Tre sätt att transportera proteiner från Golgi vidare

Minas Al-Baghdadi,
Doktorand
-----------------------------Institutionen för
neurovetenskap
Avdelningen för
medicinsk
utvecklingsbiologi
Uppsala Universitet
Cellens organeller
och funktion
Föreläsning
Cellbiologi VT2014
------------------------------
[email protected]
A2:2
018 471 4942
[email protected]
Cellen
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• är den funktionella och strukturella
enheten i alla levande organismer.
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
2
http://www.gettyimages.com/detail/BB7957-001/Stone
Hur många olika celltyper har vi?
Introduktion
Cellmembran
• Mellan 200 – 300 celltyper
Inuti och utanför
Cellkärnan
totalt 100 tusen miljarder celler
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
• Vävnad
en samling celler som har liknande
uppgifter
Golgiapparat
Lysosomer
Transport
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
3
Exempel på olika celltyper
Introduktion
Cellmembran
3
1
Inuti och utanför
7
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
2
• Kärnporer
4
ER
8
• rER
• sER
Golgiapparat
5
6
Transport
Lysosomer
1.
5.
2.
6.
3.
7.
4.
8
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
4
Cellmembranet
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
 Skiljer cellens
insida från utsidan
 Uppbyggt av
membranlipider som
bildar ett bilager
Extracellulärt
Intracellulärt
 Fungerar som en
permeabilitetsbarriär
 Innehåller också:
Transportproteiner och
jonkanaler
Proteiner som fäster till
extracellulär matrix och
cellskelettet
Receptorer mm
Cellkontakter
Sammanfattning
5
Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Inuti och utanför...
Cytoplasma
 Extracellulär matrix
Det som finns innanför
cellmembranet men utanför
cellkärnan
Ett komplext nätverk av
polysackarider och fibrösa
proteiner
Här sker det mesta av
cellens aktiviteter
Utsöndras lokalt från
cellerna
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Epitel
Golgiapparat
golgiapparat
Transport
mitokondrie
Lysosomer
rER
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
fria
ribosomer
cellkärna
Bindväv
cellmembran
Figure 12-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 19-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Cellkontakter
Sammanfattning
6
Cellkärnan
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
 Cellens största
organell
 Innehåller det mesta av
cellens DNA i form av
kromatin packat i
kromosomer
cellkärnan
kromatin
kärnpor
Kärnhöljet
nukleol
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
 I cellkärnan
syntetiseras DNA och
RNA
 I nukleolen
syntetiseras rRNA och de
ribosomala subenheterna
sätts ihop
rER
ribosomer
7
Kärnhöljet:
en del av det granulära ER
Introduktion
Yttre
kärnmembranet
Cellmembran
Inuti och utanför
Kärnhöljet
Cellkärnan
• Nukleol
Inre
kärnmembranet
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Kärnlamina
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Perinukleära
utrymmet
Kärnpor
Figure 12-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Kärnlamina binder DNA och
bildar ett nätverk på insidan
av kärnhöljet som ger
cellkärnan dess form.
8
Kärnporer
transport in och ut ur cellkärnan
Introduktion
Kanaler som löper
genom kärnhöljet
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
Yttre
kärnmembranet
• Kromatin
• Membran
Kärnhöljet
• Kärnporer
ER
Inre
kärnmembranet
• rER
• sER
Golgiapparat
Kärnporkomplexet
är en åttakantig
struktur som byggs
upp av
nukleoporiner
Har en central
vattenfylld kanal
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Stora proteiner transporteras
aktivt genom poren med hjälp
av transportproteiner
Kärnporkomplexet
Figure 12-9 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Endoplasmatiska retikulet - ER
Det finns två typer av ER
Introduktion
Cellmembran
Glatt ER (sER; smooth)
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
Figure 12-36c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
• rER
• Har inga ribosomer på ytan
• Här syntetiseras fosfolipider
och fettsyror
• Avgiftning av till exempel
bekämpningsmedel och
cancerframkallande ämnen
• sER
Granulärt ER (rER; rough)
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Fria ribosomer
Bundna
ribosomer
• Har cytoplasmatiska ribosomer
bundna på ytan
• Är involverad i proteinsyntes,
modifiering och transport
Cellkontakter
Sammanfattning
10
Ribosomer på rER tillverkar
proteiner
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
De nytillverkade
proteinerna slussas in i
ER för vidare
modifieringar och
transport
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Proteinernas
slutdestination är till
membranen, lysosomen
eller för utsöndring
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
11
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
12
http://www.ccs.k12.in.us/chsBS/kons/kons/eukaryotic%20cell/cytoplasm_and_its_associated_str.htm
Golgiapparaten
en transportmaskin
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Figure 13-25 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
 I Golgiapparaten modifieras,
sorteras och transporteras
proteiner som syntetiserats i rER
 Har tre delar: cis-, medial- och
trans-Golgi
13
Det intracellulära transportsystemet
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Figure 13-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Har två delar:
1. Sekretoriska delen – från rER till Golgi och vidare
2. Endocytiska delen – från utsidan av cellen och in
Cellkontakter
Sammanfattning
14
Sekretoriska delen
Proteiner som ska
till cellmembranet
receptorer,
jonkanaler,
transportproteiner
Blå och röda pilar
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
Proteiner som ska
utsöndras från
cellen
hormoner,
kollagen
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
Proteiner som ska
till lysosomen
• sER
Golgiapparat
Figure 13-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Tre sätt att transportera proteiner från Golgi vidare:
1. Vesiklar från Golgi fuserar med cellmembranet – exocytos
2. Sekretoriska vesiklar behålls i cellen till den får en signal
3. Via endosom till lysosom
15
Endocytiska delen
Gröna pilar
Vesiklar
invagineras,
bildar en ”clatrin
coated pit” som
släpper från
cellmembranet.
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Figure 13-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Kolesterol t ex
inkorporeras i
endosomer via
receptormedierad
endocytos
Internaliserar membranlipider och associerade lösliga
molekyler från cellens utsida till cellen insida
Reglerar interaktionen mellan cellen och dess omgivning
Materialet i vesiklarna sorteras via endosomerna till
lysosomen, tillbaka till cellmembranet eller till trans-Golgi16
Lysosomen:
cellens sophanteringssystem
Introduktion
 Används för att bryta ner t ex
uttjänta proteiner och organeller
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
 Innehåller enzymer
(hydrolaser) som bryter ner
polymerer till monomerer
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
 Har lågt pH i lumen jämfört
med cellen i övrigt
• rER
• sER
Golgiapparat
Denaturerar proteiner som ska
brytas ner
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Minimerar skada om lysosomen går
sönder
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Figure 13-36 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
17
3 sätt att flytta material till
lysosomen
Introduktion
Cellmembran
Mitokondrie fragment
Peroxisom fragment
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
1. Endocytos
Cellen tar upp
material från
utsidan
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
2. Fagocytos
Stora olösliga
partiklar omgärdas
av cellmembranet
3. Autofagi
Cellen ”äter upp” uttjänta
organeller eller delar av
cytosolen
18
Peroxisomen
Introduktion
 Bryter ner fettsyror och
avgiftar olika molekyler
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
 Bildar inget ATP. Energin som
bildas frigörs istället som värme
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Oxidaser – använder syre för att oxidera organiska ämnen.
I processen bildas väteperoxid som biprodukt.
Katalaser – bryter ner den skadliga väteperoxiden till syre och
vatten
 Produkterna från oxideringen av fettsyror återanvänds bland
annat i syntesen av kolesterol
Cellkontakter
Sammanfattning
19
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/peroxisomes/images/peroxisomesfigure1.jpg
Mitokondrien: cellens kraftverk
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
Producerar ATP genom
oxidation av glukos och
fettsyror
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
20
Endosymbiont-teorin
Hur mitokondrier bildats
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
Skiljer sig från andra organeller genom att ha eget
DNA och biosyntesmaskineri
DNA koden är annorlunda än den standardkod som
eukaryota celler i allmänhet använder
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
Anaerob preeukaryot cell
Cellkärna
Interna
membran
Tidig aerob
eukaryot cell
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Cellmembran
Aerob prokaryot cell
Membran från
eukaryot cell
Mitokondrie
21
Cellskelettet – ett dynamiskt
nätverk
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
22
Cellskelettet – är uppbyggt av...
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Aktinfilament
• Muskelkontraktion
• Cellmembranet
• Cellrörelser
• Mikrovilli
Tubulin
• Celldelning
• Organell transport
• Kromosomrörelser
• Cilier, flageller
Vävnadsspecifika
• Cellform
•Kärnlamina
• Struktur
• Support
Cellkontakter
Sammanfattning
23
Cellskelettet
är viktigt för...
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
Cellens form
ER
• rER
Flageller
Transport
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellrörelse
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Cilier
Mitotisk spindel
24
Cellkontakter
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Blockerande – tight junctions
Förankrande – adherence, desmosom, hemidesmosom
Kanalbildande – gap junctions
25
Nätverk av celler bygger upp
vävnader...
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Hud
Magsäck
Näthinna
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
... vävnader bygger organ... organ bygger individer...
26
Sammanfattning
Allt levande är gjort av celler...
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
Alger
Sjöborrar
Träd
Människor
Möss
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Variationerna är stora på utsidan men på insidan är de
alla fundamentalt mycket lika...
27
Sammanfattning
Introduktion
Cellmembran
Inuti och utanför
Cellkärnan
• Nukleol
• Kromatin
• Membran
• Kärnporer
ER
• rER
• sER
Golgiapparat
Transport
Lysosomer
Peroxisomer
Mitokondrier
Cellskelett
Cellkontakter
Sammanfattning
Figure 1-30 Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008)
28
Minas Al-Baghdadi,
Doktorand
-----------------------------Institutionen för
neurovetenskap
Avdelningen för
medicinsk
utvecklingsbiologi
Uppsala Universitet
------------------------------
Om det är något
du undrar över...
[email protected]
471 4942
Korridor A2:2
29