Kapitel IV. Zellorganellen b. Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b

Transkript

1 Kapitel IV Zellorganellen b Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 1

2 Zellorganellen Übersicht Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 2

3 Zellskelett -> Proteinpolymere Aktin G Actin with Mg 2+ and ADP F Actin Polymerisation 5.5 x 5.5 x 3.5 nm, 375 Aminoacids 42 kda Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 3

4 Polymerisation des Aktinzellskeletts Aktinfilamente haben ein + und ein - Ende unterschiedliche Bindungskonstanten das + Ende wächst schneller Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 4

5 Proteinpolymere Aktin und Myosin gestreifter Muskel -> einzelne Einheit Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 5

6 Chemische Energie aus ATP ATP Adenosin Triphosphat I norgani c phosphate, P i O - H2O O O O P O P O P N HC OCH NH 2 C C C N N N CH Adeni ne (Base) O - O Tr i phosphate - O - H OH O H OH R i bose (Sugar) Änderung Freie Energie ΔG 55 kj/mol 22 k B T/Molekül Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 6

7 Motilitätsassays EMcourse/Kap4/Kapitel4.html Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 7

8 Modellvorstellung Myosinmotor mit Aktin Myosin Motor auf Aktinfilamenten Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 8

9 Motility Assay Myosinmotor Aktinfilamente (fluoreszenzmarkiert) auf Glasoberfläche mit adsorbierten Myosinmotoren Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 9

10 Mikrotubuli und Kinesin starre Polymere aus α und β Tubulin Untereinheiten Motorprotein mit Kopfgruppe (ATPase) Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 10

11 Kinesinköpfe auf Microtubulus Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 11

12 Motilitätsassay Mikrotubuli auf Kinesinrasen Mikrotubuli auf Kinesin Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 12 42

13 Kinesinmotor und Mikrotubuli Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik Stephan Diez, 2010 Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 13 42

14 Sekretorischer und endozytotischer Pfad Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 14

15 Vesikeltransport und beteiligte intrazelluläre Kompartimente Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 15

16 Vesikeltransport Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 16

17 Protein Import Membrane-enclosed organelles import proteins by one of three mechanisms. All of these processes require energy. The protein remains folded during the transport steps in mechanisms 1 and 3 but usually has to be unfolded in mechanism 2. Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 17

18 Sekretorische Zellen regulated and constitutive pathways of exocytosis diverge in the trans Golgi network many soluble proteins are continually secreted from the cell by the constitutive secretory pathway -> operates in all cells -> continually supplies the plasma membrane with newly synthesized lipids and proteins regulated exocytosis pathway -> selected proteins in the trans Golgi network are diverted into secretory vesicles -> proteins are concentrated and stored until an extracellular signal stimulates their secretion aggregates of secretory proteins are segregated into secretory vesicles secretory vesicles have unique proteins in their membranes; perhaps some of these proteins act as receptors for secretory protein aggregates in the trans Golgi network Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 18

19 Der Golgi Apparat besteht aus einem Stapel von Membran umschlossenen Lumen; die cis Seite zeigt zum ER, die trans Seite zur Plasmamembran Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 19

20 Proteinmodifikationen im Golgi Apparat The localization of each processing step shown was determined by a combination of techniques, including biochemical subfractionation of the Golgi apparatus membranes and electron microscopy after staining with antibodies specific for some of the processing enzymes. The locations of many other processing reactions have not been determined. Although only three distinguishable cisternal compartments have so far been demonstrated, each of these sometimes consists of a group of two or more cisternae in sequence. It is likely that each processing enzyme is not completely restricted to a particular cisterna but that its distribution is graded across the stack such that early acting enzymes are present mostly in the cis Golgi cisternae and later acting enzymes are mostly in the trans Golgi cisternae. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. New York: Garland Science; Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 20

21 Proteine werden im Golgi Apparat mit Oligosacchariden modifiziert Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 21

22 Vesikulärer Transport Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 22

23 Exozytose von Sekretionsvesikeln Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 23

24 Clathrinhülle Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 24

25 Exozytose nach Golgi Passage Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 25

26 Transportiert wird nur gekennzeichnetes Material: Funktion der v- und t-snares soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor attachment receptor Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 26

27 Kapitel V -> Zellen Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 27

28 Titel Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel IV Organellen b 28