Rakubioloogia (2)

36
Sissejuhatus
1.) Gram + ja Gram- bakterite rakuseina ehitus ja esindajad: Gram pos rakusein koosneb peptidoglükaanide kihist . Omane on teihoiinhape, ioonide liikumine ning kaitse, antigeenne spetsiifilisus. Gram pos rakuseinaga on nt Bacillus anthracis , Lactobacillus sp. jne.
Gram neg bakterite rakusein koosneb peptidoglükaanist. Olemas on välismembraan. LPS= endotoksiin. Kaitse. Poriinid .
2.)Prokarüoodi raku ja genoomi suurus: Rakk on 1-10 mikromeetrit. Genoomi suurus (bp)
mükoplasma
3×105
batsill
3×106
E.coli
4×106
3.)Eukarüoodi raku ja genoomi suurus: Rakk on 5-100 mikromeetrit. Genoomi suurus (bp)
Seened:
pärm
2×107
Loomad:
Drosophila
2×108
kana
2×109
inimene
3×109
Taimed:
uba
9×109
Trillium
1× 1011
4.)Nimetage prokarüoodi (eubakter) ja eukarüoodi raku peamised erinevused: Prokarüootidel on organelle vähe või puuduvad üldse. Eukarüoodil on tuum, mitokonder , kloroplast . Prokarüoodil puudub tuum, eukarüoodil on olemas. Ehituslikud erinevused rakumembraanides. Eukarüoodil esineb mitoos ning meioos, kuid prokarüoodil puudub. Prokarüoodi metabolism on aeroobne ja anaeroobne, kuid eukarüoodi metabolism on ainult aeroobne.
5.)Esimesed prokarüootsed organismid tekkisid ~ aastat tagasi: Arvatakse, et arhed on suhteliselt sarnased oma 3-4 miljardit aastat tagasi Maal elanud esivanematele, nad on aeglaselt evolutsioneerunud.
6.)Esimesed eukarüootsed organismid tekkisid ~aastat tagasi: Tänapäevased eukarüootsed rakud on endosümbioosi tulemus. Esimesed tuumaga rakud võisid moodustuda ca 1.7 miljardit aastat tagasi.
7.)Millised sümbiontsed bakterid on seotud õhulämmastiku assimileerimisega? Õhulämmastiku assimileerimisega on seotud selts Rhodospirillales. Azospirillum. (?)
8.)Millised tunnused näitavad et mitokondrid on tekkinud endosümbioosi teel: Mitokondris on olemas oma ribosoomid (70S), ja rõngaskromosoom. Mitokondri genoom kodeerib rRNA-sid, t-RNA-sid ja mõningaid mitokondriaalse hingamisahela valke. Paljud mitokondri algse genoomi geenid on üle kolinud tuumagenoomi. Nad on ära tuntavad järjestuse analüüsil, kuna nendega kodeeritavad valgud on sarnased prokarüootide valkudega. Mitokondri eellane oli ilmselt üks ürgne alfa-proteobakter (Rhodospirillum rubrum?)
9.)Millised tunnused näitavad et kloroplastid on tekkinud endosümbioosi teel: Eukarüootide kloroplasti eellaseks peetakse ürgset tsüanobakterit. Kloroplastis on oma ribosoomid (70S tüüpi) ja rõngaskromosoom.
Membraanid
1.Raku membraani paksus: 7,5-10 nm
2.Millise membraani komponendi struktuurvalem on esitatud (fosfoglütseriid, sfingolipiid, etanoolamiin, koliin , inositool): Fosfoglütseriidid - glütserool-3-fosfaadi derivaadid , kus kaks rasvhappejääki on esterifitseeritud glütseroolile, polaarne peaosa . Fosfatidüülkoliin, kus estersidemega võivad olla erinevad rasvhapped (moodustavad hüdrofoobse osa). Hüdrofiilse osa moodustavad glütserool, fosforhappejääk ning koliin / etanoolamiin / seriin / inositool. Plasmalogeenid-fosfoglütseriidid, , kus üks rasvhappejääk on liidetud eetersidemega, muudab need lipiidid keemiliselt stabiilsemaks (ajus, südames).
Sfingolipiid. On sfingosiini derivaadid, millele on lisatud 1 rasvhappejääk. Sfingolipiidid võivad olla fosfosfingolipiidid (sfingomüeliin) ning glükosfingolipiidid. Glükolipiidid (2-10%) - polaarne peaosa koosneb suhkrujäägist (närvid).
Etanoolamiin.
Koliin.
Inositool.
3. Nimetage vähemalt kolm tegurit mis mõjutavad membraanide dünaamilisust (voolavust): Membraane iseloomustab faasiüleminek- temperatuur, mille juures membraan kristalliseerub (geeli-sarnasest vedeliku-sarnaseks).Sõltub: membraanide lipiidsest koostisest- Rasvhapete küllastumusaste- mida vähemküllastunud, seda madalam- teiste lipiidide olemasolust (kolesterool, glükolipiidid). (midagi on kindlasti veel) Sõltub, kas küllastamata RH-sid on. Lühema ahelaga on voolavamad. Steroolide (kolesteroolide) ahel mõjutab voolavust.
4. Milliseid rasvu nimetatakse trans- rasvadeks : Trans-rasvadeks nimetatakse taimeõlisid, millele on tööstuslikus protsessis lisatakse vesinik . Eesmärgiks on muuta õli tahkeks .
5. Mis on lateraalne difusioon : Osa väikeseid molekule difundeeruvad iseeneslikult läbi membraani-passiivne transport. Difusiooni kiirus- määratud ära molekuli suuruse, laengu ja polaarsusega. Membraanid töötavad selektiivse barjäärina. Difusiooni suund- määratud ära entroopiliste faktoritega, st kontsentratsioonide erinevustega kahel pool membraani.(joonised!) Difusioon- toimub kontsentratsiooni alanemise suunas, kiirus on võrdeline gradiendi suurusega ning sõltub konkreetse molekuli omadustest ( steroidid , hapnik, vesi…)
6. Mis on hübridoom ja kuidas ning milleks neid tekitatakse: Hübridoom on rakuliin, mis on saadud antikehasid tootva B-lümfotsüüdi ja lümfotsütaarsest kasvajast pärineva raku ühendamisel. Kasutatakse monoklonaalsete antikehade tootmiseks.
7. Mida nim membraani sulamistemperatuuriks: Liposoomide lahuse kuumutamisel membraanid lähevad hästi korrapärase geelisarnase struktuuri faasist üle mobiilsemasse vedelasse faasi. Seda nähtust nim faaside üleminekuks. Mida lühema ahelaga ja vähem küllastunud on lipiidid, seda madalamal temperatuuril üleminek toimub. See on tingitud sellest, et geeli struktuur tagatakse põhiliselt van der Waalsi jõududega, mis lühemate ahelate puhul on väiksemad. Temperatuuri, mille juures üleminek toimub, nim sulamistemperatuuriks.
8. Millised on valkude membraanidesse kinnitumise viisid? Valkude seondumine membraaniga:• 1. Transmembraansed valgud.• 2. Kovalentselt seotud rasvhappe molekuli (näit. prenüülgrupp) abil seostuvad valgud.• 3. Kovalentselt seotud fosfatidüülinositooli (glükosüül-fosfatidüül-inositool ankur ) abil seostuvad valgud.• 4. Mittekovalentselt teiste membraanivalkudega seotud valgud (konspekt!)
9. Nimetage membraanivalkude funktsioone.: ainete transport läbi membraani• ioongradiendi tekitamine• signaalide vastuvõtt ja edasiandmine• vahendab tsütoskeleti kinnitumist membraanidele • võimaldab kontakte teiste rakkude ja ekstratsellulaarse maatriksiga
10. Kirjutage lahustunud ühendi elektrokeemilise potentsiaali võrrand ja milliseid suurusi võrrandi liikmed tähistavad. Millistes ühikutes elektrokeemilist potentsiaali mõõdetakse.: Aine ( elektro )keemiline potentsiaal
μ = μo + 2.3 RT log a + zFE
μo - aine standartne (elektro)keemiline potentsiaal;
a - aine kontsentratsioon (aktiivsus);
E - aine elektriline potentsiaal;
R - gaasikonstant (8.3 J mool -1 K-1);
F - Faraday konstant (96 kJ V-1 mool-1);
z - aine osakese laeng (valents)
11. Defineerige membraanipotentsiaal , millistes ühikutes mõõdetakse. Membraanipotentsiaal on põhjustatud ainete elektrokeemiliste potentsiaalide erinevusest (katioonide ja anioonide kontsentratsioonide erinevusest) rakus ja rakuvälises ruumis. Reeglite järgi võrreldakse tsütosooli väliskeskkonnaga. Ühik peaks olema mV (neg väärtus?)
12. Nimetage membraanipotentsiaali tekkimise põhjusi. Kuigi kõigi loomarakkude ümber on stabiilsed potentsiaalide erinevused,suudavad ainult teatud tüüpi mebraanid vastata potentsiaalide muutumisele aktsioonipotentsiaalide genereerimisega. Iga kord, kui laetud osakesed liiguvad membraani ühelt küljelt teisele, tekib elektrivool . Selliseid voole saab peenete meetoditega registreerida, paigutades elektroodid mõlemale poole membraani. Membraanipotentsiaal tekib difusiooni tõttu. (rohkem!)
13. Rakumembraani, kloroplasti tülakoidi, mitokondri sisemembraani membraanipotentsiaali väärtused. : Rakumembraan on -15 mV. Kloroplastides on -30 mV. Mitokondrites ioonide tasakaalustus suur, seega -180 mV. (Vakuoolis nt -15 mV)
14.Defineerige aktiivne ja passiivne transport elektrokeemilise potentsiaali vahendusel ja nimetage passiivset ja aktiivset transporti teostavad valgud. Et otsustada, kas antud aine puhul on tegemist aktiivse või passiivse transpordiga läbi membraani, tuleb elektrokeemilise potentsiaali erinevuse võrrand lahendada elektrilise potentsiaali suhtes:
µ = µs - µv = RTln (Cs/Cv) + zF (Es – Ev) = RTln (Cs/Cv) + zF Vm
(Vm – membraanipotentsiaal)
Indeksid s ja v tähistavad aine kontsentratsiooni/ elektrilist potentsiaali vastavalt raku sees ja välislahuses. Kokkuleppeliselt elektrokeemilise potentsiaali erinevuse leidmisel rakusiseste parameetrite väärtus antakse rakuväliste suhtes. Konkreetse kindla membraanipotentsiaaliga membraani puhul on keemiline potentsiaal iga iooni suhtes erinev sõltuvalt tema kontsentratsioonist, aga elektriline potentsiaal on kõikide ioonide jaoks ühesugune.
. ioonide aktiivtransport tekitab ebavõrdse ioonide kontsentratsioon üle membraani,• see ebavõrdne ioonide kontsentratsioon tekitab üle rakumembraani elektrokeemilise gradiendi mis on potentsiaalse energia allikaks,• spetsiifiliste ioonkanalite avanemine on kontrollitud elektrokeemilise gradiendi poolt. (kiirem on konspekti lugeda) Transort läbi NPC on kas passiivne difusioon ( ioonid , väikesed valgumolekulid) või aktiivne transport, mis vajab energiat ning teatud lubava signaali olemasolu. Iga üksik NPC toimetab nii importi kui eksporti. (in making)
15.Kirjutage Nernsti võrrand ja selgitage selle tähtsus. Kui eeldada, et valitseb tasakaal rakulahuse ja välislahuse vahel ( sisenemine =väljumine), siis µ = 0. Membraanipotentsiaali väärtust tasakaaluseisundis nimetatakse Nernsti potentsiaaliks ja tähistatakse kui EN.
EN = - (2.3RT)/zF*log(Cs/Cv) Nernsti võrrand näitab, et kontsentratsioonide erinevus kahes kompartemendis (raku sees ja välislahuses) on tasakaalustatud elektrilise potentsiaali erinevusega nende kompartementide vahel.
16. Kirjeldage akvaporiinide ehitust, millise aine transpordiks vajalikud. Poriinid on transmembraansed valgud, mille struktuur erineb teiste integraalsete valkude omast. On homotetrameerid ja kanal moodustub 16-st -struktuuri kihist mis kokku moodustavad silindrikujulise toru. Veekanaleid moodustavaid poriine nim akvaporiinideks. Iga akvaporiini molekul läbib membraani 6 korda ja moodustab ühe veekanali. Külgahelad, mis on silindri sissepoole pööratud, on hüdrofiilsed, väljapoole pööratud hüdrofoobsed. Seega poriinid sobivad hästi väikeste vee molekulide transpordiks.
17. Nimetage 2 tegurit mis mõjutavad kanalivalkude avatust. : Kanalist läbimineku kiirust on võimalik reguleerida poori avanemise ja sulgumisega. Põhilisteks kanali avatust reguleerivateks faktoriteks on membraanipotentsiaal ja teatud ühendite (hormoonid, inositooltrifosfaat, cAMP , Ca2+ jne.) seostumine kanali valguga.Ka kanalivalkude fosforüülimine mõjutab nenede avatust.
18 Mida mõistetakse sekundaaraktiivse transpordina. Nimetage transportvalgu tüüp, tooge näiteid milliste ainete transpordiks kasutatakse? Transportiv valk transpordib kahte ühendit samas suunas (sümport) või vastassuundades (antiport). Nii sümportijad kui ka antiportijad seostavad ühe aine molekuli (iooni) transpordi vastu kontsentratsiooni (elektrokeemilise potentsiaali) gradienti teise aine (iooni) transpordiga kontsentratsiooni gradiendi suunas. Seega toimub nn. sekundaaraktiivne transport, mis otsest ATP hüdrolüüsi transpordiks ei vaja, kuid kasutab pumpade poolt ATP hüdrolüüsi energia arvel tekitatud ioonide kontsentratsiooni gradienti. Seni identifitseeritud kandjavalgud on enamikus monomeersed 40-50 kD suure hulga (~12) hüdrofoobsete piirkondadega. Geenide ekspresseerumine on raku- ja koespetsiifiline. Loomsetes organismides transporditav ioon on enamasti Na+.
18. Iseloomustage K/Na- ATPaas -i ja nimetage mõni protsess, mille läbiviimisel on oluline. Loomsetes organismides on sümpordis transporditavaks iooniks tavaliselt Na, sest Na+/K+-ATPaas tekitab suure Na gradiendi (vähe rakus ja palju väliskeskkonnas). Näiteks glükoosi transport rakkudesse toimub sümpordis Na+-ga. Taimedes konkreetse aine (iooni) transport kandjate vahendusel toimub sageli sümpordis või antipordis prootonitega, mis on rakkudest välja viidud H+-ATPaasi vahendusel.
19 Millise membraanipotentsiaali juures avanevad pingesõltuvad K kanalid närvirakkudes?K-kanalid avanevad, kui membraanipotentsiaal on positiivne.
20. Loetlege närviimpulsside tekkimises ja edasiliikumises osalevad transportvalgud. Neurotransmitteriteks võivad olla keemiliselt struktuurilt suhteliselt erinevad ained, üheks enimlevinumaks on atsetüülkoliin. Ergastavad neurotransmitterid avavad Na kanalid ja põhjustavad Na sisenemist ning seega membraani depolariseerumist. Inhibeerivad neurotransmitterid avavad Cl või K kanalid ja tavaliselt tekitavad kerge hüperpolarisatsiooni.Tüüpilisemad virgatsained on: atsetüülkoliin, glutamaat, dopamiin, norepinefriin, epinefriin, serotoniin , histamiin, -aminobutüürhape, glütsiin. . On leitud, et lämmastikoksiid (NO) ja CO võivad olla neurotransmitteriteks
21. Milline on närviimpulsi edasiliikumise kiirus? Ülekandumise kiirus on väga suur~100m/s.
22. Milline on aktsioonipotentsiaali kestvus? 1-2 ms
23. Mida nimetatakse aktsioonipotentsiaaliks? Aktsioonipotentsiaal on kiire membraani depolariseerumine, millele järgneb repolariseerumine ja puhkeseisundile omase membraanipotentsiaali taastumine .
24. Kuidas tagatakse närvi-impulsi ühesuunaline liikumine? Sünapsiteks nim kahe neuroni ühenduskohta kus toimub impulsi edasiliikumine ühelt rakult teisele. Sünapsites toimub signaali liikumine ainult ühes suunas – sünapsieelse raku aksoni terminalilt sünapsijärgse raku dendriidile.
25 Milleks on vajalik müeliinikiht aksonite ümber ja kuidas see moodustub? Aksonid on ümbritsetud müeliinikihiga, mida toodavad neuronite ümber paiknevad rakud (Schwanni rakud). Need rakud on mitmekordselt keerdunud ümber neuronite ja moodustavad isoleeriva kihi.
26 Defineerige signaalmolekul (sünonüümid - neuromediaator, neurotransmitter, virgatsaine ).  Signaalaine e. mediaatori e. transmitteri toimimise põhimõtted: mediaatori interaktsioon retseptoriga, interaktsiooni ülekanne raku sisemusse ( ioonkanalid , G-valgud, cAMP, IP3, DAG, Ca2+), raku funktsionaalse aktiivsuse muutumine. Rakud ekspresseerivad oma membraanis signaalmolekule, mis toimivad rakkude otsesel kokkupuutel. Kui signaalmolekul (neurotransmitter, valguline hormoon) on seostunud rakupinnal temale spetsiifilise retseptoriga, siis selle tagajärjel tekitatakse üks või mitu rakusisest signaali, mis muudavad selle sihtraku käitumist
27. Kuidas toimub signaalmolekuli sekreteerimine sünapsisse ja kuidas indutseeritakse sünapsijärgses neuronis närvi-impulsi teke.: Mingi stiimuli mõjul (näiteks neurotransmitterite seostumisest sünapsijärgse raku kanalite valguga) toimub membraani lokaalne nõrk depolariseerumine, avanevad pingest (membraanipotentsiaalist) sõltuvad Na+ kanalid ja Na+ siseneb ja tagajärjeks on membraanipotentsiaali tugev depolariseerumine st aktsioonipotentsiaali teke. stiimuli toimel vabanevad neurotransmitterid ja seostuvad järgneva neuroni pinnaga. lokaalne sünapsijärgse neuroni membraani depolarisatsioon
membraanipotentsiaalist sõltuvate Na kanalite avanemine, Na+ sisenemine, membraani tugev depolariseerumine = aktsioonipotentsiaali teke, Na kanalite