1 ćwiczenia błonyid71

BIOLOGIA KOMÓRKI - ćw. 1.

BŁONY BIOLOGICZNE

- tworzą zamknięte obszary wewnątrzkomórkowej cytoplazmy, umożliwiając tym
samym ich indywidualizacje

Błona biologiczna ma kilka niezwykłych cech:

a. charakteryzuje się wybiórczą przepuszczalnością i działa jako bariera, dzięki której
możliwym jest istnienie różnic w składzie wnętrza i zewnętrznego otoczenia
komórki.
Wybiórcza przepuszczalność uwarunkowana jest istnieniem kanałów i
pomp dla jonów i substratów

b. odbiera bodźce i bierze udział w ich dalszym przekazywaniu, lub sama na nie
odpowiada

c. jest płynna co oznacza, że bez większych oporów zmienia swój kształt i
dostosowuje się do panujących ograniczeń

Pomimo swej różnorodności błony biologiczne mają wiele cech wspólnych:

a. budowa - są zbudowane głównie z lipidów i białek, z którymi mogą być
powiązane cukrowce
- lipidy wchodzące w skład błony są stosunkowo małymi cząsteczkami
zawierającymi reszty hydrofobowe i hydrofilowe
- w środowisku wodnym lipidy te spontanicznie tworzą zasklepiające się
w pęcherzyki dwuwarstwy lipidowej, które stanowią barierę dla
przepływu cząstek polarnych

- błony są strukturami płynnymi
- cząsteczki lipidów mogą szybko dyfundować wzdłuż błony, podobnie
jak białka, jeśli nie są zakotwiczone specyficznymi oddziaływaniami
- nie mogą się one natomiast odwracać w poprzek błony

b. w charakterystycznych funkcjach błon pośredniczą specyficzne białka, które
działają jako pompy, kanały, przenośniki, receptory, transformatory energii,
enzymy


c. błony są asymetryczne i obie jej powierzchnie są od siebie zawsze różne, bo z
każdej strony występuje inny zestaw białek, lipidów i cukrów


d. większość błon jest spolaryzowana elektrycznie, z ładunkiem ujemnym od strony
wnętrza zamkniętego przedziału







BUDOWA BŁON BIOLOGICZNYCH

I. LIPIDY BŁONOWE:

1. Fosfolipidy
2. Glikolipidy
3. Cholesterol

1. FOSFOLIPIDY

- pochodne glicerolu (fosfoglicerydy) lub bardziej złożonego alkoholu – sfingozyny.

fosfoglicerydy – reszta glicerolu będąca szkieletem cząsteczki + 2 łańcuchy kwasu
tłuszczowego + fosforylowany alkohol

- kwasy tłuszczowe są zwykle cząsteczkami o jednakowej liczbie atomów węgla
- najczęściej występują w nich 14- lub 16-węglowe łańcuchy
- kwasy te nie są rozgałęzione i mogą występować zarówno w postaci nasyconej,
jak i nienasyconej

sfingomieliny - druga klasa fosfolipidów
- są głównym składnikiem osłonek mielinowych

- wiele organizmów dla zapewnienia optymalnej płynności błon, wytworzyło
mechanizm umożliwiający dostosowanie zawartości nienasyconych kwasów
tłuszczowych w lipidach błonowych do temperatury. 

2. GLIKOLIPIDY

- są lipidami zawierającymi cukier

- w komórkach zwierzęcych są pochodnymi sfingozyny

- najprostszym lipidem jest cerebrozyd, w którym występuje tylko 1 reszta cukru,
glukoza lub galaktoza

3. CHOLESTEROL 

- organiczny związek chemiczny
- lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi
- jego pochodne występują w błonie każdej komórki zwierzęcej, działając na nią
stabilizująco i decydując o wielu jej własnościach
- jest także prekursorem licznych ważnych steroidów takich jak kwasy żółciowe czy
hormony steroidowe
- bierze udział w formowaniu tratw (rafty) lipidowych
- redukuje przepuszczalność błony komórkowej dla kationów wodoru i sodu

- budowa na biochemii





ASYMETRIA BŁON


Błony są:

- asymetryczne pod względem strukturalnym i funkcjonalnym
- asymetria jest częściowo spowodowana nieregularnym rozmieszczeniem białek w
błonach

- reszty cukrowe są umieszczone zawsze po zewnętrznej stronie błony komórkowej
ssaków, tworzą otoczkę zwaną glikokaliksem

Asymetria typu wewnątrz—zewnątrz 

- jest także spowodowana zewnętrzną lokalizacją węglowodanów
przyłączonych do białek błonowych
- dodatkowo, specyficzne enzymy są zlokalizowane wyłącznie po stronie
zewnętrznej lub wewnętrznej błon, jak np. w błonach mitochondrialnych i
plazmatycznych

- istnieje również asymetria poprzeczna (wewnątrz—zewnątrz) fosfolipidów
- zawierające cholinę fosfolipidy (fosfatydylochoina i sfingomielina)
zlokalizowane są przede wszystkim w zewnętrznej molekularnej warstwie
- amino-fosfolipidy (fosfatydyloseryna i etanoloamina) zaś w warstwie
wewnętrznej



























II BIAŁKA BŁONOWE

- ze względu na stopień zintegrowania z podwójną warstwą lipidową, dzielimy je na:

a) białka integralne
b) białka powierzchniowe
c) białka peryferyczne 

Białka integralne - integralne składniki błon (współdziałają z fosfolipidami)
- wbudowane w poprzek dwuwarstwy, asymetryczne
- łączą się silnymi oddziaływaniami hydrofobowymi z
węglowodorowymi łańcuchami lipidów błon

Białka powierzchniowe - wbudowane w jedną monowarstwę oddziaływują zarówno
z lipidami i białkami swojej monowarstwy jak i wielocukrami
w monowarstwie zewnetrznej 

Białka peryferyczne - przylegają do błony biologicznej ale ich C i N koniec nie są
wbudowane w monowarstwę 

- można je także dzielić ze względu na pełnione funkcje jak i łatwość ich
wyizolowania.



























ORGANELLE KOMÓRKOWE

Błony biologiczne wytwarzają przedziały, które najprościej mówiąc tworzą charakterystyczne struktury zwane organellami komórkowymi. Do organelli komórkowych zaliczamy:


1. Jądro komórkowe
2. Mitochondria

3. Siateczka śródplazmatyczna czyli retikulum endoplazmatyczne

4. Diktiosom

5. Lizosomy

6. Endosomy

7. Peroksysomy
8. Egzosomy (pęcherzyki wydzielnicze, sekrecyjne)*

*Pęcherzyki transportujące i sekrecyjne można zaliczyć do organelli, ale lepiej
traktować je jako struktury przejściowe, przenoszące materiał z obszaru do innego
obszaru komórki. Ponieważ mitochondria oraz jądro komórkowe zostaną omówione
oddzielnie skupimy się tylko na pozostałych organellach.

1.Siateczka śródplazmatyczna gładka

- syntetyzuje lipidy, glikolipidy, fosfolipidy, steroidy, cholesterol

- bierze udział w metabolizmie trucizn i leków oraz glikogenu

- stanowi magazyn dla jonów

- zwiększa wewnętrzną powierzchnię komórki

- utrzymuje łączność między strukturami komórkowymi

- dzieli wnętrze komórki na przedziały wewnątrzkomórkowe (kompartmenty)

- występuje w komórkach syntetyzujących węglowodany np. w komórkach
wątroby, i lipidy np. w komórkach kory nadnerczy

2. Siateczka śródplazmatyczna szorstka

- zawiera na swojej powierzchni liczne rybosomy

- biosynteza białek zachodzi między błonami siateczki a powierzchnią rybosomów

- bierze udział w segregacji, wyodrębnianiu i izolowaniu wyprodukowanych białek

- bierze udział w syntezie składników błony komórkowej i błon wewnątrzkom.

- występuje najobficiej w komórkach produkujących najwięcej białek np. w
komórkach trzustki; a także w komórkach nerwowych

3. Diktiosom

- jest podstawową strukturą aparatu Golgiego (którego nazwy na ćwiczeniach
unikamy jak tylko możemy)

- wykazuje charakterystyczne spolaryzowanie: biegun proksymalny (dośrodkowy)
składa się z płaskich, pustych woreczków, które przy biegunie dystalnym
(obwodowym) przyjmują kształt pęcherzyków

- odpowiada za potranslacyjną modyfikację białek i lipidów

- segregacja białek i przeznaczanie je na odpowiednie szlaki transportowe w
komórce


4. Pęcherzyki sekrecyjne

- biorą udział w egzocytozie
- odpączkowują z diktiosomu i gromadzą się w pobliżu błony komórkowej, kiedy
zachodzi potrzeba (do komórki dociera sygnał) ulegają fuzji z błoną komórkową i
uwalniają swoją zawartość na zewnątrz
- są komórkowo specyficzne


5. Pęcherzyki transportujące

- są to najmniejsze pęcherzyki w komórce, posiadające z reguły jasna macierz
- transportują substancje między lokacjami we wnętrzu komórki :

a. z ER do diktiosomu i z powrotem

b. poprzez cysterny sekwencyjne diktiosomu

c. z diktiosomu do powierzchni komórki lub z powrotem do innych
przedziałów


6. Pęcherzyki endocytarne

- powstają z wpuklenia błony komórkowej w trakcie endocytozy

- transportują pobrane substancje do lizosomów, gdzie są one trawione

- są komórkowo specyficzne

7. Lizosomy

- kuliste pęcherzyki o średnicy 0,25-0,8 μm

- zawierają enzymy hydrolityczne, m. in. fosfatazę kwaśną, kwaśne hydrolazy
rozkładające białka, lipidy oraz cukry

- biorą udział w trawieniu substancji, które dostają się do wnętrza komórek ze
środowiska zewnętrznego, w tym substancji niepotrzebnych lub szkodliwych

- biorą udział w procesach autolizy fizjologicznej i uwalnianiu tkanek od
obumierających komórek

- ich błona zabezpiecza komórkę przed enzymami, w razie jej uszkodzenia, co dzieje
się w pewnych stanach chorobowych, może dojść nawet do całkowitego
rozpuszczenia komórki czyli autolizy jeżeli zostanie spełniony warunek obniżenia pH
cytoplazmy
- same enzymy nie są aktywne w warunkach zdrowej komórki w obrębie cytoplazmy

- utrzymanie niskiego pH w lizosomach jest możliwe dzięki H+-ATPazie, która pompuje
protony do wnętrza lizosomu

- szczególnie licznie występują w makrofagach i leukocytach


- dzielą się na 2 typy:

a. lizosomy pierwotne - gromadzą enzymy syntetyzowane przez rybosomy oraz
przenoszone za pośrednictwem siateczki
śródplazmatycznej w obręb diktiosomu 
- nie biorą udziału w trawieniu wewnątrzkomórkowym

b. lizosomy wtórne - sposoby powstawania:

1. zlanie się lizosomów pierwotnych z cząsteczkami, które
wniknęły do komórki; w tym wypadku tworzy się
pęcherzyk trawiący heterofagowy, zwana
heterofagosomem

2. w wyniku trawienia struktur wewnątrzkomórkowych
powstaje pęcherzyk trawiący heterofagowy czyli
autofagosom











8. Peroksysomy

- są to pęcherzyki o rozmiarach 0,6-0,7μm

- zawierają katalazę, oksydazę D-aminokwasów, oksydazę L-α-hydroksykwasów,
oksydazę moczanową

- mają kształt elipsoidalny, wewnątrz drobnoziarnistą macierz, która w części
centralnej zagęszcza się tworząc rdzeń

- w rdzeniu znajduje się oksydaza moczanowa, a inne enzymy w części
obwodowej

- powstają wskutek oddzielenia się rozszerzonych części cystern siateczki
śródplazmatycznej, a część enzymów jest importowana z cytoplazmy

- biorą udział w utlenianiu, produkcji energii, glukoneogenezie i przemianie
purynowej, a także w usuwaniu nadtlenku wodoru, który jest toksycznym dla
komórki związkiem chemicznym

- mają zdolność do podziałów

Do zrozumienia i zapamiętania po odbytych ćwiczeniach

Pomiędzy poszczególymi organellami oraz błoną komórkową odbywa się cały czas wymiana w którą w części przypadków zaangażowane są pęcherzyki transportujące. Za ich powstanie odpowiedziale są szczególne białka tzw.
białko - klatryna oraz COP. Białko to jest odpowiedzialna za odciągnięcie fragmentu błony i utworzenie pęcherzyka przy pomocy innego białka- adaptyny, które rozpoznaje właściwy receptor (dokładnie to czy ten receptor przyłączył cząsteczkę- cargo czy też nie (w warunkach powrotu to jest główny czynnik decydujący o przyłączeniu)) a nastepnie wytwarza kompleks- receptor-adaptyna-klatryna który dyfundując w błonie odnajduje i przyłącza podobne kompleksy. W rezultacie, dochodzi do odciagnięcia fragmentu błony i wytworzenie pęcherzyka. Taki opłaszczony klatryną pęcherzyk, transportowany jest wgłąb komórki a nastepnie płaszcz klatrynowy jest zdejmowany poprzez specjalne białka (HSC70 i auksylinę)............... No dobra - tych 2 nazw nie musicie umieć. Odsłaniane są wówczas białka umozliwiające prawidłowe rozpoznanie miejsca docelowego dla pęcherzyka a także ziinicjowanie procesu fuzji. Białka te należą do układu SNARE 

SNARE (SNAp REceptor) - grupa białek należących do dużej rodziny białek
transbłonowych
- biorą one udział w rozpoznawaniu i fuzji pęcherzyków z
błoną komórkową

Białka SNARE można podzielić na dwie grupy:

v-SNARE – obecne na pęcherzykach

t-SNARE – obecne po cytoplazmatycznej stronie błony docelowej

Kiedy właściwy receptor v-SNARE przyłączy się do T-SNARE rozpoczyna się proces dokowania i fuzji pęcherzyków. Zaangażowane w ten proces są białka kompleksu fuzyjnego które łączą oba pęcherzyki i wytwarzają pomiędzy nimi środowisko hydrofobowe. Białka te o budowie filamentarnej w trakcie całego procesy fuzji cały czas skręcają się coraz silniej względem siebie co prowadzi do coraz silniejszego "wciskania" błon pęcherzyków w "siebie" oraz rozciągania małego fragmentu błony, który w rezultacie redukuje liczbę warstw- co prowadzi do powstania cienkiej warstewki główek lipidów, które w wyniku dalszego rozciąganie ulegają rozerwaniu a błony- fuzji ( widzieliście na ćwiczeniach więc to sobie rozrysujcie). W całość procesu zaangażowane są także jony wapnia które warunkują inicjację procesu fuzji!!!!! 

Co przedostaje się przez błony?

- CO2, O2, N -bez kłopotów przez błonę. 

Inne cząsteczki przedostają się ale bardzo powoli, dlatego potzrzebują kanałów trancportujących- woda też

Akwaporyny

to integralne białka błonowe, które tworzą kanały pośredniczące w transporcie wody przez półprzepuszczalne błony komórkowe. Składają się z sześciu segmentów alfa-helikalnych a ich pory mają średnicę 0,3 nm. Do obecnej chwili poznano 13 akwaporyn, które dzieli się w zależności od przepuszczalności dla wody lub innych cząsteczek.

Obecność akwaporyn w błonie cytoplazmatycznej zwiększa od 10 do 100 razy przepuszczalność dla cząsteczek wody

• Pojedynczy kanał transportuje 2-3 miliardy cząsteczek wody w ciągu sekundy

• Akwaporyny należą do bardzo starej filogenetycznej rodziny kanałów białkowych
MIP; zidentyfikowane je we wszystkich typach organizmów

• Akwaporyny transportują nie tylko wodę, ale także małocząsteczkowe związki:
glicerol, mocznik, amoniak, jony amonowe, kwas borowy, nadtlenek wodoru i
małocząsteczkowe alkohole

Akwaporyny zlokalizowano w wielu nabłonkach, śródbłonkach i wielu innych tkankach

• Pełnią wiele funkcji w procesach fizjologicznych i patologicznych:

- formowanie moczu
- sekrecja płynów
- tworzenie i usuwanie obrzęku mózgu
- regulacja ciśnienia
- metabolizm tłuszczy
- angiogeneza guzów nowotworowych
- migracja komórek


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
3 ćwiczenia BADANIE asfaltów
Ćwiczenie7
Cwiczenia 2
Ćwiczenia V
metody redukcji odpadów miejskich ćwiczenia
Ćwiczenia1 Elektroforeza
cwiczenia 9 kryzys
Ćwiczenia 1, cz 1
Ćwiczenie 8
9 ćwiczenie 2014
Cwiczenie 1
Ćwiczenie 2 Polska w europejskim systemie bezpieczeństwa
11 CWICZENIE 1 SEMESTR LETNIid 12747 ppt

więcej podobnych podstron