Biologie buňky. proteiny, nukleové kyseliny, procesy genom, architekura (membrána), funkce mitoza, buněčná smrt, kmenové buňky, diferenciace

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Biologie buňky. proteiny, nukleové kyseliny, procesy genom, architekura (membrána), funkce mitoza, buněčná smrt, kmenové buňky, diferenciace"

Rudolf Kovář
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Biologie buňky Molecules of life Struktura buňky Buněčný cyklus proteiny, nukleové kyseliny, procesy genom, architekura (membrána), funkce mitoza, buněčná smrt, kmenové buňky, diferenciace Biologie tkání In- vitro In-vivo Speciální aplikace extracelulární matrix, mezibuněčné interakce Principy laboratorních metod Principy laboratorních metod Krev, cévní náhrady, interakce buněk s materiály

Biologie tkání In- vitro In-vivo Speciální aplikace extracelulární matrix, mezibuněčné interakce

2 Doporučená literatura Alberts B. and coll., 2003, Essential cell biology, New York and London, Garland Science

3 Robert Hook (korek, cellulae = buňka) Cytologie - věda zabývající se studiem buňek Buňka ozákladní funkční a stavební jednotka živých organismů onejmenší známý uspořádaný dynamický otevřený systém schopný udržovat se a rozmnožovat ovelká rozmanitost (tvar, velikost, fce) opro všechny buňky platí: Jsou ohraničené cytoplasmatickou membránou Jde o samostatnou jednotku z hlediska genetické informace a produkce/spotřeby energie

udržovat se a rozmnožovat ovelká rozmanitost (tvar, velikost, fce) opro všechny buňky platí: Jsou ohraničené

4 3 hlavní skupiny (buňečných) organizmů oeukarya (eukaryota) obacteria (eubakteria, prokarya) oarchea (archebakteria) Figure 1-21, 22 Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)

5 Universal features o Dědičná informace chemický kód - DNA o Přepis genetické informace replikace o Přepis částí DNA do mediátoru RNA, transkripce o Proteiny katalýza procesů v buňce o Synteza proteinů translace RNA o Protein fragment DNA (GEN) o Potřeba Energie o Základní stavební jednotky cukry, nukleotidy, AA, lipidy o CM diversity o Horizontální přenos genetické informace, mutace, konzervativní a variabilní úseky DNA o Biochemická diversita o Zdroje energie, uhlíku (živin)

(GEN) o Potřeba Energie o Základní stavební jednotky cukry, nukleotidy, AA, lipidy o CM diversity o Horizontální přenos

6 Nové geny vznikají z již existujících genů

7 Figure 1-37 Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)

8 Molekuly v živých systémech - polymery

9 Proteiny bílkoviny Hierarchická struktura oprimární str. (aminokyseliny) osekundární str.(peptidová vazba, nevazebné interakce, sekundární struktury) oterciární str. (folding) okavarterní str.

10 Primární struktura proteinů - AMINOKYSELINY -aminokyseliny: konfigurace (podle Fischera) COO - COO - D: H C NH + 3 L: NH 3+ C H R R Kódované aminokyseliny (20): -aminokyseliny (kromě prolinu NH 2 skupina zabudována do cyklu) Amfionty obojetné ionty Postranní řetězce - vlastnosti AA skupiny AA

aminokyseliny (20): -aminokyseliny (kromě prolinu NH 2 skupina zabudována

11 Hydrofobní aminokyseliny

12 Polární aminokyseliny

13 Kyselé aminokyseliny

14 Bazické aminokyseliny

15 Figure 3-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

17 Peptidová vazba

18 >gi ref ZP_ putative Cerebroside-sulfatase [Escherichia coli TA143] MQKTLMASLIGLAVCTGNAFNPVVAAETKQPNLVIIMADDLGYGDLATYGHQIVKTPNIDRLAQEGVKFTDYYAPAPLSSPSRAG LLTGRMPFRTGIRSWIPTGKDVALGRNELTIANLLKAQGYDTAMMGKLHLNAGGDRTDQPQAKDMGFDYSLVNTAGFVTDATLD NAKERPRFGMVYPTGWLRNGQPTPRSDKMSGEYVSSEVVNWLDNKKDSKPFFLYVAFTEVHSPLASPKKYLDMYSQYMSDYQ KQHPDLFYGDWADKPWRGTGEYYANISYLDAQVGKVLDKIKAMGEEDNTIVIFTSDNGPVTREARKVYELNLAGETDGLRGRK DNLWEGGIRVPAIIKYGKHLPKGMVSDTPVYGLDWMPTLANMMNFKLPTDRTFDGESLVPVLENKALKREKPLIFGIDMPFQDD PTDEWAIRDGDWKMIIDRNNKPKYLYNLKTDRFETINQIGKNPDIEKQMYGKFLKYKADIDNDSLMKARGDK PEAVTWG

LLTGRMPFRTGIRSWIPTGKDVALGRNELTIANLLKAQGYDTAMMGKLHLNAGGDRTDQPQAKDMGFDYSLVNTAGFVTDATLD

19 Prim. Struktura - ZÁKONITOSTI: Primární struktura je zapsána v DNA (gen). Bílkoviny jeví druhovou specifitu (sekvenční homologie). Zákon isopolárních záměn. Polymorfismus bílkovin ("isobílkoviny").

20 Kovalentní struktura bílkovin (primární struktura + posttranslační modifikace) 1. Propojení řetězců kovalentními vazbami 2. Odštěpení částí řetězců 3. Úpravy postranních řetězců aminokyselin 4. Připojení mastných kyselin 5. Glykosylace 6. Fosforylace (dočasné či trvalé) 7. Připojení dalších prosthetických skupin (kofaktory enzymů...) 8. Metaloproteiny (koordinační kovalentní vazby různé síly) 1-3: jednoduché bílkoviny 4-8: složené bílkoviny

Připojení mastných kyselin 5. Glykosylace 6. Fosforylace (dočasné či trvalé) 7.

21 Typy nekovalentních interakcí uplatňujících se v živých systémech

22 Hydrofobní interakce

23 Sekundární struktura

25 Ramachandran Plot

28 Terciární struktura

31 hemoglobin

33 Figure 3-41 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

34 Figure 3-31 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

35 Figure 3-30 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

36 Svinování (folding) - neprobíhá náhodným způsobem - probíhá postupně a) malé dočasné periodické struktury b) supersekundární struktury c) strukturní domény a "roztavená" glubule d) závěrečné úpravy za účasti enzymů (peptidylprolin-cis-trans-isomerasa, proteindisulfid-isomerasa) - Potřebují bílkoviny ke svinování pomocníky?

37 Figure 3-5 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

38 Figure 3-36 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

39 Figure 3-37b Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

40 Konformace peptidového řetězce OBECNÉ ZNAKY PROSTOROVÉHO USPOŘÁDÁNÍ "ORGANISOVANÝCH" BIOPOLYMERŮ: o Nativní struktuře odpovídá minimum Gibbsovy energie, dané výhodností nekovalentních interakcí. o Nativní struktura je zakódována v kovalentní struktuře. o Prostorové uspořádání závisí na mnohočetných interakcích s okolím. o Prostorové uspořádání je jistým způsobem hierarchické. o Nativní struktura je vždy do jisté míry pohyblivá (konformační dynamické systémy). o Nativní struktura je kooperativní (náhlý denaturační přechod).

41 Dělení bílkovin podle jejich funkce stavební a podpůrné kolageny, elastin, keratiny (fibrilární) bílkoviny cytoskeletu (tubulin, vimentin, též pohyb) nukleoproteiny (histony, ribosomální bílkoviny) transportní a skladovací hemoglobin a myoglobin (O 2 ) transferrin a ferritin (Fe) sérový albumin (mast. kyseliny, bilirubin, hem...) apolipoproteiny (lipidy, cholesterol) cytochrom c (elektrony) bílkoviny zajišťující membránový transport pohyb aktin a myosin (+další) ochranné a obranné imunoglobuliny fibrinogen regulační hormony receptory (membránové a intracelulární) regulační bílkoviny proteosynthesy katalytická enzymy

42 Enzymy = biokatalyzátory Každá (metabolická) reakce má svůj enzym

43 Enzymy biologické katalyzátory

44 Jak dosáhnouti úspěchu aneb Co musí umět enzym? účinné snížení aktivační energie specifita účinku specifita substrátová regulovatelnost účinnosti (aktivity)

46 Enzym = buď jednoduchá bílkovina nebo apoenzym (peptidový řetězec) + kofaktor = holoenzym kofaktor: nepeptidová součást enzymu, která se přímo účastní chemické reakce (bez něj by to nešlo), častá souvislost s vitaminy oprosthetická skupina (př. FAD, PLP, hem) okoenzym (druhý substrát) (př. NAD(P),CoA, ATP) o"nespecifické" organické sloučeniny: - kyselina askorbová (komlex s Fe) - některé další vitaminy okovy přímo se účastnící reakce (metaloenzymy, Zn, Fe, Se, Cu...) ospecifické kovy, působící "nepřímo" (např. Mg a ATP)

47 Indukované přizpůsobení Změna konformace hexokinasy způsobená vazbou substrátu

48 Regulace enzymové aktivity: o perfect enzyme??? ona úrovni transkripce a translace (synthesa enzymu) opomocí změn kovalentní struktury (řízeno specifickými enzymy) - nevratné (aktivace stìpením peptidové vazby - proenzymy) - vratné (fosforylace, adenylace...) oallosterické interakce oefektory (aktivátory a inhibitory) opřístup k substrátu (koncentrace)

49 AKTIVACE A INHIBICE FOSFORYLACÍ

50 ALOSTERICKÉ ENZYMY Zpětná vazba (P, syntéza cholesterolu) Sigmoidní závislost [v] - [S] často složeny z více podjednotek- podjednotky se vzájemně ovlivňují kooperativní efekt: vazba substrátu na podjednotku změny u ostatních podjednotek změna jejich afinity k substrátu

51 Alosterický aktivátor usnadňuje vazbu substrátu posun saturační křivky k nižším koncentracím substrátu saturační křivka méně sigmoidní, při vysoké koncentraci aktivátoru hyperbola Alosterický inhibitor znesnadňuje vazbu substrátu posun saturační křivky k vyšším koncentracím substrátu zesílení sigmoidního efektu

52 INHIBICE: - nevratná - vratná: a) substrátem b) kompetitivní (competitive) c) akompetitivní (acompetitive) d) nekompetitivní (noncompetitive) e) smíšená

53 Kompetitivní inhibice (př. chemoterapie)

54 Nekompetitivní inhibice

55 Suicide inhibition Ireversibilní vazba inhibitoru (kovalentní) penicilin (G+)

Podobné dokumenty

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat Biologie buňky 1665 - Robert Hook (korek, cellulae = buňka) Cytologie - věda zabývající se studiem buňek Buňka ozákladní funkční a stavební jednotka živých organismů onejmenší známý uspořádaný dynamický