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"

Fabian Sikorski
7 lat temu
Przeglądów:

1 Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery 1

2 Jak zbudowane są błony plazmatyczne? Jak zbudowane są błony plazmatyczne? Historia badań 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 2

3 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) 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 3

4 S.J. Singer i G. L. Nicolson (1972) model płynno-mozaikowy błony komórkowej Lipidy błon plazmatycznych cząsteczki amfipatyczne Cząsteczki polarne oddziaływanie cząsteczki hydrofilowej hydrofobowej z cząsteczkami wody 4

5 Dwuwarstwa lipidowa Micela lipidowa Dwuwarstwa lipidowa Dwuwarstwa lipidowa - badania na sztucznych błonach Liposomy (od 25nm do 1mm) 5

6 Lipidy błon Lipidy błon: fosfolipidy glikolipidy sterole sulfolipidy (chloroplasty) lizolipidy inne 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) Film - fosfolipid 6

7 NajwaŜniejsze fosfolipidy: fosfoglicerydy NajwaŜniejsze fosfolipidy ssaczych błon plazmatycznych: sfingozyna nienasycony 18C -alkohol 7

8 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 Steroidy A B C D (C3) (C17) 8

9 RóŜny skład lipidowy błon komórkowych 5 x10 6 cząsteczek/ µm 2 błony RóŜny skład lipidowy błon danej komórki 9

10 Funkcje dwuwarstwy lipidowej bariera zakotwiczenie białek przekazywanie sygnału (fosfatydyloinozytole) Białka błon plazmatycznych 10

11 Funkcje białek błon plazmatycznych (błony komórkowej) Rodzaje białek błon plazmatycznych Białka transbłonowe (integralne) Białka powierzchniowe (peryferyjne) Białka zakotwiczone 11

12 Związanie białka błony z dwuwarstwą lipidową Białka powierzchniowe związane z błoną poprzez oddziaływania z innymi białkami uwalniane (przez ekstrakcję roztworami soli) bez zniszczenia struktury dwuwarstwy lipidowej 12

13 Białka zakotwiczone poprzez lipidy kotwica glikozylofosfatydyloinozytolowa (GDI) motyw lipidowo-cukrowy C- końcowa grupa aminokwasu - kwas tłuszczowy (wiązanie amidowe) Kotwice : mirystylowe palmitylowe farnezylowe geranylo-geranylowe Białka integralne -transbłonowe białka monotopowe Domena transbłonowa: fragment łańcucha o strukturze α-helisy Film -α-helisa Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Met, Trp, Cys 13

14 białka politopowe Domena transbłonowa: kilka fragmentów łańcucha o strukturze α-helisy (bakteriorodopsyna) Białka integralne -transbłonowe Domena transbłonowa: fragmenty łańcucha w formie X-pasmowej struktury β (beczułka β) Film -harmonijka β Poryna błony Rhodobacter capsulatus Transporter jonów Fe E. coli 14

15 Rodzaje białek błon plazmatycznych Wg bazy danych OPM (orientation of proteins in membranes): Types (3 types) transmembrane (3 classes) peripheral (4 classes) peptides (4 classes) Classes (11 classes) Superfamilies (402 superfamilies) Families (690 families) Species (559 species) All proteins (2380 proteins) Eukaryotic plasma membrane (543 proteins) Nuclear inner membrane (3 proteins) Nuclear outer membrane (6 proteins) Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność 15

16 Płynność i stan fazowy 10-7 sec fleksja Płynność - temperatury (obniŝenie temperatury - utrata naturalnej płynności) Homeowiskoza adaptacyjna 16

17 Płynność błony komórkowej Białka błon poruszają się swobodnie w płaszczyźnie dwuwarstwy lipidowej Film FRAP ograniczenia poruszania się białek w dwuwarstwie lipidowej 17

18 Tratwy lipidowe film 18

19 Asymetria błon Dwuwarstwa lipidowa (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) Asymetria lipidów w dwuwarstwie błony komórkowej Asymetria UłoŜenie fosfolipidów w błonie erytrocytu ludzkiego 19

Asymetria Biosynteza fosfolipidów błon: w cytoplazmie z CDP-diglicerydów i L- seryny PS PE PC PS - CO 2 + CH 3 początkowo powstają w warstwie P dwuwarstwy przenoszone przez flipazy

20 Asymetria Biosynteza fosfolipidów błon: w cytoplazmie z CDP-diglicerydów i L- seryny PS PE PC PS - CO 2 + CH 3 początkowo powstają w warstwie P dwuwarstwy przenoszone przez flipazy Dwuwarstwa lipidowa - Asymetria na powyŝszym schemacie dwuwarstwy lipidowej błony plazmatycznej róŝne fosfolipidy zaznaczono jako: X,Y,Z. Które z tych fosfolipidów powinny mieć specyficzne flipazy? 20

21 Białka błon a asymetria błon glikoforyna (N-koniec do środowiska) receptor transferyny (C-koniec do środowiska) Kompleksy białkowe centrum fotosyntetyczne bakterii Rhodopseudomonas viridis Glikokaliks w komórkach zwierzęcych glikoproteiny proteoglikany glikolipidy 21

22 Glikokaliks glikokaliks cytoplazma jądro błona komórkowa Mikrografia elektronowa powierzchni limfocytu ludzkiego (wybarwienie czerwienią rytenu) kotwiczenie białek transbłonowych ochrona powierzchni komórki zwiększenie śliskości powierzchni rozpoznawanie się komórek; adhezja komórek Kora komórki Film - efekty błonowe w erytrocytach Skaningowa mikrografia elektronowa erytrocytów ludzkich 22

23 Kora komórki Mikrografia elektronowa sieci spektrynowej erytrocytów ludzkich Błona erytrocytu Masa - białek : fosfolipidów : cholesterolu = 2 :1 :1 (50000) (800) (386) Liczba czast: 1? 23

Podobne dokumenty

Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

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