Biologia komórki, Audytoria, 03.11.2011 cz1.docx

Biologia komórki, Audytoria, 03.11.2011 r.

1.     Błony komórkowe i ich znaczenie.

à struktura białkowo-lipidowa (postać płynnej mozaiki)
à rodzaj granicy, która pozwala na zachowanie integralności
à kontroluje przemieszczanie się substancji do wewnątrz i na zewnątrz komórki
à odbiera bodźce ze środowiska zewnętrznego i przekazuje do wnętrza komórki
à utrzymuje gradient stężeń pewnych metabolitów pomiędzy komórką i jej środowiskiem
à nigdy nie powstaje w komórkach od nowa, a jedynie przez rozbudowę błon już istniejących

à lipidy błonowe: fosfolipidy (glicerofosfolipidy i sfingolipidy), glikolipidy, cholesterol
à białka
à węglowodany: glikolipidy, glikoproteiny

à funkcje:
- ochronna – integralność komórek
- transportowa – transport bierny, aktywne; regulacje transportu
- energetyczna – fotosynteza, oddychanie, przemiany energii, praca mechaniczna, chemiczna, elektryczna, osmotyczna
- elektryczna – potencjał spoczynkowy, potencjał czynnościowy, impulsy nerwowe
- przedziałowa – rozkład stężeń, konkurencyjne reakcje chemiczne
- receptorowa – transdukcja (hormony, antygeny, neurotransmitery)

2.     Błona komórkowa, jako bariera między dwoma środowiskami.

à utrzymuje komórkę, jako samodzielne i wydzielone środowisko cząsteczek
à oddziela komórkę od środowiska pozakomórkowego oraz zapewnia z nim kontakt
à utrzymanie wysokiego stopnia uporządkowania cytoplazmy komórki

à wybiórcza (selektywna) przepuszczalność:
- swobodnie przenikają: gazy (tlen, dwutlenek węgla), woda, mocznik, glicerol
- samorzutnie, ale słabo przenikają: glukoza, sacharoza
- nie przenikają: białka, kwasy nukleinowe, jony

3.     Składniki błony komórkowej (fosfolipidy i ich synteza, białka błony: peryferyjne, integralne i transbłonowe).

à fosfolipidy:
- część hydrofilna – rozpuszczalna w wodzie – alkohol wraz z grupą fosforanową – „głowa”
- część hydrofobowa – nierozpuszczalna w wodzie – łańcuchy kwasów tłuszczowych – „ogon”
- samoistnie tworzą dwuwarstwę
- hydrofobowe ogony zwrócone są do środka
- hydrofilne głowy wrócone są na zewnątrz

à fosfolipidy cholinowe – znajdują się przede wszystkim w zewnętrznej warstwie lipidowej błony – przewaga nasyconych kwasów tłuszczowych
à fosfolipidy aminowe – w warstwie wewnętrznej – przewaga nienasyconych kwasów tłuszczowych

à synteza fosfolipidów:
- fosfolipidy są estrami glicerolu, sfingozyny lub dihydrosfingozyny (aminoalkohole) z kwasem fosforowym i kwasami tłuszczowymi

à białka błony:
- peryferyjne (powierzchniowe):
* związane z błoną (po jednej stronie) tylko poprzez oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy różnoimiennymi ładunkami powierzchniowymi
* połączenia nietrwałe
* cząsteczki hydrofilowe
* oddziaływanie z białkami integralnymi lub z domeną polarną fosfolipidów

- integralne:
* trwale wbudowane w strukturę błony
* trwałe kompleksy z lipidami (wiązania kowalencyjne)
* wiążą się również poprzez oddziaływania hydrofobowe pomiędzy ogonami lipidów a białkami

- transbłonowe:
* rodzaj białek integralnych
* przenikają przez całość grubość błony
* wiele z nich przenika kilkakrotnie przez błonę, pozostawiając po jednej lub po obu jej stronach fragment cząsteczki

à funkcje białek błonowych:
- białka transportujące – uczestniczą w transporcie przez błony substancji, tworząc kanały, przenośniki, pompy, prowadząc transport kontrolowany
- białka wiążące – komórkę z innymi komórkami bądź elementami macierzy wewnątrzkomórkowej
- białka receptorowe – spełniają rolę w kontaktowaniu się komórki ze światem zewnętrznym, endocytozach i wielu innych
- białka enzymatyczne – jak kompleksy białkowe syntezujące celulozę w komórkach roślinnych lub pompa sodowo-potasowa

4.     Asymetria błony komórkowej i jej znaczenie.

à zarówno składniki lipidowe, jak i białkowe są rozmieszczone w błonie komórkowej asymetrycznie
à każda warstwa błony ma nieco inny skład i właściwości
à cząsteczki białek przebijają dwuwarstwę lipidową lub unoszą się tylko w zewnętrznej lub wewnętrznej warstwie
à białka błonowe są tak zorientowane przestrzennie, aby poszczególne ich domeny mogły pełnić właściwe funkcje w odpowiednim przedziale komórkowym
à komórki skupiają pewne białka w obrębie pewnych fragmentów błony

à asymetryczność:
- strukturalna – niejednakowy rozkład lipidów i białek po obu częściach dwumolekularnej warstwy lipidowej (strona cytoplazmatyczna błony ma inny skład niż strona kontaktująca się z otoczeniem)
- funkcjonalna

5.     Charakterystyka i znaczenie kory komórki i glikokaliksu.

à kora komórki:
- utworzona przez białka szkieletowe (np. spektryna w erytrocytach)
* kotwiczą się do niektórych białek transbłonowych
* powiązane wzajemnie
* utrzymują kształt komórki
* zapewniają błonie elastyczność i wytrzymałość
- subtelna i skomplikowana „włóknista” wyściółka tuż pod błoną komórkową

à glikokaliks:
- płaszcz cukrowy
- łańcuchy oligosacharydowe
- element rozpoznawczy dla różnych komórek
- umożliwia rozpoznawanie jednych komórek przez drugie, np. komórki jajowe przez plemnik czy bakterii przez krwinki białe
- zabezpiecza powierzchnię komórki przed uszkodzeniami mechanicznymi i chemicznymi
- w dużym stopniu pochłania wodę – powoduje „śliskość” błony
* umożliwia leukocytom prześlizgiwanie się przez wąskie szczeliny w ścianach naczyń krwionośnych
* zapobiega zlepianiu się krwinek czerwonych i przyczepianiu do ścian naczyń krwionośnych

6.     Znaczenie czynnościowe „płynności” błony komórkowej.

à zależy od charakteru hydrofobowych ogonów zawartych w fosfolipidach
à im ściślejsze i bardziej regularne jest upakowanie ogonów tym błona jest mniej płynna
à na upakowanie ogonów węglowodorowych mają wpływ ich długość oraz stopień nienasycenia (liczba wiązań podwójnych)
à lipidy tworzące błonę komórkową nieustannie się poruszają i zamieniają miejscami w obrębie płaszczyzny błony
à płynność i elastyczność umożliwiają odkształcanie błony komórkowej
à dzięki temu liczne komórki mogą zmienić swój kształt, przeprowadzić endocytozę i egzocytozę
à pozwala na dość swobodne i szybkie przemieszczanie się części białek błonowych
à ułatwia zlewanie się błon w czasie ich rozbudowy
à w trakcie mitozy zapewnia równomierny rozdział cząsteczek tworzących błonę pomiędzy komórki potomne

à ruchy fosfolipidów:
- rotacyjne – wokół własnej osi
- fleksyjne – wahadłowe łańcuchów kwasów tłuszczowych (ogonów)
- dyfuzyjne (dyfuzja boczna) – przemieszczanie się w jednej płaszczyźnie
- flip-flop – międzywarstwowe ruchy wymienne

7.     Rodzaje i ogólna charakterystyka transportu przez błonę komórkową.

à dyfuzja prosta
- samorzutne rozprzestrzenianie się jednej substancji w drugiej
- zachodzi bez użycia energii
- bierna
- zgodnie z gradientem stężeń (od stężenia wyższego do niższego)
- bez pomocy przenośników

à dyfuzja wspomagana
- zachodzi bez użycia energii
- zgodnie z gradientem stężeń
- dodatkowe kanały (białka transportowe) – połączenia szczelinowe

à transport aktywny
- wymaga nakładu energii (ATP)
- czynny
- pomocnicze białka transportowe
- zachodzi wbrew gradientowi stężeń
- charakter jednokierunkowy

à substancja przenoszona – ligand
à uniport – przemieszczanie jednego metabolitu tylko w jednym kierunku
à symport – przemieszczanie dwóch ligandów jednocześnie
à antysport – przemieszczanie jednego metabolitu i usuwanie drugiego jednocześnie