cellbiologi

Cellbiologi med Immunologi (3A1512)
Kursansvarig: Jacob Odeberg, KTH
email: [email protected]
08-5537 8332
• Cellbiologi
Jacob Odeberg
• Immunologi
Adnane Achour, KI
http://www.biotech.kth.se/courses/gru/courselist/3A1512/index.html
CELLBIOLOGI
CELLBIOLOGI
• VÄVNADER
• CYTOSKELETT OCH
CELLRÖRELSE
• CELLSIGNALERING
• CELLKÄRNAN
• CELLDELNING
• CANCER
• DIFFERENTIERING
FÖRKUNSKAPER
KEMI: kolhydrater
lipider = fett
proteiner
ENERGI:
ATP etc.
ARVSANLAG:
DNA
RNA
protein
CELLENS ORGANISATION
kärna
ER, golgi, lysosomer
mitokondr., kloropl.,
peroxisomer
cellytan
Allmän information
• Kurslitteratur:
’The Cell, a molecular approach’
Cooper och Hausman
– (3rd edition) Sidan 314, samt fig.
7.41 (står i kap. 7). Sid 518-533 (står
i kap. 12) samt kapitel 8, 11, 13, 14,
15
– (4th edition ) s 345-347 (i kap 8)
samt kapitel 9, 12, 14, 15, 16, 17, 18
• Föreläsningar: 8 dubbeltimmar
• Jacob Odeberg [email protected]
Förberedelse inför cellbiologiföreläsningar
•
•
•
•
•
•
•
•
Ons 17 jan
Tor 18 jan
Fre 19 jan
Tis 23 jan
Tor 25 jan
Fre 26 jan
Tis 30 jan
Tor 1 feb
vävnader
s. 518-533 (i kap 12) II kap 14(4th)
cytoskelett, cellrörelse kap. 11 II kap 12
cellsignalering
kap. 13 II kap 15
cellkärnan
kap. 8 // kap 9
celldelning - mitos kap. 14+s474 // kap 16+s521
cellcykelreglering kap.14+s314 // 16+s344-346
cancer kap. 15 +s579-584 II kap 18+s690-700
meios, differentiering, stamceller
s575-579 +s615-625 //kap17+678-685
Tentamen: 5 mars 14-18 FB51-FB55
(All text tas inte upp på föreläsningar, se läsanvisningar på:
http://www.biotech.kth.se/courses/gru/courselist/3A1512/index.html
Schema 2007
•
•
•
•
•
•
•
•
Ons 17 jan
Tor 18 jan
Fre 19 jan
Tis 23 jan
Tor 25 jan
Fre 26 jan
Tis 30 jan
Tor 1 feb
10:00-12:00 FD5
13:00-15:00 FD5
10:00-12:00 K2
10:00-12:00 FD5
13:00-15:00 FD5
10:00-12:00 K1
10:00-12:00 FD5
13:00-15:00 FD5
Obs: dubbelkolla på KTH webben för ev ändringar
http://www.biotech.kth.se/courses/gru/courselist/3A1512/index.html
• Kursinnehåll
• Gamla tentor (utan
facit)
• Litteratur
• Kontaktuppgifter
• Svar på FAQ
VÄVNADER
Föreläsningsinnehåll
•
•
•
•
•
•
Organ och vävnader
Bindväv, eptielial vävnad
Cellvägg
Extracellulärmatrix
Cell-matrix bindning
Cell-cell bindning
människor
organ
• ORGAN
• Olika slags
vävnader i en
organiserad struktur
vävnader
celler
• VÄVNADER
• Organiserad struktur
av celler och
extracellulärmatrix
• Ex: bindväv, epitelial
vävnad,
muskelvävnad,
nervvävnad, blod,
lymfoid vävnad
Vävnadernas struktur
• Bestäms/påverkas av de ingående
cellerna
• Enstaka vävnader kan regenereras/läka
och remodelleras (benbrott, skavsår
etc.)
• Bindvävsomvandling vid större skada
Bindväv
Få celler och
stor andel extracellulär matrix
Ex. ben, brosk, senor, hud
Funktion: draghållfasthet, hårdhet
kemisk och mekanisk motståndskraft,
stötdämpning, utfyllnad, flexibilitet,
Bindvävens olika celltyper
Epitelvävnad
Epitelceller är polariserade och sitter på basal laminae
Täcker alla kroppens yttre och inre ytor
Cellvägg
• Bakterier, alger, svampar och växter
• Cellväggen en del av cellerna
• Mekaniskt stöd och viktig för cellernas
egenskaper och funktion
Bakteriella cellväggar
Peptidoglykan
• Linjär polysackarid
• Omväxlande NAG (N-acetylglucosamin) och
NAM ( N-acetylmyramic acid) enheter
länkade med β−1-4 glykosidbindning
• Parallella kedjor korslänkade med
tetrapeptider
Peptidoglykan från E. coli
Peptidoglykan från E. coli
Cellvägg hos eukaryoter
• Polysackarider
som cellerna själva
syntetiserar
• Kitin – NAG-polymer huvudsakliga
beståndsdelen i
svampars cellvägg
• Cellulosa –
glukospolymer – i
växters cellvägg
• Cellulosamikrofibriller
Växtcellvägg
Cellulosa
hemicellulosa
pektin
grenad polysackarid
vätebindning till cellulosa
negativ laddn
Ca2+
binder vatten
Primär cellvägg
• Växande celler
syntetiserar primär
cellvägg
• tunn och flexibel
• Lika delar cellulosa,
hemicellulosa och
pektin
• Slumpmässigt ordnade
cellulosafibrer
Primär och sekundär cellvägg
Sekundär cellvägg
• Tjockare och stabilare
• Syntetiseras innanför
primära cellväggen
• 50-80% cellulosa
• Saknar ofta pektin
• Lignin förstärker i trä
• Regelbunden riktning,
olika i olika lager
Cellväggssyntes
• Hemicellulosa, pektin m.fl. syntetiseras i
cellen och sekreteras
• Cellulosa tillverkas av cellulosasyntetas
– enzymkomplex i plasmamembranet
• Cytoskelettet definierar riktningen på
cellulosafibrillerna (och tillväxtriktning)
EXTRACELLULÄRMATRIX
• Många djurceller sekreterar
proteiner och polysackarider
• bildar extracellulärmatrix som omger
cellerna
• Binder ihop celler och vävnader
EXTRACELLULÄRMATRIX
• Hållfasta proteinfibrer i gel-liknande
polysackaridrik grundsubstans
• Adhesionsproteiner
• Bindväv innehåller mycket extracell. matr.
• Basal laminae en typ av extracell. matr.
KOLLAGEN
•
•
•
•
Fiber-protein
Ger draghållfasthet åt bindväv
Finns i alla multicellulära organismer
Olika typer
– Fibrillkollagen (typ I, II, III, V, XI)
– Fibrill-associerat kollagen
(typ IX, XII, XIV, XVI)
– ’nätverksbyggande’ (typ IV) i basal laminae
– ’anchoring filaments’ (typ VII) fäster basal laminae
till underliggande bindväv
Kollagen - uppbyggnad
•
•
•
•
Repetitiv aminosyrasekvens (Gly – X – Y)
’X’ är ofta prolin
’Y’ är ofta hydroxyprolin
Kollagen bildar trippelhelix
Kollagen – syntes och assembly
ELASTIN
•Komponent i elastiska vävnader tillsammans
med icke elastiska kollagenfibriller
• i lungor, kärlväggar etc
•’gummiband’
Glukosaminoglykaner - GAG
•Ogrenade polysackaridkedjor
•Disackaridenheter
•Bildar hydrerad porös gel – fri
diffusion av näringsämnen etc.
PROTEOGLYKANER
• GAG-kedjor kovalent
bundna till ’core
proteins’ (många
olika finns)
• Motståndskraft mot
kompression
• Volymsutfyllnad
Komplex av Aggrecan och Hyaluronan
Aggrecan –
En proteoglykan i
broskvävnad
Hyaluronan –
den enda GAG som
finns som enkel lång
polysackaridkedja
ADHESIONSPROTEINER
• Länkar ihop komponenter av
extracellulärmatrix
• Länkar ihop extracellulärmatrix med
celler
• Fibronektin, Laminin, Entactin
• Integrin (se nästa fö.)
Fibronektin
• Dimer av två polypeptidkedjor (c:a 2500
aa)
• Korslänkar
extracellulärmatrixkomponenter
• Binder extracellulärmatrix till celler (via
integrin)
Fibronektin
via integrin
Type III fibronectin repeat
RGD-sekvens
(Arg-Gly-Asp)
Bindningsställe för celler
Återfinns även på andra extracellulära matrix-proteiner
Laminin
• Adhesionsprotein
• Finns i basal laminae
• Kan bilda nätverksliknande
proteinpolymerer
• Kan bilda nät-liknande komplex med
kollagen IV, entactin
α
Laminin
β
γ
CELLFÖRBAND (cell junctions)
Olika typer av cellförband
Cell-matrix bindningar
• Focal adhesions
• Hemidesmosomes
Cell-cell bindningar
• Adherens junctions
• Desmosomes
• Tight junctions
• Gap junctions
CELL-MATRIX BINDNINGAR
• Integrin - receptor på ytan av cellerna
• Transmembrana proteoglykaner
• Olika matrixproteiner
fibronektin, kollagen, laminin etc.
Integrin
• Binder till cytoskelettet
• Möjliggör kommunikation mellan
cytoskelettet och extracellulärmatrix
• Kan aktivera intracellulära
signalkaskader
Integrin
•Transmembran hetero-dimer
(α och β –subenheter)
•Fler än 20 olika integriner
•Kan mediera
cell-matrix interaktioner samt
cell-cell interaktioner
Focal adhesion
Aktinfilament
Aktinbindande proteiner
β-subenhet av integrin
extracellulärmatrix
Hemidesmosombinder celler till
basal laminae
Intermediärfilament
Plectin
α6β4-integrin
Laminin
Mekanisk spänning överförs från cellens
cytoskelett till kollagen via integrin och
fibronektin
Storskaliga ordnade strukturer
Extracellulär matrix kan vidarebefodra ordning
från en cell till en annan
2
1
2
2
4
3
5
Cell 1 sekreterar
och orienterar
extracellulär matrix
(E.M)
4
3
5
E.M når cell 2 och 3, som
orienterar sitt cytoskelett
efter E.M.
4
3
5
Cell 2+3 sekreterar
och orienterar E.M
som når cell 4 o 5
CELL-CELL BINDNINGAR
• Mycket viktiga för utveckling och funktion av
multicellulära organismer
• Transienta – tex immuncellers samspel
• Stabila – ger vävnader funktion och hållfasthet
• Adhesionsmolekyler
–
–
–
–
Selektin
Integrin
Ig superfamily (ICAMs, N-CAMs etc.)
Cadheriner
Selektin
• binder till kolhydrater på annan cell
• Övergående bindning mellan leukocyter
(vita bk) och endotel eller trombocyter
(blodplättar)
• L-selektin, E-selektin, P-selektin
Adhesionsmolekyler tillhörande
Ig-superfamily
• ICAMs – intercellular adh. molecules
• Binder till integriner på annan cell
• Stabilare bindning än den mellan
selektin – kolhydrater
• Heterofil och homofil interaktion
Adhesion mellan Leukocyter
och Endotelceller
Cadherin
• Stabil förankring av celler i vävnader
– Adherens junctions
– desmosomer
• Homofil adhesion
• Förmedlar cell-cellbindning viktig för
embryonalutveckling
• Undergrupper
– Klassiska cadheriner
– ’fat-like cadherins’
– Seven transmembrane domains cadherins
Adherens Junctions
Desmosom
(Linked to caherings
via plakophilin and
plakoglobin)
Tight junctions
• Två funktioner
– Lås mellan celler – hindrar passage av
molekyler genom epitelcellslager
– Skiljer plasmamembranets apikala delar
från basala delarna
– Hålls på plats av actin cytoskelettet (via
zonula occludens protein link)
Tight junctions
• Proteinnätverk – runt hela cellen
• Transmembrana regioner på
grannceller interagerar
–Occludin
–Claudin
–JAM (junctional adhesion molecule)
Tight Junctions
Junctional complex
Gap junctions
•Öppna kanaler
•Joner och små molekyler
passerar
•Metabol och elektrisk aktivitet
kan föras vidare från cell till cell
•Connexiner – 6 st bildar en por
•Plasmamembran från två celler
hålls isär av connexinernas
extracellulära delar = ’gap’
bildas
•
•
•
•
Organ och vävnader
Bindväv, epitel
Cellvägg – bakterier, växter
Extracellulärmatrix
–
–
–
–
Kollagen
Elastin
GAG / proteoglykaner
adhesionsproteiner
• Cell-matrix binding
– Integrin
– Focal adhesion
– Hemidesmosom
• Cell-cell bindning
–
–
–
–
–
Adhesionsmolekyler
Adherens junctions
Desmosomes
Tight junctions
Gap junctions
Sammanfattning