• Nie Znaleziono Wyników

FIZJOLOGIA ORGANELLI (jak działa komórka?)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "FIZJOLOGIA ORGANELLI (jak działa komórka?)"

Copied!
19
0
0

Pełen tekst

(1)

Jerzy Dzik

Instytut Paleobiologii PAN Instytut Zoologii UW

2017

FIZJOLOGIA ORGANELLI (jak działa komórka?)

Wstęp do biologii

3

.

(2)

KOMÓRKA

elementarnym osobnikiem

wyodrębnienie błoną od środowiska

przestrzenne uporządkowanie metabolizmu zapewnienie skutecznego dziedziczenia

w pełni możliwe na poziomie organizacji bakterii

jak wyglądał pierwszy organizm komórkowy?

(3)

PIERWOTNA

forma komórki

odrębność archeobakterii to artefakt podwyższonej mutagenezy?

pierwsze drzewa molekularne trójdzielne

wiązania eterowe w błonie i metylacja rybozy – przystosowania archeobakterii do środowiska prawdziwie pierwotne są bakterie Gram-ujemne

Prokaryota

Carl R. Woese (1928-2013) 1977 królestwo Archaea

Patrick Forterre (1949-) 1996 wtórność Archaea

(4)

mureina wzmacnia ale ogranicza wzrost między błonami "magazyn" protonów białka błonowe wykorzystują tę energię

antybiotyki swoiście blokują syntezę ścianki

SWOISTOŚĆ

ścianek bakterii

Escherichia coli Negibacteria

Negibacteria (Gram-ujemne)

Posibacteria (Gram-dodatnie)

lipopolisacharydy mureina (glikoproteina) fosfolipidy

fosfolipidy

mureina

białko Ftsz homologiczne tubulinie

(5)

rzęski z rotorem niehomologiczne wici

działają jak syntaza ATP – energia z przepływu protonów (H+)

receptor na błonie wyzwala kaskadę sygnałów zmieniającą kierunek obrotu

rzęski

Salmonella rotor

rzęska

bakterie zdolne do ruchu i orientacji przestrzennej

flagellina

RZĘSKI

bakterii

kriomikroskopowy tomogram

Bdellovibrio rzęska

pili

nukleoid

rybosomy błona zewnętrzna

błona komórkowa

pory

(6)

chloroplasty (i mitochondria) mają koliste (bakteryjne) DNA ale większość ich genów jest w jądrze

symbioza (a może rozbieżna ewolucja wewnątrz komórki?)

wszystkie chloroplasty pochodzą od wspólnego przodka

CHLOROPLASTY

powstały z sinic

Konstantin S. Mereżkowski (1855-1921) 1909 symbiotyczna teoria pochodzenia

chloroplastów alternatywne wyjaśnienia autonomii genetycznej

(7)

bez genów z jądra macierzystego chloroplasty są niezdolne do życia

wtórna endosymbioza bardzo trudna

CHLOROPLASTY

powstały tylko raz

wchłonięcie całej komórki wraz z chloroplastem?

chlorofil b chlorofil c

chlorofil a

(8)

PIERWSZE

eukarioty

chloroplasty krasnorostów są jak komórki sinic krasnorosty nie mają wici (nawet ich plemniki) być może są bliskie przodkowi eukariotów

pierwotny krasnorost Dixoniella antena zbierająca energię świetlną

u sinic i krasnorostów

eukarioty odziedziczyły fotosyntezę po bakteriach jądro

chloroplast

(9)

energia fotosyntezy zmagazynowana w ATP jest wykorzystywana do syntezy glicerynianu (3C)

z niego glukoza (6C) i lipidy jako zasobniki energii

ASYMILACJA

dwutlenku węgla

Melvin Calvin (1911-1997) 1950 „ciemna” reakcja fotosyntezy

przebiega na tylakoidach sinic i chloroplastów

karboksylaza

rybulozobisfosforanu

(10)

heksozy (6C) i ich polimery do przechowania energii przy odłączaniu reszt fosforanowych przemienia się glicerynian (3C) w pirogronian (3C)

kompleksy enzymów w cytoplazmie – źródło energii przy deficycie tlenu

GLIKOLIZA

energia z cukrów

glikoliza

synteza glukozy (u zwierząt)

glikoliza to nie zwykłe odwrócenie glukoneogenezy, lecz ewolucyjna modyfikacja

(11)

cytrynian

połączenie octanu (2C) i szczawiooctanu (4C) w cytrynian (6C) poprzedza kolejne utleniania do CO2 aż do powrotu do 4C

NADH źródłem protonów między błonami mitochondrium

ODDYCHANIE

tlenowe mitochondriów

Hans A. Krebs (1900-1981) 1937 cykl kwasu cytrynowego

ATP wyprodukowane w mitochondriach transportowane do cytoplazmy

mitochondrium

z cytoplazmy do mitochondrium

(12)

cytoszkielet reguluje stosunki w obrębie komórki

SZKIELET

komórki eukariotycznej

mikrotubuli

filamenty pośrednie

„włókna kurczliwe”

SEM

cytoszkieletu

złożone funkcje dużych komórek rozdzielone pomiędzy ich oddziały z błony (organelle) rozmieszczenie organelli i komunikację między nimi zapewniają włókna z białek globularnych (tubuli) i fibrylarnych

(13)

WŁÓKNA

cytoszkieletu

SEM keratyna

filamenty białkowe nadają kształt komórce i określają położenie organelli

podobieństwo sekwencji aminokwasowych dowodzi ich konserwatyzmu ewolucyjnego a więc ważności funkcji

homologia białek filamentów pośrednich

lamina jądrowa w SEM

keratyna jest szczególnie odporna

β-keratyna gekkona

(14)

RURKOWATY

cytoszkielet

podjednostki tubuliny

bakteryjne FtsZ mikrotubule

znakowane przeciwciałami w mikroskopie konfokalnym

sztywność cytoszkieletowi zapewniają mikrotubule

ze śrubowo rozmieszczonych cząsteczek globularnej tubuliny pokrewnej FtsZ bakterii (a nie flagellinie)

transport w komórce wzdłuż mikrotubul

mikrotubulus

(15)

ATPazy zamieniające energię chemiczną w mechaniczną

TRANSPORT

w cytoplazmie

kinezyna (ATPaza)

dyneina

„kroczące ATPazy” przemieszczają obiekty wzdłuż mikrotubul w kierunkach określonych przez polarność tubuliny

mikrotubulus

2ATP na

„krok”

16 nm

TEM

(16)

główki miozyny „kroczą” po agregatach

polarnych podjednostek globularnej aktyny podobnie jak inne ATPazy po mikrotubuli pociągając za sobą całe filamenty miozyny

kroczące ATPazy miały wspólnego przodka

KURCZLIWOŚĆ

cytoplazmy

aktyna

aktyna znakowana przeciwciałami w mikroskopie konfokalnym

(17)

mikrotubule w zestawach 9×2+2 (nasada 9×3) powiązane białkami zginane przez dyneinę

sygnał wapniowy wzdłuż błony

WICI

z cytoszkieletu

dyneina para mikrotubul

wić

mikrotubulus białko łączące tubuli

struktura powielana pozachromosomowo

(18)

kulista cysterna błony jądrowej wzmocniona siatką laminy pory w cysternie regulują przepływ do i z cytoplazmy

pory jądrowe umożliwiają eksport podjednostek rybosomów ale blokują import całych rybosomów

przez pory do jądra trafiają enzymy do syntezy RNA i DNA

u eukariotów rybosomy prowadzą translację na błonie retikulum

TRANSPORT

przez pory jądrowe

por jądrowy

jądro

(19)

znaczna część struktur i właściwości fizjologicznych

eukariotów jest przez nie odziedziczona po prokariotach być może częściowo drogą endosymbiozy

swoisty i wyłączny dla nich jest cytoszkielet

porządkujący struktury błonowe i transport w komórce

cysterna błony jądrowej rozdzieliła translację od transkrypcji

ISTOTA

eukariotyczności

Cytaty

Powiązane dokumenty

W obu przypadkach wskaż cechy, które sprawiają, że dana reklama Ci się podoba

warto´sci alfa ´zródła, czyli przez (1-warto´s´c alfa celu) GL_DST_ALPHA mno˙zy kolor ´zródł ˛ a przez warto´s´c alfa celu. GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA mno˙zy kolor ´zródła

Uczniowie zapisują wybrane równania tworzenia peptydów (np. Uczniowie na podstawie wiadomości z lekcji biologii dokonują klasyfikacji białek. Nauczyciel, podsumowując

W aktach perswazyjnych zawsze obecna jest jakaś ocena (jawna bądź ukryta). Barańczaka można wskazać elementy wartościowania lub narzucania wartości odbiorcy.

Jajo zawiera surowce odżywcze pozwalające na rozwój zarodka bez dostępu do organizmu macierzystego i zewnętrznych źródeł pożywienia oraz stosunkowo bezpieczne środowisko, ale

– Zakładając, że podane numery faktycznie odpowiadają kolejności powstawania linexów, a za to mogę ręczyć, gdyż sam zgromadziłem w tym zakresie odpowiednie

Jeśli chcemy wyznaczyć wszystkie liczby pierwsze nieprzekraczające n, wypisujemy na kartce liczby naturalne od 1 do n, wykreślamy 1, bo nie jest pierwsza, zostawiamy 2 i

Porusza się ono po spirali, owijając się coraz szybciej i po coraz to mniejszym promieniu wokół ołówka.. Początkowo tarcie sznurka o ołówek jest niewielkie, bo niewielka jest