Biologia komórki

Treści wykładu dla studentów I roku biologii (Wydział Biologii UAM)

1. Biologia komórki na tle innych dyscyplin nauk biologicznych

2. Teoria komórkowa

a. rys historyczny

b. aktualne brzmienie i znaczenie teorii komórkowej

3. Ogólna charakterystyka komórek priokariotycznych

4. Ogólna charakterystyka i budowa komórek eukariotycznych

a. wielkość

b. kształt

c. organelle

d. różnicowanie komórkowe i specjalizacja funkcjonalna jako procesy prowadzące do różnorodności komórek poszczególnych organizmów

5. Budowa błon biologicznych

a. modele Gortela-Grendela, Daniellego-Dawsona, Singera-Nicholsona

b. współczesny model mozaikowej organizacji błony (odstępstwa od modelu Singera-Nicholsona)

6. Lipidy błony komórkowej i ich charakterystyka

a. rodzaje lipidów błonowych

fosfolipidy: fosfatydylocholiny, fosfatydyloetanoloaminy, fosfatydyloseryny, fosfatydytoloinozytole, kardiolipiny

glikolipidy: cerebrozydy, gangliozydy

steroidy: cholesterol, fitosterole

b. właściwości lipidów błonowych (amfifilność, samorganizacja w micele i struktury dwuwarstwowe, formy ruchu, flip-flop)

c. asymetria błon lipidowych

d. domeny bogate w cholesterol (tratwy lipidowe, kaweole)

e. odstępstwa od struktury dwuwarstwowej )odwrócone micela, struktury H_II)

7. Proporcje lipidów i białek w różnych błonach biologicznych

8. Białka błon komórkowych

a. budowa białek - podstawy

b. białka integralne

transbłonowe o strukturze α-helisy

poryny (β struktura)

białka kanałowe

białka zakotwiczone (mirystylacja, izoprenylacja, palmitylacja, kotwica GPI)

c. białka powierzchniowe

typy oddziaływań białko-białko (elektrostatyczne, domeny SH, domeny wiążące wapń, inne)

9. Problem granicy błony komórkowej

10. Membranoszkielet i jego funkcje (glikoforyny, spektryna i inne białka)

11. Oddziaływania błony z macierzą międzykomórkową

a. glikozaminoglikany, ich typy, charakterystyka, rozmieszczenie tkankowe

b. proteoglikany (agregujące i nieagregujące)

12. Białka adhezyjne odpowiedzialne za oddziaływania:

a. komórka-komórka (C-CAM: kadheryny)

b. macierz międzykomórkowa-komórka (M-CAM: selektywny, integryny)

c. połączenia międzykomórkowe (koneksyna)

13. Typy połączeń międzykomórkowych i ich funkcjonalne znaczenie

a. połączenia barierowe

b. połączenia mechaniczne (pasmo przylegania, plamka przylegania - desmosom, hemidesmosom)

c. połączenia komunikacyjne

d. plazmodesmy

e. nanotuby

14. Rola błony komórkowej w procesach sygnalizacji (transdukcja sygnałów chemicznych przez błony)

a. zasady sygnalizacji chemicznej (endokrynia, parakrynia, autokrynia, jukstakrynia)

b. receptory molekularne wewnątrzkomórkowe

c. klasyfikacja receptorów błonowych i ich działanie

receptory klasy I (jonotropowe, mechanizm działania)

receptory klasy II (metabotropowe, rola białek G, mechanizm działania na przykładach receptorów cholinergicznych muskarynowych M₂, adrenergicznych β i α_1B, rola cyklazy adenylanowej i fosfolipazy C, wtórne sygnały cAMP, DAG, IP₃, jony Ca²⁺)

receptory klasy III (katalityczne, aktywność kinazy tyrozynowej, cyklazy guanylanowej, kinazy Janusa)

15. Transport przez błony, jego rodzaje i zasady działania

a. transport bierny

dyfuzja

transportery białkowe

kanały jonowe (typy, mechanizmy bramkowania)

kanały wodne (akwaporyny i akwagliceroporyny)

b. transport aktywny

pompy (zasada działania, przykłady - pompa sodowo-potasowa /budowa, działanie/, pompa wapniowa, pompa protonowa, pompy zależne od energii słonecznej, pompy peptydowe)

układy sprzężone (transport aktywny wtórny) - transporter glukozowy (symport glukoza-Na⁺), wymiennik Na⁺/H⁺, wymiennik Na⁺/Ca²⁺

16. Endocytoza, mechanizm i znaczenie

a. pinocytoza

b. fagocytoza i jej odmiany

c. endocytoza specyficzna (budowa i rola klatryny, adaptyny i dynaminy)

d. szlaki endocytarne

e. transcytoza dyssypatywna i konwekcyjna

f. potocytoza

17. Egzocytoza, jej odmiany (konstytutywna, regulowana), mechanizm fuzji pęcherzyków z błoną

18. Organizacja błon retikulum endoplazmatycznego

a. retikulum gładkie

b. retikulum szorstkie

mechanizm kotwiczenia rybosomów do błon retikulum (rola cząstek SRP)

c. mechanizm syntezy białek błonowych i ich wbudowywanie w błony retikulum (znaczenie i rodzaje sekwencji sygnałowych), dalsze przekształcenia białek (np. glikozylacja)

d. mechanizm wbudowywania lipidów błonowych

19. Układ Golgiego, jego budowa i znaczenie w komórce

20. Ciągłość błon komórkowych (relacje pomiedzy retikulum, układem Golgiego, lizosomami i błona komórkową)

21. Budowa i charakterystyka funkcjonalna mitochondriów

a. budowa zewnętrznej i wewnętrznej błony mitochondrialnej

b. układ przenośników elektronów w wewnętrznej błonie mitochondrialnej (układy enzymatyczne)

c. mechanizm fosforylacji oksydacyjnej (siła protonomotoryczna, budowa i działanie syntetazy ATP)

d. stany energetyczne mitochondriów

2