solujen viestint n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Solujen viestintä PowerPoint Presentation
Download Presentation
Solujen viestintä

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 90

Solujen viestintä - PowerPoint PPT Presentation


  • 298 Views
  • Uploaded on

Solujen viestintä. Kuljetusmekanismit solukalvon läpi. Passiivinen kuljetus Pitoisuusgradientin suuntaan ilman energiaa Kuljetettavalla aineella sähkövaraus, sähkökemiallinen potentiaali Sähkökemiallinen potentiaali Potentiaalienergian minimointi. Diffuusio 1. Molecules of dye. Membrane.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Solujen viestintä' - dianthe


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
kuljetusmekanismit solukalvon l pi
Kuljetusmekanismit solukalvon läpi

Passiivinen kuljetus

  • Pitoisuusgradientin suuntaan ilman energiaa
  • Kuljetettavalla aineella sähkövaraus, sähkökemiallinen potentiaali
  • Sähkökemiallinen potentiaali
  • Potentiaalienergian minimointi
diffuusio 1
Diffuusio 1

Molecules of dye

Membrane

Diffusion of

one solute

WATER

diffuusio 3
Diffuusio 3

EQUILIBRIUM

diffuusio 4
Diffuusio 4

Diffusion of

two solutes

diffuusio 6
Diffuusio 6

EQUILIBRIUM

passiiviset kuljettajat
Passiiviset kuljettajat
  • Polaaristen aineiden kuljettajat transporttereita, vähentävät aktivaatioenergiaa
  • Avustettuakuljetusta (facilitated diffusion)
avustetut kuljetusmekanismit 1
Avustetut kuljetusmekanismit 1

Facilitated diffusion

kalvokuljetus
Kalvokuljetus
  • Biologiset kalvot läpäisemättömiä polaarisille aineille  tarvitaan proteiineja kuljettamiseen kalvon läpi
  • Vesi (polaarinen) läpäisee kalvon  suuri pitoisuus (55.5 M)
  • Veden nopeaan vaihtoon tarvitaan integraalisen kalvoproteiinin muodostama vesikanava eli akvaporiini
  • Kaasut läpäisevät kalvot (O2, N2, CO2)
akvaporiinit
Akvaporiinit
  • Munuaisen tubulussoluissa, absorboivat vettä takaisin virtsanmuodostuksen aikana
  • Kasvisolujen vakuolin kalvolla säätelevät vakuolin vesimäärää, ylläpitävät solujen mekaanista rakennetta
  • Virtausnopeus akvaporiinin läpi 5x108 molekyyliä/s (vrt. suurin entsyymireaktionopeus 1x 107 substraattimolekyyliä/s
glukoosikuljettajat 1
Glukoosikuljettajat 1
  • Punasolujen energiametabolia
  • GluT1 kiihdyttää glukoosin siirtoa punasoluihin 50 000 x
  • GluT1 integraaliproteiini, 12 hydrofobista aluetta, -kierteitä muod. kanavan
  • K1-arvo glukoosille 1.5 mM
  • K1-arvo galaktoosille 30 mM
glukoosikuljettajat 2
Glukoosikuljettajat 2
  • Solutyypeittäin
  • Maksassa GluT2
  • K1-arvo D-glukoosille 66 mM
  • Glukoosin sisäänotto maksasoluihin tehokasta
  • Glukoosin luovutus maksasoluista verenkiertoon glykolyysissä GluT:n avulla
glukoosikuljettajat 3
Glukoosikuljettajat 3
  • GluT4 lihaksen ja rasvakudoksen glukoosin kuljettaja
  • Insuliini stimuloi GluT4
  • Aterian jälkeen glukoosin otto lihaksiin ja rasvasoluihin kiihtyy
  • Insuliini saa aikaan vesikkeleihin varastoituneen GluT4 siirtymisen solukalvolle
kuljetustapahtuma ryhm t
Kuljetustapahtuma ryhmät

Uniportti

  • Kuljetetaan yhtä ainetta

Symportti

  • Kahden tai useamman aineen samanaikainen kuljetus samaan suuntaan

Antiportti

  • Kahden tai useamman aineen kuljettaminen vastakkaisiin suuntiin
aktiivinen kuljetus1
Aktiivinen kuljetus
  • Vaatii energiaa
  • Aine siirretään konsentraatiogradienttia vastaan
  • Kuljettajaproteiinit tarvitsevat ulkopuolisen energialähteen
  • Energia ATP:ltä
  • Kuljettaja-ATPaaseja
aktiiviset kuljetusmekanismit
Aktiiviset kuljetusmekanismit

Oligosaccharides

OUTSIDE

OF CELL

INSIDE

OF CELL

Binding site

for ATP

na k atpaasi
Na+/K+ ATPaasi
  • ATPaasit pumppaavat ioneja niiden konsentraatiogradienttia vastaan kuluu energiaa

out 3 Na+

ATPaasi

solukalvo

ATP ADP + P

in 2 K+

na k atpaasi 1
Na-K-ATPaasi 1

Initial state:

pump open to inside

OUTSIDE

OF CELL

3 Na+ are

taken from

inside

na k atpaasi 2
Na+/K+ ATPaasi 2

Esim. mahan limakalvo pumppaa H+

  • gradientti 1: 1 000 000 (106)
  • pH solussa 7, ulkopuolella 1-2
na k atpaasi 3
Na-K-ATPaasi 3

ATP

phosphorylates

α subunits

INSIDE OF CELL

Pump open

to outside,

ready to start

second half of

cycle

A conformational

change following

phosphorylation expels

3 Na+ to outside

slide24

Na-K-ATPaasi 3

5. Dephos-

phorylation

triggers

conformational

change

4. Two K+ accepted

from outside

aktiivinen kuljetusmekanismi
Aktiivinen kuljetusmekanismi

Na/K-pumpun toiminta konsentraatiogradienttia vastaan

atpaasityypit 1
ATPaasityypit 1

Neljä tyyppiä

  • Rakenne
  • Toimintamekanismi
  • Sijainti

erilaisia

atpaasityypit 2
ATPaasityypit 2

P-tyyppi

  • Katioininkuljettajia
  • Fosforyloituvia
  • Inhiboituvat vanadaatilla tai ouabaiinilla
  • Na+K+-ATPaasi (Na+/K+ antiportteri)
  • Ca2+-ATPaasi
  • Mahalaukun seinämän parietaalisolujen H+ ja K+ antiportteri
atpaasityypit 3
ATPaasityypit 3

V-tyyppi

  • Vakuolityypin ATPaasit
  • Protonipumppuja
  • Happamoittavat eläinsolujen endosomeja, lysosomeja, Golgin laitetta ja eritysrakkuloita
  • Ei reversiibeliä fosforylaatiota
  • Inhibiittoreita: bafilomysiini A, konkanamysiini A
  • Periferaalinen kalvoproteiini ja 7 alayksikköä sekä inegraalinen kalvoproteiini + 3 alayks. (= protonikanava)
protonipumppu 1
Protonipumppu 1

EXTRACELLULAR

FLUID

CYTOPLASM

protonipumppu 2
Protonipumppu 2

Diffusion

of H+

Sucrose

atpaasityypit 4
ATPaasityypit 4

F-tyyppi

  • Bakteerien solukalvoilla
  • Eukaryosyyttien mitokondrioissa
  • Kloroplasteissa
  • Käänteisessä roolissa protonipumppuina
  • Kalvon lävistävä protonikanava eli F0-osa ja F1-osa (sis. ATPsyntaasin)
  • Siirtää lääkeaineita ulos soluista (multidrug transporter)
  • Aktivoiduttuaan lisää syöpäkudoksen vastustuskykyä samanaikaisesti useille lääkeaineille
kuljetusmekanismit yhteenveto
Kuljetusmekanismit, yhteenveto

Lipofiilisetaineet, esim.melatoniini

Diffusion

through

lipid bilayer

Facilitated

diffusion

Active transport

Passive transport

ionoforit
Ionoforit
  • Ioneja kalvon läpi kuljettavia orgaanisia yhdisteitä
  • Myrkkyjä tai antibiootteja
  • Valinomysiini kuljettaa K+-ioneja gradientin suuntaan
  • Monensiini (Na+/H+-vaihtaja)
  • Gramisidiini muodostaa kalvoon ionikanavan ioneille,toimii myös matalissa Ta:ssa
ionikanavat
solukalvoissa kaliumkanavia ja kloridikanavia

Eivät ole kyllästettävissä

Virtaus jopa 108 ionia/s

Kanava sulkeutuu tai avautuu vasteena solutapahtumaan (10-3s)

jos molemmat (Cl- ja K- kanavat kiinni: V = 0 mV

jos K-kanava auki ja Cl-kanava kiinni:

V = -58 mV

jos molemmat kanavat auki:

V = 0 mV

Ionikanavat

Nernstin kaava:

E(mV) = 58 log(Cout/Cin)

depolarisaatio ja ionikanavat
Toiminta hermoim-pulssin aikana

ennen depolarisaatiota kanavat kiinni, jännite solun sisällä negat. V=-70 mV

Na-kanava aukeaa hieman  Na+ virtaa sisään depolarisaatio

Na-kanava sulkeutuu ja K-kanava avautuu  K+ virtaa ulos  depolarisaatio jatkuu  potentiaali lepotasolle –70 mV

Na- ja K-kanavat kiinni

Depolarisaatio ja ionikanavat
slide36

Potassium

channel

OUTSIDE

CELL

PLASMA

MEMBRANE

INSIDE

CELL

Sodium

channel

Kanavan sytoplasman puoleisella pinnalla vesionkalo, K:lla säilyy vesivaippa. Vesi korvautuu onkalossa pp-ketjulla.

1. Resting state

slide37

Activation gate

OUTSIDE

CELL

INSIDE

CELL

Kanava auki muutaman ms

2. Depolarizing phase

Kanavan ympärillä posit. varautuneita polypeptidiketjujen jaksoja, reagoivat kalvopot. muutoksiin

slide38

OUTSIDE

CELL

INSIDE

CELL

Inactivation

gate

3. Repolarizing phase

Sytoplasman puoleinen proteiinidomeeni toimii inaktivaatioporttina

slide39

OUTSIDE

CELL

INSIDE

CELL

4. Undershoot

aktiopotentiaali 5
Aktiopotentiaali 5

Region of

depolarization

aktiopotentiaali 6
Aktiopotentiaali 6

Inactivated

Na+ channels

Movement of action potential

ionikanavat 2
monet myrkyt sitoutuvat hermon toiminnan kannalta tärkeisiin proteiineihin, kuten:

tetrodotoksiini (eristetty japanilaisesta fugu-kalasta, pallokala Spheroides rubripes)

 salpaa Na-kanavan

Saksitosiini siimaeläimen (Gonyaulax) tuottama myrkky  estää Na-kanavan toiminnan

Dendrotoksiini, mustan mamban myrkky  salpaa K-kanavaan vaikuttava myrkky

Bungarotoksiini, cobtoksiini käärmemyrkkyjä

Ionikanavat 2
ionikanavan toiminnan tutkiminen
Ionikanavan toiminnan tutkiminen
  • yksittäisen ionikanavan toimintaa voidaan tutkia patch clamp –tekniikalla
  • solukalvo imetään mikropipetin sisään
  • Peter Agre ja Roderick MacKinnon (amer.) v. 2003 kemian Nobel vesikanavien (Agre) ja ionikanavien (MacKinnon) tutkimuksista
patch clamp tekniikka 1
Patch clamp -tekniikka 1

Glass pipette

Membrane

Ion

channel

miten hermosolut kommunikoivat toistensa kanssa
aktiopotentiaalin kulku aksonia pitkin

myelinisoitu hermo

sähköinen synapsi

Ca-kanava presynaptisella puolella

ligandi= molekyyli, joka spesifisesti sitoutuu toiseen molekyyliin

neurotransmitteri voi tuottaa ekskitatorisen (Na-kanava + neurotransmitteri) tai inhibitorisen (Cl-kanava + neurotransmtteri) vaikutuksen postsynaptiseen neuroniin

Miten hermosolut kommunikoivat toistensa kanssa?
miten hermosolut
yleisin inhibitorinen neurotransmitteri –aminovoihappo (GABA)

neurotransmitterin vapautuminen on riippuvainen ainakin neljästä proteiinista

Miten hermosolut ...
gaba erginen neuroni
GABA-erginen neuroni

Cl-

GABA

or glycine

GABA

or glycine

Action potential

GABA

or gylicine

receptor

Presynaptic cell

Ca2+

slide50

Synaptic terminals

of presynaptic neurons

Dendrites of

postsynaptic

neuron

Myelin

sheath

Cell body of

postsynaptic

neuron

Axon

hillock

Axon of

postsynaptic

neuron

Terminal

branches of

presynaptic neurons

slide51

Cell body of

postsynaptic cell

Synaptic terminals of presynaptic

neurons

sis eriterauhanen
Sisäeriterauhanen

ENDOCRINE GLAND

Endocrine cells release

hormones into bloodstream

hormoni vapautuu verenkiertoon
Hormoni vapautuu verenkiertoon

Hormone travels through

circulation

hormonin vaikutus kohdesoluun
Hormonin vaikutus kohdesoluun

Hormones act on target

cells

avoeritteinen rauhanen
Avoeritteinen rauhanen

EXOCRINE ORGAN

Exocrine organ release

products into ducts

Erite vapautuutiehyeseen

erite kulkeutuu tiehytt my ten kohteeseen
Erite kulkeutuu tiehyttä myöten kohteeseen

Transport o exported

products through duct system

parakriininen rauhanen
Parakriininen rauhanen

PARACRINE GLAND

Paracrine cells release signals

to nearby target cells

hormonien vaikutuskohteet
Hormonien vaikutuskohteet

Medulla

Epinephrine transport

via the circulatory

system

Adrenal

gland

Kidney

Glucose

Glycogen stores

Dilates bood

vessels

reseptorit 1
Reseptorit 1

Epinephrine

Epinephrine binds

to receptor and the

receptor es activated

Binding site

Epinephrine

receptor

Activated

receptor

Cell

agonisti
Agonisti

Isoproterenol

Isoproterenol binds

to receptor and

imitates the action

of epinephrine

Binding

site

Epinephrine

receptor

Activated

receptor

Cell

antagonisteja
Antagonisteja

Epinephrine antagonists (alprenolol and propanolol)

Alprenolol and propanolol bind to the epinephrine receptor

but not activate the receptor

Alpreneolol

Propanolol

Binding site

Epinephrine

receptor

Cell

blokattu reseptori
Blokattu reseptori

Epinephrine

The bound molecules

prevent epinephrine

from binding

neuraalinen viestint
Neuraalinen viestintä

NEURAL TRANSMISSION

Neurons release

neurotransmitters

to adjacent neurons

kalvoreseptori 1
Kalvoreseptori 1

Signal-molecule

binding site

alfa-helix in the

membrane

Plasma

membrane

Tyrosine

kinase

region of

protein

Inactive proteins

Tyrosine-kinase receptor

proteins (inactive monomers)

reseptorin aktivoituminen
Reseptorin aktivoituminen

Signal molecules

Activated

proteins

Cellular

response

Cellular

response

Activated tyrosine-kinase

receptor (phosphorylated

dimer)

ionikanava 1
Ionikanava 1

Ions

Signal

molecule

(ligand)

Plasma

membrane

Ion-channel

protein

CYTOSOL

ionikanava avautuu
Ionikanava avautuu

Change in ion

concentration

triggers cellular

responses

kanava sulkeutuu ja ligandi dissosioituu
Kanava sulkeutuu ja ligandi dissosioituu

Ligand dissociates;

channel closes

g proteiini
G-proteiini

Signal

molecules

ECF

Receptor

region

Ligand-gated

channel

Integrin

G protein

coupled receptor

G protein

Bridging protein

Enzyme

region

Cytoskeleton

toisiol hetti camp 1
Toisiolähetti cAMP 1

Extracellular space

Hormone

Activated

adenylate

cyclase

Cytosol

sAMP

phosphodisterase

toisiol hetti camp 2
Toisiolähetti cAMP 2

Extracellular space

Epinephrine

Epinephrine

receptor

Plasma

membrane

Activated

adenylate cyclase

Active

glycogen

synthase

Cytosol

Inactive protein

kinase

Active protein

kinase

Inactive

glycogen

synthase

kaskadin loppup ss lopputuotteena on glukoosi
Kaskadin loppupäässä lopputuotteena on glukoosi

Inactive

phosphorylase kinase

Active phosphorylase

kinase

Inactive

glycogen phosphorylase

Active

glycogen

phosphorylase

Glycogen

Glucose phosphate

Glucose

radioaktiivisen ligandin kiinnittyminen reseptoriin
Radioaktiivisen ligandin kiinnittyminen reseptoriin

A receptor interacts with a ligand

+

Radioactive

ligand

Receptor

syklinen amp
Syklinen AMP

Cyclic AMP

Adenine

Sugar

Phosphate

camp vaihe 1
cAMP vaihe 1

Hormone

Energia GTP:ltä

Receptor

Galfa-GTP

dissociates from

Gβγ and binds to

adenylate cyclase,

activating synthesis

of cAMP

Adenylate

cyclase

G protein

camp vaihe 2
cAMP vaihe 2

GTP binds to

Galfa

inactive

adenylate

cyclase

G protein

camp vaihe 3
cAMP vaihe 3

Galfa-GTP dissociates from

Gβγ and binds to anenylate

cyclase, activating synthesis

of cAMP

Active

adenylate

cyclase

slow GTPase acivity

of Galfa hydolyzes

GTP to GDP

ATP

cAMP

camp vaihe 4
cAMP vaihe 4

Galfa-GDP dissociates from

adenylate cyclase and

returns to Gβγ

ca n sitoutuminen kalmodu liiniin
Ca:n sitoutuminen kalmodu-liiniin

Ca2+ - calmodulin kinase

Calmodulin

Ca2+ -calmodulin

Ca2+

Autophosphorylation

Activated

Fully

active

Phosphorylation

of other proteins

typpioksidi no
epätavallinen signaalimolekyyli (signaalimol. yleensä amiineja MW ~100 tai proteiineja MW ~10 000)

vain kaksi atomia N (14) + O (16)  MW 30

kaasu

kemiaalisilta ominaisuuksiltaan vapaa radikaali

Typpioksidi (NO)
vapaat radikaalit
Vapaat radikaalit

A:B kovalenttinen sidos

A+ :B- A:- B+ A· ·B

ionit ionit radikaalit

C+ C:- C·

Carboniumion Vapaa radikaali

Carbanion -elektrofiilinen

-reaktiivinen

typpioksidia syntyy solussa
Typpioksidia syntyy solussa

arginiini NO

NOS (NO-synteesi)

NO tumorit

+

bakteerit (seinämä) NOS (makrofagit)

slide84
inhibiittori N-methyl-arginiini  NOS bacteriocide
  • makrofageissa NO välttämätön, jotta niiden tehtävä ”tappajasoluina” toteutuu
typpioksidin muut vaikutukset
1. Verisuonissa

vasodilataatio (laajeneminen)

NO vapautuu endoteelisoluista

diffundoituu ympäröivään sileään lihakseen  relaksaatio

ylimäärä voi aiheuttaa septistä shokkia, hoitona NOS-inhibiittoria

2. Neuronit

tuottavat NO:ia aivoissa

aivojen ulkopuolella

Typpioksidin muut vaikutukset
typpioksidi
3. Ruoansulatuskanava

NO välittää relaksaatiota

välttämätön normaalin peristaltiikan toiminnan kannalta

4. Penis

pelviksen alueen neuronit tuottavat NO:ia  erektio

5. Aivoissa

NO toimii neurotransmitterina

kuljettaa viestejä eri suuntiin kuin tavall. transmitterit

Typpioksidi ...
typpioksidi1
6. Solukuolemat

välittää aivoissa epätavallisia solukuolemia

neurodegenera-tiiviset sairaudet (esim. Huntingtonin tauti)

typpioksidin life time n. 5 s

NO voimakkaan tutkimuksen kohteena: neurobiologit, fysiologit, kemistit, biokemistit, biologit

Typpioksidi ...
viagra 1
Viagra

Hesarin kuukausiliite lokakuu 1998 (Jorma Palo)

engl. kemistiryhmä kehitti lääkettä rintakipuihin

glyseryylinitraatti eli nitroglyseriini (Nitro)

koodinimi: UK-92480

kemiallinen yhdiste: sildenafiilisitraatti

ei tehonnut, potilaat eivät palauttaneet

Vaikutusmekanismi:

nitroglyseriini  NO vasodilataatio

Viagra 1
viagra 2
UK-92480 laajensi verisuonia mutta ei sepelvaltimoissa vaan

siittimen hermopäätteistä ja endoteelisoluista vapautui NO  GMP  erektio

fosfodiesteraasient-syymi hajoittaa GMP

Tavoitteena oli että:

sildenafiilisitraatti inhiboi fosfodiesteraasia ja GMP

tehosi 4000x fosfodiesteraasin tyyppi 5:een kuin tyyppi 3:een

Viagra 2
viagra 3
tyyppi 5 peniksessä ja tyyppi 3 sepelvaltimoissa

Viagraa valmistetaan Irlannissa Ringaskidde (pieni kalastajakylä)

kemistit engl. Kentistä (Nicholas Terret ym.) 1991

Viagra 3