životní strategie autotrofie: zdrojem uhlíku je CO2 rozdíly souvisí s odlišným způsobem života, zaplnění biosféry autotrofie: zdrojem uhlíku je CO2 heterotrofie: zdrojem uhlíku jsou organické sloučeniny fototrofní: využití E světelného záření chemotrofní: využití E chemických vazeb organotrofní – zdroj E jsou organické látky litotrofní – zdroj E jsou anorganické látky

srovnání eukaryotické a prokaryotické buňky eukaryota - větší - má mebránou ohraničené organely - lineární DNA, hodně exonů - složitější postranslační modifikace proteinů (souvisí s organelami) - komplikovanější signalizace - buněčná stěna – celulosa/chitin - u mnohobuněčných výrazná specializace buněk prokaryota - menší - bez organel - jádro bez membrány kruhová DNA,většinou bez intronů a exonů - jiná struktura ribozomů odlišný transkribční a translační aparát (jiná citlivost na léky) - buněčná stěna-peptidoglykany

srovnání eukaryotické a prokaryotické buňky

srovnání živočišné, rostlinné a houbí buňky živočišná houbí rostlinná lysozom lysozom - - vakuoly vakuoly - buň.stěna (chitin) buň.stěna (celulosa) centriola - - - - plastidy - - glyoxisom menší enzym. výbava hodně lytických enzymů hodně syntetizujích enzymů

přenos látek přes membránu prostá difuze – ve směru koncetračního gradientu, látky s malou Mr (voda, plyny), nepolární látky (steroly) usnadněný transport - ve směru konc. gradientu, přes specifický kanál/přenašeč pro látky, které jinak nemohou přes membránu přecházet (Glc, ionty) aktivní transport – proti směru konc, gadientu, přes speciální přenašeče/pumpy, za dodání energie (ionty – udržování membránového potenciálu-Na+/K+ pumpa)

transport látek v mnohobuň. organismu - mnohobuněčné organismy – musí mít transportní systém, kterým rozvádí látky po těle - ve vodě rozpustné látky jím cestují bez problému (Glc, NaCl, PO43-,...) - málo rozpustné a nerozpustné látky – využívají transportní proteiny (O2-hemoglobin, FA-albumin, cholesterol a lipidy-LDL, HDL)

signalizace signál: událost/jev který je schopen vyvolat u příjemce určitou specifickou odezvu (signálem může být cokoliv, co má svůj receptor) receptor: zařízení (biologické/technické), které je schopné zaznamenat signál a převést ho dále a popř. spustit odpověď

povaha biolog. signálů 1, chemická látka (nebo její část) –čich, chuť, hormon, neurotransmiter, signální část peptidu 2, elektromagnetické záření – zrak, teplo 3, změna tlaku - hmat,sluch, kontrola krevního tlaku, kontrola poměru vody a solí v těle (osmotický tlak- 300 mOsm) 4, změna el. potenciálu – vedení nervového vzruchu 5, gradient koncentrace – polarizace vajíčka 6, změna koncetrace látek – kontrola glykemie,hladiny O2,

původ a tok signálu intracelulární – ubiquitinace proteinu, glykosilace extracelulární – světelné záření, hormon endokrinní- přenos krví (hemolymfou)-př.hormony parakrinní- na sousední buňky, přes mezibuněčnou hmotu,př. neurotransmitery autokrinní- na tu samou buňku,která je vyprodukovala, př. růstové faktory, cytokiny

receptor v buněčné biologii většinou proteinové povahy, může být tvořen jedním, nebo i více proteiny interakce se signálem vede většinou ke fční změně konformace receptoru = převod signálu a začatek odpovědi buňky receptory: 1, membránové proteiny 2, cytoplazmatické proteiny

interakce signál-receptor 1, nekovalentní interakce (umožněné komplementaritou signalizační molekuly a vazebného místa receptoru), hydrofóbní interakce, elektrostatické interakce, van der Waalsovy interakce, vodíkové můstky, 2, přechod z metastabilního stavu do stabilního 3, mechanické namáhání

odpověď buňky na signál 2 úrovně 1, rychlá odpověď (ms-s) – modifikace už nasyntetizovaných proteinů v cytoplazmějejich aktivace(popř. desaktivace) 2, pomalá odpověď (min-hod)-aktivace(desaktivace) některých genů .................................................................................................................... -pro odpověď je nutná určitá množství signálů – práh citlivosti -při dlouhodobém či nadměrném vystavení signálu dochází k desenzitivizaci

proteiny účastnící se signalizace G-proteiny: proteiny schopné bázat jak GTP(aktivní stav), tak GDP(nekativní stav) kinázy: enzymy fosforylující jiné proteiny( a tím je aktivují nebo desaktivují) fosfatázy: enzymy odstraňující fosfátovou skupinu z proteinů( a tím je aktivují nebo desaktivují) iontové kanály: proteiny, které prostupují membránou a umožňují tok iontů z a do buňky proteasy: štěpení proteinů

signalizační kaskády cytoplazmatické membráně: ostrůvky s vysokou koncentrací receptorů a s nimi asociovaných proteinůzvýšení efektivity přenosu signálu a jeho modulace první poslové: signál druzí poslové:látka přenášející signál v cytoplazmě (pokud signál není schopný se přes cytoplazmu sám dostat); cAMP, cGMP, Ca2+ , PI3

signalizační kaskády 1, interakce signálu s receptorem, příklad signalizační kaskády: 1, interakce signálu s receptorem, 2, změna konformace receptoru 3, změna receptoru vyvolá aktivaci cytoplazm. kinázy 4, kináza začne fosforylovat enzym syntetizující cAMP (a tím ho aktivuje) 5, cAMP interaguje s dalšími cytoplazmatickými proteiny a aktivuje je (nebo desaktivuje) (6, tyto proteiny pak dále můžou aktivovat/desaktivovat jiné cytoplazmatické proteiny, nebo vykonat konkrétní děj)

význam signalizačních kaskád amplifikace (zesílení) signálu: jedna počáteční molekula signálu, vyvolá prakticky okamžitou aktivaci tisíce dalších molekul jemnější modulace signálu: lze ovlivňovat více úrovní odpovědi v závislosti na různých signálech současně přicházejících do buňky

buněčné spoje a signalizce buňky v jedné tkáni jsou často propojené (podle typu tkáně) tzv. buněčnými spoji, přes které můžou přecházet různé látky (např. druzí poslové, metabolity, ...) buněčné spoje umožňují šíření signálu a koordinovanou odpověď dané části tkáně příklad: interkalární disky v srdeční svalovině plasmodesmata v rostlinách - signalizace buněčnými spoji je nejvýraznější během embryonálního vývoje.

signalizace u rostlin intracelulární pochody velmi podobné buňce živočišné (signalizační kaskády, zapojení stejných typů proteinů, druhých poslů, ...) méně prvních poslů (žádná nerv. soustava, nižší míra komunikace – dané „statickým“ způsobem života) velký význam mají buněčné spoje – šíření signálu ( jsou velmi důležité i u živoč. buňky, ale u rostliny jsou dominantní)

význam signalizací 1, zisk informací o svém okolí a jejich přeposílání 2, udržování integrity mnohobuněčných organismů 3, vývoj organismu – diferenciace a růst tkání 4, rozmnožování organismu 5, zvýšení efektivity regulovaných dějů 6, ...

příklady signalizací hormonální signalizace hormony: hydrofilní (např.peptidové) nemůžou proniknout přímo membránou, interagují se svými membránovými receptory hydrofóbní (např.steroidní) přímo pronikají membránou a reagují s svými receptory v cytoplasmě/jádře

adrenalin adrenalin je uvolňován jako odpověď org. na stres (= zvýšená zátěž a tedy i požadavek na E) aktivuje glykogenolysi v hepatocytech (jaterní buňky) adrenalin je rozpoznán β-adrenergickými receptory na hepatocytech navázání adr. na receptor vede k výměně GDP za GTP v asociovaném G-proteinu v cytoplasmě GTP-Gprotein aktivuje enzym adenylátcyklasu (syntesa cAMP-druhého posla) cAMP se váže na specifické kinázu která: 1, přímo fosforyluje glykogen synthasu-inhibice 2, fosforyluje a aktivuje jinou kinasu, která dále fosforylací aktivuje glykogen fosforylasu

testosteron 1,testosteron proniká membránou, dostává se do cytoplasmy 2a reaguje přímo s androgenním receptorem 2b je přeměněn na dihydrotestosteron(THT), který pak reaguje s cytoplazmatickým receptorem 3, navázání testosteronu/THT na receptor vede ke konformační změně receptoru 4, z receptoru oddisociují navázane chaperony( heat shock proteins,hsp90, hsp56), které kryjí(a tím desaktivují) domény vážící se na další receptor a DNA 5, dojde k dimerizaci receptorů s navázaným testosteronem 6, dimery rozpoznají a dosedají na určitá místa DNA a spouštějí jejich transkribci

syntéza a modifikace peptidů v pouhém pořadím AA peptidu (primární struktura) je kódováno, jestli se má syntetizovat v cytoplazmě nebo v ER a kam má pak směřovat (cytoplasma, mitochondrie, ER, GA, ven z buňky, ...) primární struktura peptidu také obsahuje info o postranslačních modifikacích (např.sekvence Asn-X-Ser/Thr určuje místo pro tzv. N-glykosylaci) navázáním malého proteinu ubiquitinu na Lys cytoplasmatického proteinu (nebo na ubiquitiny už dřív navázané) se označuje stáří proteinu. Proteiny s hodně ubiquitiny jsou likvidovány v proteasomech

kontaktní inhibice - buňky na svém povrchu exprimují určité proteiny a zároveň jejich receptory. - tyto proteiny inhibují další dělení buňky pokud receptory buňky narazí na tyto molekuly, znamená to, že je kolem nich plno a mají se přestat dělit - poruchy této signalizace se mohou podílet na vzniku rakoviny