Prve raziskave. Diagram prvega modela membrane.

Transcript

1 Celična membrana imajo jo vse celice omogoča fizično in kemično osamitev od okolja ohranja stabilne razmere znotraj celice tanka dvoslojna plast, obdaja citoplazmo, celično jedro ali organele 7-10 nm debela plast značilna selektivna prepustnost

2 Prve raziskave Leta sta Danielli in Davson raziskovala lastnosti dvojne plasti trigliceridnih lipidov na površini vode: polarne glave navzven. Če dodaš beljakovine se površinska napetost zmanjša in membrana splošči. Diagram prvega modela membrane.

3 V 50 letih je Robertson je opazoval membrane pod elektronskim mikroskopom in ni videl por.

4 Elementarna membrana sestavljajo jo dve beljakovinsko lipidni plasti dve fosfolipidni molekuli: s polarno glavo na zunanjih straneh (hidrofilni del) in dvema repoma maščobnih kislin, ki tvorijo sredino (hidrofobni del)

5 Kemična struktura fosfolipida fosfat glicerol Alberts et al. Molecular Biology of the Cell,1994 maščobni kislini Dvojna lipidna plast daje membrani fluidno značilnost. Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, 1993

6 Nenasičene cis dvojne vezi omogočajo: lateralno tesnjenje in gibanje membrane, preprečuje pretesno tesnjenje in zmrzovanje.

7 Vpliv temperature Pri nizkih temperaturah je stanje gelsko pri višjih temperaturah se dvojna plast raztopi in notranjost je bolj tekoča, kar omogoča lipidnim in drugim molekulam, da se premikajo, obračajo, menjajo prostor.

8 Elektronski posnetek membrane

9 Citoplazmatska membrana Poleg fosfolipidov vključuje beljakovinske molekule, ki omogočajo prehajanje snovi. vpeti so v dvoslojno plast

10 Funkcija membrave Polprepustna - permaebilna bariera Mesto številnih proteinov, encimov Mesto za prenos energije

11 Vloga citoplazemske membrane Permeabilna bariera Prehajajo lahko samo majhne lipofilne molekule Mesto respiratornih verig 50% proteinov je vezanih ali vgrajenih v membrano Protein vgrajen v membrano je zgrajen iz hidrofobnih AK, zunanje AK so polarne na proteine se lahko vežejo sladkorji in dobimo glikoproteine posebne proteine vsebujejo endoplazmatski retikulum, ionski kanali, itd

12 Oblike beljakovin v membrani integralne membranske beljakovine - protein dovolj dolg in dobro pritrjen ( dodatno zasidrajo z AK-lizinom) - imajo hidrofilni in hidrofobni del periferne membranske beljakovine niso direktno v membrani, vključene so na citoplazemski strani ali na zunanjem strani celice in pritrjene na lipidno verigo v membrani (z ioni)

13 Transmembranske beljakovine integralne beljakovine prehajajo sloj enkrat ali večkrat Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, 1993.

14 Membrana evkariontov Pri evkariontih stabilnost celičnih membran povečujejo steroli. Steroli so: rigidne molekule, ki stabilizirajo strukturo membrane, zmanjšujejo permeabilnost membrane, preprečujejo kristalizacijo, značilni samo za evkariontske celice. Podobno vlogo igrajo pri nekaterih bakterijah molekule podobne sterolom t.i. hopanoidi (npr. C 30 hopanoid diplopten).

15 Membrana evkariontov Steroli npr. holesterol lipidne molekule imajo polarno glavo in nepolaren del Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, 1994

16 Membrana evkariontov orientirani kot fosfolipidne molekule s polarno glavo navzven predstavljajo 5-25% vseh lipidov količina različna pri različnih tipih membrane en holesterol na fosoflipidno molekulo pri plazmatski membrani

17 Membrane Arheae imajo podobno strukturo kot bakterije razlike v esterski vezi lipida in glicerola bakterije in evkarionti maščobni kislini vezani na glicerol Arheae ponavljajoče molekule oglj. hidratov npr. izoprena izopren

18 Membrane Arheae Poznamo dve obliki: Eterska vez glicerol dieter ogljikovodik fitanil diglicerol tetraeter Eterska vez ogljikovodik bifitanil

19 Membrane Arheae Lipidna dvoslojnost Lipidna enoslojnost pri visoki temperaturi membrana zelo niha in se verige povežejo rigidnost, stabilnost membran povečajo eterske vezi in heksa cikli značilna za hipertermofilne vrste kemijska sestava membrane pomembna lastnost za ločevanje obeh filogenitskih skupin, Bakterije in Arheae

20 Celična stena prokariontov

21 Celična stena bakterij predstavlja ojačitev in zavarovanje struktur znotraj celice (znotraj celice 2atm) vse bakterije imajo peptidoglikan ali murein celična stena je rigidna kemična sestava podobna

22 Celične stene bakterij

23 Osnovna enota peptidoglikana 2 sladkorja aminokisline ali lizin Enota se ponavlja-

24 Peptidoglikanska mreža G N-acetilglukozamin, M N-acetilmuramična kislina, rdeče-peptidne vezi Trdnost strukturi daje predvsem peptidna vez

25 poznamo preko 100 peptidoglikanov razlike so v sestavi peptidov in načina povezovanja tetrapeptidov Diaminopimelična kislina

26 Gram pozitivne bakterije širša plast peptidoglikana (namesto diaminopimelične kisline imajo lizin)

27 Gram pozitivne bakterije poleg peptidoglikana imajo tehoične kisline povezane z lipidi-lipotehoične kisline negativno nabite

28 Gram negativne bakterije

29 Struktura LSP - lipopolisaharida LPS sestavlja heteropolisaharidna veriga vezana na glikolipid (lipid A) in 7 molekul sladkorja ( core polisaharidi = KDOketodeoksioktanat) Nanjo je pritjena še O-specifična veriga polisaharidov (se spreminja) To so pomembni antigeni in endotoksini (toksičnost) Sestava polisaharida je imunsko pomembna.

30 Endotoksini Zunanja membrana gram negativnih bakterij je lahko toksična za živali (npr. Salmonella, Shigella, Escherihia) Toksičnost je vezana na lipopolisaharidni sloj - lipid A, zgrajen iz različnih lipidov (laureat, miristol in palmitat) in polisaharidni del. Polisaharidni del je specifičen za posamezen serotip in je pomemben za prepoznavanje antigenov gostitelja.

31 Porini samo pri gram bakterijah odprtine velike 1nm dovolje velike, da prepuščajo molekule od 600 do 900 Da več vrst: nespecifični, specifični porini

32 Periplazma mesto med citoplazemsko membrano in celično steno nm debel sloj gela 30-40% celičnega volumna imajo jo samo gramnegativne bakterije (večina morskih bakterij) mesto številnih encimov (proteaze, glukozidaze, Rnase,Dnaze), kemoreceptorjev, proteinov ki vežejo topljence (transport sladkorjev, AK,..)

33 Barvanje po Gramu Pomembna metoda za razpoznavo bakterij V 80. letih 19. stoletja odkril H. Ch. Gram Temelji na spoznanju, da se bakterije, ki jih obarvamo z nekaterimi bazičnimi barvili, ali zlahka razbarvajo z alkoholom ali acetonom (gram-negativne bakterije) ali pa se ne razbarvajo (gram-pozitivne bakterije).

34 Priprava preparata Razmaz bakterij na stekelcu, Fiksiramo s segrevanjem Obarvamo

35 Barvanje po Gramu 1. Preparat obarvamo z enim iz skupine trifenilmetanovih barvil (kristalno vijolično) Barvilo deluje nekaj minut, nato speremo z vodo. Obarvajo se vse bakterije. 2. Nato razmaz za več minut prelijemo z Lugolovo raztopino joda in speremo z vodo. 3. Poskusimo razbarvanje z etanolom, acetonom ali jod-acetonom (1-3 sekunde) in speremo z vodo. 4. Razmaz kontrastno obarvamo s safraninom (ksantofilom).

36 modro obarvane grampozitivne bakterije rdeče obarvane gramnegativne bakterije

37 Celična stena pri arhejah Nekatere arheje imajo steno podobno peptoglikanu - pseudopeptidoglikan -v verigi peptidoglikana je namesto N-acetilmuramične kisline N-acetiltalosaminuronska kislina 1-3 β- glikozidna vez namesto 1-4 β- glikozidne vezi

38 S-plast Nekatere arheje sploh nimajo pseudoglikana ali peptidoglikana in imajo le polisaharide ali proteine razporejene v značilni parakristalni plasti proteina in glikoproteina (S-plast), ki ima heksgonalno simetrijo. Oblika značilna za vse ekstremne halofile, metanogene in hipertermofilne vrste. Metanogene tanko plast polisaharidov (glukoze, galaktozamin in acetat) Halofilne vrste imajo podobno sestavo z sulfatnimi ostanki (SO42-)