Subiecte biologie celulară

AMP CICLIC

SEMNALIZAREA AMPc

Adenilat-ciclaza este o enizma membranara care are un siuts de legare a ATP pe fata citoplasmatica a membranei. Activata de receptor, enzima sintetizeaza din ATP, pe fata citoplasmatica, molecule de AMPc. Activarea se face prin intermediul unei proteine reglatoare ce leaga GTP sau proteina G. Pentru ca proteina G este implicata in activarea enzimatica, edte denumita proteina G stimulatoare (Gs).

In forma sa inactiva, proteina Gs exista ca heterodimer αβƴ, cu o molecula de GDP legata la lantul α. In aceasta stare lantul α pierde GDP, legand in locul sau o molecula de GTP. Legarea GTP face ca lantul α sa se disocieze de pe lanturile β si ƴ, ceea ce ii permite interactiunea cu adenilat-ciclaza, care astfel este activata pentru a produce AMPc. La mai putin de un minute, lantul α hidrolizeaza GTP, eliberand P, iar GDP ramane legat la acesta, ceea ce insa, determina disocierea sa de pe adenilat-ciclaza, care la randul ei trece iarasi in stare inactiva.

O molecula semnal poate determina atat cresterea, cat si descresterea concentratiei intracelulare a AMPc, in functie de tipul de receptor la care se leaga. De exemplu, daca receptorii β-adrenergici activeaza adenilat-ciclaza, receptorii α2 adrenergici o inhiba. Diferenta consta in proteinele G care cupleaza acesti receptori la adenilat-ciclaza. Receptorii α2 sunt cuplati la o enzima numita proteina G inhibitoare (proteina Gi). Aceasta contine un lant α inhibitor. Receptorii α2 adrenergici activati se leaga de proteina Gi, determinand legarea GTP la lantul α in locul GDP. Aceasta cauzeaza disocierea lanturilor α de lanturile β si ƴ si ambele portiuni moleculare contribuie la inhibarea adenilat-ciclazei.

ROLUL AMPc

Efectul hormonilor care determina cresterea nivelului celular al AMPc, o constituie influenta mesagerului secund asuprea acrivitatiilor unor enzime celulare. Trebuie sa subliniem ca AMPc este mesager secund pentru mai multi hormoni, dar efectele sale difera semnificativ, in functie de tipul celulei.

Daca la o preotein-kinaza inactiva se leaga AMPc, ea este activata in sensul ca devine capabila sa fisforileze anumite enzime. O asemeneaza protein-kinaza este formata din patru subunitati, doua subunitati sunt regloatoare(R), iar celalalte doua sunt catalitice(C).

Activarea protein-kinazei A induce in celule diferite efecte; cel mai studiat este efectul de stimulare a eliberarii glucozei din glicogenul celulelor hepatice si musculare.

Glicogenul, un polimer de glucoza, se gaseste in deosebi in celulele musculare si hepatice; el este forma majora de depozitare a glucozei in organism. Glucoza eliberata din glicogenul hepatic este eliberata in sange si este folosita ca sursa de energie de catre tesuturile care nu pot depozita rezerve energetice, cum este tesutul nervos.

Glicogenul este sintetizat de un anumit set de enzime si este degradat de un alt set de enzime. Sinteza si degradarea sa este reglata de catre hormonul adrenalina.

In sinteza glicogenului, o etapa importanta este catalizata de o enzima glicogensintetaza, care transfera glucoza de pe un compus intermediar, pe lantul de molecule de glucoza al glicogenului in crestere.

Degradarea glicogenului se face prin reactii succesive de indepartare a moleculelor de glucoza de pe lantul de glicogen. Aceasta reactie este catalizata de glicogenfosforilaza si se numeste fosforoliza, avand ca rezultat final glucozo-6-fosfatul.

AMPc mediaza ambele reactii. Cresterea concentratiei AMPc determina activarea subunitatiilor C ale protein-kinazei A. Aceasta activare declanseaza o cascada de reactii care, duce la activarea glicogen-fosforilazei si deci la eliberarea glucozei din glicogen.

AMPc determina nu numai stimularea degradarii glicogenului ci si inhibitia sitezei sale. Aceasta inhibitie se face insa mai direct. Astfel, subunitatile C a protein-kinazei A, activata de AMPc, fosforileaza direct enzima glicogen-sintetaza, convertind-o intr-o forma mai putin activa, ceea ce duce direct la inhibitia sintezei glicogenului.

O singura molecula de AMPc poate sa regleze un intreg grup de reactii enzimatice; aceasta face ca un efect sa fie rapid oprit atuncicand cantitatea de AMPc scade brusc.

In adipocite, celule care depoziteaza grasimi, o cascada de reactii declansata de adrenalina regleaza sinteza si degradarea trigliceridelor.

ARN POLIMERAZA I

Procesul de transcriptie, dupa o matrita de ADN cu generarea de molecule de ARN, este realizat cu ajutorul unor enzime numite ARN – polimeraze.

In momentul inceperii transcriptiei, ARN – polimeraza se leaga la o secventa de ADN, care contine o secventa de 3 nucleotide, numita situs start.

Lantul de ARN in crestere se extinde cu cate un nucleotid, succesiv, dinspre directia 5’ spre 3’. Alungirea lantului de ARN se continua pana cand se ajunge la o alta secventa speciala de pe ADN, formata din 3 nucleotide, numta semnal stop, eliberandu-se in acelasi timp si molecula de ARN transcris.

Exista 3 ARN – polimeraza:

• ARN – polimeraza I – realizeaza sinteza de ARN – ribozomal;

• ARN – polimeraza II – transcrie genele al caror ARN va fi folosit pentru sinteza proteinelor (ARN mesager).

• ARN – polimeraza III – transcrie molecule foarte mici de ARN.