FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, 2016 2 Cellebiologi Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO 25.08.2016 1
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 25.08.2016 2
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 for energiproduksjon - mer effektive - bedre overlevelsesevne Phagocytose Våre celler er ikke levedyktige uten mitokondrier 25.08.2016 3
VEVSTYPER 25.08.2016 4
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). 25.08.2016 5
Epitelceller -sammenhengende cellelag - dekker alle indre og ytre overflater i kroppen. - adskiller og 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 Ytresekretorisk/eksokrine - skiller ut sekret (hud) Indresekretorisk/endokrine skiller ut hormoner til blodet 25.08.2016 6
Støttevevs-celler (binding tissue) - knytte sammen, forankrer, støtter og beskytter 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) 25.08.2016 7
NERVECELLE - NEURONER - initierer og leder elektriske signaler 1) Cellekropp (med kjerne og organeller) 2) Dendriter (utvekster) - fanger opp signal, dvs fanger opp input til nervecellen og genererer en elektrisk respons 3) Axonet kan bli meget lange, opptil ca 1 meter. - nervestrømmen ledes bort fra nervecellekroppen via axonet. 4) Axonterminalen /Synapsen. - overfører signalet fra ett nevron til et annet nevron, eller til en muskelcelle 25.08.2016 8
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) - intercellulær elektrisk ledningsevne. 1 3 2 25.08.2016 9
BLODCELLER Røde / Erytrocytter Transport av oksygen og CO/CO 2 gjennom blodet. (ca1000x flere enn hvite). Ingen cellekjerne. Hvite / Leukocytter Lymfocytter 20-25% B-, T- antistoffmediert immunforsvar Neutrofiler ca 60% fagocytose Blodplater blodlevring 25.08.2016 10
Celledifferensiering Prosessen med å skru av og på kontrollgener utgjør basis for celledifferensieringen. Ett gen koder for ett spesifikt protein, hvorvidt genet skal aktiveres bestemmes av en liten kode helt i begynnelsen av genet. av på på av av på av DNA p1 X p2 p3 p4 X p5 X p6 p7 X proteiner 25.08.2016 11
Ekstracellulær matrix -løst nettverk av store organiske molekyler* som binder cellene sammen * To hovedklasser: Polysakkarider og Fiberproteiner 25.08.2016 12
EUKARYOT CELLE Plasmamembran Cytoplasma (cytosol og organeller) Cytosol (cytoskjelettet, vann, molekyler i løsning (plasma)) Cellekjerne (nucleus, dobbeltmembran) Mitokondrie (dobbeltmembran) Endoplastisk Retikulum (ER) (bundet til cellekjernen). Ribosomer Golgiapparat Lysosom Peroxysomer Cytoskjelettet (Kloroplaster 25.08.2016 i planteceller, men ikke i dyreceller. Fotosyntesen: CO 2 + lys O13 2 )
CELLEMEMBRAN / PLASMAMEMBRAN 25.08.2016 14
LIPID Bipolar 1) Hode polar hydrofil 2) Hale ikke-polar hydrofob 25.08.2016 15
FOSFOLIPID 25.08.2016 16
LIPIDER progesterone GLYCOLIPID FOSFOLIPID KOLESTEROL 25.08.2016 17
LIPID - dobbeltlag 25.08.2016 18
Fluid mosaic modellen Singer og Nicholsen, 1972 - to-dimensjonal væske b c a 60-80 Å a= sjelden b=ofte c=rask 25.08.2016 19
Membran FLUIDITET FLYTENDE (uorden) KRYSTALLINSK (orden) T C Krystallinsk høy orden T c Mettede (få dobbel) Umettede (mange dobbel) Flytende lav orden Temperatur 25.08.2016 20
CELLEMEMBRAN / PLASMAMEMBRAN 25.08.2016 21
Membranproteiner Integralproteiner bipolare gjennomgående (enkel/multippel) Perifere proteiner ikke-bipolare primært innsiden bundet til lipid / integralprotein 25.08.2016 22
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) 25.08.2016 23
Karbohydrater på plasmamembranen EXTERIOR (utsiden mot extracellulær matrix) 2-10% av membranmassen EXTERIOR CYTOSOL / INTERIOR 25.08.2016 24
EUKARYOT CELLE Cytoplasma Cytosol Cytoskjelettet Cellekjerne (nucleus) Mitokondrie Endoplastisk Retikulum (ER) Golgiapparat Plasmamembran Lysosom Peroxysomer 25.08.2016 25
Cytoskjelettet / Celleskjelettet styrke form - bevegelse MikroTubuler MikroFilamenter 25.08.2016 26
CELLEKJERNEN Dobbeltmembran -Indre (INM) - Ytre (ONM) Endoplastisk retikulum,er - Porer - Lamina - Kromatin: Kromosom Proteiner (Histoner) DNA 60-80 Å 20-40 nm (200 400 Å) 25.08.2016 27
25.08.2016 28
EUKARYOT CELLE Cytoplasma Cytosol Cytoskjelettet Cellekjerne (nucleus) Mitokondrie Endoplastisk Retikulum (ER) Golgiapparat Plasmamembran Lysosom Peroxysomer RIBOSOM 25.08.2016 29
25.08.2016 30
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 25.08.2016 31
ENDOPLASTISK RETIKULUM (ER) 25.08.2016 32
GOLGIAPPARATET 25.08.2016 33
LYSOSOM Cellens fordøyelsesorgan 25.08.2016 34
MITOKONDRIE Cellens kraftverk ATP-produksjon 25.08.2016 35
1. Indre membran 2. Ytre membran 3. cristae 4. matrix Electron micrograph of a mitochondrion from mammalian lung tissue showing its matrix and membranes. 25.08.2016 36
ATP produseres i MITOKONDRIENE - kan drive energikrevende prosesser i cellen adenin C 5 C 1 ribose ATP 4- + H 2 O ADP 3- + HPO 4 2- + H + + energi enzym 25.08.2016 37
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 I lever og nyrer detoxifiserer peroxysomer mange skadelige molekyl, bl.a. alkohol. 25.08.2016 38