Membrana Plasmatica Rafts di membrana. Falchetto, Dottorato 2013.
Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana •...
Transcript of Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana •...
![Page 1: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/1.jpg)
Celična membrana
• imajo jo vse celice• omogoča fizično in kemično osamitev od okolja• ohranja stabilne razmere znotraj celice• tanka dvoslojna plast, obdaja citoplazmo, celično jedro ali organele• 7-10 nm debela plast• značilna selektivna prepustnost
![Page 2: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/2.jpg)
Prve raziskaveLeta 1930 – 40 sta Danielli in Davson raziskovala lastnostidvojne plasti trigliceridnih lipidov na površini vode: polarne glave navzven. Če dodaš beljakovine se površinska napetost zmanjša in membrana splošči.
Diagram prvega modela membrane.
![Page 3: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/3.jpg)
V 50’letih je Robertson je opazoval membrane pod elektronskim mikroskopom in ni videl por.
![Page 4: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/4.jpg)
Elementarna membrana
sestavljajo jo dve beljakovinsko lipidni plasti –dve fosfolipidni molekuli:s polarno glavo na zunanjih straneh (hidrofilni del) indvema repoma maščobnih kislin, ki tvorijo sredino (hidrofobni del)
![Page 5: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/5.jpg)
Kemična struktura fosfolipida
Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, 1993Alberts et al. Molecular Biology of the Cell,1994
fosfat
maščobni kislini
glicerol
Dvojna lipidna plast daje membrani fluidno značilnost.
![Page 6: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/6.jpg)
Nenasičene cis dvojne vezi omogočajo:lateralno tesnjenje in gibanje membrane,preprečuje pretesno tesnjenje in zmrzovanje.
![Page 7: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/7.jpg)
Vpliv temperature
Pri nizkih temperaturah je stanje gelskopri višjih temperaturah se dvojna plast “raztopi” in notranjost je bolj tekoča, kar omogoča lipidnim in drugim molekulam, da se premikajo, obračajo, menjajo prostor.
![Page 8: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/8.jpg)
Elektronski posnetek membrane
![Page 9: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/9.jpg)
Citoplazmatska membranaPoleg fosfolipidov vključuje beljakovinske molekule, ki
omogočajo prehajanje snovi.
vpeti so v dvoslojno plast
![Page 10: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/10.jpg)
Funkcija membravePolprepustna -permaebilna bariera
Mesto številnih proteinov,encimov
Mesto za prenos energije
![Page 11: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/11.jpg)
Vloga citoplazemske membranePermeabilna bariera Prehajajo lahko samo majhne lipofilne molekuleMesto respiratornih verig50% proteinov je vezanih ali vgrajenih v membrano
Protein vgrajen v membrano je zgrajen iz hidrofobnih AK, zunanje AK so polarne
na proteine se lahko vežejo sladkorji in dobimo glikoproteine
posebne proteine vsebujejo endoplazmatski retikulum, ionski kanali, itd
![Page 12: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/12.jpg)
integralne membranske beljakovine- protein dovolj dolg in dobro pritrjen ( dodatno zasidrajo z AK-lizinom)- imajo hidrofilni in hidrofobni del
periferne membranske beljakovineniso direktno v membrani, vključene so na citoplazemski strani ali na zunanjem strani celice in pritrjene na lipidno verigo v membrani (z ioni)
Oblike beljakovin v membrani
![Page 13: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/13.jpg)
Transmembranske beljakovineintegralne beljakovine prehajajo sloj enkrat ali večkrat
Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, 1993.
![Page 14: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/14.jpg)
Membrana evkariontov
Pri evkariontih stabilnost celičnih membran povečujejo steroli. Steroli so:
rigidne molekule, ki stabilizirajo strukturo membrane,zmanjšujejo permeabilnost membrane,preprečujejo kristalizacijo,značilni samo za evkariontske celice.
Podobno vlogo igrajo pri nekaterih bakterijah molekule podobne sterolom t.i. hopanoidi (npr. C30 hopanoid diplopten).
![Page 15: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/15.jpg)
Membrana evkariontov
Sterolinpr. holesterol
lipidne molekule imajo polarno glavo innepolaren del
Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, 1994
![Page 16: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/16.jpg)
Membrana evkariontov
orientirani kot fosfolipidne molekule s polarno glavo navzven
predstavljajo 5-25% vseh lipidov količina različna pri različnih
tipih membraneen holesterol na fosoflipidno
molekulo pri plazmatskimembrani
![Page 17: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/17.jpg)
Membrane Arheaeimajo podobno strukturo kot bakterijerazlike v esterski vezi lipida in glicerola
Arheaebakterije in evkarionti
maščobni kislini vezani na glicerol ®
ponavljajoče molekule
oglj. hidratovnpr. izoprena
izopren
![Page 18: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/18.jpg)
Membrane Arheae
Poznamo dve obliki:
glicerol dieter
diglicerol tetraeter
Eterska vez
Eterska vez
ogljikovodik fitanil
ogljikovodik bifitanil
![Page 19: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/19.jpg)
Membrane ArheaeLipidna dvoslojnost Lipidna enoslojnost
pri visoki temperaturi membrana zelo niha in se verige povežejorigidnost, stabilnost membran povečajo eterske vezi in heksa cikliznačilna za hipertermofilne vrste kemijska sestava membrane pomembna lastnost za ločevanje
obeh filogenitskih skupin, Bakterije in Arheae
![Page 20: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/20.jpg)
Celična stena prokariontov
![Page 21: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/21.jpg)
Celična stena bakterij
predstavlja ojačitev in zavarovanje struktur znotraj celice (znotraj celice 2atm)vse bakterije imajo peptidoglikan ali mureincelična stena je rigidna kemična sestava podobna
![Page 22: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/22.jpg)
Celične stene bakterij
![Page 23: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/23.jpg)
Osnovna enota peptidoglikana2 sladkorja
ali lizin
aminokisline
Enota se ponavlja-
![Page 24: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/24.jpg)
Peptidoglikanska mreža
G N-acetilglukozamin, M N-acetilmuramična kislina, rdeče-peptidne vezi
Trdnost strukturi daje predvsem peptidna vez
![Page 25: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/25.jpg)
poznamo preko 100 peptidoglikanovrazlike so v sestavi peptidov in načina povezovanja tetrapeptidov
Diaminopimelična kislina
![Page 26: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/26.jpg)
Gram – pozitivne bakterije
širša plast peptidoglikana (namestodiaminopimelične kisline imajo lizin)
![Page 27: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/27.jpg)
Gram – pozitivne bakterijepoleg peptidoglikana imajo tehoične kislinepovezane z lipidi-lipotehoične kislinenegativno nabite
![Page 28: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/28.jpg)
Gram – negativne bakterije
![Page 29: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/29.jpg)
Struktura LSP - lipopolisaharidaLPS sestavlja heteropolisaharidna veriga vezana na glikolipid (lipid A) in 7 molekul sladkorja (“core” polisaharidi = KDO-ketodeoksioktanat)Nanjo je pritjena še O-specifična veriga polisaharidov (se spreminja)
To so pomembni antigeni in endotoksini (toksičnost)Sestava polisaharida je imunsko pomembna.
![Page 30: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/30.jpg)
Endotoksini
Zunanja membrana gram negativnih bakterij je lahko toksična za živali (npr. Salmonella, Shigella, Escherihia)Toksičnost je vezana na lipopolisaharidni sloj - lipid A, zgrajen iz različnih lipidov (laureat, miristol in palmitat) in polisaharidni del. Polisaharidni del je specifičen za posamezen serotip in je pomemben za prepoznavanje antigenov gostitelja.
![Page 31: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/31.jpg)
Porini• samo pri gram – bakterijah• odprtine velike 1nm• dovolje velike, da prepuščajo molekule od 600 do 900 Da• več vrst: nespecifični, specifični porini
![Page 32: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/32.jpg)
Periplazma
• mesto med citoplazemsko membrano in celično steno• 12-15 nm debel sloj gela•30-40% celičnega volumna• imajo jo samo gramnegativne bakterije (večina morskih bakterij)• mesto številnih encimov (proteaze, glukozidaze, Rnase,Dnaze), kemoreceptorjev, proteinov ki vežejo topljence (transport sladkorjev, AK,..)
![Page 33: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/33.jpg)
Barvanje po Gramu
Pomembna metoda za razpoznavo bakterijV 80. letih 19. stoletja odkril H. Ch. GramTemelji na spoznanju, da se bakterije, ki jih obarvamo z nekaterimi bazičnimi barvili, ali zlahka razbarvajo z alkoholom ali acetonom (gram-negativne bakterije) ali pa se ne razbarvajo (gram-pozitivne bakterije).
![Page 34: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/34.jpg)
Priprava preparataRazmaz bakterij na stekelcu,Fiksiramo s segrevanjemObarvamo
![Page 35: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/35.jpg)
Barvanje po Gramu1. Preparat obarvamo z enim iz skupine trifenilmetanovih barvil (kristalno vijolično)
Barvilo deluje nekaj minut, nato speremo z vodo. Obarvajo se vse bakterije.2. Nato razmaz za več minut prelijemo z Lugolovo raztopino joda in speremo z vodo.
3. Poskusimo razbarvanje z etanolom, acetonom ali jod-acetonom (1-3 sekunde) in speremo z vodo.
4. Razmaz kontrastno obarvamo s safraninom (ksantofilom).
![Page 36: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/36.jpg)
modro obarvane – grampozitivne bakterijerdeče obarvane – gramnegativne bakterije
![Page 37: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/37.jpg)
Celična stena pri arhejahNekatere arheje imajo steno podobno peptoglikanu - pseudopeptidoglikan - v verigi peptidoglikana je namesto N-acetilmuramične kislineN-acetiltalosaminuronska kislina
1-3 β- glikozidna vez namesto 1-4 β- glikozidne vezi
![Page 38: Celična membrana - ung.simirjana/gradivo/splosna mikrobiologija/4pred... · Celična membrana • imajo jo vse celice •omogoča fizično in kemično osamitev od okolja • ohranja](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012401/5a72f7697f8b9aac538e1e0d/html5/thumbnails/38.jpg)
S-plast
Nekatere arheje sploh nimajo pseudoglikana ali peptidoglikanain imajo le polisaharide ali proteine razporejene v značilni parakristalniplasti proteina in glikoproteina (S-plast), kiima heksgonalno simetrijo. Oblika značilna za vse ekstremne halofile,metanogene in hipertermofilne vrste.
Metanogene tanko plast polisaharidov (glukoze, galaktozamin in acetat)Halofilne vrste imajo podobno sestavo z sulfatnimi ostanki (SO42-)