Prokariotai, ląstelės apvalkalėlis

Question 1

Prokariotiniai ir eukariotiniai organizmai, lyginamosios savybės:

Answer 1

Genetinės struktūros
Viduląstelinės struktūros
Ekstraląstelinės struktūros (ląstelės išorėje, tai, ką mes galim atpažinti, tai, kas atskiria ląstelę nuo aplinkos) (pilės,žiuželiai)
Reprodukcinės/dauginimosi

Question 2

Genetinės lyginamosios savybės:

Answer 2

Prokariotuose (E.coli) genetinė medžiaga yra žiedinė/linijinė chromosoma, genetinės info lokalizacija - nukleoidas, bendruolėlis-nebūdinga, histonai-nebūdinga, ekstrachromosominė DNR- plazmidėse (ne visi prokariotai turi, tokio tipo plazmidės tapo svarbios genų inžinerijoje)

Eukariotuose (mielės) genetinė medžiaga yra suporuotos chromosomos, genetinės informacijos lokalizacija - membrana apribotas branduolys, būdingas branduolėlis, būdingi histonai, ekstrachromosominė DNR- organelėse (mitochondrijos ir chloroplastai, ir plazmidėse)

Question 3

Viduląstelinės lyginamosios savybės

Answer 3

Prokariotams nebūdingos mitozinės verpstės, plazminė membrana be sterolio, vidinės membranos - būdinga fotosintezę vykdantiems mikroorganizmams, endoplazminis tinklas nebūdingas, kvėpavimui reikalingi fermentai - ląstelės membrana, chromatoforai - būdinga fotosintezę vykdančioms bakterijoms, chloroplastai, goldžio aparatas, lizosomos, peroksisomos, citoskeletas nebudingas, ribosomos - 70S.

Eukariotams mitozinės verpstės būdingos ląstelės dalijimosi metu, plazminė membrana yra su steroliu, vidinės membranos- būdinga daug membrana apribotų organelių, būdingas endoplazminis tinklas, kvėpavimui reikalingi fermentai - mitochondrijos, nebūdingi chromatoforai, chloroplastai būdinga kai kuriems, būdingas goldžio aparatas, lizosomos, peroksisomos, citoskeletas ribosomos - 80S citoplazmoje ir ant endoplazminio tinklo, 70S organelėse.

Question 4

Ekstraląstelinės lyginamosios savybės

Answer 4

Prokariotuose ląstelės sienelę turi daugelis, sudaryta iš peptidoglikano, išoriniai sluoksniai - kapsulė ir gleivių sluoksnis, žiuželis - jei turi, tai iš flagelino sudarytos fibrilės, blakstienėlės nebūdingos, pilės ir fimbrijos būdingos, tarnauja prisitvirtinimui arba konjugacijai (genetinės info horizontalus pasidalijimas) (fimbrijų gali būti keli šimtai).

Eukariotuose ląstelės sienelė sudaryta iš celiuliozės ir/arba chitino (augalų ir grybų ląstelėse), išoriniai sluoksniai - plėvelė, kiautas arba skydas protistuose, žiuželis - jei turi, tai sudarytas iš membrana apribotos kompleksinės struktūros 9+2 mikrovamzdelių (pamatinis kūnelis 9+0). Blakstienėlės - būdinga trumpesnė, struktūriškai panaši į žiuželį, pilės nebūdingos.

Question 5

Reprodukcinės lyginamosios savybės

Answer 5

Prokariotuose ląstelės dalijimasis yra binaris, lytinis genetinės medžiagos apsikeitimas nebūdingas, dauginimasis - nelytinis. (binaris - tįsta, iš vienos susidaro 2)

Eukariotuose ląstelės dalijimasis mitozė ir/ar mejozė, lytinis genetinės medžiagos apsikeitimas - mejozė, dauginimasis - lytinis ir nelytinis.

Question 6

Prokariotų struktūrizacija

Answer 6

Išorinės struktūros: žiuželis, pilė, fimbrijos, kapsulė, gleivės.
Ląstelės apvalkalėlis- ląstelės sienelė, ląstelės membrana (citoplazminė)
Vidinės struktūros - citoplazminis matriksas, ribosomos, intarpai, nukleoidas, aktino citoskeletas, endosporos.

Question 7

Ląstelės membrana sudaryta iš:

Answer 7

Membrana sudaro fosfolipidų bisluoksnį
Fosfolipidai turi hidrofobinę dalį - riebalų rūgštis ir hidrofilinę dalį - glicerolio fosfatus

Membranoje yra integralinių (transmembraninių) baltymų - perveria citoplazminę membraną
ir periferinių baltymų - jie asocijuoti su membrana (gali būti ir ant išorinės ir vidinės pusės) (genas, koduojantis tokius baltymus, turi turėti signalinį peptidą)

Fosfolipidas - fosfatidiletanolaminas
6-8 nm storio membrana

Question 8

Archėjų ląstelės membrana (jungtis)

Answer 8

Domenuose Bacteria ir Eukarya riebalų rūgštys su gliceroliu yra sujungiamos ESTERINE jungtimi.

Archaea domene hidrofobinė dalis su gliceroliu yra sujungiama ETERINE jungtimi. (eterinė jungtis pati savaime stabilesnė, todėl archėjos egzistuoja ten, kur kiti mikroorganizmai gal net neišgyventų)

Archėjose lipidinė dalis yra sudaryta iš pasikartojančio hidrofobinio 5-C izopreno.

Question 9

Archėjų ląstelės membranos (ilgos riebalų rūgštys):

Answer 9

20-C vienetas vadinamas -fitanilas (keturi izopreno vnt.)
40-C vienetas -bifitanilas (du fitanilo vnt, daug stabilesnė struktūra nei bakterijose)
Gali būti ir cikliniai dariniai, kas dar labiau padidina membranos atsparumą aplinkai

Lipidų monosluoksnis būdingas termofilams ir hipertermofilams (>80C)
Krenacheolis būdingas metanogenams ir ekstremaliems halofilams (gebantis augti druskingoje aplinkoje)

Question 10

Ar skiriasi archėjų ir bakterijų membranos?

Answer 10

Cheminiu požiūriu bakterijų ir archėjų plazminės membranos skiriasi, bet funkcinė prasmė yra ta pati - atskirti išorę nuo aplinkos

Question 11

Pagrindinės ląstelės membranos funkcijos

Answer 11

• Atrankiai pralaidus barjeras
• Maisto medžiagų ir šalutinių produktų transportas
• Baltymų imobilizavimo karkasas (pašalinus kažkokį baltymą ląstelė praranda kontaktą su aplinka, nebegali atpažinti medžiagų, esančių išorėje)
• Transportas
• Chemotaksis
• Energijos saugykla
• Sukaupta energija naudojama transportui, judėjimui ir ATP biosintezei (procesai nulemti protonų varos)

Question 12

Ląstelės sudėtis:

Answer 12

Citoplazma >80% vanduo
Citozolis >70% ląstelės tūrio (be organelių ir citoplazminių intarpų)
Organelės
Citoplazminiai intarpai

Question 13

Pralaidumas per membraną

Answer 13

Vandens molekulė (silpnai polinė, gali laisvai judėti (judėjimas per kanalus), akvaporinai - kanalai

Medžiagų pralaidumo mažėjimas: vanduo>glicerolis>triptofanas>gliukozė>Cl->K+>Na+

Question 14

Akvaporinas yra..

Answer 14

Bakterijose
Grybuose
Augaluose
Gyvūnuose

Akvaporino atrankumą nulemia teigiamą krūvį turinčios aminorūgščių liekanos

Question 15

Medžiagų patekimas į ląstelę

Answer 15

Jei egzistuotų tik difuzija -ląstelės niekada nepasiektų tokios tikslinių medžiagų koncentracijos, kuri reikalinga užtikrinti ląstelėje vykstančius biocheminius procesus
Pernašos/transportiniai baltymai išsprendžia šią problemą (padeda greičiau pasiekti reikalingą konc. ląstelės viduje)

• Įsotinimo efektas (kai mikroorganizmo augimas priklauso nuo gliukozės konc. didinant konc. ląstelės greičiau auga, bet pasiekus tam tikrą konc, ląstelė nustoja augti)
• Specifiškumas- kanalai gan specifiški, nes jais keliaus tik tam tikri jonai
• Griežta reguliacija

Question 16

Prokariotuose egzistuoja 3 pagrindinės transporto sistemos:

Answer 16

• Paprastoji pernaša/aktyvioji - naudoja protonovaros jėgą, sudarytas iš vieno paprasto, membraną perveriančio baltymo - kanalo
• Grupių pernaša - pernešamos medžiagos modifikacija, modifikatorius fosfoenolpiruvatas, dalyvauja keletas baltymų
• ABC nešikliai - periplazminiai surišimo baltymai, naudojama ATP energija (hirdolizės metu), 3 baltymai

Question 17

Pernašos būdai:

Answer 17

• Uniportas (viennaša)
• Antiportas (priešnaša)
• Simportas (kotransportas) (sąnaša)

Question 18

Grupių pernaša:

Answer 18

• Veikia fosfotransferazinė susitema (PTS)
• E. Coli pernešama gliukozė, fruktozė, manozė, celobiozė
• Reikalingi 5 baltymai - visi jie sudaro baltymų šeimą
• Kaskadinės reakcijos
• Fosforilinimo-defosforilinimo reakcijos

Question 19

PTS sistema

Answer 19

• Yra nespecifiniai komponentai, kurie dalyvauja pernešant gliukozę ir kitus komponentus
• Yra specifiniai komponentai atsakingi tik už gliukozės pernešimą

Question 20

ABC nešiklis:

Answer 20

• Prokariotuose nustatyta daugiau nei 200 ABC nešiklių
• Vyksta pernaša: angliavandenių, aminorūgščių, sulfatų, fosfatų, mikroelementų
• Periplazmoje veikia periplazminis surišimo baltymas - suriša transportuojamą medžiagą ir perduoda integraliniam baltymui
• Periplazminis surišimo baltymo specifiškumas - 10^-6 (labai didelis, bet ko neatpažins)

Question 21

Translokazės

Answer 21

Tai fermentų klasė, kuriai priklausantys fermentai perkelia tam tikras molekules iš vienos vietos į kitą, paprastai per membraną.
Yra Sec translokazės:
*SecA - baltymų transportas į periplazmą
*SRP- baltymų įterpimas į citoplazminę membraną (signalą atpažįstanti dalelė)
*SecYEG- trimeras, membraninė sekrecinė sistema

Question 22

Signalinis peptidas/signalinė seka (lyderinė seka)

Answer 22

Tai yra trumpos aminorūgščių sekos, kurios nustato baltymo transportavimo ląstelėje paskirties vietą.

• Krūvį turinčios aminorūgštys
• Hidrofobinės aminorūgštys
• Polinės aminorūgštys

Question 23

Tat sekrecijos sistema tai:

Answer 23

Dviejų arginino translokacijos kelias yra baltymų eksportas arba sekrecijos kelias, randamas augaluose, bakterijose ir archėjose. Skirtingai nuo Sec kelio, kuris perneša baltymus išskleistu būdu, Tat kelias aktyviai perkelia sulankstytus baltymus per dvigubą lipidų membranos sluoksnį.

Question 24

Tat sekrecijos sistemoje vyksta sulankstytų baltymų transportas

Answer 24

• Chloroplastų tilakoiduose
• Bakterijose
• Archėjose
• Mitochondrijose

Signalinis peptidas trikomponentis:
n-galinis regionas
h-regionas
c-galinis regionas

Question 25

Ką veikia Tat sekrecijos sistema?

Answer 25

TatABC- trimerinis baltyminis kompleksas TatBC atpažįsta signalinį peptidą ir baltymą nukreipia link TatA Baltymų pernaša: * Fe-S baltymai * Redox baltymai * Išorinės ląstelės sienelės sintezė

Question 26

Bakterijų ląstelės yra skirstomos į 2 tipus:

Answer 26

*Gram teigiamos *Gram neigiamos Šis skirstymas paremtas Gram dažymo metodu- skirtinga ląstelės sienelės struktūra

Question 27

Gram variabilumas

Answer 27

Vienu atveju nusidažys mėlynai, kitu raudonai. Tai priklauso nuo ląstelės amžiaus, nes modifikuojama ląstelės sienelė, sulėtėjęs metabolizmas. Dar viena priežastis, gali skirtis net ir jaunos ląstelės, priklauso nuo ląstelės ar yra papildomų sluoksnių, gleivių, kažko, kas pasaugo peptidoglikaną, gali susidaryti kompleksas, kuris nebeišsiplauna. Tai pasunkina darbą.

Question 28

Kuo skiriasi gram neigiama nuo gram teigiamos?

Answer 28

Gramteigiamos - storas peptidoglikano sluoksnis, nusidažo mėlyna,violetine spalva, lygesnis paviršius Gramneigiamos - plonas peptidoglikano sluoksnis, nusidažo raudonai, ant paviršiaus tokie, kaip siūlai, makaronai, nelygus paviršius, tą nelygumą nulemia lipopolisacharidai

Question 29

Gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų dažymas

Answer 29

Pradžioje mėginėlis nudažomas kristaliniu violetu (arba kitu baziniu dažu), vėliau praplaunamas vandeniu ir pridedama Gramo jodo reagento (jodo tirpalas sutvirtina dažus bakterijų ląstelių sienelėse); vėl praplaunamas vandeniu ir paskui organiniu tirpikliu, etanoliu arba acetonu. Gram - teigiamos bakterijos išlaiko pirminę dažo spalvą, o gram - neigiamos jos netenka. Tada papildoma antruoju dažu (naudojamas safraninas, Gram fuksinas), praplaunama ir pagal spalvas sprendžiama: gram - teigiamos bakterijos išlaiko pradinio nudažymo spalvas ir neįsisavina antrojo dažo, todėl atrodo tamsiai violetinės. Jei bakterijos yra gram - neigiamos, jos bus nusidažiusios antrąja, rožine spalva.

Question 30

Kam žinoti ar gram teigiamas ar neigiamas?

Answer 30

Tam, jog žinoti, kaip išardyti ląstelę, pvz fermentais. Gram teigiamos yra linkusios spiruliuoti, tai yra blogai – jeigu mikroorgganizmas geba formuoti sporas, sporos yra labai atsparios, jei gram teigiama- tikrinama ar spiruliuojanti. Tai labai aktualu vykdant auginimus, ateinant po nakties ląstelės išejo į sporas, reikia sužinoti kada spiruliuoja.

Question 31

Peptidoglikanas sudarytas iš:

Answer 31

*Linijinis polimeras *N-acetilgliukozaminas (NAG) *N-acetilmuramo rūgštis (NAM) *Beta-(1-->4) glikozidinė jungtis (lizocimui jautri jungtis) *L-alaninas *D-alaninas *D-glutamo rūgštis *L-lizinas arba analogas diaminopimelinė rūgštis (DAP) Visa tai sudaro glikano tetrapeptidą

Question 32

Peptidoglikanas yra aptinkamas

Answer 32

* Po kol kas tik bakterijose * N-acetilmuramo rūgštys ir DAP dar niekada nebuvo identifikuotas archėjose ir eukariotuose. * Ne visose bakterijose randamas ir DAP * Nustatyta daugiau nei 100 skirtingų

Question 33

Gram teigiamų ląstelių sienelė:

Answer 33

*Peptidoglikanas sudaro daugiau nei 90% ląstelės sienelės (sauso svorio) *20-80nm storio (pakankamai didelis) *Kai kuriuos bakterijos gali turėti ir labai ploną peptidoglikaną Dauguma turi peptidoglikaną sudarytą iš kelių sluoksnių (vienas ant kito) *Petidoglikano "kabelis" (susisuka vamzdeliai ir sudaro ląstelės sienelę ir apsaugo nuo išorinio poveikio) * Teicho rūgštys (gali būti prisikabinusios arba prie citoplazminės membranos lipidų arba prie peptidoglikano): - Ribitolio arba glicerolio fosfatai - Iš dalies atsakingos už ląstelės sienelės neigiamą krūvį - Kovalentiškai prijungtos prie muramo rūgšties - Ca ir Mg surišimas (jie kaip kofaktoriai) * Lipoteicho rūgštys (jos dalinai atsakingos už ląstelės neigiamą krūvį) - kovalentiškai prijungta prie lipidų

Question 34

Gram neigiamų ląstelių sienelė:

Answer 34

* Peptidoglikanas sudaro vos 10% ląstelės sienelės * Didžiąją dalį sudaro išorinė ląstelės membrana * "Antrasis lipidinis barjeras" * Polisacharidai + lipidai =lipopolisacharidai (LPS) *O-savitoji grandine sudaryta iš: galaktozės, gliukozės, ramnozės, manozės, dideoksiheksozės *Šerdis : kdo, įvairios heptozės, gliukozės, galaktozės, N-acetilgliukozaminas *Lipidas A: gliukozaminas, kaproinė, lauro, miristo, palmitino, stearino rūgštys

Question 35

LPS funkcijos:

Answer 35

- Struktūrinė - Toksiškumas - Endotoksinai

Question 36

Periplazma

Answer 36

* 15nm storio * Gelinės struktūros * Priklausomai nuo organizmo: hidrolazės, surišimo baltymai, chemoreceptoriai

Question 37

Archėjos:

Answer 37

* Neturi peptidoglikano * Neturi išorinės membranos * Turi polisacharidus * Turi baltymus * Turi glikoproteinus * Pseudomureinas (nustatytos ir tokios archėjos, kurios neturi pseudomureino, turi kitus polisacharidus) (nėra peptidoglikano, yra 4 skirtumai: lizocimui nejautri jungtis B(1,3), aminorūgštys skirtingos, nėra D- aminorūgščių, n-acetilalosaminuroninė rūgštis, nėra DAP‘o)

Question 38

Periplazma

Answer 38

Periplazmoje oksiduojanti aplinka, svarbu disulfidinių tiltelių susidarymas, Lipoproteinai esantys periplazmoje yra atsakingi už ertme esančią periplazmoje, kaip inkarai prilaiko išorinę membraną. Periplazma yra komunikacijai užtikrinti, signalo perdavimo užtikrinimas

Question 39

S-sluoksnis

Answer 39

* Apsaugo ląstelę nuo išorinio poveikio * Dažniausiai archėjose aptinkama ląstelės sienelė * Gali būti ir bakterijose * Tvarkinga monosluoksnė kristalinė struktūra (formuoja baltymai arba glikoproteinai; heksagonalinė, tetragonalinė, trimerinė) Priklauso nuo subvienetų skaičiaus ir formos * S-sluoksnis gali būti ir su kitais ląstelės apvalkalais * Gram+ tvirtinasi prie polisacharidų * Gram- tvirtinasi prie lipopolisacharidų * Du (dažniausiai) funkciškai aktyvūs domenai * 10-15% visų ląstelės baltymų * (Gliko)baltyminiai subvienetai- vieno geno (dažniausiai) produktas-SLP

Question 40

S- sluoksnio funkcijos

Answer 40

* Apsauga nuo bakteriofagų * Apsauga nuo žemo pH * Apsauga nuo stambiamolekulinių junginių (fermentai) * Membranos stabilizavimas * Egzofermentų imobilizavimas (egzofermentai turi būti prijungti kartu prie ląstelės sienelės kartu su S-sluoksniu, sąveikati ir atpažinti kažkokius substratus, esančius ląstelės aplinkoje

Question 41

Kas yra S-sluoksnis?

Answer 41

S-sluoksnis yra ląstelių apvalkalo dalis, randama beveik visose archajose, taip pat daugelio rūšių bakterijose.