Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze buněk a mezibuněčná hmota.
description
Transcript of Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze buněk a mezibuněčná hmota.
Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze
buněk a mezibuněčná hmota.
MUDr. Džubák Petr, Ph.D.Laboratoř experimentální medicíny při
Dětské kliniceLékařská fakulta Univerzity Palackého
Použitá literatura:
Základy buněčné biologie – Alberts et al.
Další zdroje:Biochemie – Voet &Voetová
Molecular Cell Biology – Lodish
Biomembrány• strukturální základ většiny
buněčných organel • podílí se na buněčných
funkcích:
- ohraničují buňku od okolí
- vytváří vnitrobuněčné
kompartmenty
- zprostředkují kontakt buňky
s okolím
- uskutečňují transport látek do buňky a z buňky
- mají tloušťku kolem
7,5 nm
- jsou tvořeny dvojvrstvou
fosfolipidů
Historie poznání struktury membrán
1890: povrch buňky má lipidovou povahu (Overton)
1926: dvojvrstva lipidů (Gorder and Grendel)
1943: dvojvrstva lipidů krytá vrstvami bílkovin (Davson and Danielli)
1960: unit membrane (Robertson)
1972: model fluidní mozaiky – proteiny „plavou“ ve vrstvě fosfolipidů (Singer a Nicholson)
1980: detailní struktura membránových proteinů a dynamika fosfolipidové dvojvrstvy (Unwin a Henderson)
Současný model biologické membrány
Chemické komponenty membrán: lipidy (fosfolipidy, steroly) bílkoviny (přenašeče, spojníky, receptory, enzymy)
cukry (glykoproteiny, proteoglykany) Fosfolipidy: glycerofosfatidy
-glycerol -cholin -etanolamin -serin -inositol sfingofosfatidy -sfingosin
Steroly: cholesterol ergosterol
glycerolu
sfingosinu(amino alkohol)
Odvozeny od
Typický fosfolipid VNĚJŠÍ membránové vrstvy
Lecitin(fosfatidylcholin)
Fosfatidyl ethanolamin
Fosfatidylserin
Typické fosfolipidy VNITŘNÍ membránové vrstvy
glycerol 2 mastnékyseliny fosfát
Nej
čast
ější
fosf
olip
idy
v m
embr
ánác
h cholin
glycerol 2 mastnékyseliny fosfát serin
glycerol 2 mastnékyseliny fosfát ethanolamin
Sfingomyelin sfingosin 2 mastnékyseliny fosfát cholin
Dominantní fosfolipid myelinu nervových vláken, přítomen v plazmatické membráně a subcelulárních membránách.
Adaptováno dle Ivany Fellnerové, PřF UP Olomouc
Fyzikální vlastnosti membrán
Stabilita dvojvrstvy (bilayeru):
hydrofobní interakce mezi řetězci mastných kyselin
• Polarita molekul
hydrofilní konce (PO4 ,,
COOH, OH, NH3
hydrofobní konce řetězce mastných kyselin • autoorganizace
liposomy, myelinové struktury• asymetrické uspořádání • tekutý charakter
bod přechodulaterální migrace flip-flop pohyb
Micely vs. liposomy
• Amfifilní molekuly s jedním
hydrofobním řetězcem
Liposomy Liposomy
Mobilita membránových složekPokus Frye a Edidina:Důkaz fluidity membrán
Pohyb molekul: RotačníLaterálníflip-flop (flippase, floppase, scramblase)
Mobilita membránových složek
Důkaz fluidity membrán
Fluidita membrány
Tekutost bilayeru: dána pohyblivostí molekul• teplotou• podílem nasycených a nenasycených mastných kyselin• podílem cholesterolu v lipidové dvojvrstvě
Zastoupení jednotlivých lipidů v různých typech buněk
Asymetrie lipidové dvojvrstvy
Flipázy,
Flopázy,
….
Známka apoptózy – externalizace fosfatidyl serinu
http://www.roche-applied-science.com
Relativní propustnost lipidové dvojvrstvy
109
Heterogenita lipidů v membráně a jejich asymetrická distribuce v bilayeru. Ostrůvky (průměr 50 nm), kde jsou soustředěny sfingolipidy a cholesterol, se nazývají rafty. Pohybují se v rovině membrány a slouží k segregaci a interakci signálních proteinů.
Membránové proteiny: asi 50% hmotnosti membrány
- hydrofobní doménou jsou zanořeny do bilayeru- hydrofobní doména je tvořena aminokyselinami s hydrofobními skupinami- integrální a periferní proteiny- Proteiny se dostávají dobilayeru při proteosyntézeNěkteré integrální proteiny prostupují přes membránu vícekrát Připojení periferních proteinů:lipidové kotvy(např. dolichol)
Některé funkce proteinů plazmatické
membrány
Např. sodíková pumpa, integriny, receptor pro PDGF, adenylát cykláza.
Uspořádání proteinů ve fosfolipidovém bilayeru:
Transmembránové domény proteinů jsou tvořeny hydrofobními aminokyselinami: ala, val, leu, ileu, met, tyr, try a phe
Bílkoviny biomembrán
-šroubovice procházející lipidovou dvojvrstvou
• Hydrofobní postranní řetězce aminokyselin.
-soudek
Jen široké kanály
Index hydropatie
Typický příklad transmembránového proteinu.
Kotvení membránových proteinů
Solubilizace membrán
• Detergenty - Amfipatické molekuly (hydrofobní a hydrofilní oblast)
Funkční enzymatické modely na
základu fosfolipidových
vesikul
Detailní struktura membránových proteinů
• http://expasy.org/sprot/ (Swiss-prot)
Mrazové lámání
Omezení laterální pohyblivosti proteinů plazmatické membrány.
Asymetrické rozdělení membr. proteinů, polarizace.
Lidské erytrocyty ve skenovacím elektronovém mikroskopu
Membránový skelet: síť proteinů pod plasmatickou membránou erytrocytu:
vlákna spektrinu a aktinu a spojovací proteiny (např. integriny)
Glykokalyx
Glykolipidové molekuly
ABO systém
Organizace buněk ve tkáních
Hlavní typy mezibuněčných spojů.
Těsné spoje (tight junctions)
Komplexy proteinů těsného spoje
Occludin, Claudin-1, E-Cadherin, ZO-1, JAM-1, Catenins, Cingulin,
Actin
Funkce: neprodyšnost epitelů, polarita epiteliálních buněk.
Apikální strana
Basální strana
Mechanické spoje - kadheriny
Adhezní pásy – pásové desmosomy
(kadherinové molekuly + aktin)
schopnost měnit tvar, embryonální vývoj
Desmosomy- bodové spoje
(kadherinové molekuly + intermediální filamenta)
pevnost v tahu, exponovaná místa
HemidesmosomKeratin
Spojníkový protein
Integrin
Laminin
Kde už ani hemidesmosomy nestačí !
Integriny funkce- vazba buněk na ECM a signalizace, migrace buněk
Jméno Synonyma Distribuce Ligandy
α1β1 Mnoho Kolageny, lamininy
α2β1 Mnoho Kolageny, lamininy
α4β1 VLA-4 Hematopoetické buňky Fibronektin, VCAM-1
α5β1Fibronektinový
receptor Široce rozšířený Fibronektin a proteinázy
α6β1Lamininový
receptor Široce rozšířenýMatrixové makromolekuly,
lamininy
αLβ2 LFA-1 T-lymfocyty ICAM-1, ICAM-2
αMβ2 Mac-1, CR3 Neutrofily a monocyty Sérové proteiny, ICAM-1
αIIbβ3 Destičky Fibrinogen, fibronektin
αVβ3Vitronektinový
receptorAktivované endoteliální buňky, melanom,
glioblastom
Vitronektin, fibronektin, fibrinogen, osteopontin, Cyr61
αVβ5 Široce rozšířený, fibroblasty Vitronektin a adenoviry
αVβ6 Proliferující epitel, játra, plíce Fibronektin; TGFβ1+3
α6β4 Epiteliální buňky Laminin
Regulace - integriny
Mezerové spoje
Úzké průchody pro malé molekuly – umožňují přímý přestup z cytoplasmy jedné buňky do druhé.Elektrické a metabolické propojení buněk.
Plasmodesmatafunkční obdoba mezerového spoje u rostlin.
Pojivová tkáň
Proteoglykanový agregát z chrupavky
Kyselina Hyaluronová
Kolagen – pevnost v tahu
Tuhá trojřetězcová helikální struktura – superhelix
Syntéza kolagenu
Uspořádání kolagenových fibril
Elastin
Lysyloxidase
Děkuji
za pozornost