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
© Copyright 2024 Paperzz
