Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
WYKŁAD: WZROST - 4 -
slajd 1/19
Wzrost:
- merystematyczny: podziały komórkowe, brak przyrostu objętości
- elongacyjny: w pobliżu merystemów, w strefach wzrostu elongacyjnego (komórki młode, otoczone stosunkowo cienką ścianą pierwotną – ściana wtórna eliminuje możliwość wzrostu)
slajd 2/19
Budowa ściany komórkowej:
Ściana komórkowa zbudowana jest z uporządkowanych micelli celulozowych (elementy szkieletowe) zawieszonych w bezpostaciowej matriks.
Micele celulozowe – kilkadziesiąt-kilkaset łańcuchów celulozowych (zbudowanych z kilkuset glukoz połączonych wiązaniami β-1,4) ułożonych równolegle.
W skład matriks ściany komórkowej wchodzą:
lhemicelulozy lllksyloglukany llksylany llglukomannanlllpektyny lllhomogalakturoniany zwane także kwasami pektynowymillramnogalakturoniany llarabiniany llarabinogalaktanylllbiałka strukturalne lllbogate w hydroksyprolinę (HRPG), a wśród nich ekspansyna llbogate w prolinę (PRP) llbogate w glicynę (GRP)ll
Hemicelulozy maja rozgałęzione łańcuchy, krótsze niż celuloza. Ich jeden koniec przylega do jednej mikrofibryli celulozowej, drugi do drugiej – tam stabilizowane są mostkami wodorowymi.
Kwasy pektynowe chętnie łączą się z Ca2+ tworząc sztywne i stabilne pektyniany wapnia.
slajd 3/19
Odwracalna rozciągliwość ściany komórkowej:
Jeśli ciśnienie hydrostatyczne wewnątrz komórki jest duże, to wywiera ono nacisk na ścianę. Powoduje to wyprostowanie ramienia esicy hemicelulozy i rozsunięcie mikrofibryli celulozy.
To nie proces wzrostowy – nie dochodzi do zerwania wiązań.
Ważne w komórkach szparkowych.
Wzrost elongacyjny ściany komórkowej:
Rozbicie wiązań wodorowych hemiceluloza-celuloza i glikozydowych w obrębie polisacharydów.
slajd 4/19
Ekspansyna:
- ma zdeterminowane ułożenie – pomiędzy kawałkiem hemicelulozy a włóknem celulozy
- zmienia właściwości w zależności od pH
- wytwarza mostki wodorowe pomiędzy hemicelulozą a celulozą
- decyduje o spójności strukturalnych elementów
- domena CBD ekspansyny odpowiada za mobilność białka poprzez wiązanie do powierzchni mikrofibrylli celulozowej
- przesuwanie ekspansyny wzdłuż włókna umożliwia rozrywanie wiązań wodorowych pomiędzy celulozą a przylegającymi hemicelulozami.
slajd 5/19
Wzrost ściany komórkowej:
lRozluźnianie struktury ściany komórkowejl
- H+-ATPaza wyrzucając protony do apoplastu obniża pH ściany (do jej aktywacji zarówno na poziomie genetycznym jak i potranslacyjnym konieczne jest pojawienie się hormonu wzrostu – IAA)
- spadek pH powoduje zmianę właściwości powierzchniowych ekspansyny i sprzyja rozrywaniu mostków wodorowych pomiędzy mikrofibrylami celulozy a hemicelulozami
- jednocześnie aktywowana jest transglikozylaza (XAT) rozbijająca ksyloglukany (hemicelulozy) na mniejsze kawałki
- spadek pH aktywuje także hydrolazy takie jak endoglukonazy, które tną inne glukany matriks
lMasowy transport wody do komórki, wzrost ciśnienia turgorowego i rozsuwanie elementów szkieletowych ściany.l
lAktywacja syntetazy celulozowej (synteza włókien celulozowych) – wykorzystuje glukozę transportowaną z wnętrza komórki, przyłącza ją do rozciętych łańcuchów celulozowych.l
lWzmożona synteza składników matriks (polisacharydów i białek) – są one zamykane w pęcherzyki diktiosomalne i uwalniane na drodze egzocytozy do ściany.l
lPowolne wyciszenie H+-ATPazy (ustaje jej aktywacja), protony są konsumowane w ścianie, pH się podnosi, ustaje aktywność ekspansyny i hydrolaz i spontanicznie tworzą się nowe mostki wodorowe.l
Wzrostowi ściany towarzyszy przyrost masy protoplastu – głównie wynika on z gromadzenia dużych ilości wody, a nie przyrostu masy organicznej.
slajd 6/19
Typy wzrostu:
- wzrost szczytowy – rośnie tylko kawałek na szczycie komórki, bardzo intensywne wydłużanie, rzadki typ wzrostu (włośniki, łagiewka pyłkowa)
- wzrost dyfuzyjny – równomiernie
slajd 7,8/19
Czynnikiem determinującym wzrost szczytowy jest szybkość „dostarczania” do tej części pęcherzyków Golgiego. Jednokierunkowy transport pęcherzyków jest spowodowany gradientem wapnia (rośnie w kierunku szczytu komórki, przyczyna wytwarzania nieznana)
slajd 9/19
Wzrost dyfuzyjny – komórki mogą być sferyczne bądź wydłużone – o kształcie decyduje układ mikrofibrylli celulozy w ścianie komórkowej, który z kolei zależy od ułożenia mikrofilamentów aktynowych cytoszkieletu.
- przypadkowa orientacja mikrofibrylli celulozy – komórka sferyczna
- uporządkowana orientacja – komórka wydłużona – kierunek wzrostu prostopadły do ułożenia mikrofibrylli
slajd 10/19
Wzrost podlega kontroli zarówno czynników endogennych (hormony wzrostowe) jak i zewnętrznych (światło).
Żeby powstała reakcja bodziec musi zostać odebrany, przekazany i przetworzony.
Schemat percepcji, przekazywania (transdukcji), amplifikacji i przetwarzania sygnału.
lasocjacja – związanie cząsteczki sygnałowej przez receptor (odpowiedź pozytywna lub negatywna – brak odpowiedzi, gdy brak receptora)llprzekazywanie informacji (transdukcja, sygnaling) – indukcja reakcji chemicznych, kaskada zdarzeńllamplifikacja (wzmocnienie) sygnału – wytworzenie wtórnego przekaźnika, który indukuje kolejne przemianyllróżne poziomy oddziaływania wtórnych przekaźników:lllzmiana ekspresji genów (indukcja bądź hamowanie)llwpływ na aktywność istniejących już białekllzmiany strukturalne cytoszkieletulllokreślona odpowiedźl
slajd 11/19
Typy receptorów:
- zewnątrzkomórkowe – plazmolemmowe (wiążą cząsteczki, które nie mogą przejść przez błonę, czyli molekuły polarne, hydrofilowe, duże)
- wewnątrzkomórkowe (wiążą cząsteczki hydrofobowe, reagują na czynniki fizyczne – światło, temperaturę)
- białka cytoplazmatyczne, rozpuszczalne – np. fitochrom (reaguje na światło)
- białka błonowe struktur subkomórkowych
slajd 12/19
Podział receptorów ze względu na mechaniczne działanie:
lzwiązane z białkami Gl
- szczególnie duża grupa u roślin.
- transmembranowe: po zewnętrznej stronie błony struktura wiążąca cząsteczkę sygnałową, fragment wewnątrz dwuwarstwy lipidowej, duża domena wiążąca białko G po wewnętrznej stronie błony
- białko G: podjednostki α, β, γ (cały czas zasocjowane z receptorem)
- związanie cząsteczki sygnałowej do receptora powoduje aktywację podjednostki α (wymianę GDP na GTP, co zmienia strukturę podjednostki) i jej uwolnienie z całego kompleksu. Podjednostka α przesuwa się w kierunku białek akceptorowych (enzymów) i zmienia ich aktywność
lo charakterze enzymatycznyml
- występują w postaci nieaktywnego monomeru
- przyłączenie cząsteczki sygnałowej po jednej stronie błony powoduje dimeryzację i aktywację katalitycznej domeny położonej po drugiej stronie błony
- domena katalityczna najczęściej posiada aktywność kinazową
lo charakterze kanału jonowegol
- transbłonowe
- związanie cząsteczki sygnałowej powoduje zmianę przepuszczalności kanału, najczęściej otwieranie – wtedy możliwy transport
- nie jest dużo receptorów tego typu – np. kanał wapniowy zlokalizowany w ER
slajd 13/19
Receptory związane z białkami G.
Aktywacja białka G.
lzwiązanie cząsteczki sygnałowejllwymiana GDP na GTP w podjednostce αlldysocjacja podjednostki α i przesuwanie się w kierunku białka docelowegollzmiana aktywności białka docelowego (enzymu)llpodjednostka α posiada aktywność GTPazową – po pewnym czasie hydrolizuje GTP do GDP, tracąc tym samym aktywnośćlldysocjacja podjednostki α od białka docelowegol
slajd 14/19
Drogi transdukcji sygnału.
lAktywacja cyklazy adenylowej i uwalnianie cAMP jako wtórnego przekaźnika.l
- zidentyfikowano tę drogę na początku lat 70. w komórkach zwierzęcych, nie jest ona intensywnie eksplorowana
- podjednostka α –GTP wiąże się do cyklazy adenylowej (zakotwiczona w błonie) powodując jej aktywację
- cyklaza z ATP syntetyzuje cAMP, który jest wtórnym przekaźnikiem – powstaje wiele cząsteczek cAMP, a więc dochodzi do amplifikacji sygnału
- cAMP przyłącza się do kinazy białkowej typu A (PKA)
- PKA wędruje do jądra i fosforyluje białko regulatorowe będące czynnikiem transkrypcyjnym
- fosforylacja powoduje związanie do promotora, co uruchamia transkrypcję i powstaje białko zmieniające metabolizm (odpowiedź wzrostowa)
slajd 15/19
lAktywacja fosfolipazy C i uwalnianie Ca2+ jako wtórnego przekaźnika.l- bardzo częsta droga transdukcji
- fosfolipaza C (PLC) po związaniu podjednostki α hydrolizuje fosfatydyloinozytole uwalniając diacyloglicerol i trifosforan inozytolu (IP3)
- IP3 łączy się z kanałowym białkiem receptorowym (kanały wapniowe w ER) powodując jego otwarcie i wypływ wapnia z ER do cytoplazmy
- Ca2+ i diacyloglicerol w cytoplazmie wiążą się do kinaz białkowych typu C (PKC)
- PKC fosforylują białka cytoszkieletu – zmieniają jego właściwości i indukują odpowiedź wzrostową
slajd 16/19
- Ca2+ są również chętnie wiązane przez nieenzymatyczne białko – kalmodulinę (związanie 4 jonów wapnia powoduje zmianę konformacyjną kalmoduliny)
- kompleks Ca2+-kalmodulina wiąże się do kinaz białkowych zależnych od
Ca2+-kalmoduliny (CDPK)
- CDPK są szeroką grupą enzymów występującą zarówno w cytoplazmie jak i w formie związanej, w plazmolemie i elementach cytoszkieletu. Katalizują fosforylację białek strukturalnych (elementy cytoszkieletu), enzymatycznych (np. H+-ATPaza, Rubisko) oraz białek regulatorowych, wpływając w ten sposób na ekspresję określonych genów
slajd 17/19
lAktywacja fosfolipazy A i uwalnianie lizofosfolipidów oraz kwasu jasmonowego.l- fosfolipaza A (PLA), białko błonowe enzymatyczne, po związaniu podjednostki α rozkłada fosfatydylocholinę (składnik dwuwarstwy lipidowej) na lizofosfatydylocholinę i wolne kwasy tłuszczowe
- wolne kwasy tłuszczowe (np. linolenowy) są wykorzystywane do syntezy kwasu jasmonowego, który powoduje zmianę ekspresji genów (odpowiedzią jest zdolność do obrony przed patogenami)
- lizofosfatydylocholina i wolne kwasy tłuszczowe aktywują kinazy białkowe odpowiedzialne za fosforylację kanałów K+ i H+-ATPazy
slajd 18/19
Receptory o aktywności enzymatycznej.
Receptor typu kinazy tyrozynowej.
- nieaktywny ma postać monomeru
- związanie ligandu powoduje dimeryzację i aktywację części enzymatycznej
- część enzymatyczna to kinaza tyrozynowa – odpowiada za autofosforylację reszt tyrozynowych w receptorze
- reszty fosforanowe dzięki białku RAS (RAS-GDP + P → RAS-GTP) zostają przeniesione z części enzymatycznej receptora na MAPKKK
Kaskada kinaz MAP
- reszty fosforanowe przeniesiona na MAPKKK (kinazę kinazy kinazy zależnej od MAP) aktywują ją
- MAPKKK przekazuje reszty fosforanowe na MAPKK (kinazę kinazy zależnej od MAP), aktywując ją
- MAPKK aktywuje MAPK (kinazę zależną od MAP) przekazując na nią reszty fosforanowe
slajd 19/19
- ufosforylowana MAPK przechodzi do jądra, gdzie przekazuje reszty fosforanowe na czynnik transkrypcyjny (TF)
- aktywny czynnik TF wiąże się ze specyficzną sekwencją nukleotydową (tzw. element cis) i aktywuje transkrypcję określonego genu
- 4 -