Лекция Основы молекулярной биологии клетки Mito Tracker Red

Лекция Основы молекулярной биологии клетки. Mito. Tracker Red CMXRos Alexa Fluor 488 conjugated to phalloidin DAPI Fluorescence emission intensity from a culture of human lung cells (MRC-5 line) stained with Mito. Tracker Red CMXRos, Alexa Fluor 488 conjugated to phalloidin, and DAPI, which target the intracellular mitochondrial network, cytoskeletal actin filaments, and nucleus, respectively. http: //www. microscopyu. com/articles/fluorescence/filtercubes/triple/dapifitctexasredmrc 5 large. html

План лекции Экскурс в историю Строение клеток прокариот Строение клеток эукариот Метод Грама Клеточные мембраны, виды трансмембранного транспорта Органеллы (органойды) клеток Локализация ферментов в клетке (компартметнализация биохимических процессов)

Роберт Гук (1635 -1703) Отрыл живую клетку с помощью усовершенствованного им микроскопа и предложил термин «клетка» - англ. cell Антони ван Левенгук (1632 -1723) Левенгук первым открыл эритроциты, описал бактерии, дрожжи, простейших, волокна хрусталика, чешуйки (ссохшиеся клеточки) эпидермиса кожи, зарисовал сперматозоиды, строение глаз насекомых и мышечных волокон.

Создание клеточной теории Клетка является структурной единицей любого организма Единый принцип развития и строения растений и животных из клеток Теодор Шванн (1810 -1882) Якоб Матиас Шлейден (1804 -1883) «Omnis cellula e cellula» клетка происходит только от клетки Рудольф Вирхов (1821 -1902)

Филогения живых организмов по Карлу Везу http: //ru. wikipedia. org/wiki

Прокариотическая клетка http: //www. geocities. ws/micro 2052000/architecture. htm

Строение клеточной стенки бактерий Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана и бывают двух видов: грамположительные и грамотрицательные. У грамотрицательных бактерий слой пептидогликана значительно тоньше и снаружи клетка окружена еще одной мембраной http: //www. sigmaaldrich. com/technicaldocuments/articles/biology/glycobiology/peptidoglycans. html

Липотейхоевая кислота

Метод Грама — метод окраски микроорганизмов для исследования, позволяющий дифференцировать бактерии по биохимическим свойствам их клеточной стенки. Предложен в 1884 году датским врачом Г. К. Грамом. По Граму бактерии окрашивают анилиновыми красителями — генциановым или метиловым фиолетовым, затем краситель фиксируют раствором иода. При последующем промывании окрашенного препарата спиртом те виды бактерий, которые оказываются прочно окрашенными в синий цвет, называют грамположительными бактериями (обозначаются Грам (+)), — в отличие от грамотрицательных (Грам (−)), которые при промывке обесцвечиваются и затем при окрашивании фуксином становятся розовыми.

Окраска по Граму Staphylococcus aureus (грамположительные кокки) и Escherichia coli (грамотрицательные бациллы) Метиловый фиолетовый Фуксин

Археи Вместо муреина (пептидогликан) – псевдомуреин (устойчивость к пенициллину) Мембранные липиды образованы не глицерином и жирными кислотами как у всех эубактерий, а глицерином и терпеноидными спиртами. Генетический материал имеет ряд признаков, сближающих архей с эукариотами, например, наличие интронов липидный бислой липидный монослой бактерий и эукариот некоторых архей Нет синтазы жирных кислот http: //biotex. ibss. org. ua/gallery/8/

Цианобактерии • Группа крупных грамотрицательных эубактерий, способных к фотосинтезу • Развитая система внутриклеточных впячиваний цитоплазматической мембраны (ЦПМ) тилакоидов • Способность к азотфиксации http: //biotex. ibss. org. ua/gallery/8/

Строение эукариотической клетки

Плазмалемма, мембраны органелл Функции • Защитная • Транспортная • Рецепторная • Ферментатнивная (иммобилизация ферментов) • Фотосинтез, окислительное фосфорилирование http: //ftl 1. ru/tl_files/presentations/Pimenov/

Плазмалемма Подвижность и текучесть мембран зависят от ее состава. Повышенная жесткость обуславливается увеличением соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, а также холестерина. Гликокаликс представляет из себя «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции. http: //ftl 1. ru/tl_files/presentations/Pimenov/

Виды трансмембранного транспорта

Транспорт, опосредованный переносчиком • Integral protein binds to the solute and undergo a conformational change to transport the solute across the membrane

Транспорт через мембранные каналы • Proteins form aqueous pores allowing specific solutes to pass across the membrane • Allow much faster transport than carrier proteins

Сопряженный транспорт Some solutes “go along for the ride” with a carrier protien or an ionophore Can also be a Channel coupled transport

Активный транспорт • энергозависимый процесс • Калий-натриевые насос • Симпорт • Антипорт • Фагоцитоз • Пиноцитоз • Экзоцитоз

Мембранные органеллы http: //znanija. com/task/3860151 http: //varles. narod. ru/leczii 1/564. htm

Ядро Содержит ДНК в комплексе с белками-гистонами (хроматин). В ядре происходит репликация и транскрипция. Сборка рибосом происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. http: //humbio. ru/humbio/cytology/001569 f 9. htm

Эндоплазматическая сеть Внутреннее пространство Рибосомы Гладкая (синтез углеводов и липидов) Ядро Шероховатая или гранулярная (синтез белков) Эндоплазматическая сеть – сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение. http: //biouroki. ru/material/plants/kletka. html

Эндоплазматическая сеть

Аппарат Гольджи, лейкоцит человека Функции упаковка и выведение продукта синтеза ЭПС процессинг (созревание белков) образование лизосом образование клеточной стенки растений http: //en. wikipedia. org/wiki/Golgi_apparatus

Лизосомы Содержат гидролитические ферменты. Переваривают: продукты фагоцитоза ненужные органеллы саму клетку при апоптозе

Пероксисомы • • Катализируют окислительно-восстановительные реакции: Окисление жирных кислот Разрушение токсинов Синтез желчных кислот и холестерина RH 2 + O 2 → R + H 2 O 2 + R`H 2 --> R`+ 2 H 2 O

Центральная вакуоль растений • • Резерв воды, солей Накопление токсичных отходов Поддержание p. H Тургор http: //www. franklin. ma. us/auto/schools/sullivan/grade 6/mrsallen 1/cells/default. htm

Полуавтономные органеллы Митохондрия • двойная мембрана • кольцевая ДНК • 70 s рибосомы • независимое деление Пластиды http: //ru. wikipedia. org/wiki/ http: //distant-lessons. ru/kletka-rastenij. html

Митохондрии • • Энергетические станции клетки. Синтез АТФ. В матриксе – цикл Кребса На внутренней мембране – окислительное фосфорилирование Сконцентрированы в местах интенсивного потребления АТФ. Митохондрии подвижные, пластичные, постоянно изменяют форму, могут ветвиться, сливаться друг с другом, и расходится. Перемещение митохондрий связано с микротрубочками. Число митохондрий в одной клетке варьирует от единиц до нескольких тысяч

Митохондрии

Пластиды Встречаются у фотосинтезирующих эукариотических организмов (растения, низшие водоросли, некоторые одноклеточные организмы). Хлоропласты (ФОТОСИНТЕЗ, фиксация СО 2, Синтез сахаров, выделение О 2)Число на клетку – 10 -30. Два типа внутренних мембран – ламеллы и тилакоиды (уложены в стопки - граны) http: //homehelper. in. ua/byt/hromoplasty-rastitelnyh-kletok. html wikipedia. org

Симбиотическая теория происхождения полуавтономных органелл Сходство ДНК митохондрий и пластид с прокариотами (кольцевая) Прокариотические рибосомы – 70 S (чувствительны к хлорамфениколу) Примеры симбиоза фотосинтезирующих прокариот и эукариот у современных простейших. Филогенетическое древо, построенное по р-РНК (консервативная молекула, медленно меняющаяся в эволюции) Строение промоторов и терминаров

Рибосомы http: //biouroki. ru/material/plants/kletka. html

Цитоскелет

Локализация ферментов в клетке (компартментализация биохимических процессов) Плазмалемма –Na/K АТФ-аза, аденилатциклаза, транспортеры Цитозоль – ферменты гликолиза, ферменты биосинтеза жирных кислот Ядро – ферменты биосинтеза ДНК, РНК Митохондрии - цикл Кребса, β-окислисление жирных кислот Лизосомы - гидролазы белков, жиров, углеводов Рибосомы – биосинтез белка Аппарат Гольджи – ферменты гликозилирования

Рекомендуемая литература