Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe. Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych. przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe. Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych. przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe"

Marek Jarosław Szewczyk
6 lat temu
Przeglądów:

1 Błona komórkowa (błona plazmatyczna, plazmolema) Występuje u wszystkich organizmów żywych (zarówno eukariota, jak i prokariota) Stanowią naturalną barierę między wnętrzem komórki a środowiskiem zewnętrznym Jednocześnie błona komórkowa zapewnia selektywną wymianę substratów i produktów metabolizmu komórkowego

2 Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe

4 Błony komórkowe stanowią drugie podstawowe środowisko w komórce środowisko hydrofobowe Budowa błony model płynnej mozaiki Nägeli 1855 pierwsze doniesienia o istnieniu błony komórkowej (przenikanie barwników do kom. roślinnych) Overton 1865 wydedukował w oparciu o fakt efektywniejszego przenikania substancji rozpuszczalnych w tłuszczach niż nierozpuszczalnych, że istotnym składnikiem muszą być lipidy

5 Gorter i Grendel 1896 wyekstrahowali acetonem lipidy z błony erytrocytu i stwierdzili, że powierzchnia monowarstwy jest 2x większa od powierzchni krwinek Hipoteza błona z dwuwarstwy lipidowej

6 Cole 1932 niskie napięcie powierzchniowe w błonach komórkowych w porównaniu do sztucznej dwuwarstwy lipidowej Hipoteza napięcie pow. obniża obecność białek

7 Danielli 1935 model błony komórkowej Błona komórkowa Symetria budowy, brak ustalonej grubości zastosowanie mikroskopu elektronowego 7 10 nm

8 Robertson 1957 model asymetrycznej błony komórkowej Asymetria warstwy białkowej Lata 60-te rozkwit ilości modeli np. mitochondrialne 75% białek

9 Singer i Nicolson 1970 model płynnej mozaiki błony komórkowej Płynny roztwór monomerów lub agregatów białkowych zawieszonych w warstwie lipidowej

10 Model spełnia trzy warunki 1. asymetria 2. dynamiczność 3. płynność Błona komórkowa Z biegiem czasu kolejne modyfikacje rozdzielenie białek między morfologicznie różne domeny danej błony

12 Erytrocyt model niemal doskonały 1. Łatwość dostępu 2. Brak błon wewnętrznych plazmolemma bez zanieczyszczeń 3. Łatwe otrzymywanie i oczyszczanie 4. In site out metoda odwróconych pęcherzyków

13 Asymetria lipidów fosfolipidy aminowe fosfolipidy cholinowe Błona komórkowa Asymetria błony

14 Asymetria obserwowana jest w występowaniu białek - białka powierzchniowe - białka integralne glikoproteiny charakterystyczne dla powierzchni zewnętrznej

15 Technikafreeze-fracture umożliwiła wykazanie istnienia białek integralnych Błona komórkowa

16 Białka integralne silnie oddziałują z dwuwarstwą lipidową charakter hydrofobowy Wyodrębnienie możliwe po zastosowaniu silnych detergentów

18 Istotną techniką w badaniu funkcji białek błonowych jest rekonstytucja w sztucznym układzie lipidowym

19 Glikoforyna błony erytrocytu pierwsze białko błonowe, którego sekwencja aminokwasowa została ustalona

20 Płynność błony - odwrotność lepkości średnia geometryczna lepkość wzdłuż osi symetrii błony (pot. sztywność) Uzależniona od składu lipidów kw. nienasycone cholesterol

21 Organizmy żywe potrafią regulować skład tak, aby utrzymać względnie niezmienną płynność w zmieniającej się temperaturze otoczenia

23 Dynamiczność (molekularna) Błona komórkowa związana z ruchliwością lipidów i białek budujących błonę Szeroki zakres czasowy od wibracji molekularnych do ruchów transwersalnych całych cząsteczek kilka dni Relacje między ruchem molekularnych a lepkością najlepiej charakteryzuje współczynnik dyfuzji

24 Dyfuzja spontanicznie zachodzący proces prowadzący do wyrównania stężeń w dostępnej objętości płynu (gazu lub cieczy) będący wynikiem bezładnych ruchów cząsteczek substancji obecnych w płynie. Ruchy Browna są makroskopowym (dla fizyka; mikroskopowym dla biologa) przejawem dyfuzji.

25 Średni kwadrat przesunięcia cząstki poruszającej się ruchem chaotycznym wzdłuż osi x po czasie t jest równy <x> 2 = 2 D t gdzie D jest współczynnikiem dyfuzji charakterystycznym dla danej cząstki (cząsteczki) w określonym środowisku Dla cząstki kulistej D = kt/6πη πηr gdzie k stała Boltzmanna, T temperatura (bezwzględna), η- lepkość ośrodka, r promień cząstki

26 Ruch cząsteczek w dwuwarstwie Ruch fragmentów jednej cząsteczki w stosunku do pozostałych części Ruch cząsteczki jako całości Ruch rotacyjny Ruch translacyjny Ruch lateralny Ruch transwersalny

27 1. Ruchy fragmentów odbywają się wokół pojedynczych wiązań C-C Nie są to ruchy całkowicie swobodne bariera energetyczna 3,5 kcal/mol Ruch możliwy w temperaturze pokojowej czas krótszy niż 10-9 s 2. Ruch całych fragmentów fosfolipidów - wypadkowa kombinacji ruchów wewnątrzcząsteczkowych

28 Ruch cząsteczki jako całości Błona komórkowa I. Ruchy rotacyjne Ruchy izotropowe nie posiadają wyróżnionej osi ruchu w przestrzeni małe, hydrofobowe, kuliste cząsteczki wewnątrz dwuwarstwy Dyfuzja izotropowa opisana może być współczynnikiem dyfuzji rotacyjnej zdefiniowanym jako średnie kwadratowe przesunięcie kątowe w czasie 2 D rot 4 t

29 Ruch cząsteczki jako całości Błona komórkowa Fosfolipidy rotują wokół swojej długiej osi lub wykonują ruchy wahadłowe po płaszczyźnie stożka Do opisu ruchu rotacyjnego białek zastosowano układ modelowy kształt cylindryczny symetrycznie zanurzony w dwuwarstwie lipidowej stała Boltzmanna W takich warunkach D kt = Πηhr 2 wsp. lepkości promień białka

30 Ruch cząsteczki jako całości Błona komórkowa II. Ruchy translacyjne 1. Ruchy lateralne (dyfuzja lateralna) wymiana miejscami dwóch sąsiadujących ze sobą cząsteczek czas połówkowy 10 7 s współczynnik dyfuzji lateralnej D średnie kwadratowe przesunięcie w czasie T = 2 < l > 4t

31 Ruch cząsteczki jako całości Błona komórkowa II. Ruchy translacyjne 2. Ruchy transwersalne (dyfuzja transwersalna) Czas połówkowy dla fosfolipidów w 22 C powyżej 80 dni Silnie zależny od składu dwuwarstwy

32 Ruchy transwersalne powinny eliminować asymetrię błony Za utrzymanie tej asymetrii odpowiedzialne są białka kinazy fosfolipidowe (flipazy, translokazy)

33 Znakowane fluorescencyjnie przeciwciała umożliwiają badanie ruchliwości białek błony

34 Dyfuzję składników błony można mierzyć techniką odzyskiwania fluorescencji (FRAP)

35 Dyfuzję składników błony można mierzyć techniką odzyskiwania fluorescencji (FRAP)

36 Dyfuzję składników błony można mierzyć techniką odzyskiwania fluorescencji (FRAP)

Podobne dokumenty

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu nauka o czynności żywego organizmu Stanowi zbiór praw, jakim podlega cały organizm oraz poszczególne jego układy, narządy, tkanki i komórki prawa rządzące żywym organizmem są wykrywane doświadczalnie określają