Kυτταρική Bιολογία ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ, ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΑ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΑ & ΔΙΑΛΟΓΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΔIAΛEΞΗ 4 (6/3/2013)

Transcript

1 Kυτταρική Bιολογία ΔIAΛEΞΗ 4 (6/3/2013) ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ, ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΑ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΑ & ΔΙΑΛΟΓΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

2 Οι λιπιδικές διπλοστιβάδες ως φραγμοί Νερό Υδρόφιλες φωσφολιπιδικές κεφαλές Φωσφολιπιδική μεμβράνη Υδρόφοβες φωσφολιπιδικές ουρές Νερό Υδρόφιλες φωσφολιπιδικές κεφαλές κυτταρική μεμβράνη που περιβάλλει το κύτταρο μόρια έξω από το κύτταρο μόρια των κυτταρικών διαμερισμάτων μόρια του κυττάρου Εσωτερικές μεμβράνες περιβάλλουν τα οργανίδια

3 Η διαπερατότητα των μεμβρανών ΜΙΚΡΑ ΥΔΡΟΦΟΒΑ ΜΟΡΙΑ ΜΙΚΡΑ ΑΦΟΡΤΙΣΤΑ ΠΟΛΙΚΑ ΜΟΡΙΑ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΑ ΑΦΟΡΤΙΣΤΑ ΠΟΛΙΚΑ ΜΟΡΙΑ ΙΟΝΤΑ Συνθετική λιπιδική διπλοστιβάδα

4 Τα κυτταρικά διαμερίσματα οριοθετούνται από μεμβράνες μικρολάχνη μικροϊνίδια κεντρίδια πυρήνας ριβοσωμάτια Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο μιτοχόνδριο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο συσκευή Golgi λυσοσωμάτιο κυτταρική μεμβράνη

5 Οι μεμβράνες λειτουργούν ως αγκυροβόλια αλλά και ως «φυλακές» Αγκυροβόλιο Φυλακή Μόρια «φυλακισμένα» μέσα σε μεβρανικό κυστίδιο Ριβοσωμάτια αγκυροβολημένα στις μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου

6 Λειτουργίες των κυτταρικών μεμβρανών Λήψη πληροφοριών Συμμετοχή στη κίνηση & δυνατότητα επέκτασης Είσοδος και έξοδος μορίων

7 Η κυτταρική μεμβράνη είναι πολωμένη Σχεδία (rag) ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΣ ΧΩΡΟΣ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ Οι δύο πλευρές της κυτταρικής μεμβράνης έχουν διαφορετική χημική σύσταση. Πόσο μεγάλη βιολογική σημασία έχει η πόλωση;

8 Η κυτταρική μεμβράνη είναι ρευστή και επιτρέπει την κίνηση των συστατικών της Περιορισμός από μεμβρανικό σκελετό Καθοδηγούμενη κίνηση Παροδικός περιορισμός Τυχαία διάχυση

9 Τρόποι σύνδεσης πρωτεϊνών με μεμβράνες Διαμεμβρανικές Προσδεδεμένες με λιπίδια Συνδεδεμένες με πρωτεΐνες Εξωκυττάριος χώρος Λιπιδική διπλοστιβάδα κυτταρόπλασμα

10 Είδη διαμεμβρανικών πρωτεϊνών

11 Η εξέλιξη των απόψεων για τη δομή και τη σύσταση των μεβρανών A ΝΕΡΟ Πολικές ομάδες Υδρογονάνθρακες ΝΕΡΟ B Πολικές ομάδες Αλυσίδες λιπαρών οξέων Επιφανειακή πρωτεΐνη Γ Αγκυροβολημένες πρωτεΐνες ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΣ ΧΩΡΟΣ Ενσωματωμένες πρωτεΐνες ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ Δ Δυναμική φωσφολιπιδική διπλοστιβάδα Πρωτεϊνικές δομές υψηλής ανάλυσης

12 Βιολογικές λειτουργίες των μεβρανικών πρωτεϊνών ΜΕΤΑΦΟΡΕΙΣ ΠΡΟΣΔΕΤΤΕΣ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΕΝΖΥΜΑ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΣ ΧΩΡΟΣ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ

13 Οι δύο πλευρές της κυτταρικής μεμβράνης έχουν διαφορετική χημική σύσταση Εξωκυττάριο υγρό γλυκοπρωτεΐνη γλυκολιπίδιο υδατάνθρακες χοληστερόλη Διαμεμβρανική Πρωτεΐνη Περιφερική μεμβρανική πρωτεΐνη Ινίδια του κυτταροσκελετού κυτταρόπλασμα

14 Ο μεμβρανικός φλοιός προσδίδει μηχανική σταθερότητα στην κυτταρική μεμβράνη σπεκτρίνη κυτταροπλασματική πλευρά της κυτταρικής μεμβράνης ακτίνη σπεκτρίνη πρωτεΐνες πρόσδεσης Ακτίνη σε σύμπλοκο σύνδεσης πρωτεΐνη πρόσδεσης πρωτεΐνη πρόσδεσης διαμεμβρανικές πρωτεΐνες

15 Δομή και πρωτεΐνες του μεμβρανικού φλοιού

16 Ο γλυκοκάλυκας του ευκαρυωτικού κυττάρου διαμεμβρανική γλυκοπρωτεΐνη μονάδα σακχάρου προσκολλημένη γλυκοπρωτεΐνη διαμεμβρανική πρωτεογλυκάνη ΓΛΥΚΟΚΑΛΥΚΑΣ γλυκολιπίδιο ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΣ ΧΩΡΟΣ λιπιδική διπλοστιβάδα ΓΛΥΚΟΚΑΛΥΚΑΣ

17 Γλυκοζυλίωση των πρωτεϊνών και σύνδεση με μεμβρανικά γλυκολιπίδια γλυκόζη μαννόζη Ν- ακετυλογλυκοζαμίνη κυτταρόπλασμα Πρωτεΐνη (Thy- 1) Αυλός ΕΔ C- τελικό τμήμα Αιθανολαμίνη πολυπεπτιδική αλυσίδα σε διαδικασία σύνθεσης Ν- ακετυλογλυκοζαμίνη μαννόζη γλυκοζαμίνη ολιγοσακχαρίτης συνδεδεμένος σε λιπίδιο ενζυμική μεταφορά του ολιγοσακχαρίτη στην πρωτεΐνη ινοσιτόλη

18 Ο ρόλος των υδατανθράκων της κυτταρικής επιφανείας στη μοριακή αναγνώριση Ειδικός ολιγοσακχαρίτης λεκτίνη ουδετερόφιλο αγγείο Ενδοθηλιακό κύτταρο ΤΟΠΟΣ ΜΟΛΥΝΣΗΣ

19 Πως μεταφέρονται οι πρωτεΐνες στα μεμβρανικά οργανίδια; Μεταφορά μέσω πυρηνικών πόρων Μεταφορά διαμέσου μεμβρανών Μεταφορά με κυστίδια

20 Συν- μεταφραστική και μετα- μεταφραστική μεταφορά

21 Σηματοδοτικές αλληλουχίες κατευθύνουν τις πρωτεΐνες στα μεμβρανικά οργανίδια Οι πρωτεΐνες που συντίθενται στα ελεύθερα ριβοσωμάτια, μετά την απελευθέρωσή τους, κατευθύνονται προς τον ειδικό προορισμό τους χρησιμοποιώντας σύντομα σηματοδοτικά μοτίβα.

22 Απόδειξη του ρόλου των σηματοδοτικών αλληλουχιών στη διαλογή των πρωτεϊνών Κυτταροπλασματική πρωτεΐνη (χωρίς σηματοδοτική αλληλουχία) Πρωτεΐνη του ΕΔ από την οποία έχει αφαιρεθεί η σηματοδοτική της αλληλουχία Πρωτεΐνη του ΕΔ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟ Σηματοδοτική αλληλουχία του ΕΔ Κυτταροπλασματική πρωτεΐνη με σηματοδοτική αλληλουχία του ΕΔ ΑΛΛΑΓΜΕΝΕΣ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΕΣ

23 Οι σηματοδοτικές αλληλουχίες εντοπισμού συνήθως αποκόπτονται μετά τη μεταφορά

24 Σήματα πυρηνικού εντοπισμού ΠΡΟΣΟΧΗ: Τα σήματα πυρηνικού εντοπισμού δεν αποκόπτονται από τις πυρηνικές πρωτεΐνες μετά τη μεταφορά (σε αντίθεση με τις αλληλουχίες εντοπισμού σε άλλα μεμβρανικά οργανίδια όπως ΕΔ, μιτοχόνδρια κλπ)

25 Η είσοδος των πυρηνικών πρωτεϊνών απαιτεί πρωτεΐνες- μεταφορείς Πυρηνική πρωτεΐνη προς μεταφορά Υποδοχείς πυρηνικής μεταφοράς (Ιμπορτίνες) Ινίδια του πυρηνικού πόρου ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΠΥΡΗΝΑΣ

26 Οι πυρηνικοί πόροι Το σύμπλοκο του πυρηνικού πόρου διατρέχει ολόκληρο το πάχος του πυρηνικού φακέλου ως μία τριπλή δακτυλιοειδής δομή.

27 Οι πυρηνικοί πόροι χρησιμοποιούνται τόσο στην εισαγωγή όσο και στην εξαγωγή βιομορίων από τον πυρήνα

28 Οι μιτοχονδριακές πρωτεΐνες εισέρχονται σε «ξεδιπλωμένη» μορφή Πολυπεπτιδική αλυσίδα Κυτταροπλασματική συνοδός πρωτεΐνη Μιτοχονδριακή συνοδός πρωτεΐνη Αναδιπλωμένη πρωτεΐνη Μιτοχόνδριο

29 Συνοδοί- πρωτεΐνες βοηθούν στη μεταφορά και στην επαναδιάταξη των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών Κυτταροπλασματική συνοδός πρωτεΐνη, 70 kda κυτταρόπλασμα Διαμεμβρανικός χώρος Μιτοχονδριακός αυλός Μιτοχονδριακές συνοδοί πρωτεΐνες, 70 kda

30 Τα σήματα μιτοχονδριακού εντοπισμού βρίσκονται στο Ν- τελικό άκρο των πρωτεϊνών & αποκόπτονται μετά τη μεταφορά

31 Υποδοχείς της εξωτερικής και της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης

32 Σας Ευχαριστώ για την Προσοχή σας