FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Cellebiologi. Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

Transkript

1 FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Cellebiologi Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

2 CELLEBIOLOGI PROKARYOTE anaerobe kan leve uten tilførsel av oksygen mangler celle kjerne bakterier har et relativt enkelt indre med bare ett hulrom, samt enkelte vannfylte rom, vacuoler EUKARYOTE aerobe trenger oksygen mer kompleks struktur enn prokaryote har cellekjerne og mitokondrier

3 Ca 4 milliarder år siden Lite oksygen, anareobe, prokaryote celler Ca 2 milliarder år siden Oksygennivået begynte å øke, oksygen toksisk for de anaerobe/prokaryote cellene aerobe celler dannes Høyt utviklet membranstruktur brukte oksygen forenergiproduksjon mer effektive bedre overlevelsesevne Phagocytose Våre celler er ikke levedyktige uten mitokondrier

4 VEVSTYPER

5 CELLENE KLASSIFISERE i 5 TYPER CELLEGRUPPER (4 VEVSTYPER + BLODCELLER) 1.EPITELVEV CELLER 2.STØTTE ELLER BINDEVEV CELLER 3.NERVEVEV CELLER 4.MUSKELVEV CELLER 5.BLODCELLER (4 deler) (3 hovedtyper) (2 hovedtyper + flere undertyper) Fellestrekk: Cellemembran; cytoplasma; celleskjellett; organeller bl.a. cellekjerne(r).

6 Epitelceller sammenhengende cellelag overflater i kroppen. dekker alle indre og ytre beskytter vev og organer barriere mellom områder med ulike substanser gir mulighet for selektiv transport (absorpsjon, sekresjon) registrere sansepåvirkning plate, kubisk, sylindrisk, én eller flere lag

7 Støttevevs celler (binding tissue) knytte sammen, forankre, støtte og beskytte strukturer i kroppen. Flere typer støttevev; bl.a. Bindevev proteinfibre, (bl.a. kollagen, elastin) Fettvev energilagre, polstring, varmeisolering Brusk proteinfibre, (bl.a. kollagen, elastin) Beinvev kollagen, krystallinsk (kalsiumfosfat)

8 NERVECELLE - NEURONER - initiere og lede elektriske signaler 1) Cellekropp (med kjerne og organeller) 2) Dendriter (utvekster) - fanger opp signal, dvs fanger opp input til nervecellen 3) Axonet kan bli meget lange, opptil ca 1 meter. - nervestrømmen ledes bort fra nervecellekroppen via axonet. 4) Axonterminalen /Synapsen. - overfører signalet fra ett neuron til et annet neuron, eller til en muskelcelle

9 MUSKELCELLER - generere mekaniske krefter & bevegelse 1) Tverrstripet (skjelettmuskulatur - voluntary) - lange muskelfibre med multiple kjerner. - bundler av slike fibre er knyttet til skjelett-musklaturen. - sterk og hurtig kontraksjon. 2) Glatt (smooth involuntary) - lange celler med sentral kjerne. - knyttet til mage-tarmsystem og blodårer. 3) Hjertemuskulatur (cardiac involuntary) - intracellulær elektrisk ledningsevne

10 BLODCELLER Røde / Erytrocytter Transport av oksygen og CO/CO 2 gjennom blodet. (ca1000x flere enn hvite) Hvite / Leukocytter Lymfocytter 20-25% B-, T- antistoffer Neutrofiler ca 60% fagocytose Blodplater blodlevring

11 Celledifferensiering Prosessen med å skru av og på kontrollgener utgjør basis for celledifferensieringen. av på på av av på av DNA p1 X p2 p3 p4 X p5 X p6 Xp7 proteiner

12 Ekstracellulær matrix -løst nettverk av store organiske molekyler* som binder cellene sammen * To hovedklasser: Polysakkarider og Fiberproteiner

13 EUKARYOT CELLE Plasmamembran Cytoplasma (cytosol og organeller) Cytosol (cytoskjelettet, molekyler i løsning (plasma)) Cellekjerne (nucleus) Mitokondrie Endoplastisk Retikulum (ER) Golgiapparat Lysosom Peroxysomer Cytoskjelettet (Kloroplaster i planteceller, men ikke i dyreceller. Fotosyntesen: CO 2 + lys O 2 )

14 CELLEMEMBRAN / PLASMAMEMBRAN

15 LIPID Bipolar 1) Hode polar hydrofil 2) Hale ikke-polar hydrofob

16 FOSFOLIPID

17 LIPIDER progesterone GLYCOLIPID FOSFOLIPID KOLESTEROL

18 LIPID - dobbeltlag

19 Fluid mosaic modellen to dimensjonal væske Singer og Nicholsen, 1972 b c a Å a= sjelden b=ofte c=rask

20 Membran FLUIDITET FLYTENDE (uorden) KRYSTALLINSK (orden) T C Krystallinsk høy orden T c Mettede (få dobbel) Umettede (mange dobbel) Flytende lav orden Temperatur

21 CELLEMEMBRAN / PLASMAMEMBRAN

22 Membranproteiner Integralproteiner bipolare gjennomgående (enkel/multippel) Perifere proteiner ikke-bipolare primært innsiden bundet til lipid / integralprotein

23 Membranproteiner - forankring og funksjon Bindeledd (membran-cytoskjellet og membran extracellulær matrix Transport (formidler /styrer gjennom membranen) Reseptor (molekyler) Signalformidler (mottar og omformer) Katalysator (reaksjoner på memebranen)

24 Karbohydrater på plasmamembranen EXTERIOR (utsiden mot extracellulær matrix) 2-10% av membranmassen EXTERIOR CYTOSOL / INTERIOR

25 EUKARYOT CELLE Cytoplasma Cytosol Cytoskjelettet Cellekjerne (nucleus) Mitokondrie Endoplastisk Retikulum (ER) Golgiapparat Plasmamembran Lysosom Peroxysomer

26 Cytoskjelettet / Celleskjelettet styrke form - bevegelse MikroTubuler MikroFilamenter

27 CELLEKJERNEN Dobbeltmembran -Indre (INM) -Ytre (ONM) Endoplastisk retikulum,er Porer Kromatin Kromosom Proteiner (Histoner) DNA Å nm ( Å)

28

29 EUKARYOT CELLE Cytoplasma Cytosol Cytoskjelettet Cellekjerne (nucleus) Mitokondrie Endoplastisk Retikulum (ER) Golgiapparat Plasmamembran Lysosom Peroxysomer RIBOSOM

30

31 Nobelprisen, kjemi 2009 Ada E. Yonath Born: 22 June 1939, Jerusalem, Israel Affiliation at the time of the award: Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel Prize motivation: "for studies of the structure and function of the ribosome Field: Biochemistry, structural chemistry

32 ENDOPLASTISK RETIKULUM (ER)

33 GOLGIAPPARATET

34 LYSOSOM Cellens fordøyelsesorgan

35 MITOKONDRIE Cellens kraftverk ATP-produksjon

36 1. Indre membran 2. Ytre membran 3. crista 4. matrix Electron micrograph of a mitochondrion from mammalian lung tissue showing its matrix and membranes.

37 ATP produseres i MITKONONDRIENE kan drive energikrevende prosesser i Cellen enzym ATP 4 + H 2 O ADP 3 + HPO H + AVGIR ENERGI

38 PEROXYSOM oxidative enzymer bryter ned fettsyrer og aminosyrer oxidative enzymer (katalysator), bruker oksygen for å fjerne hydrogen under dannelse av hydrogenperoxyd. enzym RH 2 + O 2 R + H 2 O 2 annet oxidativt enzym ( ) bruker H 2 O 2 til å oksydere andre forbindelser: R H 2 + H 2 O 2 enzym R + 2 H 2 O