Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery"

Dagmara Jabłońska
6 lat temu
Przeglądów:

Błony komórki jako bariery bariery między przedziałami (kompartmentami) - zapobiegające

1 komórka wysoki niska stopień uporządkowania cząsteczek entropia układu otoczenie niski wysoka Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery bariery między przedziałami (kompartmentami) - zapobiegające mieszaniu substancji między przedziałami - zapewniające utrzymanie róŝnic w składzie i funkcji między organellami - kontrolę składu

2 transport do wnętrza i z wnętrza (selektywna przepuszczalność) odbieranie bodźców zdolność ruchu i ekspansji moŝliwość zachodzenia procesów przekształcania energii (synteza ATP) Jak zbudowane są błony plazmatyczne?

lipidów pomiary napięcia powierzchniowego błon; obserwacje własności antygenowych błon; obserwacje transportu aktywnego błony są zbudowane z lipidów i białek J. F.

3 Historia badań Jak zbudowane są błony plazmatyczne? Koniec XIX w.- badania błon erytrocytów, wodniczek komórek glonów badania przepuszczalności błon; badania rozpuszczalności błon; pomiary oporności elektrycznej błony są zbudowane z lipidów pomiary napięcia powierzchniowego błon; obserwacje własności antygenowych błon; obserwacje transportu aktywnego błony są zbudowane z lipidów i białek J. F. Danielli (1935) i H. Dawson (1943) uniwersalny model błony komórkowej białka 2warstwy trójglicerydów; białka (łańcuchy w formie rozciągniętej) J. Robertson (1959) Mikrografia elektronowa błony komórkowej erytrocytu ludzkiego model błony komórkowe ( płaszcz glikoproteinowy)

$(freeze-fracture) (technika$ kriorytownicza) - utrwalenie i

sporządzenie repliki S.J. Singer i G. L.

4 Technika mroŝenia i łamania (freeze-fracture) (technika kriorytownicza) - utrwalenie i przepojenie glicerolem (krioprotekcja) - zamroŝenie: ciekły azot (-196 o C) - przełamanie w wysokiej próŝni - sporządzenie repliki S.J. Singer i G. L. Nicolson (1972) model płynno-mozaikowy błony komórkowej Film cell membrane model

5 Lipidy błon plazmatycznych cząsteczki amfipatyczne oddziaływanie cząsteczki hydrofilowej hydrofobowej z cząsteczkami wody Dwuwarstwa lipidowa Micela lipidowa Dwuwarstwa lipidowa

6 Dwuwarstwa lipidowa - badania na sztucznych błonach Liposomy (od 25nm do 1mm) Lipidy błon: fosfolipidy glikolipidy sterole sulfolipidy (chloroplasty) lizolipidy inne Lipidy błon

NajwaŜniejsze fosfolipidy: - fosfatydylocholina (PC) (lecytyna) - fosfatydyloseryna (PS) (-) - fosfatydyloetanoloamina

7 Lipidy błon Fosfolipidy: fosfoglicerydy (55-57%) Cząsteczka tłuszczu obojętnego a cząsteczka fosfolipidu D-glicerol nierozgałęzione kwasy tłuszczowe (wiązanie estrowe) Archea L-glicerol rozgałęzione łańcuchy izoprenowe (wiązanie eterowe) NajwaŜniejsze fosfolipidy: - fosfatydylocholina (PC) (lecytyna) - fosfatydyloseryna (PS) (-) - fosfatydyloetanoloamina (PE) - fosfatydydyloinozytol (PI) - difosfatydyloglicerol =kardiolipina (CR) (prokarioty; wewn.błona mitochondrialna) fosfoglicerydy

8 NajwaŜniejsze fosfolipidy ssaczych błon plazmatycznych: -sfingomieliny (SM) sfingozyna nienasycony 18C -alkohol Glikolipidy: około 5% lipidów błon (w zewnętrznej warstwie ) na szkielecie diacyloglicerolu ( reszty cukrowe związane z C-3) głównie błony bakterii i komórek roślin zbudowane ze sfingolipidów (pochodne sfingozyny) z dołączonymi resztami cukrowymi = sfingoglikolipidy Rozmaitość sfingoglikolipidów ( około 300 rodzajów) Sfingoglikolipidy: obojętne kwaśne

9 Steroidy - cholesterol (w komórkach zwierzęcych) - fitosterole (w komórkach roślinnych) - lipidy cykliczne hopanoidy (prokarioty) - estry cholesterolu (błona jądrowa komórek zwierzęcych) A B C D (C3) (C17) RóŜny skład lipidowy błon komórkowych 5 x10 6 cząsteczek/ µm 2 błony

10 RóŜny skład lipidowy błon danej komórki Właściwości dwuwarstwy lipidowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność

fleksja Płynność - rodzaj fosfolipidów budujących błonę: stopnia nienasycenia i długości łańcuchów

11 Płynność i stan fazowy - ruchy rotacyjne: obrotowe wokół długiej osi cząsteczki - ruchy fleksyjne zginanie łańcucha alifatycznego - ruchy translacyjne ruch lateralny =dyfuzja boczna ruch transwersalny =ruchy flip-flop fleksja Płynność - rodzaj fosfolipidów budujących błonę: stopnia nienasycenia i długości łańcuchów węglowodorowych - obecności cholesterolu - temperatury (obniŝenie temperatury - utrata naturalnej płynności) Homeowiskoza adaptacyjna

Płynność zapewnia błonom elastyczność i spójność Filmy 11.1-szczypce 11.

12 Płynność zapewnia błonom elastyczność i spójność Filmy 11.1-szczypce Płynność Dwuwarstwa lipidowa Asymetria (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) Asymetria lipidów w dwuwarstwie błony komórkowej

13 Asymetria - obie warstwy dwuwarstwy lipidowej mają odmienny skład fosfolipidów - układ fosfolipidów powoduje występowanie róŝnicy ładunku pomiędzy monowarstwami - glikolipidy występują głównie w błonie komórkowej i tylko w pozacytozolowej warstwie dwuwarstwy UłoŜenie fosfolipidów w błonie erytrocytu ludzkiego Biosynteza fosfolipidów błon: w cytoplazmie Asymetria z CDP-diglicerydów i L- seryny PS PE PC PS - CO 2 + CH 3 początkowo powstają w warstwie P dwuwarstwy przenoszone przez flipazy

14 szybka dyfuzja: O 2, CO 2, N 2, benzen Dwuwarstwa lipidowa - przepuszczalność Współczynnik przepuszczalności [cm/s] Funkcje dwuwarstwy lipidowej bariera zakotwiczenie białek przekazywanie sygnału (fosfatydyloinozytole)

15 Białka błon plazmatycznych Funkcje białek błony komórkowej

białka integralne Białka integralne -transbłonowe białka monotopowe

16 Białka błon Związanie z dwuwarstwą lipidową ułoŝenie transbłonowe - białka transbłonowe zakotwiczenie poprzez lipidy (kowalencyjne) białka integralne Białka integralne -transbłonowe białka monotopowe Domena transbłonowa: fragment łańcucha o strukturze α-helisy α-helisa

białka politopowe Domena transbłonowa: kilka

Domena transbłonowa: fragmenty łańcucha w

17 białka politopowe Domena transbłonowa: kilka fragmentów łańcucha o strukturze α-helisy (bakteriorodopsyna, białko pasma 3 erytrocytu) Białka integralne -transbłonowe Domena transbłonowa: fragmenty łańcucha w formie X-pasmowej struktury β (beczułka β) Receptor OmpA E. coli LipazaOMPLA E. coli Poryna błony Rhodobacter capsulatus Transporter jonów Fe E. coli

18 Białka zakotwiczone poprzez lipidy kotwica glikozylofosfatydyloinozytolowa (GDI) C- końcowa grupa aminokwasu - kwas tłuszczowy (wiązanie amidowe) Białka powierzchniowe związane z błoną poprzez oddziaływania z innymi białkami uwalniane (przez ekstrakcję) bez zniszczenia struktury dwuwarstwy lipidowej

19 Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność Płynność błony komórkowej Białka błon poruszają się swobodnie w płaszczyźnie dwuwarstwy lipidowej Film FRAP

bakteriorodopsyna w błonach purpurowych Holobacterium - sczepienie białek błony z cząsteczkami substancji

20 ograniczenia poruszania się białek w dwuwarstwie lipidowej poprzez: - tworzenie duŝych agregatów białek w płaszczyźnie błony np. bakteriorodopsyna w błonach purpurowych Holobacterium - sczepienie białek błony z cząsteczkami substancji zewnątrzkomórkowej - wczepienie białek błony w korę komórki - sczepienie białek błony z białkami na powierzchni innych komórek poprzez: - specjalne bariery dyfuzyjne = bariery ograniczające np. w komórkach epitelialnych tight junction

21 - oddziaływania białko-lipid oraz lipid-lipid film Asymetria błony komórkowej glikoforyna (N-koniec do środowiska) receptor transferyny (C-koniec do środowiska) Kompleksy białkowe centrum fotosyntetyczne bakterii Rhodopseudomonas viridis

cytoplazma jądro błona komórkowa Mikrografia

22 Glikokaliks w komórkach zwierzęcych glikoproteiny proteoglikany glikolipidy Glikokaliks glikokaliks cytoplazma jądro błona komórkowa Mikrografia elektronowa powierzchni limfocytu ludzkiego (wybarwienie czerwienią rytenu)

adhezja komórek Film - turlanie leukocytów Kora komórki Film - efekty

23 Glikokaliks kotwiczenie białek transbłonowych ochrona powierzchni komórki zwiększenie śliskości powierzchni rozpoznawanie się komórek adhezja komórek Film - turlanie leukocytów Kora komórki Film - efekty błonowe w erytrocytach Skaningowa mikrografia elektronowa erytrocytów ludzkich

24 Kora komórki Mikrografia elektronowa sieci spektrynowej erytrocytów ludzkich

Podobne dokumenty

Błona komórkowa - funkcje a struktura?

Błona komórkowa - funkcje a struktura? komórka wysoki niska stopień uporządkowania cząsteczek entropia układu otoczenie niski wysoka Błony komórki jako bariery bariery między przedziałami (kompartmentami)