Základy buněčné biologie

1. Základy buněčné biologie • Ivo Šauman sauman@entu.cas.cz • Julius Lukeš jula@paru.cas.cz • Roman Sobotka sobotka@alga.cz • Michal Žurovec zurovec@entu.cas.cz http://kmb.prf.jcu.cz/cs

2. Struktura membrán Přenos látek přes membrány

3. Význam buněčných membrán • Plasmatická membrána odděluje buněčné složky od okolního prostředí. • Umožňuje organelám vykonávat specializované funkce udržováním obsahu organel odděleně od zbytku buňky (kompartmentalizace). • Zajišťuje rozhraní pro vytváření elektrochemických gradientů, které jsou nutné pro syntézu ATP a vytváření nervových vzruchů.

4. Amfipatické lipidy Proteiny Nekovalentní interakce

5. fosfatidylcholin (fosfolipid) Polární hlavička Uhlovodíkový konec odvozený z mastných kyselin Nepolární konec Nenasycený uhlovodíkový řetězec Nasycený uhlovodíkový řetězec

6. Mastné kyseliny * * * * *

7. Tři typy membránových lipidů

8. Fosfolipidy

9. Amfipatickémolekulyminimalizují interakce mezi vodním (polárním) prostředíma svými nepolárními částmi.

11. Cholesterol • Cholesterol snižuje fluiditu membrányprotože omezujepohyb uhlovodíkových řetězců. • Důležité chemické vlastnosti cholesterolu: • Hydroxylováskupina představuje polární hlavičku. • OH je navázána na pevný cholesterolový zbytek. • Má jeden uhlovodíkový konec.

12. Cholesterol

13. Fluidita membrány

14. Fluidita plasmatické membrány

15. FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)

16. FLIP (Fluorescence Loss In Photobleaching)

18. Růst membrán

19. Polarizace membrán Fosfatidylcholin Sfingomyelin Glykolipidy Cholesterol Fosfatidylserin Fosfatidylethanolamin Fosfatidylinositol

20. Polarizace membrán

21. Glykolipidy

24. Polarita cytoplasmatické membrány

25. Membránové proteiny Transport Komunikace mezi buňkami Enzymatické aktivity

26. Typy membránových proteinů

27. alpha Helix

28. Typy aminokyselin

29. Transmembránová alfa šroubovice Tloušťka hydrofobní části lipidické membrány je 3 nm. Jedna otáčka šroubovijeměří0.54 nm and je tvořena3.5 a.a. Takže transmembránová doménatvořená alfa-šroubovicí je dlouhá přibližně20aminokyselin.

30. Hydropatickýgraf

31. Hydropathy plots

32. Glycophorin • Další vlastnosti mnoha alfa helikálních transmembránových proteinů: • SH skupiny na cytoplasmatické straněmembrány jsou redukovanéa na vnější straně jsou oxidované na S-S. • Cukry jsou kovalentně navázány na určité aminokyseliny na vnější straně plasmatické membrány (glykosylace).

33. * • Protein 3 je znám jako beta-soudek(beta barrel)a je složen z antiparalelních beta skládaných listů stočených do soudkovitého tvaru. • Mnohem vzácnější než alfa-šroubovicové transmembránové domény – omezen na vnější membrány bakterií, chloroplastů a mitochondrií (Porin). • Polární aminokyselinové postranní řetězce jsou umístěny uvnitř soudku a nepolární aminokyselinové řetězce se nacházejí na vnější straně.

34. beta-skládaný list

35. beta barrels transporter channel receptor enzyme

36. Slabéneionické detergentyrozpustí membrány bez toho, aby denaturovaly membránové proteiny. Detergenty Ionické detergentyrozpustí membrány a denaturují proteiny.

37. Buněčný kortex

38. Kompartmentalizace membránových proteinů

39. Červené krvinky (SEM)

40. Přenos látek přes membrány

42. Propustnost plasmatické membrány

43. Transport molekul,kterénejsou propustnépřes plasmatickou membránu je zajišťován dvěmi hlavními třídami membránových transportních proteinů. Konformační změna “přenese” molekulu přes membránu. Vodní pór umožňujeprůchod molekul přes membránu.

44. Čtyři cesty molekul a iontů přes membránu

45. Elekrochemický gradient

46. Přenašečové proteiny (Carrier proteins) Přenašečový protein naváže transportovanou molekulu na jedné straně membrány, projde konformační změnou a uvolní molekulu na druhé straně membrány.

47. Přenašečové proteiny jsou podobné enzymům EnzymPřenašečový protein Vazebná místa pro substrát Vazebná místa pro transportované molekuly Chemicky modifikuje substrát Transportuje molekuly Rychlost reakce je saturována při Rychlost transportu je saturována při vysoké koncentraci substrátu vysoké koncentraci přenášené látky

48. Spojením konformační změny se zdrojem energie mohou přenašečové proteiny provádět aktivní transport.

49. V závislosti na tom kolik různých molekul je transportováno a kterým směrem, rozlišujeme tři základní typy transportu: uniport, symport a antiport.

50. Na+-K+ pumpa (Na+-K+ ATPase) v plasmatické membráně je antiporter, který provádí aktivní transport. Tento protein vytváří koncentrační gradient Na+ a K+ iontů.