CELLBIOLOGI

FÖRKUNSKAPER KEMI: kolhydrater lipider = fett proteiner ENERGI: ATP etc. ARVSANLAG: DNA RNA protein CELLENS ORGANISATION kärna ER, golgi, lysosomer mitokondr., kloropl., peroxisomer cellytan Figures_Hi-res\ch01\cell3e01071.jpg

CELLBIOLOGI VÄVNADER CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE CELLSIGNALERING CELLKÄRNAN CELLDELNING CANCER DIFFERENTIERING

Allmän information Kurslitteratur: ’The Cell, a molecular approach’ Cooper och Hausman kap. 8, 11, 13, 14, 15 av kap. 12 ingår sid. 518-533 av kap. 7 ingår bara nedre halva sid. 314 samt fig. 7.41 Föreläsningar: 8 dubbeltimmar Sissela Liljeqvist för frågor: sissela@kth.se

Läsanvisning Ons 17 jan vävnader s. 518-533 (= del av kap 12) Tor 18 jan cytoskelett,  cellrörelse kap. 11 Fre 19 jan cellsignalering   kap. 13 Tis 23 jan cellkärnan kap. 8 Tor 25 jan celldelning - mitos  kap. 14 samt sid. 474 Fre 26 jan cellcykelreglering kap. 14 samt sid. 314 Tis 30 jan cancer kap. 15 samt sid. 579-584 Tor 1 feb meios, differentiering, stamceller sid. 575-579 samt sid. 615-625

Schema 2007 Ons 17 jan 10:00-12:00 FD5 Tor 18 jan 13:00-15:00 FD5 Fre 19 jan 10:00-12:00 K2   Tis 23 jan 10:00-12:00 FD5   Tor 25 jan 13:00-15:00 FD5    Fre 26 jan 10:00-12:00 K1 Tis 30 jan 10:00-12:00 FD5   Tor 1 feb 13:00-15:00 FD5 

VÄVNADER

Föreläsningsinnehåll Organ och vävnader Bindväv, eptielial vävnad Cellvägg Extracellulärmatrix Cell-matrix bindning Cell-cell bindning

människor organ vävnader celler

VÄVNADER Organiserad struktur av celler och extracellulärmatrix Ex: bindväv, epitelial vävnad, muskelvävnad, nervvävnad, blod, lymfoid vävnad ORGAN Olika slags vävnader i en organiserad struktur

Vävnadernas struktur Bestäms/påverkas av de ingående cellerna Enstaka vävnader kan regenereras/läka och remodelleras (benbrott, skavsår etc.) Bindvävsomvandling vid större skada

Bindväv Få celler och stor andel extracellulär matrix Ex. ben, brosk, senor, hud Funktion: draghållfasthet, hårdhet kemisk och mekanisk motståndskraft, stötdämpning, utfyllnad, flexibilitet,

Bindvävens olika celltyper

Epitelvävnad Epitelceller är polariserade och sitter på basal laminae Täcker alla kroppens yttre och inre ytor

Cellvägg Bakterier, alger, svampar och växter Cellväggen en del av cellerna Mekaniskt stöd och viktig för cellernas egenskaper och funktion

Bakteriella cellväggar \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12450.jpg

Peptidoglykan Linjär polysackarid Omväxlande NAG (N-acetylglucosamin) och NAM ( N-acetylmyramic acid) enheter länkade med b-1-4 glykosidbindning Parallella kedjor korslänkade med tetrapeptider

Peptidoglykan från E. coli \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12461.jpg

Peptidoglykan från E. coli \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12462.jpg

Cellvägg hos eukaryoter Polysackarider som cellerna själva syntetiserar Kitin – NAG-polymer - huvudsakliga beståndsdelen i svampars cellvägg Cellulosa – glukospolymer – i växters cellvägg Cellulosamikrofibriller

Växtcellvägg Cellulosa hemicellulosa pektin \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12482.jpg Cellulosa hemicellulosa pektin grenad polysackarid negativ laddn vätebindning till cellulosa Ca2+ binder vatten

Primär cellvägg Växande celler syntetiserar primär cellvägg tunn och flexibel Lika delar cellulosa, hemicellulosa och pektin Slumpmässigt ordnade cellulosafibrer

Primär och sekundär cellvägg \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12491.jpg

Sekundär cellvägg Tjockare och stabilare Syntetiseras innanför primära cellväggen 50-80% cellulosa Saknar ofta pektin Lignin förstärker i trä Regelbunden riktning, olika i olika lager

Cellväggssyntes Hemicellulosa, pektin m.fl. syntetiseras i cellen och sekreteras Cellulosa tillverkas av cellulosasyntetas – enzymkomplex i plasmamembranet Cytoskelettet definierar riktningen på cellulosafibrillerna (och tillväxtriktning)

EXTRACELLULÄRMATRIX Många djurceller sekreterar proteiner och polysackarider bildar extracellulärmatrix som omger cellerna Binder ihop celler och vävnader

EXTRACELLULÄRMATRIX Hållfasta proteinfibrer i gel-liknande polysackaridrik grundsubstans Adhesionsproteiner Bindväv innehåller mycket extracell. matr. Basal laminae en typ av extracell. matr.

KOLLAGEN Fiber-protein Ger draghållfasthet åt bindväv Finns i alla multicellulära organismer Olika typer Fibrillkollagen (typ I, II, III, V, XI) Fibrill-associerat kollagen (typ IX, XII, XIV, XVI) ’nätverksbyggande’ (typ IV) i basal laminae ’anchoring filaments’ (typ VII) fäster basal laminae till underliggande bindväv

Kollagen - uppbyggnad Repetitiv aminosyrasekvens (Gly – X – Y) ’X’ är ofta prolin ’Y’ är ofta hydroxyprolin Kollagen bildar trippelhelix

Kollagen – syntes och assembly

ELASTIN Komponent i elastiska vävnader tillsammans med icke elastiska kollagenfibriller i lungor, kärlväggar etc ’gummiband’

Glukosaminoglykaner - GAG Ogrenade polysackaridkedjor Disackaridenheter Bildar hydrerad porös gel – fri diffusion av näringsämnen etc. \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12571.jpg

PROTEOGLYKANER GAG-kedjor kovalent bundna till ’core proteins’ (många olika finns) Motståndskraft mot kompression Volymsutfyllnad

Komplex av Aggrecan och Hyaluronan En proteoglykan i broskvävnad Hyaluronan – den enda GAG som finns som enkel lång polysackaridkedja \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12580.jpg

ADHESIONSPROTEINER Länkar ihop komponenter av extracellulärmatrix Länkar ihop extracellulärmatrix med celler Fibronektin, Laminin, Entactin Integrin (se nästa fö.)

Fibronektin Dimer av två polypeptidkedjor (c:a 2500 aa) Korslänkar extracellulärmatrixkomponenter Binder extracellulärmatrix till celler (via integrin)

Fibronektin \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12590.jpg via integrin

Type III fibronectin repeat RGD-sekvens (Arg-Gly-Asp) Bindningsställe för celler Återfinns även på andra extra- cellulära matrix-proteiner

Laminin Adhesionsprotein Finns i basal laminae Kan bilda nätverksliknande proteinpolymerer Kan bilda nät-liknande komplex med kollagen IV, entactin

a Laminin g b \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12600.jpg

CELLFÖRBAND (cell junctions)

Olika typer av cellförband Cell-matrix bindningar Focal adhesions Hemidesmosomes Cell-cell bindningar Adherens junctions Desmosomes Tight junctions Gap junctions

CELL-MATRIX BINDNINGAR Integrin - receptor på ytan av cellerna Transmembrana proteoglykaner Olika matrixproteiner fibronektin, kollagen, laminin etc.

Integrin Binder till cytoskelettet Möjliggör kommunikation mellan cytoskelettet och extracellulärmatrix Kan aktivera intracellulära signalkaskader

Integrin Transmembran hetero-dimer (a och b –subenheter) Fler än 20 olika integriner Kan mediera cell-matrix interaktioner samt cell-cell interaktioner \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12610.jpg

Focal adhesion Aktinfilament Aktinbindande proteiner b-subenhet av integrin extracellulärmatrix

Hemidesmosom- binder celler till basal laminae Intermediärfilament Plectin a6b4-integrin Laminin \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12620.jpg

Mekanisk spänning överförs från cellens cytoskelett till kollagen via integrin och fibronektin

Storskaliga ordnade strukturer Extracellulär matrix kan vidarebefodra ordning från en cell till en annan 2 2 2 4 4 4 1 3 3 3 5 5 5 Cell 1 sekreterar och orienterar extracellulär matrix (E.M) E.M når cell 2 och 3, som orienterar sitt cytoskelett efter E.M. Cell 2+3 sekreterar och orienterar E.M som når cell 4 o 5

CELL-CELL BINDNINGAR Mycket viktiga för utveckling och funktion av multicellulära organismer Transienta – tex immuncellers samspel Stabila – ger vävnader fuktion och hållfasthet Adhesionsmolekyler Selektin Integrin Ig superfamily (ICAMs, N-CAMs etc.) Cadheriner

Selektin binder till kolhydrater på annan cell Övergående bindning mellan leukocyter (vita bk) och endotel eller trombocyter (blodplättar) L-selektin, E-selektin, P-selektin

Adhesionsmolekyler tillhörande Ig-superfamily ICAMs – intercellular adh. molecules Binder till integriner på annan cell Stabilare bindning än den mellan selektin – kolhydrater Heterofil och homofil interaktion

Adhesion mellan Leukocyter och Endotelceller \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12630.jpg

Cadherin Stabil förankring av celler i vävnader Homofil adhesion Adherens junctions desmosomer Homofil adhesion Förmedlar cell-cellbindning viktig för embryonalutveckling Undergrupper Klassiska cadheriner ’fat-like cadherins’ Seven transmembrane domains cadherins

Adherens Junctions \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12641.jpg

Desmosom (Linked to caherings via plakophilin and plakoglobin) \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12642.jpg (Linked to caherings via plakophilin and plakoglobin)

Tight junctions Två funktioner Lås mellan celler – hindrar passage av molekyler genom epitelcellslager Skiljer plasmamembranets apikala delar från basala delarna Hålls på plats av actin cytoskelettet (via zonula occludens protein link)

Tight junctions Proteinnätverk – runt hela cellen Transmembrana regioner på grannceller interagerar Occludin Claudin JAM (junctional adhesion molecule)

Tight Junctions \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12652.jpg

Junctional complex \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12651.jpg

Gap junctions Öppna kanaler Joner och små molekyler passerar Metabol och elektrisk aktivitet kan föras vidare från cell till cell Connexiner – 6 st bildar en por Plasmamembran från två celler hålls isär av connexinernas extracellulära delar = ’gap’ bildas \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12660.jpg

Sammanfattning Organ och vävnader Bindväv, epitel Cellvägg – bakterier, växter Extracellulärmatrix Kollagen Elastin GAG / proteoglykaner adhesionsproteiner Cell-matrix binding Integrin Focal adhesion Hemidesmosom Cell-cell bindning Adhesionsmolekyler Adherens junctions Desmosomes Tight junctions Gap junctions