Molbiol 2011-02-biology

  • 386 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
386
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
1
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide
  • Анимация не видна в Power Point
  • Reverse sides Delete continues

Transcript

  • 1. Молекулярная биология для биоинформатиков
    • Академический университет
    • Володина Наталья Яковлевна
  • 2. Лекция 2 - Введение в биологию
    • Строение клетки (обзор)
    • Органеллы, ядро, мембраны, метаболизм, передача информации, основные виды живых организмов (прокариоты и эукариоты), вирусы
  • 3. Органические вещества
    • Молекулы уникальные для живых существ
    • Полимеры:
      • Углеводы
      • Липиды
      • Белки
      • Нуклеиновые кислоты
      • И их составные части – мономеры: ….
  • 4. Клеточная теория
    • Клетка – основная единица жизни
  • 5. Figure 3.2 Secretion being released from cell by exocytosis Peroxisome Ribosomes Rough endoplasmic reticulum Nucleus Nuclear envelope Chromatin Golgi apparatus Nucleolus Smooth endoplasmic reticulum Cytosol Lysosome Mitochondrion Centrioles Centrosome matrix Microtubule Microvilli Microfilament Intermediate filaments Plasma membrane
  • 6.
    • Двойной липидный слой с встроенными молекулами белков
    • Липидный слой состоит из фосфолипидов, гликолипидов и холестерола
      • Гликолипиды – это липиды со встроенным углеводом
      • Фосфолипиды имеют гидрофильный (липид) и гидрофобный (фосфат) концы
    Плазматическая (клеточная) мембрана PLAY Membrane Structure
  • 7. Жидко-мозаичная модель мембраны Figure 3.3
  • 8. Функции мембранных белков
    • Транспортные белки
    • Ферменты
    • Рецепторы для передачи сигналов
    Figure 3.4.1 PLAY Receptor Proteins PLAY Enzymes PLAY Transport Protein
  • 9. Функции мембранных белков
    • Межклеточная адгезия
    • Узнавание других клеток
    • Соеденение с цитоскелетом или внеклеточным матриксом
    Figure 3.4.2 PLAY Structural Proteins
  • 10. Состав клеточной мембраны
    • Различается по липидам
    • Гликолипиды – только в верхнем слое
    • Холестерол составляет 20% от всех липидов
  • 11. Липидные «плоты»
    • Занимают 20% поверхности мембраны
    • Состоят из сфинголипидов и холестерола
    • Являются платформами для сигнальных молекул
  • 12. Пассивный мембранный транспорт : Диффузия
    • Простая диффузия – неполярные и липидорастворимые субстанции
      • Диффундируют прямо через липидные слои
      • Или через белковые каналы
    PLAY Diffusion
  • 13. Пассивный мембранный транспорт : Диффузия
    • Облегченная диффузия
      • Транспорт глюкозы, амино кислот и ионов
      • Транспорт путем связывания с белками переносчиками или прохождения через белковые каналы
  • 14. Белки переносчики
    • Трансмембранные белки
    • Специфически связываются с определенным типом полярных молекул, например амино кислотами и сахарами
  • 15. Диффузия через плазматическую мембрану Figure 3.7 Extracellular fluid Cytoplasm Lipid- soluble solutes Lipid bilayer Lipid-insoluble solutes Water molecules Small lipid- insoluble solutes (a) Simple diffusion directly through the phospholipid bilayer (c) Channel-mediated facilitated diffusion through a channel protein; mostly ions selected on basis of size and charge (b) Carrier-mediated facilitated diffusion via protein carrier specific for one chemical; binding of substrate causes shape change in transport protein (d) Osmosis, diffusion through a specific channel protein (aquaporin) or through the lipid bilayer
  • 16. Пассивный мембранный транспорт: осмос
    • Когда концентрация растворителя – разная на разных сторонах мембраны
    • Диффузия воды через полунепроницаемую для веществ мембрану
    PLAY Osmosis
  • 17. Активный транспорт
    • Использует АТФ
    • С участием белка переносчика
  • 18. Типы активного транспорта
    • Первичный – с участием гидролиза АТФ
    • Вторичный – использует белковый канал-насос, чтобы запустить транспорт других молекул
  • 19. Типы активного транспорта Figure 3.11
  • 20. Везикулярный транспорт
    • Транспорт больших частиц и макромолекул
      • Экзоцитоз – транспорт из клетки
      • Эндоцитоз – транспорт в клетку
  • 21. Экзоцитоз Figure 3.12a
  • 22. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Recycling of membrane and receptors (if present) to plasma membrane Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome To lysosome for digestion and release of contents Transcytosis Endosome Exocytosis of vesicle contents Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis 2 1 3
  • 23. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance (a) Clathrin-mediated endocytosis
  • 24. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance (a) Clathrin-mediated endocytosis
  • 25. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome Endosome Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis
  • 26. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Recycling of membrane and receptors (if present) to plasma membrane Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome Endosome Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis 1
  • 27. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome To lysosome for digestion and release of contents Endosome Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis 2
  • 28. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome Transcytosis Endosome Exocytosis of vesicle contents Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis 3
  • 29. Эндозитоз с участием клатрина Figure 3.13a Recycling of membrane and receptors (if present) to plasma membrane Cytoplasm Extracellular fluid Extracellular fluid Plasma membrane Detachment of clathrin- coated vesicle Clathrin- coated vesicle Uncoating Uncoated vesicle Uncoated vesicle fusing with endosome To lysosome for digestion and release of contents Transcytosis Endosome Exocytosis of vesicle contents Clathrin- coated pit Plasma membrane Ingested substance Clathrin protein (a) Clathrin-mediated endocytosis 2 1 3
  • 30. Фагоцитоз Figure 3.13b
  • 31. Эндоцитоз с участием рецепторов Figure 3.13c
  • 32. Пассивный транспорт Процесс Энергия Пример Простая диффузия Кинетическая Движение кислорода через мембрану Облегченная диффузия Кинетическая Перенос глюкозы в клетку Осмос Кинетическая Движение воды через мембрану
  • 33. Активный транспорт Процесс Энергия Пример Активный транспорт растворенных веществ АТФ Передвижение ионов Экзоцитоз АТФ Выброс нейротрансмиттеров Эндоцитоз АТФ Фагоциты иммунной системы Рецепторный эндоцитоз АТФ Перенос гормонов Клатриновый эндоцитоз АТФ Траффик молекул внутри клетки
  • 34. Цитоплазматические органеллы
    • Мембранные
      • Митохондрии , пероксисомы , лизосомы , эндоплазматический ретикулум , аппарат Гольджи
    • Немембранные
      • Цитоскелет, центриоли и рибосомы
  • 35. Метаболизм
  • 36. Митохондрии
    • Окружены двойной мембраной с так называемыми «кристами»
    • Производят АТФ
    • Содержат собственные РНК и ДНК
  • 37. Митохондрии Figure 3.17a, b
  • 38. Рибосомы
    • Гранулы, содержащие белки и рРНК
    • Место белкового синтеза
    • Свободные рибосомы синтезируют растворенные белки
    • Рибосомы, связанные с мембранами, производят белки для включения в мембраны
  • 39. Эндоплазматический ретикулум ( ЭР )
    • Трубочки и пластинки, связанные друг с другом
    • Связан с ядерной мембраной
    • 2 типа – гладкий и шероховатый
  • 40. Эндоплазматический ретикулум ( ЭР ) Figure 3.18a, c
  • 41. Шероховатый ЭР
    • Внешняя сторона утыкана рибосомами
    • Производит все мембранные белки и фосфолипиды
  • 42. Синтез белка
    • Комплекс мРНК-рибосомы присоединяется к ЭР
    • Полипептид проходит внутрь ЭР и там гликозилируется (пост-трансляционные модификации)
  • 43. Синтез белка
    • Белок приобретает трехмерную конформацию
    • Белок упаковывается в транспортный пузырек, который переносится в аппарат Гольджи
  • 44. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol Ribosomes mRNA Coatomer- coated transport vesicle Transport vesicle budding off Released glycoprotein ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Sugar group Signal sequence removed Growing polypeptide 1 2 3 4 5
  • 45. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol mRNA ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site 1
  • 46. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol mRNA ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Growing polypeptide 1 2
  • 47. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol Ribosomes mRNA ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Signal sequence removed Growing polypeptide 1 2 3
  • 48. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol Ribosomes mRNA Released glycoprotein ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Signal sequence removed Growing polypeptide 1 2 3 4
  • 49. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol Ribosomes mRNA Transport vesicle budding off Released glycoprotein ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Sugar group Signal sequence removed Growing polypeptide 1 2 3 4 5
  • 50. Синтез белка Figure 3.19 Cytosol Ribosomes mRNA Coatomer- coated transport vesicle Transport vesicle budding off Released glycoprotein ER cisterna ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal sequence Receptor site Sugar group Signal sequence removed Growing polypeptide 1 2 3 4 5
  • 51. Гладкий ЭР
    • Состоит из сети трубочек
      • В печени – участвует в метаболизме липидов и холестерола
      • В печени и почках – детоксификация химических веществ
      • Синтез стероидных гормонов
  • 52. Гладкий ЭР
      • В клетках кишечника – всасывание, синтез и транспорт жиров
      • В мышечных клетках – запас и выброс ионов кальция
  • 53. Аппарат Гольджи
    • Стопка плоские мембранных мешков
    • Модификация, концентрация и упаковка белков
    • Транспортные пузырьки от ЭР соединяются с cis стороной Гольджи
  • 54. Аппарат Гольджи
    • Белки затем мигрируют к trans стороне Гольджи, откуда секреторные пузырьки отправляются к пункту назначения
  • 55. Аппарат Гольджи Figure 3.20a
  • 56. Функции аппарата Гольджи Figure 3.21 Secretion by exocytosis Extracellular fluid Plasma membrane Vesicle incorporated into plasma membrane Coatomer coat Lysosomes containing acid hydrolase enzymes Phagosome Proteins in cisterna Membrane Vesicle Pathway 3 Pathway 2 Secretory vesicles Proteins Pathway 1 Golgi apparatus Cisterna Rough ER
  • 57. Функции аппарата Гольджи Figure 3.21 Secretion by exocytosis Extracellular fluid Proteins in cisterna Membrane Vesicle Secretory vesicles Proteins Pathway 1 Golgi apparatus Cisterna Rough ER
  • 58. Функции аппарата Гольджи Figure 3.21 Secretion by exocytosis Extracellular fluid Plasma membrane Vesicle incorporated into plasma membrane Coatomer coat Proteins in cisterna Membrane Vesicle Pathway 2 Golgi apparatus Cisterna Rough ER
  • 59. Функции аппарата Гольджи Figure 3.21 Extracellular fluid Plasma membrane Lysosomes containing acid hydrolase enzymes Phagosome Proteins in cisterna Membrane Vesicle Pathway 3 Secretory vesicles Golgi apparatus Cisterna Rough ER
  • 60. Функции аппарата Гольджи Figure 3.21 Secretion by exocytosis Extracellular fluid Plasma membrane Vesicle incorporated into plasma membrane Coatomer coat Lysosomes containing acid hydrolase enzymes Phagosome Proteins in cisterna Membrane Vesicle Pathway 3 Pathway 2 Secretory vesicles Proteins Pathway 1 Golgi apparatus Cisterna Rough ER
  • 61. Лизосомы
    • Мембранные органеллы, содержащие пищеварительные ферменты
    • Переваривают бактерии, вирусы, токсины, отжившие органеллы, разрушают гликоген
  • 62. Лизосомы
    • Разрушают отмершие ткани
    • Разрушают костную ткань с высвобождением ионов кальция
    • Иммунные клетки содержат секретируемые липосомы
  • 63. Эндомембранная система Figure 3.23
  • 64. Пероксисомы
    • Мембранные органеллы, содержащие оксидазы и каталазы
    • Учавствуют в синтезе жирных кислот
    • Обезвреживают токсичные вещества
    • Нейтрализуют свободные радикалы
      • Свободные радикалы – высокореактивные вещества с неспаренными электронами ( например , O 2 – )
  • 65. Двойные ковалентные связи Figure 2.7b
  • 66. Цитоскелет
    • Микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты
  • 67. Цитоскелет Figure 3.24a-b
  • 68. Цитоскелет Figure 3.24c
  • 69. Микротрубочки
    • Трубочки состоящие из сферического белка тубулина
    • Отвечают за форму клетки и распределение органелл
  • 70. Микрофиламенты
    • Нити белка актина
    • Присоединены к цитоплазматической стороне клеточной мембраны
    • Усиливает клеточную поверхность, связываются с CAMs и участвует в эндо и экзо-цитозе
    • Актиновые миофибриллы
  • 71. Промежуточные филаменты
    • Прочные, нерастворимые белки
    • Усиливают прочность клетки против натяжения и образуют десмосомы
  • 72. Двигательные молекулы
    • Комплексы белков, участвующие в мобильности
    • Требуют энергии АТФ
    • Присоединяются к органеллам
  • 73. Двигательные молекулы Figure 3.25a
  • 74. Двигательные молекулы Figure 3.25b
  • 75. Центриоли
    • Маленькие органеллы в форме бочонка, расположенные в центросоме около ядра
    • Набор 9 триплетов микротрубочек
    • Организуют митотическое веретено во время митоза (деления клетки)
    • Образуют жгутики и реснички соответствующих клеток
  • 76. Центриоли Figure 3.26a, b
  • 77. Реснички Figure 3.27a
  • 78. Реснички Figure 3.27c
  • 79. Ядро
    • Содержит ядерную оболочку, ядрышки, хроматин и районы содержания особых белков
    • Хроматин содержит ДНК, содержащую гены – матрицы синтеза почти всех клеточных белков
    • Диктует какие и сколько белков будут синтезироваться
  • 80. Ядро Figure 3.28a
  • 81. Ядерная мембрана
    • Селективно проницаемая двойная мембрана, содержащая поры – для транспорта макромолекул
    • Внутри – гелеподобная нуклеоплазма
  • 82. Ядрышки
    • Маленькие темно-окрашенные тельца
    • Место образования рибосом
  • 83. Клеточный цикл
    • Клетка рождается, питается, делится и умирает
  • 84. 2 типа клеток – прокариоты и эукариоты
  • 85. Прокариоты и эукариоты
    • 3 основных древа жизни
    • Прокариоты – Archea и Bacteria
    • Эукариоты входят в царство Eukarya и включают в себя Животные, Растения, Грибы, Простейшие и некоторые Водоросли
    Приложение биоинформатики
  • 86. Прокариоты и эукариоты Прокариоты Эукариоты Одна клетка Одна или много клеток Нет ядра Ядро Нет органелл Органеллы Одна кольцевая молекула ДНК Хромосомы (линейные молекулы ДНК, связанные с белками – в основном с гистонами) мРНК не модифицируется Сплайсинг, процессинг мРНК
  • 87. Вирусы Маленькие инфекционные агенты, которые могут реплицироваться только внутри живых клеток
  • 88. Перенос генетической информации Трансляция Транскрипция Репликация
  • 89. ДНК РНК Белок
      • Транскрипция – синтез РНК (мРНК)
      • Трансляция – синтез белка
  • 90. Введение в генетику
    • Гены передаются по наследству и экспрессируются
      • Генотип – набор генов
      • Фенотип – экспрессия генотипа
    • Фенотипы 2х типов цвета глаз