SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK sci.u-szeged.hu/plantphys

1. SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉKhttp://www.sci.u-szeged.hu/plantphysNövényélettan II. Növekedés- és fejlődésélettan 2004/2005 II. félév SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK http://www.sci.u-szeged.hu/plantphys Növényélettan II. Növekedés- és fejlődésélettan 2004/2005 II. félév. Csütörtök 8-10., TTK előadó ________________________________________________________ 1. hét febr. 03. Jelátvitel és génexpresszió (EL) 2. hét febr. 10. Növekedés és fejlődés (EL) 3. hét febr. 17. Auxin I.(TI) 4. hét febr. 24. Auxin II (TI) 5. hét márc. 03 Gibberellinek (TI) 6. hét. márc. 10. Citokininek (EL) 7. hét márc. 17. Abszcizinsav (EL 8. hét márc.24 Etilén (TI) 9. hét márc. 31. Tavaszi szünet 10. hét ápr. 07. BR, JA. (TI) 11. hét ápr. 14.. SA, Poliminok, NO (TI) 12. hét ápr. 21. Fitokróm (EL) 13. hét ápr. 28. Virágzás (EL) 14. hét máj. 05. Dolgozat 15. hét máj. 12. Értékelés ________________________________________________________ Ajánlott irodalom: Taiz-Zeiger: Plant Physiology Erdei L. (szerk): Növényélettan. Növekedés- és fejlődésélettan (JATEPress 2004) Index aláírás feltétele: Elfogadott (66%-os) dolgozat. Kollokvium (3 kredit)

2. Ára: 1600,- Ft www.sci.u-szeged.hu/plantphys

3. A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái Jelátviteli folyamatok követése fluoreszcenciás mikroszkópiásan Ca2+-koncentráció változások dohány sejtszuszpenzió kultúrákban (Dr. Szabó Margit egy. docens)

4. A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái Fitoremediáció

5. BÚZAKALÁSZ: a szemfeltöltődés folyamatának szabályozása szárazság-stressz alatt A széndioxid fixáció (Dr. Horváth Ferenc) Citokinin-szint változások (GC-MS) (Dr. Bartók Tibor, GKI)

6. Szakdolgozati témáka fotoszintézis tárgykörében 1, A nitrogén monoxid fotoszintézisre gyakorolt hatásának vizsgálata quenching analízis segítségével 2, A piretroid típusú inszekticidek fotoszintetikus elektrontranszport gátlásának finomabb feltárása Technikai háttér: PAM-2000 impulzus amplitúdó modulált fluorométer LCpro+ szén-dioxid fixációs készülék fluoreszcenciás száloptikai modullal Dr. Horváth Ferenc

7. Szakdolgozati témáka növényi membrántranszporttárgykörében 1, A KAT1 ioncsatorna működésének vizsgálata alacsony kálium koncentráció mellett, heterológ expressziós rendszerben 2, A nitrogén monoxid ioncsatorna működést reguláló szerepe zárósejtekben Technikai háttér: Új laboratórium a legmodernebb berendezésekkel HEKA EPC 10 patch clamp erősítő Nikon TS100F fluoreszcens inverz mikroszkóp Rezgésmentes pneumatikus asztal Narishige mikromanipulátor HEK sejtvonalak fenntartásához inkubátor, sterilfülke Dr. Horváth Ferenc

8. Génexpresszió, receptorok és jelátvitel

9. A prokarióta génexpresszióAz E. coli lac operonja

10. Az eukarióta gén és mRNS szerkezete mRNS-t kódoló szakasz Fehérjét kódoló szakasz 5’ vég 3’ vég Minimum promóter Szabályozó régió GC-box Szabályozó régió I I E E CAAT TATA szabályozó Terminációs jel DNS 5’ transzkripció polyA polyA pre-mRNS splicing polyA mRNS m7G”sapka”

11. A hisztonok módosítása és a kromatin rendezettsége DNS DNS Acetilált hisztonok Nem-acetilált hisztonok nukleoszóma solenoid nukleoszóma Transzkripciós faktor DNS-szál

12. Eukarióta transzkripciós apparátus Aktivátorok enhancer represszor silencer RNS polimeráz II Általános transzkripciós faktorok Koaktivátor fehérjék

13. Génexpresszió – összefoglalás, szabályozás • Szabályozási szint Szabályozó lépések • Sejtmag • Genom Kromatin  expresszálható gén • Transzkripció mRNS szintézis, cisz-, transz-ható elemek • RNS érés, transzlokáció 5’ ”sapka”, 3’ poliA szakasz splicing • Citoplazma • Transzláció riboszómához kötődés, transzláció, „targeting” • Poszttranszlációs események fehérjeszerkezet kialakítása

14. Jelek, receptorok, jelátvitelÁltalános alapelvek • A jel (szignál) • környezeti tényezők, belső faktorok • Jelérzékelés (szignál percepció) • receptorok • membrán-kapcsolt események és receptorok • citoplazmikus receptorok • Jelátvitel (szignál transzdukció) • Erősítés (citoplazma) • második hírvivők • protein kinázok, jelproteinek • nukleáris transzport • Dekódolás „értelmezés”, (nukleusz) • transzkripció • Válaszreakció • Transzláció, proteinszintézis, adaptáció

15. A szignalizációs hálózat elemei és fragmentumai… Fényreceptorokhoz kapcsolódó hálózatok fitokrómok, kriptokrómok Hormonokhoz kapcsolódó utak etilén percepció és szignallizáció citokinin percepció és szignallizáció brasszinoszteroid…. gibberellin… auxin szignallizáció nem-konvencionális utak (jázmonsav, peptidek, oligoszacharidok) A funkció szempontjából tekintve… csírázás és nyugalmi állapot szeneszcencia és programozott sejthalál abiotikus és biotikus stressz tápanyagellátás, nutriensek hiánya vagy többlete növekedés és fejlődés, fotomorfogenezis intercelluláris és szupraindividuális kommunikáció

16. A szignalizációs hálózat mérete, flexibilitása, redundanciája Méret: a genom a jelentős hányada Arabidopsis 75% (csak kinázra 600, TF-re 2000 gén) E. coli: 10% (3000-ből 300 gén) Plaszticitás háttere Redundancia: megbízhatósáag Modularitás: egy komponens több lánc eleme Stabilitás: hálózatok szoros összeköttetése nincsenek csak lineáris utak Dinamizmus: gyenge válasz/intenzív válasz • Matematikai modellezés

17. A szignalizációs hálózat modellezéseA Boole algebra

18. A szignalizációs hálózat modellezése

19. Jelátvitel Prokariotákban 1 Két-komponensű szabályozó rendszer: szenzor protein (input és transzmitter domén) válasz-regulátor protein (fogadó és output domén) autofoszforiláló hisztidin kinázok példa növényekben: fitokróm etilén és citokinin receptor

20. Jelátvitel Prokariotákban 2A két-komponensű rendszer

21. Jelátvitel Prokariotákban 3Az E. coli ozmoregulációs rendszere input szenzor protein transzmitter válaszregulátor ompC expresszálódik (kis pórus) ompF represszálódik (nagy pórus)

22. Jelátvitel Eukariotákban 1Másodlagos hírvivők: a jel amplifikálása

23. Jelátvitel Eukariotákban 2Szteroid receptorok mint transzkripciós faktorok (állati példa) Növényi szteroidhormon: Brasszinoszteroid, receptora azonban membrán-kötött BRI1 (brassinosteroid insensensitive 1, leucine-rich repeat LRR) Ser-Thr kináz

24. Jelátvitel Eukariotákban 3 A heterotrimér G-protein és a szerpentin-receptor

25. Jelátvitel Eukariotákban 4A foszfolipáz C út: IP3 és diacil glicerol

26. Jelátvitel Eukariotákban Az inozitol triszfoszfát (IP3) szerepe

27. Jelátvitel Eukariotákban 5 A foszfolipáz C (PLC) és az inozitol triszfoszfát (IP3) szerepe Növényekben még a PLA is fontos szerepet játszik: a felszabaduló linolénsav (18:3) jázmonsav képződéséhez vezet

28. Jelátvitel Eukariotákban 6 A kalcium, mint másodlagos hírvivő A jel analóg (amplitudó) és digitális (frekvencia) kódolása

29. Jelátvitel Eukariotákban 6Kalcium és inozitol triszfoszfát (IP3) együttműködés

30. Jelátvitel Eukariotákban 7Kalcium információs hálózat

31. Kalcium tranziensek jellemző paraméterei különböző környezeti tényezők hatására dohány csíranövényekben. Az adatokat a kalcium-érzékeny lumineszcens protein, az aequorin segítségével kapták Jel Lag periódus Felfutási idő A tranziens életideje (s) Oxidatív sokk 30 10 90 Hideg sokk 0 4-5 30 Hiperozmotikum 5 10 30 Anoxia 60 120 300 Elicitorok 5-10 20 45-60 Kék fény 3-6 20-30 90 Szél 0 0,3 15 Hősokk 60-180 600 1800

32. Jelátvitel Eukariotákban 8Kalcium – kalmodulin (CaM) és a kinázok CaM-kötő protein kináz (CBK) – Ser/Thr Növényekben liliom portok, kukorica, rizs Schematic representation of CCaMK showing various structural features.

33. Jelátvitel Eukariotákban 9CBK expresszió dohányban

34. Jelátvitel Eukariotákban 10Kalcium – függő protein kinázok (CDPK) Kalmodulin-inszenzitív, Ca-függő Két domén: CaMK-hoz hasonló és egy kalmodulinhoz hasonló Növényekben általánosan elterjedt

35. Jelátvitel Eukariotákban 10Kalcium – függő protein kinázok (CDPK)

36. A receptor(-szerű) tirozin kináz (RTK) Extracelluláris domén Ligand Kötőhely Autofoszforiláció Dimerizáció Transzmembrán domén Citoplazmatikus domén Kináz katalitikus domén Grb2 foszfotirozinok Raf ködődése az aktivált Ras-hoz MAP kináz kaszkád

37. MAP kinázok és PKC, CDK A MAP kináz rendszer a stresszválasz fő szereplője (hideg sokk, sebzés, érintés, kórokozók). Tranziens aktiválódás 1 perc alatt! A foszfokináz C ioncsatornákat, protein kinázt foszforilálhat. Sejtciklus szabályozása: Ciklin-dependens kinázok, CDK, Thr/ser kinázok

38. Protein alapú szignalizáció Szisztemin: sebzési reakció (rovarrágás esetén proteináz inhibítor szintetizálódik) A 14-3-3 proteinek: a jelátviteli folyamatok „mindenes” segítői. Stresszválasz kialakítása

39. Protein alapú szignalizáció

40. Oxidatív stressz:kis jelmolekulák

41. Oxidatív stressz:kis jelmolekulák

42. A növények fényreakciói • FotoszintézisPAR 400-700 nm • Fotomorfogenezis fitokróm rendszer 666/730 nm • Fototropizmusok kékfény válaszok 400-500 nm • UV-B sugárzás 280-320 nm

43. A fényreceptorok • A fitokrómok és kriptokrómok • (Előzetes )

44. A fitokróm rendszer

45. A fényreceptorok :A fitokrómok és kriptokrómok A fitokróm két formájának abszorpciós spektruma Pr Pfr

46. A fitokróm rendszer Cisz/transz izomerizáció Pr Pfr

47. A fitokróm rendszer Kromofór-kötő domének

48. A fitokróm rendszer

49. A fitokróm rendszer

50. A fitokróm rendszerCa-szignalizáció