Pytania - biologia komórki PDF

Preview

Summary

Odpowiedzi na pytania do wykładów...

Description

` Pytania - biologia komórki EGZAMIN 4 lutego 2022 ,MATERIAŁ "Podstaw biologii komórki" Albertsa (wydanie drugie, 2018): dostęp online po zalogowaniu się w buwie https://www.buw.uw.edu.pl/zasoby-online/bazy-online/ i wyszukaniu książki + ZAKRES A rozdział 1 „Komórki- wprowadzenie" (str. 1-27), rozdział 2: podrozdział „Cząsteczki w komórkach" (str.50-64, oraz panele od 2-1 do 2-7), rozdział 4 „Struktura i funkcje białek"( strony 119-143), rozdział 11 „Budowa błon"(str. 365-388), rozdział 12 „Transport przez błony" (str.389-422) rozdział 15: podrozdział „Transport pęcherzykowy" (str. 512-516) ZAKRES B rozdział 17 „Cytoszkielet" (str. 573-607). ZAKRES C rozdział 15 „Przedziały wewnątrzkomórkowe i transport" (organelle błonowe str. 498-501), rozdział 15 str. 502-506 „Sortowanie białek" (transport przez pory jądrowe), rozdział 5 „DNA i chromosomy" (str. DNA i chromatyny, upakowanie DNA), rozdział 19 (mitoza/cytokineza, str. 663-672 mejoza). Informacje dotyczące tematów 'regulacja cyklu komórkowego' oraz 'apoptoza' obejmują zakres rozdziału 18. ZAKRES D rozdział 19 ( str. 663-672 mejoza), rozdział 18: podrozdział 'apoptoza' str. 625-632, rozdział 14 "Przekształcanie energii w mitochondriach i chloroplastach", rozdział 15 "Przedziały wewnątrzkomórkowe i transport" (str507-512 podrozdział "Sortowanie białek" i str516-529 podrozdział "Szlaki sekrecyjne"), rozdział 16 (Sygnalizacja międzykomórkowa), rozdział 21 (Tkanki i nowotwory) --------------------------------------------------------------------SERIA A 1. Czym się różni komórka prokariotyczna od eukariotycznej? Wymień 5 cech rozróżniających te dwa typy komórek. 2. Wszystkie komórki organizmu wielokomórkowego wywodzą się od pojedynczej komórki – krótko wyjaśnij dlaczego obserwujemy różnorodność budowy komórek w organizmie wielokomórkowym. 3. Opisz budowę błony komórkowej. Jakie cechy jej budowy wpływają że możemy mówić o asymetrii błony komórkowej? 4. Wymień typy lipidów występujące w błonach plazmatycznych i opisz najważniejsze cechy ich budowy. 5. Opisz budowę fosfolipidu błony komórkowej (np. na przykładzie fosfatydylocholiny).

6. Opisz współdziałanie białek błonowych: przenośnika glukoza-Na+ oraz pompy sodowo-potasowej w zachowaniu transportu glukozy do szczytowych komórek nabłonkowych jelita cienkiego. (1pkt). 7. Opisz najważniejsze cechy alfa-helisy transmembranowej białka błonowego. 8. Wymień co wpływa na ograniczenie ruchliwości białek w błonie komórkowej. 9. Porównaj działanie pompy sodowo-potasowej i bakteriorodopsyny w przenoszeniu jonów w poprzek błony komórkowej. SERIA B 1. Jak przebiega polimeryzacja aktyny globularnej we włókna aktynowe (ze zwróceniem uwagi na rolę ATP/ADP) i dlaczego możemy mówić o końcu "plus" i końcu "minus" włókna aktynowego. 2. Jak miozyna typu I i miozyna typu II przemieszcza się wzdłuż włókien aktynowych i z jakim ruchem komórki/w komórce jest to powiązane. 3. Proszę opisać budowę mikrotubul, ze zwróceniem uwagi jakie cechy wpływają na polarność (koniec „plus" i „minus") tych włókien cytoszkieletu. (1pkt) 4. Jak dyneiny i kinezyny poruszają się wzdłuż mikrotubuli? 5. Opisz budowę wewnętrzną rzęski komórki eukariotycznej, ze zwróceniem uwagi na układ mikrotubul, oraz towarzyszących im dyneiny i neksyny. 6. Opisz główne elementy strukturalne sarkomeru. Wymień kolejne etapy skurczu mięśnia, i wyjaśnij w nim rolę jonów Ca2+. 7. Dlaczego stabilizacja mikrotubuli przez taxol jest procesem toksycznym dla dzielących się komórek? SERIA C 1. Proszę opisać budowę blaszki jądrowej (laminy) i wymienić jej najważniejsze funkcje jakie pełni w jądrze komórkowym. 2. Proszę opisać kolejne etapy transportu białek z klasycznym NLS (nuclear localisation signal) i udziale importyny alfa/beta (α/β). 3. Proszę opisać jak powstaje (jak jest zbudowane) jąderko i jaką najważniejszą funkcję pełni w jądrze komórkowym. 4. Na którym końcu mikrotubul kinetochorowych dochodzi do ich skracania podczas anafazy? 5. Na czym polega regulacja aktywności kinaz cyklu komórkowego (Cdk)? 6. Dlaczego ufosforylowany kompleks M-Cdk jest nieaktywny i co wyzwala potencjał (aktywność) zmagazynowanego ufosforylowanego M-Cdk i wejście komórki do fazy M cyklu komórkowego? 7. Jaką rolę pełni białko p53 w regulacji cyklu komórkowego? 8. Proszę wymienić/opisać 4 różnice pomiędzy podziałem mejotycznym i mitotycznym 9. Proszę opisać/porównać cechy morfologiczne komórki ulegającej apoptozie i komórki ulegającej nekrozie SERIA D 1. Proszę zdefiniować zjawisko heteroplazmii i jak jest ono powiązane z nasileniem/występowaniem chorób mitochondrialnych. 2.Dlaczego w retikulum endoplazmatycznym gładkim w komórkach u człowieka nie zachodzi synteza kwasu L-askorbinowego (witaminy C)? p.3. Na czym polega transport ko-translacyjny przez błonę retikulum endoplamatycznego szorstkiego? Opisz jego kolejne etapy. (1pkt)

4. Jak są wmontowywane białka transmembranowe w błonę ER szorstkiego podczas translokacji przez kanał translokonu ER? 5. Porównaj budowę desmosomów i hemidesmosomów (dwa typy połączeń międzykomórkowych). 6. Opisz kolejno etapy syntezy i składania włókien kolagenowych (jednego z rodzajów włókien macierzy zewnątrzkomórkowej). 7. Zdefiniuj pojęcie wewnątrzkomórkowych kaskad sygnalizacyjnych i napisz jaką rolę pełnią w przekazywaniu sygnału odebranego przez receptor komórkowy. 8. Opisz sposób działania receptorowych kinaz tyrozynowych. 9. Opisz sposób działania receptorów hormonów steroidowych. 10.Opisz działanie trimerycznego białka G w przekazywaniu sygnału odebranego poprzez błonowy receptor metabotropowy.

11. Wymień najważniejsze cechy budowy glikozoaminoglikanów (GAG) - struktury macierzy zewnątrzkomórkowej- i podaj dwa przykłady cząsteczek GAG ----------------------------------------------------------------ODPOWIEDZI - działa to tak, że każdy* kto wpisuje odpowiedź na pytanie podpisuje się żeby w razie czego było wiadomo do kogo się zgłosić o pomoc jak nie zrozumie się odpowiedzi. *jest tu nas 19 osób, a pytań 36, więc szybka matematyka… 36/19=1,9 pytania na osobę. Jakby każdy zrobił 2 pytania to będą wszystkie zrobione np. 1 [Rita] odpowiedź na pytanie 1 ODPOWIEDZI A 1.[Olga] Czym się różni komórka prokariotyczna od eukariotycznej? Wymień 5 cech rozróżniających te dwa typy komórek. wspólne dla komórek: -DNA - cytoplazma - błona komórkowa -rybosomy KOmórka prokariotyczna: - prosty, jednokomórkowy organizm - brak jądra - brak organelli komórkowych - obecność rybosomów, ale mniej i bardziej rozproszone niż w eukariotycznej - nie są podzielone wewnątrz przez ściany błony, ale posiadają jedną otwartą przestrzeń - transkrypcja i translacja występują w cytoplazmie - mezosomy- uwypuklenia błony kom. pełniące funkcje mitochondriów - -brak wakuol - charakterystyczne dla bakterii i sinic Komórka eukariotyczna

-

-

organizmy jedno- lub wielokomórkowe otoczone błoną jądro komórkowe organelle: mitochondria- centrum energetyczne komórki; plastydy( nie w komórkach grzybów i zwierząt); chloroplasty( rośliny i glony); system błon wewnątrzkomórkowych wakuole: zwierzęca- liczne, drobne wakuole, roślinna- jedna duża lub kilka mniejszych Transkrypcja w jądrze translacja w cytoplazmie charakterystyczne dla org. roślinnych, zwierzęcych, grzybowych

2 [Olga] Wszystkie komórki organizmu wielokomórkowego wywodzą się od pojedynczej komórki – krótko wyjaśnij dlaczego obserwujemy różnorodność budowy komórek w organizmie wielokomórkowym. ● Komórki powstające w wyniku kolejnych podziałów ulegają specjalizacji do pełnienia ściśle określonej funkcji w organizmie ● Część już zróżnicowanych komórek zachowuje zdolność do podziałów i dalszej specjalizacji w określone typy komórek (tzw. komórki macierzyste, np. komórki macierzyste krwi), aby organizm mógł odnawiać obumarłe/ zużyte komórki 3 [Kinga] Opisz budowę błony komórkowej. Jakie cechy jej budowy wpływają że możemy mówić o asymetrii błony komórkowej? Błona komórkowa składa się z dwuwarstwy lipidowej, fosfolipidów z hydrofilową głową i hydrofobową resztą cząsteczki, oraz białek. Jest to dwuwymiarowa struktura, która umożliwia transport niezbędnych składników w obrębie komórki. Asymetria błony wynika z jej budowy i utrzymywana jest przez flipazy. Jej warstwy składają się z różnych fosfolipidów i glikolipidów. Niektóre elementy występują tylko po jednej stronie błony. Przykład; komórka zwierzęca – glikokaliks po zewnętrznej stronie. 4 [Kinga] Wymień typy lipidów występujące w błonach plazmatycznych i opisz najważniejsze cechy ich budowy. ● fosfolipidy - zawiera dwie grupy -OH łączą się z kwasami tłuszczowymi a trzecia grupa z kwasem fosforowym. Zawierają fosforan który łączy się z grupą polarną ● steroidy - mają wielopierścieniowy element strukturalny ● glikolipidy - tak samo jak fosfolipidy, plus co najmniej jedna reszta cukrowa a nie fosforan

5 [Paula] Opisz budowę fosfolipidu błony komórkowej (np. na przykładzie fosfatydylocholiny).

Fosfatydylocholina to fosfolipid zbudowany z pięciu części: choliny, fosforanu, glicerolu oraz dwóch ogonów węglowodorowych. Hydrofilowa głowa - cholina - związana jest poprzez fosforan z glicerolem, który z kolei jest złączony z dwoma łańcuchami węglowodorowymi, tworzącymi hydrofobowe ogony. Dwa łańcuchy węglowodorowe pochodzą z kwasów tłuszczowych - łańcuchów węglowodorowych zakończonych grupą -COOH, łączących się z glicerolem właśnie tą grupą. Zgięcie jednego z łańcuchów występuje w miejscu, gdzie pomiędzy dwoma atomami węgla znajduje się wiązanie podwójne. Trzon - fosfatydyl - w nazwie fosfolipidu dotyczy tej części cząsteczki, która jest zbudowana z fosforanu, glicerolu i kwasów tłuszczowych. 6 [Sandra] Opisz współdziałanie białek błonowych: przenośnika glukoza-Na+ oraz pompy sodowo-potasowej w zachowaniu transportu glukozy do szczytowych komórek nabłonkowych jelita cienkiego. (1pkt).

Glukoza może przenikać między światłem jelita a szczytowymi komórkami nabłonka biernie, zgodnie z gradientem stężeniem, jednak w przypadku głodu, gdy wyższe stężenie glukozy byłoby w komórkach oznaczałoby to transport glukozy do światła jelita, a nie na odwrót. Aby temu zapobiec Glukoza na zasadzie transportu aktywnego (napędzanego gradientem) dyfunduje do komórki nabłonka wraz z Na+, którego gradient elektrochemiczny jest w niej zdecydowanie niższy niż w przestrzeni pozakomórkowej. Jednak aby ten transport był nieustannie możliwy nie może dojść do wyrównania stężenia elektrochemicznego Na+ w komórce i poza nią, a to zapewnia pompa sodowo-potasowa, która aktywnie (dzięki ATP) wypompowuje Na+ z komórki wbrew gradientowi elektrochemicznemu.

7 [Daria] Opisz najważniejsze cechy alfa-helisy transmembranowej białka błonowego. -struktura alfa helisy jest stabilizowana przez wiązania wodorowe między grupą aminową jednego aminokwasu (-NH2), a grupą karboksylową (-COOH) drugiego aminokwasu -Jest to białko o strukturze drugorzędowej stabilizowane przez wiązania wodorowe, peptydowe, jonowe oraz siły van der Waalsa.

-Polarne łańcuchy bocznych aminokwasów są skierowane do wewnątrz struktury białka.

8 [Ola] Wymień co wpływa na ograniczenie ruchliwości białek w błonie komórkowej. Płynność błony jest spowodowana przemieszczaniem się fosfolipidów najczęściej jednej z warstw. Dzięki płynności lipidów w obrębie błony mogą się przemieszczać również białka. Stopień płynności błony zależy od: – długości łańcuchów węglowodorowych pochodzących z kwasów tłuszczowych. Im krótsze są łańcuchy, tym większa jest płynność błony. – liczby wiązań nienasyconych w łańcuchach węglowodorowych. Im więcej jest wiązań nienasyconych, tym większa jest płynność błony. – obecności cholesterolu, który zmniejsza płynność błony. 9 [Sandra] Porównaj działanie pompy sodowo-potasowej i bakteriorodopsyny w przenoszeniu jonów w poprzek błony komórkowej. Cecha

Pompa sodowo-potasowa

Bakteriorodopsyna

Błony komórkowe zwierząt

Błony komórkowe niektórych bakterii fotosyntetyzujących

Jony transportowane

Na+, K+

H+

Kierunek transportu

Eksport Na+, import K+

Występowanie

Źródło energii

Hydroliza ATP

Eksport H+ Światło słoneczne

ODPOWIEDZI B

1 [Daria] Proszę opisać budowę blaszki jądrowej (laminy) i wymienić jej najważniejsze funkcje jakie pełni w jądrze komórkowym. Polimeryzacja aktyny globularnej we włókna aktynowe przebiega przy obecności jonów magnezu. Polimeryzacji aktyny towarzyszy hydroliza ATP, którego cząsteczka jest wiązana przez monomery aktyny. ADP powstałe w wyniku hydrolizy ATP zostaje powiązane z polimerem, a reszta ortofosforanowa jest wydzielana do środowiska, co powoduje osłabienie wiązań między cząstkami polimeru. Koniec filamentu wydłuża się poprzez przyłączenie ATP, a przeciwny koniec się skraca przez odłączenie ADP.Obecność końca plus i końca minus związana jest z tym, że cząsteczki aktyny G są skierowane w tym samym kierunku wzdłuż osi łańcucha aktynowego.

2 [Ola]

Jak miozyna typu I i miozyna typu II przemieszcza się wzdłuż włókien aktynowych i z jakim ruchem komórki/w komórce jest to powiązane. Główka miozyny jest ściśle związana z filamentem aktynowym. Cząsteczka ATP wiąże się w szczelinie miozyny, co wywołuje niewielkie zmiany konformacyjne, w wyniku czego główka się odkleja od aktyny. Szczelina się zamyka, a następnie następuje hydroliza ATP. Produktem hydrolizy są: ADP i nieorganiczny fosforan. Główka przemieszcza się wzdłuż aktyny,w stronę dodatniego końca. Słabe wiązanie główki miozyny do filamentu powoduje oddysocjowanie fosforanu i silne związanie główki miozyny z aktyną. Jest to tzw. stan generowania mocy. Związanie główki z aktyną zmniejsza powinowactwo ADP i również drugi produkt odłącza się od główki. Jest to sygnał tzw. eksplozji mocy, czyli kolejnych zmian podczas których: główka wraca do stanu sztywnego, filament aktynowy przemieszcza się względem filamentu grubego. Ruch ten jest związany ze skurczem mięśni oraz przemieszczaniem pęcherzyków wzdłż filamentów. 3 [Paula] Proszę opisać budowę mikrotubul, ze zwróceniem uwagi jakie cechy wpływają na polarność (koniec „plus" i „minus") tych włókien cytoszkieletu. Mikrotubule są długimi i stosunkowo sztywnymi, wydrążonymi rurkami białkowymi. Na budowę mikrotubul składają się dwa typy tubuliny - alfa-tubulina oraz beta-tubulina. Układają się one na przemian tworząc helikalną strukturę. Struktura ta zalicza się do struktury biegunowej (polarność), którą charakteryzuje koniec “plus” skierowany ku powierzchni komórki, zaś koniec “minus” znajduje się blisko środka komórki. Końce “plus” i “minus” kończą się kolejno beta-tubuliną i alfa-tubuliną. Mikrotubule są częścią cytoszkieletu, który pełni funkcję nadawania kształtu komórkom, a także bierze udział w rozdzielaniu chromosomów potomnych podczas mitozy. Cytoszkielet wydłuża się i skraca, co oznacza, iż nie jest on strukturą stałą. 4 [Ola] Jak dyneiny i kinezyny poruszają się wzdłuż mikrotubuli? Kinezyny i dyneiny to białka motoryczne mikrotubul. Poruszają się one wzdłuż mikrotubul cytoplazmatycznych np. w aksonie komórki nerwowej. Kinezyny przemieszczają się głównie w kierunku końca plus mikrotubul, a dyneiny głównie w kierunku końca minus. Głowy kinezyn i dynein oddziałują z mikrotubulami tak, że białko motoryczne przyłączy się do mikrotubuli tylko w jednym kierunku. Głowy kinezyny i dyneiny są enzymami hydrolizującymi ATP. Reakcja ta dostarcza energii zasilającej cykl zmian konformacyjnych w głowie, co umożliwia jej przesuwanie się wzdłuż mikrotubuli obejmujące cyklicznie wiązanie, uwalnianie i ponowne wiązanie z mikrotubulą. 5 [Natalka] Opisz budowę wewnętrzną rzęski komórki eukariotycznej, ze zwróceniem uwagi na układ mikrotubul, oraz towarzyszących im dyneiny i neksyny. Rzęski (cilia) są włosopodobnymi strukturami o średnicy ok. 0,25 μm, występującymi na powierzchni wielu komórek eukariotycznych. Pojedyncza rzęska zawiera rdzeń ze stabilnych mikrotubul zebranych w pęczek, wyrastający z ciałka podstawnego umiejscowionego w cytoplazmie, które jest ośrodkiem organizacyjnym dla rzęski. Cała rzęska jest otoczona

przez błonę komórkową. Mikrotubule w rzęskach i wiciach różnią się nieco od mikrotubul cytoplazmatycznych. Przekrój poprzeczny rzęski ukazuje 9 dubletów mikrotubul tworzących pierścień dookoła pary pojedynczych mikrotubul. Ten wzór 9+2 jest charakterystyczny niemal dla wszystkich form eukariotycznych rzęsek i wici. Dziewięć zewnętrznych mikrotubul ma dwa rzędy cząsteczek dyneiny. Dyneina rzęskowa jest motorycznym białkiem, które generuje ruch zginający rdzenia.

6 [Rita] Opisz główne elementy strukturalne sarkomeru. Wymień kolejne etapy skurczu mięśnia, i wyjaśnij w nim rolę jonów Ca2+. Miofibryle to wiele sarkomerów główne elementy strukturalne sarkomeru: - filament aktynowy (inaczej cienkie) są do wewnątrz od końców sarkomeru - filament zbudowany z miozyny typu II (inaczej grube) (Miozyna się kurczy) są centralnie w każdym sarkomerze Wymień kolejne etapy skurczu mięśnia, i wyjaśnij w nim rolę jonów Ca2+. W ogólności: Sarkomery się skracają bo filamenty się ślizgają - cienkie wchodzą między grube Jak mięsień jest pobudzony do skurczu to głowy miozyny zaczynają wędrować wzdłuż filamentu cienkiego w powtarzających się cyklach przyczepiania się i odczepiania Podczas każdego cyklu głowa miozyny łączy się z aktyną i wtedy hydrolizuje się cząsteczka ATP, przez to uwalnia się energia która pozwala na przyczepienie się głowy do aktyny i głowa przesuwa filament cienki w bok. Głowy przesuwają się w jednym kierunku do +. na filamencie aktynowym są jeszcze dwa białka oprócz miozyny: tropomiozyna i troponina do troponiny (na tropomiozynie) przyczepiają się jony wapnia i wtedy tropomiozyna (na aktynie) odchodzi od cząsteczek aktyny i głowa miozyny ma dostęp do aktyny. cykl:

1. pod wpływem 7 [Natalka] Dlaczego stabilizacja mikrotubuli przez taxol jest procesem toksycznym dla dzielących się komórek? Taksol wiąże się ściśle z mikrotubulami i zapobiega uwalnianiu podjednostek tubulinowych. W tym czasie nowe podjednostki będą ciągle wiązane, co powoduje, że mikrotubule mogą rosnąć, ale nie są w stanie się skracać. Taksol ma ten sam ostateczny wpływ na komórkę jak kolchicyna- zatrzymuje dzielącą się komórkę w stadium mitozy. Inaktywacja lub destrukcja wrzeciona miototycznego ostatecznie zabija dzielącą się komórkę. Leki wywodzące się z kolchicyny i taksolu są używane w terapii klinicznej nowotworów. ODPOWIEDZI C

1 [Gabrysia] Proszę opisać budowę blaszki jądrowej (laminy) i wymienić jej najważniejsze funkcje jakie pełni w jądrze komórkowym. Blaszka jądrowa składa się z włókien białkowych, przylega do wewnętrznej otoczki jądrowej funkcje laminy: utrzymywanie struktury jądra, organizacja chromatyny, wiązanie białek jądrowego kompleksu porowego i otoczki jądrowej, 2 [Inga} Proszę opisać kolejne etapy transportu białek z klasycznym NLS (nuclear localisation signal) i udziale importyny alfa/beta (α/β). Transport jądrowo – cytoplazmatyczny Import – z udziałem NLS (aminokwasy zasadowe w różnych odcinkach łańcucha polipeptydowego) - białko transportowane w formie zwiniętej, po zakończeniu translacji - importyna alfa i beta są odpowiedzialne za rozpoznanie NLS ● rozpoznanie i wiązanie transportowanej molekuły (kargo) przez receptor transportu (importynę) i połączenie utworzonego kompleksu kargo-receptor z nukleoporynami poru jądrowego - transport jądrowy zależy od cyklicznej przemiany GTP w GDP , z udziałem białka Ran-GTP ● translokacja kompleksu kargo-receptor przez kanał centralny poru dzięki oddziaływaniu importyny z powtórzeniami FG w nukleoporynach filamentów cytoplazmatycznych - przejście przez pory jądrowe ● dysocjacja kompleksu kargo-receptor, czego efektem jest uwolnienie transportowanego kargo Białka kierowane do jądra komórkowego Białka te powstają na wolnych polisomach w cytoplazmie. Po translacji kierowane są do jądra komórkowego. Transport białek jądrowych odbywa się z udziałem sekwencji lokalizującej jądro, NLS (jest to krótka sekwencja aminokwasów, głównie zasadowych, przyłączoną lub wchodzącą w skład białka importowanego).

NLS jest rozpoznawane przez białka integryny α i β. Tworzy się kompleks importowy: białko importowane-NLS-importyny α i β. Powstały kompleks wiąże się z receptorem poru jądrowego i jest „dokow...