels entre 100 i 200 - El moviment del cilis es de batuda, és a dir, es mouen d’un costat a l’altre, mentre que els flagels tenen un moviment ondulatori.
 Funcions dels elements ciliars: - Arrels filiars: anclen el cili al citoplasma. S’estiren i es contreuen i estan relacionades amb el moviment de batuda i l’orientació dels cilis. Formats per la proteïna centrina.
- Ponts de nexina: mantenen l’axonema organitzat - Braços de dineïna: tenen funció d’ATPasa, és a dir, produeixen l’energia necessària pel desplaçament d’uns microtúbuls sobre els altres quan es produeix el moviment ciliar - Radis i baina central: regulen l’activitat d’ATPasa de la dineïna.
Cada cili realitza un cicle repetitiu de moviment que consisteix en un cop de potència seguit d’un cop de recuperació. En el primer s’extèn totalment, dirigint el fluid cap a la superfície cel·lular; es produeix flexionant la regió basal del cili  batuda eficaç. El cop lent de recuperació, el cili regressa a la seva posició inicial, descrivint una corba, provocant poques alteracions en el fluid cel·lular  batuda de retorn.
El moviment dels flagels és en tres dimensions i varia d’uns a altres.
-Mutació del gen de la dineïna axonemal: La síndrome de Kartagener és un trastorn congénit que afecta a l’estructura del cilis i flagels.
Aquest defecte provoca alteracions al seu rastreig (absència, anormalitat o descoordinació dels cilis en conjunt). Es una malaltia autosòmica recessiva de baixa freqüència en general. Es manifesta clínicament per diferents símptomes: bronquitis obstructiva recurrent, pneumònia a repetició, sinusitis recurrent, otitis mitjana/aguda recurrent, fetge poliquístic, malalties del ronyó, problemes en el sistema nerviós central (retinopatia e hidrocefàlia), embaràs ectòpics, tots causats per defectes a l’estructura de l’axonema de cilis, a més de la infertilitat masculina (50% dels casos) por defectes en els flagels.
5.3 Filaments d'actina.
5.3.1 Estructura dels filaments d’actina.
Algunes són molt estables (microvellositat per exemple) i altres dinàmiques (com les fibres d’estrès que tensen la sup de la cèl / semiestable) i altres com lamel·lipodis (per migració de la cèl són dinàmiques /inestable) i l’anell contràctil (inestable).
L’actina és una prot globular (monòmer=1 cadena polipeptídica) que té un nucleòtid difosfat o trifosfat associat (ATP, ADP) que té lloc d’unió dins la cèl. Quan l’actina s’ha de polimeritzar s’ha de carregar amb ATP i quan polimeritza s’hidrolitza l’ATP a ADP. Els FA són estructures molt fines (no com els µT). FA són molt flexibles ( no com els µT), en un filament totes les actines tenen la mateixa orientació. 2 extrems: (+) i (-).
5.3.2 Dinàmica dels filaments d'actina.
La vel de polimerització depèn de la [actina lliure carregada amb ATP].
Cc=concentració crítica. [] mínima necessària per a que polimeritzi.
A l’inici com a forma monomèrica i desprès es manté cte en forma de filament.
Verd fosc (+) i verd clar (-) Es necessita menys [actina lliure] xk polimeritzi l’extrem (+).
Rang [actina]  el filament actina polim (s’allarga) per extrem (+) i despolim (s’escurça) per extrem(-)  efecte anomenat INTERCANVI ROTATORI (imp x migració cèl) 5.3.3 Proteïnes associades a filaments d'actina: cinturons d’adhesió, anell contràctil, fibres d’estrés.
La [actina monomèrica] a les cèl és molt elevada, per sobre Cc, llavors xk no polimeritza? Els monòmers d’actina (al citosol) estan segrestats per prot que no deixen que polimeritzi sobre un FA. Si la cèl necessita allargar FA ho pot fer ràpidament xk té l’actina.
Depenent de les prot que s’associen, els filaments tenen diferent geometria.
 FILAMINA: prot que s’associa al FA on es creuen  formació de xarxes. Forma el còrtex cel·lular (=estructura formada per FA q es troba sota mb cèl, determina la forma cèl i permet que es deformi sense trencar-se com en els eritròcits).
 TROPOMIOSINA: prot en forma d’hèlix, reforça el FA, s’enrotlla al seu voltant quan el FA ha de formar part d’un feix (//). Es pot unit a una de les prot següents que fan que els feixos siguin paral·lels: - +FIMBRINA: proteïna globular molt petita, que quan s’uneix al FA creixen feixos molt estrets, rígids  perquè l’espai entre els FA és tan petit que no hi caben proteïnes de contracció (motores). D’aquesta manera es formen feixos no contràctils, rígids, com les microvellositats.
- +α-ACTININA: proteïna globular més llarga, la qual cosa fa que la distància entre FA sigui gran i s’hi puguin establir proteïnes motores. D’aquesta manera es formen els feixos contràctils, com els cinturons d’adhesió, l’anell contràctil i les fibres d’estrés.
 PROT MOTORES (s’uneixen si hi ha α-ACTININA) - MIOSINA I: transporten vesícules al llarg del microtúbul, + petites.
- MISOSINA II: Permet feixos contràctils. Té dos caps globulars + 2 cues enrotllades. Té capacitat ATPasa. A les cèl per estar activa està en forma de filaments que són bipolars (cues de varies miosines s’enrotllen per formar els filaments, uns quants caps de miosines cap a l’esquerra i altres cap a la dreta.
Quan s’uneix l’ATP, el cap de miosina es desenganxa del FA i quan hidrolitza l’ATP s’enganxa de nou al següent. El FA es desplaça respecte filament de miosina. Per tal que el feix es contragui els FA es desplacen un cap a la dreta i l’altre a l’esq perquè es desplaça un filament respecte l’altre.
*Cap miosina es mou cap a l’extrem (+) Exemples d’estructures que tenen feixos amb miosina II: - - Cinturó d’adhesió: Contràctil. Si no esta contret la cèl te forma cilíndrica, si té una contracció forma cònica. Serveixen per canviar la forma de la cèl. Durant el desenvolupament embrionari la formació del tub neural, invaginacions de les cèl tenen lloc gràcies al cinturó d’adhesió.
Anell contràctil: Formada per FA de forma circular, formen un cinturó. Serveix per la divisió cel·lular per estrangulació (contracció).
Fibres d’estrès: estructura lineal. Contràctils perquè han de mantenir tensada la superfície de la cèl·lula unint-se a la mb plasmàtica pels seus extrems (contactes focals) i a la matriu extracel·lular (formada per fibres de col·lagen).
Proteïnes associades a un dels dos extrems de FA (+/-), el tapen i aquest no pot intercanviar actines. Queda un extrem lliure (dinàmic) que pot polimeritzar o despolimeritzar. Si tapem extrem + augmenta la concentració crítica, és més difícil que polimeritzi.
- FA + Gelsolina: fragmenta el FA fent que hi hagi més extrems i per tant, s’accelera la despolimerització i la polimerització.
5.3.4 Activació de plaquetes.
Plaquetes: cèl que estan a la sang i petites, no tenen nucli, poden tenir diferents formes. A la fotografia: B (inactivades), C (parcialment activada), D (activada) . Tapa el vas sanguini quan s’ha tallat formant un coàgul. Dins de les plaquetes hi ha molts monòmers d’actina segrestats i FA llargs (tenen el seu extrem + tapat per una proteïna). Si hi ha un tall i es talla algun vas sanguini les plaquetes s’han d’activar de manera que es formi un coàgul. Les plaquetes que toquen el vas sanguini trencat (contacte directe) o per acció de trombina s’activen i els FA llargs es tallen en molts trossos (per gelsolina) per alliberar monòmers de la proteïna segrestadora i destapar els extrems dels filaments. Per tant que passi de no contràctil (lamel·lipodi) a contràctil es passa d’una estructura de xarxa poc orientada a una amb feixos amples (paral·lels) perquè entren proteïnes motores i fibres d’estrès que tensen la sup.de la cèl i es forma un coàgul que tapa el vas sanguini trencat.
5.3.5 Migració de cèl·lules.
Per fer migrar la cèl sobre un substrat 3 processos: 1. Extendre lamel·lipodi: Fent polimeritzar els FA que no estan en forma de feixos paral·lels, sinó formant una estructura una mica orientada. Es fa un intercanvi rotatori i s’extén el lamel·lipodi endavant.
2. Adhesió del lamel·lipodi al substrat: Fent contactes focals que permeten que els FA a través de la mb plasmàtica s’enganxin a la matriu extracel·lular sota el lamel·lipodi que s’acaba d’extendre.
3. Tracció del cos cel·lular endavant: Desmontant/desenganxant els contactes focals i tibem les fibres d’estrès per contracció, es contrau la mb plasmàtica i tiba el cos cel·lular.
5.4 Filaments intermedis.
Són fibres de diàmetre entre 8 i 12 nanometres. Tipus: Citoplasmàtics (no estan a totes les cèl, no+ a aquelles que han de suportar pressions mecàniques. Les cèl de la pell, musculars, epitelials, neurones, fibroblasts) i nuclears (a totes les cèl amb nucli ja que folren l’embolcall nuclear per dins i l’aguanten).
Monòmers dels filaments intermedis són allargats, no són polaritzats (no tenen extrem +/-) i les actines són proteïnes globulars.
5.4.1 Tipus de filaments intermedis.
Segons la seva localització: citoplasmàtics i nuclears Dins citoplasmàtics segons el tipus cel·lular: - Queratines:epiteli Vimentina: teixit conjuntiu, cèl musculars i cèl neuroglials (acompanyen a les neurones) Neurofilaments: cèl nervioses.
Dins nuclears: Làmines nuclears A, B i C en totes les cèl·lules nucleades 5.4.2 Estructura i composició dels filaments intermedis: Diferents tipus de monòmers: El de queratina, el de vimentina, el de neurofilaments i de làmines nuclears (tots proteïnes filamentoses, amb extrems globulars i la resta es llarga formant una hèlix alfa).
La polimerització dels monòmers: interacciona amb un altre monòmer formant un dímer, desprès un tetràmer, octàmer... i es formen unes cordes(=filament) + fortes que microtúbuls i FA ja que són filamentosos. Interaccions polars no covalents.
De monòmer a corda o de corda a monòmer es passa segons si estan fosforilades o desfosforilades. Si traiem grups fosfat polimeritzem (es forma la corda i per tant, el nucli) i si posem grups fosfats despolimeritzen i es trenca la corda.
5.4.3 Funcions dels filaments intermedis: Es connecten filaments intermedis d’una cèl amb les d’una altra per formar una capa continua a través d’unes estructures anomenades desmosomes.
Els citoplasmàtics serveixen per connectar les cèl veïnes amb la lamina basal a través dels hemidesmosomes, les cèl·lules queden intactes i juntes. Si hi ha una mutació al gen de la queratina, no hi ha filamanents intermedis i hi ha una rotura cel·lular.
...