Cellbiologi. Maria Ankarcrona Nov

Transkript

1 Cellbiologi Maria Ankarcrona Nov

2 Prokaryot cell Eukaryot cell 2

3 Prokaryota celler-ingen cellkärna Eukaryota celler-komplexa celler med cellorganeller och cellkärna 3

4 Cellorganellerna Cellstrukturer som finns i alla eukaryota celler och som har ett avgränsande membran och specialiserade enzymer. Cellmembranet Cellkärnan Endoplasmatiska retiklet och ribosomerna Golgi apparaten Mitokondrien Lysosomen och peroxisomen 4

5 Egenskaper som delas av alla levande organismer -genetiska koden DNA -DNA uttrycks som protein via RNA -proteiner sammansatta av aminosyror -glukos används som energi- och kolkälla -ATP används som energiintermediär -cellen är omsluten av cellmembran bestående av ett dubbelt fettlager (lipid bilayer) -celldelning -jonpumpar skapar gradient över membran t ex Na + K + pump (Na + låg, K + hög inne i cellen) 5

6 Liv kännetecknas av de fyra livsfunktionerna Rörelseförmåga Retbarhet Ämnesomsättning Fortplantning 6

7 Rörelseförmåga Cytoskeletala proteiner ger cellen dess form och rörelseförmåga. Rörelseförmågan är viktig vid celldelning, intracellulär transport och cell migration. Cytoskeletala strukturer: Mikrotubuli, intermediärfilament och mikrofilament. 7

8 Retbarhet Cell kommunikation-alla celler kommunicerar men vissa är specialiserade på snabb kommunikation och retbarhet såsom muskel och nervcell. Receptorer är mottagarmolekyler för hormoner/signalsubstanser. De kan vara av jonotrop eller metabotrop typ. 8

9 Ämnesomsättning Cellens metabolism (ämnesomsättning) indelas i: -Anabolism (uppbyggnad), kräver energi. Uppbyggnad av olika byggstenar t ex aminosyror från protein, fettsyror från fett och glukos från kolhydrater. -Katabolism (nedbrytning), frigör energi och byggdelar. 9

10 Fortplantning/ Celldelning Mitos: kroppscellers sätt att föröka sig. Mitos ger 2 dotterceller med vardera 46 kromosomer (diploid kromosomuppsättning). Meios (reduktionsdelning + mitos): Omogna könscellers förökning/mognad (spermier och äggceller). Reduktionsdelning ger 2 celler med 23 kromosomer vardera och därefter följer en mitos vilket ger slutprodukten 4 celler med 23 kromosomer vardera (haploid kromosomuppsättning). Den befruktade äggcellen och kroppscellerna har båda diploid kromosom-uppsättning. 10

11 Cellens fysiologi Hur cellen föds, lever och dör. Delning Metabolism Signalering Rörelse Transport Adhesion Autofagi Celldöd 11

12 Celldelning id= # 12

13 Metabolism Anabolism- uppbyggnad proteinsyntes, glukoneogenes, fettsyrasyntes Katabolism- nedbrytning av glukos i glykolysen och citronsyracykeln+ oxidativ fosforylering (mitokondrien) bildning av ATP (energin finns i fosfatbindningen+ NADH (donerar elektroner NAD + ) 13

14 Hur cellen utvinner energi ur mat 14

15 Signalering Cellerna i en komplex organsim kommunicerar via olika signaler. Dessa signaler kan kemiskt vara peptider, aminosyror, fettsyror eller steroid-derivat och utgöra sk tillväxtfaktorer, neurotransmittorer eller hormoner som verkar via bindning till specifika receptorer. Mekanismen att överföra extracellulära signaler till intracellulära signalkedjor kallas signaltransduktion. Bindningen mellan ligand och receptor leder därefter till att intracellulära signalkedjor aktiveras som i sin tur påverkar olika nyckelenzymer i cellen eller genreglerande proteiner i kärnan 15

16 Insulinsignalering som exempel 16

17 Rörelse Wc4PFSpzQ 17

18 Transport av molekyler in och ut ur cellen Passiv transport- ingen energi eller transportprotein krävs: diffusion/osmos Faciliterad diffusion- ingen energi krävs men transportprotein underlättar transporten över membran. Aktiv transport- energi förbrukas när transport sker med hjälp av transportprotein över membran. 18

19 Celldöd Nekros Apoptos WUTBM8tTo 19

20 Apoptos programmerad celldöd Apoptos är en morfologisk beskrivning av döende celler som skiljer sig från nekrotisk celldöd Apoptos är grekiska och betyder falla av från, termen först använd av Kerr, Wyllie och Arends 1972 Programmerad celldöd (PCD) är en term som ursprungligen användes för att beskriva celler som dör på förutsägbara tider och platser under utvecklingen Dessa termer används ibland omväxlande

21 Betydelsen av apoptos under utvecklingen och det vuxna livet Fysiologiskt -många celler dör under utvecklingen av embryot för att bilda den rätta formen på organen och kroppen hand celler dör och fingrarna formas hjärna 50 % av nervcellerna dör, caspase-3 -/- möss har neuronal hyperplasi och dör före födelsen -i vuxna individer sker en konstant omsättning av celler, för varje cell som delar sig måste en annan dö för att organens storlek ska vara oförändrad Varje dag omsätts 1000 miljarder celler. Detta motsvarar 1.2 kg celler!

22 Patologiskt Felaktig aktivering eller inhibiering av apoptos är inblandad i olika sjukdomar cancer apoptos inhiberad cancer celler överlever, tumör celler överuttrycker Bcl-2, bax ofta muterad i kolontumörer, tumörsuppressor genen p53 muterad i olika former av cancer neurodegenerativa sjukdomar apoptos aktiverad för många celler dör (Alzheimers sjukdom, Huntingtons sjukdom, Parkinsons sjukdom)

23 Morfologi Transmissionselektronmikroskopi Svepelektronmikroskopi

24 Cellens fysiologi Hur cellen föds, lever och dör. Delning Metabolism Signalering Rörelse Transport Adhesion Autofagi Celldöd 24

25 Rast 25

26 Cellorganellerna Cellstrukturer som finns i alla eukaryota celler och som har ett avgränsande membran och specialiserade enzymer. Cellmembranet Cellkärnan Endoplasmatiska retiklet och ribosomerna Golgi apparaten Mitokondrien Lysosomen och peroxisomen 26

27 Cellmembranet Dubbelt lager av fosfolipid med proteiner och kolhydrater insprängda. Fosfolipider bildar spontant ett bimolekylärt skikt pga den hydrofoba effekten. Detergenter löser upp membraner. 27

28 Membraner är flytande Fosfolipiderna är under ständig rörelse (lateral diffusion) Inom 2 sekunder kan en fosfolipid röra sig till motsatta sidan av cellmembranet Däremot är sk flip-flop ovanlig. De flesta proteiner i membranet kan också röra sig helt eller delvis. Membran-fluiditeten bestäms av: 1. Fettsyrornas längd, 2. Förekomst av dubbelbindningar i fettsyrorna 3. Närvaro av kolesterol 28

29 Lipid rafts- specialicerade delar av membranet Kolesterol Transmembranprotein Glykoprotein Här finns t ex enzymkomplex med specialiserade funktioner 29

30 Cellmembranets funktion Fungerar som barriär. Reglerar cellvolym, ph och koncentrationen av salter och andra substanser i cellen. Innehåller viktiga receptorer och molekyler för interaktion med andra celler. Över cellmembranet finns en membranpotential, dvs laddningsskillnad som är viktig för cellens kommunikation. 30

31 Små hydrofoba molekyler passerar lättast fosfollipidmembranet medan hydrofila molekyler ej kan passera. Hydrofob- oladdad, tycker inte om vatten Hydrofil- laddad, tycker om vatten 31

32 32

33 Olika typer av membranproteiner Perifera (a b): polära bindningar/ jonbindningar Integrala (c f): Multipla och kovalenta bindnigar De flesta membranproteiner är hydrofoba (vattenolösliga) 33

34 Typer av membrantransport Passiv transport- ingen energi eller transportprotein krävs: diffusion/osmos Faciliterad diffusion- ingen energi krävs men transportprotein underlättar transporten över membran. Aktiv transport-energi förbrukas när transport sker med hjälp av transportprotein över membran. 34

35 Upptag av ett ämne (A) vid diffusion och faciliterad transport a. Vid fri diffusion av A över membranet bestäms upptaget/transporthastigheten av skillnaden i koncentration ( ) utanför och innanför cellen. b. Vid faciliterad/medierad transport av A över membranet bestäms upptaget av skillnaden i koncentration ( ) utanför och innanför cellen samt av tillgången på transportprotein. V max = transporthastighetens maximum nås när transportproteinet är mättat. 35 K m =Bindningskonstanten för ett transportprotein/enzym, anger vid vilken koncentration av A som transporthastigheten är 50 % av max

36 Aktiv transport Kräver transportprotein och energitillförsel. Energi erhålls genom spjälkning av ATP eller genom koppling till en jongradient. Detta innebär att transporthastigheten är beroende av transportproteinets V max resp K m samt tillgången på ATP och/eller en upprätthållen jongradient. 36

37 Olika typer av aktiv transport T ex glukos som drivs av en Na + -gradient T ex Na + /K + -pumpen 37

38 Na + /K + -pumpen Enzymkomplex som upprätthåller cellens Na + /K + -balans mot en elektrokemisk koncentrationsgradient över membranet, det kostar energi (ATP) (mer Na + utanför än innanför cellen) 38

39 Glukostransport Drivs av Na+-gradienten över cell membranet, sk symport (1). Glukoset förs vidare ut ur cellen med hjälp av medierad diffusion (2). Tarmcell Na + -gradienten uppstår över membranet tackvare Na + /K + - pumpens arbete 39

40 Instuderingsfrågor Cellens fysiologi, membraner 15/11 1. Beskriv uppbyggnaden av den eukaryota cellens cellmembran. 2. Vilken funktion fyller cellmembranet? 3. Ge exempel på fördelar med den sk membranfluiditeten (rörligheten). 4. Beskriv hur olika ämnen transporteras över ett cellmembran. 40