Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze buněk a mezibuněčná hmota. MUDr. Džubák Petr, Ph.D. Laboratoř experimentální medicíny při Dětské klinice.

Prezentace na téma: "Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze buněk a mezibuněčná hmota. MUDr. Džubák Petr, Ph.D. Laboratoř experimentální medicíny při Dětské klinice."— Transkript prezentace:

1 Plazmatická membrána, mezibuněčné spoje, adheze buněk a mezibuněčná hmota.
MUDr. Džubák Petr, Ph.D. Laboratoř experimentální medicíny při Dětské klinice Lékařská fakulta Univerzity Palackého

2 Použitá literatura: Základy buněčné biologie – Alberts et al
Použitá literatura: Základy buněčné biologie – Alberts et al. Další zdroje: Biochemie – Voet &Voetová Molecular Cell Biology – Lodish

3 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

4 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)

5 Současný model biologické membrány

6 Chemické komponenty membrán:. lipidy (fosfolipidy, steroly)
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

7 Nejčastější fosfolipidy v membránách
Odvozeny od Typický fosfolipid VNĚJŠÍ membránové vrstvy glycerolu Lecitin (fosfatidylcholin) glycerol 2 mastné kyseliny fosfát cholin Fosfatidyl ethanolamin glycerol 2 mastné kyseliny fosfát ethanolamin Nejčastější fosfolipidy v membránách Fosfatidyl serin glycerol 2 mastné kyseliny fosfát serin Typické fosfolipidy VNITŘNÍ membránové vrstvy sfingosinu (amino alkohol) Dominantní fosfolipid myelinu nervových vláken, přítomen v plazmatické membráně a subcelulárních membránách. Sfingomyelin sfingosin 2 mastné kyseliny fosfát cholin Adaptováno dle Ivany Fellnerové, PřF UP Olomouc

8 Fyzikální vlastnosti membrán
Polarita molekul hydrofilní konce (PO4 ,, COOH, OH, NH3 hydrofobní konce řetězce mastných kyselin autoorganizace liposomy, myelinové struktury asymetrické uspořádání tekutý charakter bod přechodu laterální migrace flip-flop pohyb Stabilita dvojvrstvy (bilayeru):  hydrofobní interakce mezi řetězci mastných kyselin

9 Micely vs. liposomy Amfifilní molekuly s jedním hydrofobním řetězcem

10 Liposomy Liposomy

11 Mobilita membránových složek
Pokus Frye a Edidina: Důkaz fluidity membrán Pohyb molekul: Rotační Laterální flip-flop (flippase, floppase, scramblase)

12 Mobilita membránových složek
Důkaz fluidity membrán

13 Fluidita membrány Tekutost bilayeru: dána pohyblivostí molekul
teplotou podílem nasycených a nenasycených mastných kyselin podílem cholesterolu v lipidové dvojvrstvě

14 Zastoupení jednotlivých lipidů v různých typech buněk

15 Asymetrie lipidové dvojvrstvy
Flipázy, Flopázy, ….

16 Známka apoptózy – externalizace fosfatidyl serinu

17 Relativní propustnost lipidové dvojvrstvy
109

18 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.

19 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 do bilayeru při proteosyntéze Některé integrální proteiny prostupují přes membránu vícekrát Připojení periferních proteinů: lipidové kotvy(např. dolichol)

20 Některé funkce proteinů plazmatické membrány
Např. sodíková pumpa, integriny, receptor pro PDGF, adenylát cykláza.

21 Uspořádání proteinů ve fosfolipidovém bilayeru:
Bílkoviny biomembrán Uspořádání proteinů ve fosfolipidovém bilayeru: Transmembránové domény proteinů jsou tvořeny hydrofobními aminokyselinami: ala, val, leu, ileu, met, tyr, try a phe

22 a-šroubovice procházející lipidovou dvojvrstvou
Hydrofobní postranní řetězce aminokyselin.

23 b-soudek Jen široké kanály

24 Index hydropatie

25 Typický příklad transmembránového proteinu.

26 Kotvení membránových proteinů

27 Solubilizace membrán Detergenty - Amfipatické molekuly (hydrofobní a hydrofilní oblast)

28 Funkční enzymatické modely na základu fosfolipidových vesikul

29 Detailní struktura membránových proteinů
(Swiss-prot)

30 Mrazové lámání

31 Omezení laterální pohyblivosti proteinů plazmatické membrány.

32 Asymetrické rozdělení membr. proteinů, polarizace.

33 Lidské erytrocyty ve skenovacím elektronovém mikroskopu

34 Membránový skelet: síť proteinů pod plasmatickou membránou erytrocytu: vlákna spektrinu a aktinu a spojovací proteiny (např. integriny)

35 Glykokalyx

36 Glykolipidové molekuly

37 ABO systém

38 Organizace buněk ve tkáních

39 Hlavní typy mezibuněčných spojů.

40 Těsné spoje (tight junctions)
Apikální strana Komplexy proteinů těsného spoje Occludin, Claudin-1, E-Cadherin, ZO-1, JAM-1, Catenins, Cingulin, Actin Funkce: neprodyšnost epitelů, polarita epiteliálních buněk. Basální strana

41 Mechanické spoje - kadheriny

42 Adhezní pásy – pásové desmosomy
(kadherinové molekuly + aktin) schopnost měnit tvar, embryonální vývoj

43 Desmosomy- bodové spoje (kadherinové molekuly + intermediální filamenta) pevnost v tahu, exponovaná místa

44 Kde už ani hemidesmosomy nestačí !
Keratin Spojníkový protein Integrin Laminin Kde už ani hemidesmosomy nestačí !

45 Integriny funkce- vazba buněk na ECM a signalizace, migrace buněk
Jméno Synonyma Distribuce Ligandy α1β1 Mnoho Kolageny, lamininy α2β1 α4β1 VLA-4 Hematopoetické buňky Fibronektin, VCAM-1 α5β1 Fibronektinový receptor Široce rozšířený Fibronektin a proteinázy α6β1 Lamininový receptor Matrixové 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 αVβ3 Vitronektinový receptor Aktivované 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

46 Regulace - integriny

47 Mezerové spoje Úzké průchody pro malé molekuly –
umožňují přímý přestup z cytoplasmy jedné buňky do druhé. Elektrické a metabolické propojení buněk.

48 Plasmodesmata funkční obdoba mezerového spoje u rostlin.

49 Pojivová tkáň

50 Proteoglykanový agregát z chrupavky

51 Kyselina Hyaluronová

52 Kolagen – pevnost v tahu
Tuhá trojřetězcová helikální struktura – superhelix

53 Syntéza kolagenu

54 Uspořádání kolagenových fibril

55 Elastin Lysyloxidase

56 Děkuji za pozornost