Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

Podobne dokumenty
Błona komórkowa - funkcje a struktura?

Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

Właściwości błony komórkowej

Chemiczne składniki komórek

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

Właściwości błony komórkowej

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu

Funkcje błon biologicznych

System błon w komórkach eukariotycznych. Transport przez błony plazmatyczne. Błona komórkowa - model płynnej mozaiki

Błona komórkowa - model płynnej mozaiki

Właściwości błony komórkowej

Budowa i klasyfikacja lipidów

Transport przez błony

Właściwości błony komórkowej

Biomolekuły (3) Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. piątek, 7 listopada 2014 Biofizyka

Właściwości błony komórkowej

Znamy tylko kilka typów monomerów, ale z nich powstają miliony. Poza wodą, biomolekuły dzielimy na cztery klasy:

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

Transportowane cząsteczki CO O, 2, NO, H O, etanol, mocznik... Zgodnie z gradientem: stężenia elektrochemicznym gradient stężeń

Przedziały wewnątrzkomórkowe siateczka śródplazmatyczna (ER)

Izoenzymy. Katalizują te same reakcje, ale różnią się właściwościami fizycznymi lub kinetycznymi. Optimum ph. Powinowactwo do substratu

Przedziały wewnątrzkomórkowe siateczka śródplazmatyczna (ER) Pochodzenie ER


Lipidy (tłuszczowce)

Budowa i klasyfikacja lipidów

Przedziały wewnątrzkomórkowe siateczka śródplazmatyczna (ER)

Mitochondria. siłownie komórki

Badanie przejść fazowych w błonach biologicznych metodą pomiaru anizotropii fluorescencji 1. Wstęp

wielkość, kształt, typy

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1. (51) IntCl7 G09B 23/26 G01N 33/00. (73) Uprawniony z patentu:

Przedziały komórkowe siateczka endoplazmatyczna (ER)

Przedziały komórkowe siateczka endoplazmatyczna (ER)

Proplastydy. Plastydy. Chloroplasty biogeneza. Plastydy

(węglowodanów i tłuszczów) Podstawowym produktem (nośnikiem energii) - ATP

Transport pęcherzykowy

Budowa komórkowa organizmów Składniki plazmatyczne i nieplazmatyczne komórki - budowa i funkcje

Chemiczne składniki komórek

C ZĘ Ś Ć II: BŁO N Y B I O L O GI C Z N E I TR A N S P O R T P R ZE Z N I E 1. BUDOWA I FUNK C J E BŁO NY KOMÓR K O W EJ

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości.

oksydacyjna ADP + Pi + (energia z utleniania zredukowanych nukleotydów ) ATP

Molekularna organizacja komórki

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek (współpracujących ze sobą) o podobnej strukturze i funkcji. komórki. macierz zewnątrzkomórkowa

Błona komórkowa neuronu w TEM

Komórka - budowa i funkcje

WITAMY NA KURSIE HISTOLOGII

Ćwiczenie 2. Lipidy (I)

Transport makrocząsteczek

WITAMY NA KURSIE HISTOLOGII

Substancje o Znaczeniu Biologicznym

Z47 BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROFIZJOLOGICZNYCH BŁON KOMÓRKOWYCH

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek współpracujących ze sobą (o podobnej strukturze i funkcji) komórki

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

Dr. habil. Anna Sałek International Bio-Consulting, Germany & Domatec GmbH, Germany kwiecień 2008, Kraków

Część I: Błony biologiczne. Biofizyka II przedmiot obieralny Materiały pomocnicze do wykładów prof. dr hab. inż. Jan Mazerski

Makrocząsteczki. Przykłady makrocząsteczek naturalnych: -Polisacharydy skrobia, celuloza -Białka -Kwasy nukleinowe

Błony biologiczne. 1.Rola błon komórkowych. 2. Budowa błon biologicznych. 3. Kanały.

BUDOWA I FUNKCJONOWANIE KOMÓRKI

Tematy- Biologia zakres rozszerzony, klasa 2TA,2TŻ-1, 2TŻ-2

Bioinformatyka wykład 9

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Komórka eukariotyczna

Lipidomika z wykorzystaniem spektrometrii mas. Elisabete Maciel, Eliana Alves, Pedro Domingues, Rosário Domingues

Lipidy budowa i znaczenie. Liposomy

wyjaśnienie na przykładzie działania rozdzielacza i chromatografii podziałowej

1. SACHARYDY W ŻYWNOŚCI - BUDOWA I PRZEKSZTAŁCENIA

Wykład 14 Biosynteza białek

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Mitochondria - siłownie komórki

Transformatory energii (mitochondria i chloroplasty) Pochodzenie mitochondriów i chloroplastów

Nukleotydy w układach biologicznych

Wprowadzenie do biologii molekularnej.

Transport pęcherzykowy

Zagadnienia seminaryjne w semestrze letnim I Błony biologiczne

Plan działania opracowała Anna Gajos

Przegląd budowy i funkcji białek

Badanie oddziaływań związków biologicznie aktywnych z modelowymi membranami lipidowymi

Struktura i dynamika błon biologicznych Transport przez błony Receptory błonowe i wewnątrzkomórkowe Receptory hormonalne

Informacje. W sprawach organizacyjnych Slajdy z wykładów

HORMONY STERYDOWE I PODOBNIE DZIAŁAJĄCE

MECHANIZMY RUCHÓW KOMÓRKOWYCH - DZIAŁANIE ANESTETYKÓW NA KOMÓRKI

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011

Bliskie spotkania z biologią. METABOLIZM część II. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW

Peroksysomy. Peroksysomy Import białek sekwencje sygnałowe: Ser-Lys-Leu C-koniec (zazwyczaj) peroksyny; białka receptorowe i kanałowe (?

Modelowanie molekularne układów błonowych: badania biofizyczne

Scenariusz lekcji przyrody/biologii (2 jednostki lekcyjne)

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek współpracujących ze sobą (o podobnej strukturze i funkcji) komórki

Profil metaboliczny róŝnych organów ciała

FIZJOLOGIA ORGANELLI (jak działa komórka?)

PODSTAWY BIOTECHNOLOGII

Sławomir Kalinowski WPŁYW POTENCJAŁU POLARYZUJĄCEGO NA POJEMNOŚĆ DWUWARSTWOWYCH MEMBRAN LIPIDOWYCH

LIPIDY TO SKŁADNIKI ORGANIZMÓW ZWIERZĘCYCH I ROŚLINNYCH.

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

DNA musi współdziałać z białkami!

FIZJOLOGIA ORGANELLI (jak działa komórka?)

Transport makrocząsteczek (białek)

Na początek przyjrzymy się więc, jak komórka rośliny produkuje ATP, korzystając z energii światła w fazie jasnej fotosyntezy.

cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma Jądro komórkowe

MECHANIZMY WZROSTU i ROZWOJU ROŚLIN

CYTOSZKIELET CYTOSZKIELET Cytoplazma podstawowa (macierz cytoplazmatyczna) Komórka eukariotyczna. cytoplazma + jądro komórkowe.

Transkrypt:

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

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?

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)

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

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

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

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

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

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

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

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 11.2 - Płynność Dwuwarstwa lipidowa Asymetria (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) Asymetria lipidów w dwuwarstwie błony komórkowej

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

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)

Białka błon plazmatycznych Funkcje białek błony komórkowej

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 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

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

Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność Płynność błony komórkowej Białka błon poruszają się swobodnie w płaszczyźnie dwuwarstwy lipidowej Film 11.7 - FRAP

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

- 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

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

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

Kora komórki Mikrografia elektronowa sieci spektrynowej erytrocytów ludzkich