Ämnesomsättning Vad är liv? Avgränsad från yttermiljö Svarar på stimulans utifrån Förmåga till reproduktion Nedärvning av egenskaper - Artlikhet Vad krävs för liv? organiska ämnen, fr.a. makromolekyler, dessa består av: Kol det grundämne som ger huvudstrukturen Övriga ämnen som ingår i biomolekyler, som aminosyror och DNA, t.ex. H, N, O, P och S Vatten Energi Kontroll/styrning 1 2 Allt liv består av celler! En cell kännetecknas av att den: avgränsas från omgivningen av ett membran utbyter material selektivt med sin omgivning har en egen ämnesomsättning förökar sig genom delning har ett eget ärftlighetsmaterial En organism kan vara en- eller flercellig Livets uppkomst Det liv vi känner idag har antagligen utvecklats från en och samma urcell Denna urcell var antagligen från början mycket ineffektiv, men klarade sig därför att det fanns gott om näring och inte fanns någon konkurrens Att nytt liv skulle utvecklas från död materia idag är osannolikt, eftersom det nu finns så hård konkurrens i naturen 3 4 1
Indelning av organismvärlden Indelning av organismvärlden Carl von Linné 1700-tal Systematiserade ffa växter Ju mer lika ju närmare besläktade Gav logiska namn Binär nomenklatur ett artnamn och ett släktnamn Homo sapiens Anemone nemorosa Pseudomonas fluorescens Art Släkte Ordning Klass Rike Homo sapiens Homo Primates Mammalia Animalia 5 Idag är DNA-sekvens viktigt för indelningen Vanligen används en gen för ribosomalt RNA, 16S (Archaea och Bacteria) och 18S (Eukarya) Alla organismer har genen - livsviktig Har samma funktion (proteinsyntes) hos alla organismer Lagom stor 6 Indelning av organismvärlden Bacteria Baserat på DNA-sekvenser har organismvärlden delats in i tre huvudgrupper eller domäner: Bacteria Archaea Eukarya Finns i alla vanliga miljöer Jord Luft Vatten Mat I oss! (ung. 10 14 bakt.) 10 30 bakterier på jorden Vissa är patogena (sjukdomsalstrande) De flesta är oskadliga för oss Bakterier är nödvändiga för att ekosystemen ska fungera Carlson & Linder, fig 1.1 7 8 2
Archaea Prokaryoter Vanliga i extrema miljöer heta källor iskalla vatten extremt salta, sura eller basiska miljöer Men finns också i vanliga miljöer, t.ex. i havet Inga kända patogener Skiljdes ut som egen grupp för ca 30 år sedan Betydligt färre kända arter än hos Bacteria 9 Bacteria + Archaea = PROKARYOTER enkel cellstruktur, saknar membranavgränsad cellkärna 10 Eukaryoter Alla flercelliga organismer är eukaryoter Växter Djur Svampar Egenskaper hos de tre domänerna Utöver skillnader i DNA-sekvenser i 16S/18S-genen, finns andra skillnader: Men många eukaryoter (de flesta grupperna) är encelliga Alger Jäst protozoer eller protister 11 12 Alger 3
Vad är en cell? Byggnad Råvaror Vad är en cell? Distribution Produktion Sophantering Arbetare Huvudkontor Infrastruktur 13 14 Celltyper Celltyper Bio A sid 141-142 Jämförelse mellan bakteriecell och djurcell 15 Bio B sid 5 En växtcell. Har djurcellens organeller samt ofta också kloroplaster och vakuol. Har dessutom cellvägg. 16 4
Prokaryot cell Vertikal genöverföring Härifrån styrs cellen All strategi cellen behöver är lagrad här Inga beslut allt förprogrammerat Förändringar i programmeringen: Mutationer genöverföring, tex plasmider (prokaryoter) sexuell omkombination (eukaryoter) bakteriecell 17 Härifrån styrs cellen All strategi cellen behöver är lagrad här Inga beslut allt förprogrammerat Förändringar i programmeringen: Mutationer genöverföring, tex plasmider (prokaryoter) sexuell omkombination (eukaryoter) Identiska! 18 Vertikal genöverföring Prokaryot cell Prokaryot cell Nukleoiden Härifrån styrs cellen All strategi cellen behöver är lagrad här Inga beslut allt förprogrammerat Förändringar i programmeringen: Mutationer genöverföring, tex plasmider (prokaryoter) Horisontell genöverföring Diffus struktur En kromosom kan vara: Cirkulär Linjär (ovanligt) Plasmider genetiskt material utanför kromosomen Är ofta olika! sexuell omkombination (eukaryoter) 19 20 5
Translation Transkription 2011-03-24 Kärnan hos eukaryoter är en organell membraninbunden Mer organiserad än hos prokaryoter Flera, linjära kromosomer Diploida två upplagor av varje kromosom Eukaryot cell Kärnan Eukaryoter diploider (Förutom könsceller) Två anlag för varje egenskap Ett av anlagen kan dominera Prokaryoter haploider Endast ett anlag för varje egenskap Diploider långsam förändring färre skadliga förändringar Haploider snabb förändring snabb evolution 21 22 Produktion tillverkning av proteiner DNA mrna Arbetarna - proteinerna Glukos Laktos Glycerol Proteinernas uppgifter: Ge struktur Rörlighet Transport av ämnen Kommunikation/styrning Enzymatiska reaktioner nedbrytning syntes Glu-enzym 1 Lac-enzym 1 Gly-enzym 1 aminosyra trna ribosomen Prokaryoter Kopplad translation och transkription Reglering Många ribosomer samtidigt 23 ENERGI Glu-enzym 2 Lac-enzym 2 Gly-enzym 2 Glu-enzym 3 Lac-enzym 3 Gly-enzym 3 Glu-enzym 4 Lac-enzym 4 Gly-enzym 4 ENERGI ENERGI Vatten + CO 2 Vatten + CO 2 Vatten + CO 2 24 6
Distribution och kvalitetskontroll Golgiapparat: Tar emot proteiner från ER som ska skickas ut till olika delar av cellen slutmodifierar proteinerna kvalitetskontroll adressering och distribution Hos eukaryoter Endoplasmatiskt nätverk (ER): syntes och styrning av proteiner som ska skickas ut till olika delar av cellen, fr.a. membranproteiner Lipidsyntes 25 Metabolism Bryter ner energirika föreningar ger ATP energi-valuta Fermentation (jäsning) litet energiutbyte ofullständigt nedbrutna restprodukter bildas, t.ex. mjölksyra eller etanol Respiration (andning) oftast stort energiutbyte Elektrontransportkedja 26 Prokaryoter Eukaryoter Membran kan respirera inte bara med O 2, utan också med tex SO 4 2-, NO 3 - Syre vanligast, ger mest energi Elektrontransportkedjan finns i cellmembranet Hos prokaryoter finns också många olika jäsningar 27 Respirationen hos eukaryoter sitter inte i cellmembranet utan i mitokondrien Organell två membran Eget DNA Tros ha uppkommit från symbiontisk bakterie 28 7
Respiration - Eukaryoter Fotosyntesen Solens energi -> kemisk energi (socker) Mitokondrie Prokaryoter I cellmembranet eller membran i inne i cellen Eukaryoter I membran i kloroplasten (organell) Men samma typ av struktur! Exempel: Cyanobakterier Alger 29 30 Råvaror kol, kväve, fosfor C, H, N, P, S Både råvara och energi Cellmembran Skydd mot omvärlden Ger egen inre miljö Kommunikation Cellmembranet innehåller: membranlipider, ofta fosfolipider Transportproteiner Signalreceptorer (proteiner) proteiner som sköter energimetabolism hos prokaryoter t. ex. glukos ENERGI, H 2 O, CO 2 nya cellbeståndsdelar, -> aminosyra, lipid 31 membranet är flytande - DYNAMISKT! 32 8
Bakterier har cellvägg Cellmembranet Djurceller saknar cellvägg Cellväggen C & L Fig. 3.4 Ger form och stadga Ytterligare skydd mot omvärlden Förhindrar att cellen sprängs pga högt inre tryck En viktig beståndsdel hos bakteriecellväggen är peptidoglykan (kallas också murein) sockerkedjor som sammanbinds med peptidkedjor 33 34 Cellvägg hos bakterier Två huvudtyper, Gram+ och Gram- namnen kommer från den sk Gramfärgningsmetoden (Christian Gram) Pga det tjocka peptidoglukanlagret hålls färgen kvar i G+ Cellvägg prokaryoter Grampositiva har ett peptidoglykanlager som är många sockerkedjor tjockt Alla gram-positiva finns i en gren i evolutionsträdet Alla andra Bacteria är gram-negativa! Flera vanliga antibiotika, t.ex. penicillin och vancomycin, inhiberar cellväggssyntesen C & L Fig. 3.5 Grampositiv cellvägg 35 36 9
Gramnegativ cellvägg: tunt peptidoglykanlager ett yttre membran som hindrar vissa ämnen från att passera lipopolysackarider kan identifieras av immunsystemet kan vara toxiskt Archaeas cellvägg Helt olik Bacteria Saknar peptidoglukan Kan bestå av polysackarider och/eller proteiner Antibiotika mot bakteriecellväggen fungerar ej på Archaea! C & L Fig. 3.6 Gramnegativ cellvägg 37 38 Eukaryoters cellvägg Finns i växtceller, svampar och de flesta encelliga eukaryoter -vanligen cellulosa eller kitin Djurceller och amöbor, t ex, saknar cellvägg Sophantering Lysosomen och peroxisomen Lysosomen Bryter ner: defekta organeller makromolekyler partiklar från omgivningen BARA HOS EUKARYOTER! Organeller Egen inre miljö Peroxisomen Omvandlar giftiga ämnen till ofarliga Bildar väteperoxid 39 40 10