Sejt- és molekuláris biológia bevezető PDF

Bevezetés a sejt- és molekuláris biológiába  Sejtbiológia Molekuláris biológia Az emberi szervezet több mint 30 trillió se...

Bevezetés a sejt- és molekuláris biológiába  Sejtbiológia Molekuláris biológia Az emberi szervezet több mint 30 trillió sejtet tartalmaz. (1 trillió = 1012) A sejt: az élet legalapvetőbb egysége. Az élet: a fehérjék és nukleinsavak összehangolt működése. A sejtbiológia kialakulása  a sejttantól a modern sejtbiológiáig - egy hosszú út rövid története - Sejttan (Citológia)  tárgya: a sejt szerkezetének, működésének tanulmányozása  kialakulása szorosan kapcsolódott a technika fejlődéséhez …a nagy felfedezéseket rendszerint nagy feltalálások előzték meg  Johannes és Zacharias Janssen  az első összetett mikroszkóp megalkotása (1590 ?)  egyszerű cső lencsével 3-9x-es nagyitás  Galileo Galilei (1564- 1642)  1624- „Occhiolino”- kétlencsés mikroszkóp ” per vedere da vicino le cose minime” „ bolhaüveg” Marcelo Malpighi (1624- 1694)  a mikroszkóp első rendszeres használója  a mikroszkópikus anatómia, hisztológia „atyja” Malpighi piramisok (vese) Malpighi testek (lép, vese) Kapillárisok leírása a tüdőben (békák tüdejének mikroszkópos vizsgálata során)  A sejt tanának kezdete Robert Hooke (1635- 1703) ?  a „sejt” (cellula) fogalmának megalapozója  Robert Hooke (1635- 1703) mikroszkópja parafa metszetek vizsgálata  ~ 50x-es nagyítás fényforrás „Cellula”- kamrácska „Micrographia” (1665, Oxford) Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)  valódi élő sejteket figyelt meg: egysejtűeket, magvas vörösvértesteket, spermiumokat, izomsejteket  mikrobiológia előfutára egysejtű paraziták, száj- és bélbaktériumok Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)  saját készítésű mikroszkópja  egylencsés mikroszkóp ~ 100x-os nagyitás 150 év csend…  XIX. század első fele a tulajdonképpeni sejttan kezdete 1838/1839 Matthias Schleiden (1804-1881) Theodor Schwann(1810-1882) botanikus zoológus „sejtelmélet” megalapítói minden élő szervezet (növényi és állati) sejtekből épül fel Theodor Schwann rajza dokumentálja, hogy mind növényi mind állati szövetek sejtekből épülnek fel (1839) XIX. század első fele  továbbra is vitatott a sejt eredete  még uralkodik az ősnemzés (spontán képződés) elmélete „generatio spontanea” = sejtek spontán módon, pocsolyákban, szerves anyagok bomlásából is kialakulhatnak  Rudolph Virchow (1821-1902) 1855 „Omnis cellula e cellula” új sejtek csak már meglévő sejtek osztódásából keletkeznek  Louis Pasteur (1822-1895) 1860 húsleves  bebizonyítja: a rothadási folyamatokat a levegőből bejutó mikroorganizmusok okozzák  megcáfolja azt az elméletet miszerint sejtek elhalt szerves anyagból keletkeznek  tagadja az ősnemzés elméletét „Pasteur és az ősnemzés” XIX. század második fele Sejtorganellumok felfedezése sejtmag Robert Brown (1831) sejtmagvacskát Rudoph Wagner (1835) centriolumot Oskar Hertwig (1875) a mitózis során kialakuló kromoszómák W. von Waldeyer (1890) mitokondriumok Richard Altman (1894) Golgi- apparátust Camilo Golgi (1894) XX. század első fele I. Élő sejtek és szubmikroszkópos sejtalkotók tanulmányozásának kezdete döntő szerep: egyre tökéletesedő preparációs eljárások és mikroszkópok  egyre tökéletesedő preparációs eljárások és mikroszkópok Camilo Golgi (1843-1926) C. Golgi rajza Hippokampusz- ezüst impregnáció „fekete reakció”  egyre tökéletesedő preparációs eljárások és mikroszkópok Ramon y Cajal (1852-1934) R. Cajal rajza kisagy - Purkinje sejt Cajal és Golgi 1906-ban megosztott orvosi Nobel-díjban részesült "az idegrendszer szerkezetének kutatásáért"  egyre tökéletesedő preparációs eljárások és mikroszkópok  Fénymikroszkóp NAGYÍTÁS: egyenlő az objektív és okulár nagyításának szorzatával FELBONTÓKÉPESSÉG: a legkissebb távolság a minta két, még éppen megkülönböztethető pontja között (határt szab a fény hullámhossza)  egyre tökéletesedő preparációs eljárások és mikroszkópok  Speciális fénymikroszkópok  Fáziskontraszt-mikroszkóp (1932) F. Zernicke holland fizikus (1953 Nobel-díj)  képes a kontraszt növelésére festetlen minták esetében,  elsősorban élő, festetlen minták vizsgálatára használják konvencionális FM fáziskontraszt-mikroszkóp festetlen fibroblaszt sejttenyészetben  Speciális fénymikroszkópok  Floureszcens-mikroszkóp Medúza: Fluoreszcencia: egy atom vagy molekula külső sugárzás hatására átmenetileg Aequorea victoria gerjesztett állapotba kerül, majd alacsonyabb energiájú (nagyobb hullámhosszú) fotonokat bocsájt ki (emittál): gerjesztés-emisszió Fluorokróm: természetes vagy szintetikus, fluoreszcenciára képes molekula Pl. fluoreszcein, rhodamin, zöld fluorescens fehérje=green fluorescent protein=GFP Immunfluoreszcens mikroszkópia: fehérjék (antigének) kimutatása fluorokrommal jelzett antitestek segítségével Kék –sejtmag Zöld- mikrotubulusok Piros- aktinfilamentumok Indirekt (kétlépcsős) immunjelölés  laser -angol -Light Amplification by  Speciális fénymikroszkópok Stimulated Emission of Radiation  Konfokális lézer scanning (pásztázó) mikroszkóp  a mintát lézer gerjeszti pontról pontra  a hagyományos fluoreszcens mikroszkópnál mélyebben képes behatolni a sejtekbe/szövetekbe (x-y-z)  a mintából vékony optikai metszetek sorozatát készíti – térbeli szerkezet is meghatározható hagyományos fluoreszcens konfokális fluoreszcens mikroszkópia mikroszkópia jobb felbontású képeket ad szubmikroszkópos sejtalkotók tanulmányozása Elektronmikroszkóp (EM) (1931) – a német E. Ruska a francia V.L. de Broglie elméleti eredményei alapján E. Ruska: 1986 Nobel-díj Elektronmikroszkóp (EM)  Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM) fény helyett gyorsított elektronokat, az optikai lencsék helyett pedig elektromágneses lencséket használ a képet az elektronok becsapódásának hatására fluoreszkáló ernyőn látjuk csak nagyon vékony (kb. 10–100 nm) mintákat vizsgálhatunk, mivel az elektronok áthatolóképessége igen gyenge  Scanning vagy pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) az elektronsugár pontról-pontra pásztázza végig a mintát a kép csak a felszíni rétegből származó elektronokból jön létre bármilyen vastag mintát vizsgálhatunk Nagyságrendek Szabad szemmel Fénymikroszkóppal Elektronmikroszkóppal látható struktúrák nagyságrendje EM:100-1000-szeresen kisebb struktúrák váltak láthatóvá mint fénymikroszkóppal „szubmikroszkópos citológia” XX. század első fele II. Sejtkomponensek molekuláris szerkezetének és azokban zajló kémiai folyamatok vizsgálata Feltétele: egyes sejtkomponenseket minél nagyobb tisztaságban és menniységben kinyerni a sejtből Sejtfrakcionálás: az ultracentrifuga a sejtalkotók centrifugális ülepítéssel való elkülönítése (2 lépésben: homogenizálás + differenciális centrifugálás) Centrifuga Potter-féle homogenizáló rotor-típusok Sejtmag-frakció Mitokondrium- frakció TEM- képek Sejtfrakcionálás: az ultracentrifuga Albert Claude belga kutató – első sejtfrakcionálás 1943-ban Theodor Svedberg svéd fizikus - az ultracentrifugálás technikájának kifejlesztője 1926-ban Nobel-díj - de más munkákért Svedberg egység- a részecskék ülepedési együtthatójának egysége pl. az eukarióta riboszóma kis alegységének ülepedési együtthatója 40S Sejtfrakcionálás: az ultracentrifuga George Palade (1912-2008)  jelentős a tevékenység EM + sejtfrakciónálás terén (pl. mitokondrium felépítése, riboszómák felfedezése) Christian de Duve  sejten belüli emésztés mechanizmusa a lizoszómákban Claude, Palade és de Duve orvosi Nobel-díj 1974-ben XX. század második fele A molekuláris biológia kialakulása 1944- O. Avery : az öröklés anyaga a DNS DNS átvitele egyik baktériumból a másikba genetikai változásokat eredményez 1950-es évek: A. Kornberg (amerikai) és S. Ochoa (spanyol): a DNS és az RNS bioszintézisének felfedezése 1953- J. Watson (amerikai), F. Crick (brit) - a DNS (kettős hélix) szerkezetének megállapítása Nobel-díj 1962-ben 1960-as évek: Khorana (indiai) és Nirenberg (amerikai) - a genetikai kód megfejtése (az öröklődési anyag molekuláris nyelvének megfejtése: nukleotidtriplet) Nobel-díj 1968-ban XX. század második fele Prionok 1960 -Daniel C. Gajdusek – prionfertőzés felfedezése (1977-ben Nobel díj) 1982-Stanley B. Prusiner- prionok felfedezése feltételezte, hogy a surlókórt (juhok) egy csak fehérjét tartalmazó fertőző ágens okozza bevezette a prion (a protein és infekció szavakból) kifejezést 1997-ben orvosi Nobel-díjat kapott prionok- fehérjetermészetű fertőző ágensek emberi Creutzfeldt-Jakob betegséget és az Új-Guineában leírt kurut (nevető halál), valamint a szarvasmarhák „”kergemarhakórát” is prionok okozzák 1982-Stanley B. Prusiner- prionok felfedezése Neural degeneration in a prion infection This micrograph shows a slice from the brain of a person who died of kuru. Kuru is a human prion disease, very similar to BSE, that was spread from one person to another by ritual mortuary practices in New Guinea. The large fluid-filled holes are places where neurons have died. These characteristic holes give the syndrome the name of spongiform encephalopathy. (Courtesy of Gary Baumbach.) A sejt Sejtelmélet- ma is érvényes minden élő szervezet egy vagy több sejtből épül fel a sejt az élő szervezet szerkezeti és műkődési alapegysége minden sejt már meglévő sejtekből származik A sejtek sokfélék és hasonlóak sokfélék:  a sejtek alakja és nagysága igen változatos Idegsejt Papucsállatka Növényi sejtek Baktérium A sejtek sokfélék és hasonlóak sokfélék: sejt mérete (átmérő): 1-100 mikron (érett petesejt 200 µ !- szabad szemmel is látható) sejten belüli nagyobb makromolekuláris komplexek: 10nm atomok: 0,1nm  A sejtek sokfélék és hasonlók hasonlók: minden élő sejt közös tulajdonsága (I)  minden sejt másik sejtből alakul ki  minden sejtben a DNS hordozza a genetikai információt (genom)  a genetikai információ átadásának iránya mindig: = a modern sejtelmélet DNS újabb tételei a molekuláris biológia RNS transzkripció központi dogmája transzláció fehérje A sejtek sokfélék és hasonlók hasonlók: minden élő sejt közös tulajdonsága(II)  minden sejt differenciálódásra képes  minden sejtet sejtmembrán határol el környezetétől  minden sejt állandó kölcsönhatásban van környezetével „nyitott rendszer”  az energiatárolás ATP (adenozintrifoszfát) formájában történik A sejt felépítése:  Sejtmembrán  Citoplazma (citoszól és sejtalkotók)  Sejtmag A sejtek alapvető kategóriái:  szerveződési fokuk szerint 2 csoport : Prokarióták: alacsonyabb rendű, valódi maggal nem rendelkező sejtek Eukarióták: magasabb rendű, valódi maggal rendelkező sejtek Prokarióták - mindig egysejtű szervezetek Jellemzői:  egyszerű felépítésű  kisméretű (0,1-1 µ)  nem található benne igazi, maghártyával rendelkező sejtmag  pro (elő)-karyon (mag)- DNS-t tartalmazó terület = nukleoid  sejtmembrán határolja, de más intracitoplazmatikus membrán, sejtorganellum hiányzik Prokarióták  legfontosabb képviselői a baktériumok  két nagy csoport: ősbaktériumok eubaktériumok (valódi baktériumok) Prokarióták, Baktériumok  különböző alakú és nagyságú sejtek A prokarióta sejt (baktériumsejt) szerkezete 1. Sejtburok (glikokálix- “cukormáz”, sejtfal - a sejt alakjának meghatározója 2. Sejtmembrán (citoplazmamembrán) 3. Citoplazma 4. Nukleoid. A bakteriális DNS Egyéb felszíni struktúrák a. Ostor (flagellum)  hosszú, dugóhúzószerűen csavarodott, fonalszerű képződmény  mozgatásával a baktérium aktív mozgásra képes  flagellin fehérje alkotja  szerkezetileg és műkődésileg is különbőzik az eukarióták csillóitól, ostorától b. Pilusok  vékony (7-10nm) tűszerű csövek  feladat: egymás közötti kommunikáció  pilin nevű fehérje alkotja- (egy lektin) az eukarióták szénhidrátburkát ismeri fel Sexpilusok: DNS átvitelét teszik lehetővé egy másik sejtbe: konjugáció A prokarióták citoplazmája  bioszintétikus folyamatok szintere  igazi sejtorganellumok hiányoznak Megtalálhatók:  riboszómák (kisebb és több mint az eukariótáknál) (RNS-ből és fehérjékből álló makromolukulák aggregátuma)  enzimek, anyagcsere termékek  vakuolumok, granulumok- tápanyagok felhalmozódása a citoplazmában A prokarióták maganyaga  kétszálú cirkuláris (gyűrűszerű) DNS- nukeloid „bakteriális kromoszóma”  nincs: maghártya, csomagoló fehérjék, magvacska +  plazmidok: kisebb méretű cirkuláris DNS molekulák a citoplazmában, önálló replikációra képesek A DNS-t nem veszi körül maghártya: a génexpresszió két lépése- a transzkripció és a transzláció- nem különül el térben és időben  A prokarióták DNS-e kromoszómális DNS plazmidok  egyik sejtből a másikba (akár más faj sejtjeibe is) átadódhatnak = horizontális géntranszfer átvihetik az ellenállóképességet antibiotikumokkal szemben, akár különböző fajok között is Escherichia Coli - a prokarióta sejt prototípúsa a legjobban tanulmányozott élőlény DNS-t tartalmazó összefüggő (világos) terület = nukleoid „a molekuláris biológia háziállata” A eukarióta sejt valódi sejtmaggal, gazdag belső membránstruktúrával (sejtorganellumokkal) és belső vázzal rendelkeznek [ Vírusok használható vektorként  nem sejtes szerveződésű organizmus  csak más élőlények sejtjeiben (gazdasejt) képes szaporodni  a gazdasejt lehet: növény, állat, gomba, baktérium (bakteriófág)  nanométeres nagyságrendűek, csak EM-al láthatók  a gazdasejten kívül a vírus mint virion létezik – amely genomból (virális nukleinsav), fehérjeburokból (kapszid) és egyes fajok esetén egy külső lipidburokból áll Virális fertőzés  vagy elpusztítja a gazdasejtet  vagy beépül annak DNS-be és megváltoztatja a sejt működését A vírusok nem élőlények !? ] A eukarióta sejt valódi sejtmaggal, gazdag belső membránstruktúrával (sejtorganellumokkal) és belső vázzal rendelkezik Az eukarióta sejt (növényi, állati, gomba)  Kialakulás, általánosságok  Sejtmembrán (I) Az eukarióta sejt kialakulása az eukarióta sejt ma  Az eukarióta sejt kialakulása archaezoa hipotézis: az eukarióta sejt őse egy DNS genommal Sejtmemrán rendelkező archeobaktérium lehetett az ős- prokarióta – DNS 3 milliárd évvel ezelőtt Citoplazma  Az eukarióta sejt kialakulása  a sejtmembrán betüremkedése Sejtmembrán a sejtmembrán betüremkedése DNS Citoplazma  Az eukarióta sejt kialakulása  a sejtmag kialakulása a maghártyát a citoplazma- Magmembrán Sejtmembrán membránján befűződése eredményezte a lefűződött membrán magában foglalta a DNS-t, Sejtmag DNS mely így elkülönült a sejt többi részétől Citoplazma Az eukarióta sejt kialakulása  az endoplazmás retikulum (ER) és a Golgi készülék kialakulása Magmembrán Sejtmembrán (hasonlóan a sejtmaghoz) a citoplazma membrán Sejtmag DNS befűződésével Citoplazma  Az eukarióta sejt kialakulása  a mitokondrium kialakulása aerob aerob Prokarióta Prokarióta endoszimbiózis elmélete egy ősi eukarióta sejt bekebelezett egy aerob baktériumot, ez szimbiózisban maradt a sejttel átvette a sejtben az energiaszolgáltató funkciót = mitokondrium a DNS-ének nagy részét elveszítette Mitokondrium A mitokondrium saját prokarióta-szerű riboszómákkal rendelkezik, DNS-ének szerkezete is a prokariótákéhoz hasonlít (szabályozó régiók felépítése, nincsenek intronok*, stb). kettős membránnal rendelkezik: a belső baktériumszerű, a külső eukarióta eredetű  Az eukarióta sejt általános jellemzői  kívülről a sejtmembrán borítja  sejtmagja (nukleusz) van, melyet egy kétrétegű magmembrán választ el a citoplazmától  genetikai anyaga igen komplex módon csomagolt a kromatin = a lineáris DNS és az ahhoz kötődő fehérjékből (hisztonok) álló komplexum  a sejtmagvacska (nukleólusz)(egy vagy több)- a riboszómális RNS-ek szintézisének helye  membránokkal határolt sejtorganellumokkal rendelkezik = kompartimentalizáció  belső váza (citoszkeletonja) van, ami a sejtnek alakot biztosít, a mozgás képességet adja, az organellumok elhelyezkedését és mozgatását biztosítja a transzkripció színtere a sejtmag, míg a fehérje szintézisre a citoplazmában kerül sor A sejtmembrán  Szerkezete  Feladatai Az eukarióta sejt membránjai 1. a plazmamembrán 2. a magmembrán (külső és belső) 3. az ER és Golgi-apparátus (+ vezikulumok) membránjai 4. a mitokondrium membránja (külső és belső) 5. a peroxiszómák és lizószómák membránja  Az eukarióta sejt membránjai  a plazmamembrán és a sejtalkotók membránrendszerének alapfelépítése és műkődési alapelve azonos = biológiai membránok egér májsejtek egy részlete a piros nyilak mutatják két szomszédos sejt egymásnak simuló plazmamembránját, jobbra és balra az endoplazmatikus retikulum ciszternái láthatók A folyékony mozaik membrán modell  a sejtmembrán kettős foszfolipid rétegből és az abba beékelődő proteinekből áll  a membrán nem merev képződmény, hanem többirányú mozgás figyelhető meg a lemez síkjában (folyékony)  a fehérje molekulák megszakítják a lipid réteg „egyhangúságát” (mozaikos)  A sejtmembrán szerkezete  alapszerkezetét egy lipid molekulákból álló kettős réteg (lipid bilayer) alkotja, amelyben különféle fehérje természetű molekulák helyezkednek el  ezekhez esetenként oligoszacharid (szénhidrát) molekulák kapcsolódnak (glikolipid, glikoprotein) A sejtmembrán szerkezete: építőkövek minden biológiai membrán alapvetően 3 komponensből áll:  lipidekből (foszfolipid, koleszterin, glikolipid)  fehérjékből (perifériás/integrált)  szénhidrátokból (glikoproteinek, glikolipidek) átlagosan: 40-60% lipid, 40-50% fehérje, 2-3% szénhidrát a lipidek és fehérjék részaránya a sejtorganellumok, sejttípusok membránjában változó  Egyes biológiai membránok összetétele  a lipidek és fehérjék részaránya a sejtorganellumok, sejttípusok membránjában változó Mitokondrium belső membránja Membránlipidek  foszfolipidek (foszfogliceridek, szfingolipidek)  glikolipidek (cerebrozidok, gangliozidok)  szteroidok (koleszterin) koleszterin nem található a prokarioták, mitokondrium, színtest belső membránjában !!  az egyes lipidek részaránya a sejtorganellumok, sejttípusok membránjaiban igen széles skálán változó Egyes biológiai membránok lipid összetétele  ~ 50%-a foszfolipid,  ~ 25%-a koleszterin,  kisebb része glikolipid és  más lipidek foszfolipidek  Foszfolipidek (foszfatidok) pálca alakú, amfipatikus molekulák – hidrofil kettős oldhatóságu részekkel rendelkeznek feji rész  poláros (hidrofil) „feji” rész  apoláros (hidrofób), hosszú láncú hidrofób „farki” rész farki rész  Foszfolipidek  poláros (hidrofil) „feji” rész  glicerin-foszfát váz +  poláros bázis (pl. kolin, szerin, etanolamin) vagy  szénhidrát (inozitol, N-acetilezett cukor)  apoláros (hidrofób)„farki” rész  két alifás zsírsavlánc: rendszerint az egyik telitett (palmitinsav, sztearinsav) a másik telítetlen (oljsav, linolénlav) pl. foszfatidil-kolin a leggyakoribb foszfolipid  Foszfolipidek  vizes közegben hajlamosak spontán kettős rétegbe (bilayer) rendeződni  a hidrofil feji rész a vizes fázis felé  a hidrofób farki részek a kettős réteg belseje (egymás felé) néznek lipid bilayer computer-szimuláció  a szabad végek nem stabilak, a kettős réteg gömbszerű képződménnyé zárul össze: liposzóma  ez a szerkezet megakadályozza a vízben oldódó molekulák átjutását a membránon liposzóma liposzóma – EM kép A membrán kettős foszfolipid rétege poláros, apoláros, hidrofób poláros, hidrofil farki részek hidrofil feji rész feji rész vizes közeg vizes közeg 3-5 nm 8-10 nm az állati sejtek plazmamembránja 8-10 nm  Koleszterin  apoláros felépítésű, szteránvázas vegyület  nem alkot kettős réteget, beékelődik a foszfolipid molekulák közé  szteránváza a zsírsavláncokkal hidrofób kapcsolatot alakít ki - hidrogén kötések a szomszéd foszfolipidek oxigén atomjaival-  hatása: normális hőmérsékleten némileg merevíti (stabilizálja) a membránt  mennyisége elérheti a foszfolipidekét (50%)  származékai: szteroidhormonok, epesav, D vitamin A membrán jellemzői  aszimmetria  fluiditás   a lipidek döntő hányada egyenlőtlen arányban A membrán aszimmetriája: oszlik meg a két lipid-monolayerben - mennyiségi és minőségi eltérések Pl. az egyes foszfolipid komponensek különböző arányban oszlanak meg a membrán bilayer belső és külső lemezében (monolayer-ében) mennyiségi és minőségi eltérések foszfatidil-szerin külső monolayerben való megjelenése apoptózist vált ki !!!  A membrán fluidítása, folyékonysága A membrán megfelelően csak „fluid” állapotában működik A membrán fluidítása, folyékonysága Lipidek mozgása a membránban  rotáció  laterális diffúzió  “flip-flop”, vagy transzverz diffúzió a flip-flop mozgás ritka, az ú.n. foszfolipid transzlokátorok vagy flippázok segítik elő A membrán fluidítása függ:  a hőmérséklettől  a membrán zsírsavösszetételétől  a koleszterin részarányától hő Gél állapot Folyékony állapot alacsony hőmérsékleten a lipidek alig mozognak (befagynak): a lipid kettős réteg gél szerű állapotban van (zselészerű állapot) a hőmérséklet emelkedése gél állapotból folyékony állapotba való átmenetet eredményez A membrán folyékonysága, fluidítása  Telített és telítetlen zsírsavak hatása telített zsÍrsavak: elősegítik a gél állapotba való rendeződést telítetlen zsírsavak: töréshez vezetnek a (acyl)láncban, megnehezítik a gél állapot kialakulását  minél nagyobb egy lipid kettős réteg telített- zsírsav részaránya, annál magasabb a hőmérséklet, amelyen a membrán gélből - folyékony állapotba megy át A membrán fluiditása  A koleszterin (szteroidok) hatása paradox:  magas hőmérsékleten csökkenti a membrán fluiditást (a rigid gyűrűk hatása)  alacsony hőmérsékleten növeli a fluiditást (a szomszédos szénhidrogén láncok természetes elrendeződését gátolva) ezáltal fenntartja a membránfunkciókat és véd a fagyás ellen AZONBAN, csökkentik a lipid bilayer permeabilitását – a foszfolipidek közötti teret kitöltve  Membránfehérjék  a membrán fehérjetartalma széles határok között változik, átlagosan 40-50% körüli a velőhüvelyes idegrost mielinhüvelyének plazmamembránjában alig 25%, a mitokondrium belső membránjában elérheti a 70–80%-ot is  a fehérje és lipid aránya a membránban a molekulasúly alapján 50-50% körüli, de mivel a fehérjék jóval nagyobbak a molekulák száma alapján 1 fehérjére kb. 50-100 lipid molekula jut  Membránfehérjék A membránhoz való kapcsolódásuk alapján 1. integráns membránfehérjék többé-kevésbé bemerülnek a membránba 1a. transzmembránfehérjék- teljesen átérik a membránt, vagy 1b. integráns monotop membránhehérjék 2. lipidek által kihorgonyzott membránfehérjék - kovalensen kötődnek valamelyik membránkomponenshez (lipidhorgony)  csak a lipid kettősréteg megbontásával (pl. detergenskezeléssel)távolíthatók el 3. perifériás membránfehérjék  a membrán külső vagy belső felszínén lokalizálódnak,  gyengén kötődnek valamelyik membánkomponenshez  a membrán szétbontása nélkül leválaszthatók  Membránfehérjék A membránhoz való kapcsolatuk alapján: Transzmembrán fehérjék Pl. aquaporinok (vízcsatornák)(6 traszmembrán régió) vízáteresztő transzmembrán csatornákat képeznek a vízmolekulák gyors áthaladását szolgáló csatornák 5x108 vízmolekula / sec a víz folyamatosan áramlik a kanálison keresztül az ozmotikus gradiensnek megfelelően Vvt-ek: 2x105 csatorna/ sejt Membránfehérjék funkciói (összefoglalás) TRANSZPORTER KIHORGONYZÁS RECEPTOROK ENZiMEK Egyéb: endocitózis és exocitózis; targeting, szortírozás, fehérjék módosítása az ER vagy a Golgi-ban; a sejtmembrán szerkezetének stabilizálása és alak meghatározása (pl. ankirin, spektrin)  A sejtmembrán szénhidrát komponensei  Glikoproteinek (gyakori)  Glikolipidek (ritka) oligoszacharid oldalláncaikkal a külvilág felé néznek  Proteoglikánok fehérjékhez kovalens kötéssel kapcsolódó poliszacharid láncok Gyakori szénhidrátok: galaktóz, mannóz, N-acetilglukózamin és sziálsav  A sejtmembrán szénhidrát komponensei  a sejtmembrán külső felszínén a glikokálix (external coat) alkotásában vesznek részt.  a sejtmembrán belső oldalán szénhidrátok nincsenek Funkciók: Felszíni védelem Felismerés Sejtadhézió