Transcript Τί ανανεώθηκε με το Νόμπελ Ιατρικής 2013

ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ:
ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΥ ΣΠΥΡΙΔΟΥΛΑ
ΕΥΓΕΝΙΟΥ ΜΙΧΑΗΛ
ΕΙΣΗΓΗΤΡΙΑ:
ΑΘΗΝΑ ΜΑΥΡΙΔΟΥ
Αιγάλεω 2013
1


ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΟΥΣΙΩΝ
I. ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ
II. ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ
1.
2.



ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
ΝΟΜΠΕΛ ΙΑΤΡΙΚΗΣ 2013
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
2
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
3
ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ
THE FLUID MOSAIC
MODEL 1972 S.J SINGER,
G.L NICOLSON
S. Singer & G. Nicolson (1972)
4
 Φωσφολιπίδια
1. Χοληστερόλη
2. Φωσφατιδυλαμίνη
3. Φωσφατιδυλοσερίνη
4. Φωσφατιδυλοχολίνη
5. Σφυγγομυελίνη
6. Φωσφατιδυλινοσιτόλη
Εικόνες wikimedia.org
5
 Πρωτεΐνες
1. Περμεάσες (μεταφορικές πρωτεΐνες)
2. Δίαυλοι
Εικόνα απο MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 3RD EDITION B.
ΑLBERTS, D. BRAY, J. D. WATSON, K.ROBERTS, D.BRAY, J.LEWIS
6
ΤΡΟΠΟΙ
ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ
ΟΥΣΙΩΝ
7
Μεταφορά ουσιών από και προς το κύτταρο:
 Παθητική
μεταφορά
 Ενεργητική μεταφορά
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL
3RD EDITION B. ALBERTS, D. BRAY, J. D.
WATSON, K.ROBERTS, D.BRAY, J.LEWIS
8
RT Co
V
ln
zF
Ci
ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΟΥ
NERNST

V= το δυναμικό ισορροπίας

Co, Ci= η συγκέντρωση της ουσίας στον εσωκυττάριο και
τον εξωκυττάριο χώρο αντίστοιχα.

R= η παγκόσμιο σταθερά των αερίων 1.987

T= η απόλυτη θερμοκρασία σε K

F= η σταθερά του Faraday 2.3 x 104

z= το φορτίο του ιόντος
9
ΠΑΘΗΤΙΚΗ
ΜΕΤΑΦΟΡΑ
10
 Παθητική
μεταφορά
1. Παθητική διάχυση
2. Διευκολυνόμενη διάχυση
3. Ώσμωση
4. Διήθηση
11
Παθητική διάχυση
Q
C
  DA
t
Mwx
1ος νόμος του Fick
ο ρυθμός διάχυσης
 ΔC η διαφορά συγκέντρωσης
 D ο συντελεστής διάχυσης
 Α το εμβαδό της επιφάνειας της μεμβράνης
 Μw το μοριακό βάρος του υλικού
 ΔΧ το πάχος της μεμβράνης
Q
12
Διευκολυνόμενη διάχυση
 χρήση φορέων
Πρωτεΐνες
Δέσμευση ιόντων
Μεταβολή τεταρτοταγούς
δομής.
employees.csbsju.edu
13
Απλή διάχυση vs. Διευκολυμένη διάχυση
 Ανταγωνιστικότητα
 Αναστολείς
 Ειδικότητα
 Κορεσμός
14
Ώσμωση
V  LA( p1  p2 )
V= η ροή του νερού
σ= ο συντελεστής
ανάκλασης
L= η σταθερά
ηλεκτρική
αγωγιμότητας
Α= η επιφάνεια της
μεμβράνης
p= ωσμωτική πίεση
www.answers.com
15
ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ
ΜΕΤΑΦΟΡΑ
16

Ενεργητική μεταφορά
1. Πρωτογενής ενεργητική μεταφορά
2. Δευτερογενής ενεργητική μεταφορά
17
ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ
H 2O
ATP 
 ADP  HPO42 
 HPO42  ί
ί΄ / ί
ί  ί
18
ΕΙΔΗ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΩΝ ATP (αντλίες)
 ΑΤΡάσες τύπου Ρ
 ATPάση Ca2+ (σαρκοπλασματική)
 ΑΤΡάση που μεταφέρει Η+ από τα επιθηλιακά
κύτταρα στο εσωτερικό του στοµάχου
 ΑΤΡάση που μεταφέρει Η+ έξω από τα κύτταρα
των ανώτερων φυτών κ.α
 ΑΤΡάσες τύπου V
 ΑΤΡάσες τύπου F
 ATPάση Na+/K+
19
ΑΝΤΛΙΑ Νa+/Κ+
 3 Na+ στον εξωκυττάριο χώρο
 2 K+ στον εσωκυττάριο χώρο
 κατανάλωση 1ΑΤΡ
www.mdpi.com
20
ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ
 Ξεχωριστή τάξη
πρωτεϊνών
 Εισάγουν/Εξάγουν
 Εκμετάλλευση
μικρά μόρια
ενέργειας από παθητική
μεταφορά
Co
G   RT ln( )
Ci
21
 Συν-μεταφορά (synport)
 Αντι-μεταφορά (antiport)
www.brooklyn.cuny.edu
22
1.
2.
3.
Ελεγχόμενη μεταφορά
Διαμεμβρανική μεταφορά
Μεταφορά με κυστίδια
Εικόνα απο MOLECULAR BIOLOGY OF THE
CELL 3RD EDITION B. ΑLBERTS, D. BRAY, J. D.
WATSON, K.ROBERTS, D.BRAY,
J.LEWIS
23
Μεταφορά μέσω κυστιδίων

Ενδοκυττάρωση
1. Πινοκύττωση
2. Φαγοκυττάρωση

Εξωκυττάρωση
1. Ιδιοσύστατη
2. Ρυθμιζόμενη
24
ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
25
ΦΑΓΟΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
 Έως 250nm
 Ενεργοποίηση υποδοχέων (μέσω
ενεργοποιητών)
• αντισώματα
26
ΠΙΝΟΚΥΤΤΩΣΗ
 Έως 150 nm
 Υγρά
 Διαλυτές ουσίες
 Κυστίδια με πρωτεϊνικό κάλυμμα
www.ncbi.com
27
CLATHRIN MEDIATED ENDOCYTTOSIS
 Κλαθρίνη
 AP-2 complex
www.nature.com
28
TRANSCYTOSIS
 Ενδοθηλιακά κύτταρα
 Νευρικά
κύτταρα
 Οστεοκλάστες
www.ncbi.gov
29
COP I, COP II
 ER
 Golgi
ER Go lg i
COPI
ER Go lg i
COPII
30
ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
31
ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΩΣΗ
 Σχηματισμός κυστιδίων
 Εξωκυττάριο σήμα
 Εκκίνηση διαδικασίας έκκρισης
 Σύνδεση με κινητήριες πρωτεΐνες
 Κίνηση στον κυτταροσκελετό
 Σύντηξη μεμβρανών
 Απεγκόλπωση ουσιών και μεμβρανών
32
www.nature.com
33
ΙΔΙΟΣΥΣΤΑΤΗ ΕΚΚΡΙΤΙΚΗ ΟΔΟΣ
 Τροφοδότηση μεμβράνης
• Πρωτεΐνες
• Λιπίδια
 Περιφερικές
πρωτεΐνες
 Εξωκυττάρια ύλη
34
ΡΥΘΜΙΖΟΜΕΝΗ
ΕΚΚΡΙΤΙΚΗ ΟΔΟΣ
• Δευτερεύουσα εκκριτική οδός
• Αποθηκευμένες ουσίες
• Πακετάρισμα με πρωτεΐνες
• Eξωκυτταρικό σήμα
 Δέσμευση υποδοχέων
 Αύξηση Ca +2
 Σύντηξη μεμβράνης
 Απεγκόλπωση
35
36
NOBEL 2013
37
 Nobel
Ιατρικής 1974 G. E. Palade
• ‘’Οργάνωση και δομή του κυττάρου’’
 Nobel
Ιατρικής 1999 G. Blobel
• ‘’Ανακάλυψη σημάτων ενεργοποίησης των
κυττάρων για των εντοπισμό και την μεταφορά’’
Εικόνες Nobelprize.org
38
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΟΥ PALADE
 Ποιες
 Πως
πρωτεΐνες συμμετείχαν
δημιουργούνταν τα κυστίδια
 Ποιοι
ήταν οι μηχανισμοί της σύντηξης και
της εξόδου από την μεμβράνη
 Πως
αποστέλλονται έγκαιρα όπου πρέπει
39
 J. ROTHMAN
 R. SCHEKMAN
 T. SUDHOF
Εικόνες Nobelprize.org
40
ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ROTHMAN
 Βιοχημεία
 Ανακάλυψε
πρωτεΐνες
 Χρησιμοποιώντας σημασμένες πρωτεΐνες
 Ξεκίνησε το
 40+
1980
δημοσιεύσεις
 Συνεχιστής του Blobel
41
ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ
 In vitro διαδικασία
 VSV-G
Ορατή στo TGN
42
 NSF
Wikipedia.org
 SNAP’s
 SNARE’s
Syntaxin
VAMP
SNAP-25
V-SNARE’s
T-SNARE’s
43
44
ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ SCHEKMAN
 Γενετική
 Πρωτεΐνες ‘’κλειδιά’’
 Χρησιμοποίησε μεταλλαγμένα κύτταρα
ζύμης (Saccharomyces cerevisiae)
 Σήμανση μέσω γλυκοπροτεϊνών
 Δημιουργία γενετικής βάσης
45
 Μετάλλαξε
 Αναστολή
γονίδια σε κύτταρα ζύμης
λειτουργίας περμεασών
 Συσσώρευση εκκριτικών ενζύμων
 Παρατήρηση και
αξιολόγηση
αποτελεσμάτων
Ncbi.gov
46
Sec (secretory genes) 1-23
Κυκλοφορία από ER
Κυκλοφορία από Golgi
Σύντηξη (sec1)
Palatepress.com
47
ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ SUDHOF
 Πως
ελέγχεται η κυτταρική σύντηξη
 Ποιος
 Πως
είναι ο ρόλος του Ca+2
γίνεται η άμεση ανταλλαγή ουσιών
Νευροδιαβιβαστές
Ινσουλίνη
 Complexin, Synaptotagmin-1
48
 Complexin
 Μείωση
knock-out mice
στην έκκριση νευροδιαβιβαστών
Λόγο της έλλειψης Ca+ στην συνοπτική διαδικασία
 Synaptotagmin-1
Εξαρτώμενος από Ca+ υποδοχέας
Ενεργοποιεί την έξοδο νευροδιαβιβαστών στην
σύναψη
Hhmi.org
49
 Munc18
knock-out mice
 Απουσία
πρωτεΐνης S/M
Παντελής ανικανότητα έκκρισης
νευροδιαβιβαστών
50
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
51
 Στοιχειώδης μηχανισμός μεταφοράς και
επικοινωνίας.
‘’Without this exquisitely
 Μηχανισμός κυστιδιακής σύντηξης και
precise organization, the cell would
μεταφοράς
lapse into
 Κοινό γενετικό υπόβαθρο
chaos‘’
‘’Juleen R. Zierath’’
Karolinska Institutet
52
 www.ncbi.nlm.nih.gov
 www.nobelprize.org
 www.nature.com
 JCB
vol. 203 no. 4 559-561
*Εξώφυλλο: www.nobel.org
*Οπισθόφυλλο: keepcalm-o-matic.co.uk
53
54