close

Enter

Log in using OpenID

3. - A. Economou

embedDownload
BIO1502
Lecture 1
The bacterial model
system
Tassos Economou
ecoserver.imbb.forth.gr/
teaching/BIO502
Yeast
Κυτταρικη οργανωση
ευκαρυωτικου οργανισµου
Κύριο Βακτηριακό µοντέλο=
Εscherichia coli
H µεγάλη σας φίλη
Το βακτηριο E.coli
H xηµεία της ζωής
είναι χηµεία
πολυµερών
4 γευσεις βιολογικων µακροµοριων
ΑΤΟΜΑ
ΑΤΑΞΙΑ
(ΜΙΚΡΟ)ΜΟΡΙΑ
ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ
Ν, Ο, C, S, P, H ....
Σάκχαρα
Λιπαρά οξέα
Νουκλεοτίδια
Αµινοξέα
Πολυσακχαρίτες
Λιπίδια
DNA, RNA
Πρωτεΐνες
µη
πληροφοριακά
πληροφοριακά
ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑΚΑ
ΣΥΜΠΛΟΚΑ
ΤΑΞΗ
(οργάνωση
δοµών)
Κυτταρικη
Μορφολογια
Μικροοργανισµων
http://www.cellsalive.com/cells/bactcell.htm
Οπτικο ΜικροσκοπιοBright field
Phase Contrast
S.cereviciae
Dark field
Οπτικο Μικροσκοπιο+Φθορισµος
Ηλεκτρονικο Μικροσκοπιο
Ηλεκτρονικο Μικροσκοπιο
Σαρωσης
Μορφολογια Βακτηριων
Βακτηριακα µεγεθη
Ξεναγηση στο
Βακτηριακο
Κυτταρο
Βακτηριακο Κυτταρο1.Εξωτερικα εξαρτηµατα
You are here
Βακτηριακο Κυτταρο1.Εξωτερικα εξαρτηµατα
Α. Μαστιγια-Flagella
Β. Ινιδια-Fimbriae
Γ. Τριχιδια-Pilli
Δ. Εξωπολυσακχαριτες
Μαστιγια
Πολικο
Περιτριχα
Λοφοτριχα
Μαστιγια-Χηµειοτακτισµος
Δοµη µαστιγιου
Τριχιδια
Βακτηριακο Κυτταρο2.Η εξωτερικη µεµβρανη
You are here
Οπτικο Μικροσκοπιο+Χρωσεις
+
GRAM
GRAM
Κυτταρικο Τοιχωµα Gram- vs Gram+
Κυτταρικο Τοιχωµα
Gram
+
Gram
Κυτταρικο τοιχωµα Gram-
Κυτταρικο τοιχωµα
Gram
Λιποπολυσακχαριτης
Πορινες
Βακτηριακο Κυτταρο3.Το περιπλασµα
You are here
Πεπτιδογλυκανη Gram-
Πεπτιδογλυκανη
Το βακτηριακο
κυτταρο
αυξανει
απο τον
ισηµερινο
Μα τι τη θελω
βρε παιδακι
µου την
πεπτιδογλυκανη?
Πεπτιδογλυκανη
υποτονο
ισοτονο
Βακτηριακο Κυτταρο4.Η εσωτερικη µεµβρανη
You are here
Πλασµατικη µεµβρανη
Ατοµικη κινηση στη
θαλασσα των λιπιδιων
(molecular dynamics simulation)!
H2O!
Λιπιδικη
Διπλοστιβαδα!
H2O!
(red-white: water, grey-white: hydrocarbon chains, yellow: headgroups). !
Πτηση πανω και µεσα στη
θαλασσα των λιπιδιων
(molecular dynamics simulation)
120 picoseconds!
(κοκκινο-λευκο: νερο, γκρι-λευκο: ουρες υδρογονοανθρακων,
κιτρινο: κεφαλες φωσφολιπιδιων).!
(red-white: water, grey-white: hydrocarbon chains, yellow: lipid headgroups). !
Πτηση διαµεσου της
θαλασσας των λιπιδιων
(molecular dynamics simulation)!
123,903 atoms, 864 DLPE +14,365 H2O. (κοκκινο-λευκο: νερο, γκρι-λευκο: ουρες υδρογονοανθρακων,
κιτρινο: κεφαλες φωσφολιπιδιων).!
(red-white: water, grey-white: hydrocarbon chains, yellow: lipid headgroups). !
Πλασµατικη µεµβρανη
Πλασµατικη µεµβρανη
Πλασµατικη µεµβρανη
1.
2.
3.
Βακτηριακο Κυτταρο5.Κυτταροπλασµατικα οργανιδια
You are here
Βακτηριακο ΚυτταροΚυτταροπλασµατικα οργανιδια
Α. Ριβοσωµατα
B. Πυρηνοειδες
Βακτηριακο ΚυτταροΚυτταροπλασµατικα οργανιδια
Α. Ριβοσωµατα
B. Πυρηνοειδες
Ριβοσωµατα
Μια φετα Escherichia coli
μαστίγιο
µεµβρανη
πρωτεινη
ριβοσωµα
mRNA
DNA
Απεικονιση David Goodsell
Ριβοσωµα
Ριβοσωµα
(αναλυση 15Angstroem, 1995)
Ριβοσωµα
(αναλυση 5.5 Angstroem, 2001)
Βακτηριακο ΚυτταροΚυτταροπλασµατικα οργανιδια
Α. Ριβοσωµατα
B. Πυρηνοειδες
Βακτηριακο ΚυτταροΠυρηνοειδες
You are here
Μεγεθος γενετικου υλικου
των οργανισµων
Βακτηριακο γενετικο υλικο=
Χρωµοσωµατα και πλασµιδια
Χρωµοσωµα
Πλασµιδιο
Βακτηριακο γενετικο υλικο
Υπερελικωση του γενετικου
υλικου των βακτηριων
http://www.maths.uq.edu.au/~infinity/Infinity7/
Οργανωση του γενετικου υλικου
των βακτηριων σε βροχους
Βακτηριακές πρωτεινες οµοιαζουσες µε ιστονες
συµµετεχουν στο πακεταρισµα του DNA
στο πυρηνοειδες
IHF
(E. coli)
HU
(B. stearothermophilus)
TF1
(B. subtilis)
http://www.biologie.uni-hamburg.de/lehre/bza/1ihf/e1ihfm.htm
Δεσµευση DNA απο τον IHF
(Integration Host Factor)
του E. coli
DNA
http://www.biologie.uni-hamburg.de/lehre/bza/1ihf/e1ihfm.htm
Οργανωση του γενετικου υλικου
των βακτηριων σε βροχους
Μηπως κοιµηθηκαµε?
Πως ξερει το
κυτταρο πως να
παρασκευαζει τον
εαυτο του ?
ΚΥΤΤΑΡΟΠΟΥΛΟΣ
Η ΣΥΝΤΑΓΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ
(ή πως να παρασκευάζω πρωτείνες
για να παρασκευάζουν αντίγραφά µου)
1. Διαχωρισµός των µορίων που κωδικοποιούν την
πληροφορία (DNA) από τα µόρια που παράγουν έργο (πρωτείνες)
2.Χρήση µιάς συµβολικής γλώσσας 4 µόνο γραµµάτων-κώδικας
3.Χρήση αυστηρών κανόνων για την ανάγνωση του κώδικά
I.γονίδια
II.υποκινητές
III.5’->3’
IV.Ν->C
V.σήµατα αρχής και τέλους
VI.3 βάσεις=1 αµινοξύ
Η πληροφορια στο DNA
ειναι οργανωµενη σε γονιδια
Υποκινητης-η ρυθµιστικη
περιοχη του γονιδιου
Γονιδιο-η κωδικη περιοχη
1 γονιδιο κωδικοποιει
1 πολυπεπτιδικη
αλυσιδα
η
1 δοµικο RNA
Η µεταγραφη αρχιζει
απο τον υποκινητη
Μορφες της RNA
πολυµερασης
- σ
+ σ
Πως αναγνωριζει υποκινητες
η RNA πολυµεραση?
5’
3’
Εναλλακτικοι παραγοντες σ
Βαση Δεδοµενων Υποκινητων E.coli
δες CD-ROM
Εναρξη µεταγραφης
Θεση +1
Α η G
Μεταγραφη-επιµηκυνση
Ληξη µεταγραφης
Ληξη µεταγραφης
καθοδηγουµενη απο φουρκετες
Mεταφραζω =
πολυµερίζω αµινοξεα
απο ΝH2 προς COOH
καθως διαβαζω mRNA
κατά τη φορά 5' -> 3'
ΚΥΤΤΑΡΟΠΟΥΛΟΣ
ΤΑ ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤAΙ ΓΙΑ ΝΑ
ΓΙΝΕΙ ΒΑΚΤΗΡΙΑKΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ
1.mRNA
2.tRNA-aa
3.30S+50S = ριβοσώµατα
4.GTP, ATP
5.Παράγοντες εκκίνησης
6.Παράγοντες επιµήκυνσης
7.Παράγοντες ελευθέρωσης
Μη-µεταφρασιµες περιοχες
υποκινητης
5’
3’
3’
-35 -10
RNA
5’
+1
5’
5’ UTR
3’
3’ UTR
Μη-µεταφρασιµες περιοχες
υποκινητης
5’
3’
3’
-35 -10
RNA
5’
+1
5’
3’
5’ UTR
πρωτεινη
Ν
3’ UTR
C
Μεταφραση
Μη-µεταφρασιµες περιοχες
υποκινητης
5’
3’
3’
-35 -10
RNA
5’
+1
5’
ShineDalgarno
3’
Θέση Δέσµευσης Ριβοσώµατος ή
Ribosome Βinding Site ή Aλληλουχία
Shine-Dalgarno
συνήθως: AGGAGGU
ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ SHINE-DALGARNO ΜΕ ΡΙΒΟΣΩΜΑ
5'-X
XX
AG
G
A
G
G
G
A
U
U
C
3
'
OH
A
UUCCUC
XXXX
CAC
30S
16S RNA
XXAUGX
XX...-
3'
mRNA
Φορτωµα tRNA
µε αµινοξεα
Το tRNA ειναι το
µονο διγλωσσο
µακροµοριο του
κυτταρου
Το tRNA αναγνωριζει
mRNA
Μεταφραση
Στα βακτηρια η
µεταγραφη ειναι
συζευγµενη µε τη
µεταφραση
Οπερονιο= πολλα γονιδια µε
εναν µονο υποκινητη
Τα οπερονια δινουν
πολυκιστρονικα µηνυµατα
mRNA
Τα οπερονια δινουν
πολυκιστρονικα µηνυµατα
µε ξεχωριστες θεσεις SD
mRNA
SD
SD
SD
Τα πολυκιστρονικα
µηνυµατα παραγουν πολλες
πρωτεινες
mRNA
SD
SD
Πρωτεινη 1
SD
Πρωτεινη 2
Πρωτεινη 3
Tο βακτηριακό
κυτταρο χρησιµοποιεί
χηµική ενέργεια από
το περιβάλλον για
να πολεµήσει την
αταξία
Κ
Υ
Τ
Τ
Α
Ρ
Ι
Κ
Ο
Σ
Μ
Ε
Τ
Α
Β
Ο
Λ
Ι
Σ
Μ
Ο
Σ
The image cannot be
displayed. Your
computer may not
have enough memory
to open the image, or
the image may have
been corrupted.
Φ
Ω
Σ
The image cannot be displayed. Your computer may
not have enough memory to open the image, or the
image may have been corrupted. Restart your
computer, and then open the file again. If the red x
still appears, you may have to delete the image and
then insert it again.
Χ
Η
Μ
Ι
ΚΗ
Ε
Ν
Ε
Ρ
Γ
Ε
ΙΑ
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may
have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have
to delete the image and then insert it again.
Α
Π
Ο
Β
Λ
Η
Τ
Α
+
The image cannot be displayed. Your computer may
not have enough memory to open the image, or the
image may have been corrupted. Restart your
computer, and then open the file again. If the red x still
appears, you may have to delete the image and then
insert it again.
Δ
Ο
Μ
Ι
Κ
Α
Σ
Τ
Ο
Ι
Χ
Ε
Ι
Α
Θ
Ε
Ρ
Μ
Ο
Τ
Η
Τ
Α
Αλληλοµετατροπες των τριων µορφων ενεργειας
Ε
Ν
Ε
Ρ
Γ
Ε
Ι
Α
(Φ
Ω
Σ
,
Ο2
,
ΑΝ
ΑΠ
ΝΕ
Υ
Σ
Τ
ΙΚ
A
Υ
Π
ΟΣ
Τ
ΡΩ
Μ
Α
Τ
Α)
έ
ρ
γ
ο
Δµ
Η+
Δµ
Νa
+
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.
AT
P
Ε
Ν
Ε
Ρ
Γ
Ε
Ι
Α
(Γ
Λ
ΥΚ
Ο
Λ
ΥΤ
ΙΚ
Α
ΥΠ
Ο
ΣΤ
ΡΩ
Μ
ΑΤ
Α)
έ
ρ
γ
ο
έ
ρ
γ
ο
Σε τι µου χρειαζεται
η ενεργεια που
παιρνω απο το
εξωτερικο
περιβαλλον?
ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΣΤΑ ΒΑΚΤΗΡΙΑ
1.  Βιοσύνθεση
(αναβολισµός)
2. Κίνηση (π.χ. µαστίγια)
3. Διαµεµβρανική
µεταφορά χηµικών
Κ
Υ
Τ
Τ
Α
Ρ
Ι
Κ
Ο
Σ
Μ
Ε
Τ
Α
Β
Ο
Λ
Ι
Σ
Μ
Ο
Σ
The image cannot be
displayed. Your
computer may not
have enough memory
to open the image, or
the image may have
been corrupted.
Φ
Ω
Σ
The image cannot be displayed. Your computer may
not have enough memory to open the image, or the
image may have been corrupted. Restart your
computer, and then open the file again. If the red x
still appears, you may have to delete the image and
then insert it again.
Χ
Η
Μ
Ι
ΚΗ
Ε
Ν
Ε
Ρ
Γ
Ε
ΙΑ
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may
have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have
to delete the image and then insert it again.
Α
Π
Ο
Β
Λ
Η
Τ
Α
+
The image cannot be displayed. Your computer may
not have enough memory to open the image, or the
image may have been corrupted. Restart your
computer, and then open the file again. If the red x still
appears, you may have to delete the image and then
insert it again.
Δ
Ο
Μ
Ι
Κ
Α
Σ
Τ
Ο
Ι
Χ
Ε
Ι
Α
Θ
Ε
Ρ
Μ
Ο
Τ
Η
Τ
Α
Και τι γινεται
η χηµικη ενεργεια
που εισηχθη στο
κυτταρο?
Η ενεργεια που
ελευθερωνεται απο
οξειδοαναγωγικες
αντιδρασεις
αποθηκευεται σε
µορφη ATP
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
ΟΞΕΙΔΩΣΗ
ΑΝΑΓΩΓΗ
Δότης e-
=
πηγή
ενέργειας
Δέκτης eΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΟ ΖΕΥΓΟΣ
Δυο δροµοι για να χρησιµοποιηθει η ενεργεια
απο χηµικες ενωσεις στην παρασκευη ATP
-0.5V
ΖΥΜΩΣΗ
ΔΟΤΗΣ e-
ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ
ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ
ΗΛΕΚΤΡΑΝΑΓΩΓΙΚΟ
ΔΥΝΑΜΙΚΟ
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the
image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file
again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.
+0.9V
Βακτηριακό κύτταρο
ATP
ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ
ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ
ΜΕΤΑΦΟΡΑ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ
ΑΝΑΠΝΟΗ
ΔΕΚΤΗΣ e-
ή
Οξειδωτικη
Φωσφορυλιωση
ΗΛΕΚΤΡΑΝΑΓΩΓΙΚΟ
ΔΥΝΑΜΙΚΟ
ΔΟΤΗΣ e-
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough
memory to open the image, or the image may have been corrupted.
Restart your computer, and then open the file again. If the red x still
appears, you may have to delete the image and then insert it again.
Βακτηριακό κύτταρο
ATP
ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ
ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ
ή
ΑΝΑΠΝΟΗ
ΜΕΤΑΦΟΡΑ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ
ΔΕΚΤΗΣ e-
Γιατι
“Φωσφορυ
λιωση”?
ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡA eαναπνοή
H
+
+
+
+
H
H
H
+
+
+
H+
H
H
H+
H
ΠΕΡΙΠΛΑΣΜΑ
+
ΕΣ. ΜΕΜΒΡΑΝΗ
KYTTAΡOΠΛΑΣΜΑ
H+
e-
O2
H2
O
ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ
H+
OH-
The image cannot be
displayed. Your
computer may not
have enough memory
to open the image, or
the image may have
been corrupted.
Restart your
computer, and then
open the file again. If
the red x still
ΧΗΜΙΚΗ
ΕΝΕΡΓΕΙΑ
e
+
H
H+
The image
cannot be
displayed.
Your
computer
may not have
enough
memory to
open the
image, or the
image may
have been
The image corrupted.
cannot be displayed. Your
Restart
computer may
not your
have enough
memory to computer,
open the image, or the
image may have been corrupted.
Restart your computer, and then
open the file again. If the red x still
appears, you may have to delete the
image and then insert it again.
H+
ATP
ADP+Pi
ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ
H F1F0ATPαση/συνθάση
F0
F1
Μεµβρανη
ATPσυνθαση
Σύζευξη
ΑναβολισµούΚαταβολισµού
Κ
Υ
Τ
Τ
Α
Ρ
Ι
Κ
Ο
Σ
Μ
Ε
Τ
Α
Β
Ο
Λ
Ι
Σ
Μ
Ο
Σ
Κ
Υ
Τ
Τ
Α
Ρ
Ι
Κ
Ο
Σ
Μ
Ε
Τ
Α
Β
Ο
Λ
Ι
Σ
Μ
Ο
Σ
Οι λειτουργιες της
βακτηριακης
κυτταρικης µηχανης
υποκεινται σε διαρκη
ρυθµιση
εκπληκτικης ακριβειας
Γιατι να
ρυθµιζω βρε
παιδακι µου?
Ρυθµίζω=
1.  Μεταβάλλω την ποσότητα
και την ποικιλία των RNA
και/ή των πρωτεινών µου
2. Μεταβάλλω/Ελέγχω τη
δραστικότητα των ενζύµων
µου
Η Κυτταρικη ρυθµιση ειναι
πολυεπιπεδη
5!
4!
3!2!
1!
ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ
5
3
cis
3
DNA
5
The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then
insert it again.
The image cannot be displayed. Your computer may not have
enough memory to open the image, or the image may have been
corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If
the red x still appears, you may have to delete the image and then
insert it again.
trans
Δεν ξερω
τι να πρωτοφαω.
…….
Γλυκοζη
Παγκοσµια
ρυθµιση
ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΡΥΘΜΙΣΗ
σ
ή
µ
α
Ρ
Υ
Θ
Μ
Ι
Ζ
Ο
Ν
Ι
Α
Ο
Π
Ε
Ρ
Ο
Ν
Ι
Α
Γ
Ο
Ν
Ι
Δ
Ι
Α
ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ
H βακτηριακή κυτταρική
µηχανή µεταφέρει τη
γενετική πληροφορία στο
διηνεκές παράγοντας
αντίγραφα του εαυτού
της
Κυτταρικη Διαιρεση
ΑΝΤΙΓΡΑΦΩ DNA=
πολυµερίζω
δεσοξυριβονουκλεοτίδια
5’-> 3’
Δοµες «Θ» η δοµες Cairnes
Τερµατισµος
(ter)
H DNA Pol III κανει λαθη, πολλα
απο τα οποια τα διορθωνει
αµεσως
3’>5’
εξωνεουκλεαση
Τρελλαινοµαι
για
µεταλλαξεις
Γενετικη Ορολογια
- “Φυσικος” τυπος
- Μεταλλαγµενος τυπος
ΜΕΤΑΛΛΑΞΗ =
αλλαγή στην αλληλουχία
των βάσεων του
γενετικού υλικού
(κατά την αντιγραφή ή
λόγω µεταλλαξιγόνων)
που κληρονοµείται
Συζευξη
Μετασχηµατισµος
Μεταγωγη (µε φαγο)
Βακτηριακη
Βιοτεχνολογια
Φορεις κλωνοποιησης/
εκφρασης ετερολογων γονιδιων
Φορεις κλωνοποιησης/
εκφρασης ετερολογων γονιδιων
σχηµατισµος υβριδικων πρωτεινων
Κλωνοποιηση ευκαρυωτικων
ετερολογων γονιδιων
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
13
File Size
8 660 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content