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細胞生物学Ⅱの履歴

2010夏学期、金曜1限、奥野先生

内容

細胞運動の仕組み

運動を支える情報伝達

運動を支える代謝

2009過去問

1.死後硬直の理由を筋細胞内のレベルで説明せよ。

2.チューブリンの重合・脱重合が関与する細胞運動現象と、モータータンパク質による微小管の能動的滑り運動により運動する例を一つずつ挙げ、説明せよ。

3.経線維において、以下の問いに答えよ。

  • 静止膜電位はなぜ-60mV程度なのか。
  • 活動電位はなぜ+40mV程度なのか。
  • 全か無かの法則について説明せよ。
  • 活動電位がパルスである理由。 

4.3体型Gタンパク質が関与する現象を一つ挙げ、説明せよ。

Ⅰ序論

細胞とは

自立(脂質)、情報(核酸)、機能(タンパク質)

  1. エネルギー(など)

細胞の起源

細胞のサイズを規定するもの

  • 生体膜の透過:粒子の大き、チャネルの穴
  • 細胞膜の強度

↓以下の三つは互いに関連している。

  • 拡散速度
  • 情報伝達速度
  • 反応速度

→これらのことを考慮すると大きな細胞は形成できないので多細胞化したと考えられる。

具体例

  • サイズが2倍になると、重は8倍になる
  • 細胞膜は薄いので、大きすぎると重力のせいで、膜のみでは形態を維持できなくなる。
  • シグナル伝達問題:単純拡散は大きいほど伝わりがい。
  • エネルギー:単位体積あたりの供給は1/L。いぼうが大きいほど供給は小い。

運動はなぜ必要か

  • 食べ物の確保
  • 最適な生息環境の確保

※小生物ほど慣(質)による力が小く、熱運動による力が大きくなる。
→大きな生物は筋肉でからだ全体を動かす。
→小生物繊毛や鞭毛で動く。
例:バクテリアの鞭毛による移動速度は20μm/sec
  アミノ酸などの拡散速度は45μm/sec
自分でえをもとめて動いていくよりも、拡散するのを待っていた方がよい。このため、運動器官が発達していない。

細胞生物の工夫

  • 細胞間の連絡をはやくする。経>血液
  • 骨格による形態維持。

細胞膜・生体膜

生理的機能

リン脂質の生体膜の透過

○気体、電荷をもたない小な親水分子
×電荷をもたない大きな親水分子、イオン、電荷をもつ疎水分子

シグナル伝達からみた生体膜

1:物理的シグナル
光→光受容体(色素、疎水で膜タンパク質の中にある)→タンパク質内構造変化、酸化還元→細胞内シグナル
電気→タンパク質の構造変化   →膜電位細胞内シグナル
音・圧力→タンパク質の構造変化 ↑

2:化学的シグナル
ホルモン、成長因子、経伝達物質

膜貫通タンパク質受容体、細胞タンパク質受容体、タンパク質構造変化

細胞内シグナル

膜電位

イオン

※シグナルはカスケード反応で伝わることが多い。

細胞運動とその制御

(1)細胞運動

アクチンフィラメント、微小管(小胞輸送)、(中間径フィラメント)

  • 重合と脱重合

アクチン:+端は重合しやすい、-端は重合しにくい。
Gアクチンが中だと、トレッドミル:+端での重合と-端での脱重合が促進れ、+端へ動いているように見える。

  • 滑り運動、その特徴

1:細胞骨格を用いた1次元1方向の運動
2:細胞骨格繊維の組み合わせ方で二次元、三次元の運動
3:原核生物はモーターで動く。

スクリューのように回転。ATPaseに似たモーターで原動力を得る。
シグナル→受容体:ATPによるリン酸化で伝達→鞭毛活
flagellinでできている。真核生物の鞭毛はMTなので、チューブリン。

アクチン

  • +端は重合しやすい、-端は重合しにくい。

Gアクチンが中だと、トレッドミル:+端での重合と-端での脱重合が促進れ、+端へ動いているように見える。
Gアクチンがある間って、Fアクチンという二本のらせん構造を造る。
ミオシン頭部が結合すると、矢じり構造ができる。極を持つ。

  • アクチン結合タンパク質:アクチンの伸張を止める、切断する。

(1)ジストロフィン
(2)フェインブリン:Fアクチンを架橋。Fアクチンが側面結合して束になる。
(3)スペクトリン:裏打ち構造に大切:膜とFアクチンをつなげる。
(4)フィラミン:Fアクチンを網目状にする。
(5)Arp213:7つのサブユニット
アクチン重合核を形成、分岐となる。フィラメントと比べて規則的な枝分かれをとる。

(1)コフィリン:-端からの解離
(2)セベリン:切断、キャップ[+端]重合をストップ→伸びなくなる
(3)ゲルゾリン:↑
(4)Capz:キャップ[+端]
(5)トロポモジュリン:キャップ[-端]脱重合をストップ→どんどん伸びる
(6)Arp213複合体:キャップ[-端]、側面結合と核形成

  • アクチンとATP,ADP

ATP結合アクチン:重合しやすい
ADP結合アクチン:脱重合しやすい
※プロフィリン:アクチンにATPが結合するのを助ける。
※チモシンβ4:ATP-Gアクチンの重合を妨げる。

Capz[+端]、トロポモジュリン[-端]が筋収縮中のアクチンの重合、脱重合を防いでいる。

細胞外刺激→2通り、2つのシグナル→Arp213複合体によるアクチン重合の促進→糸状仮足、葉状仮足の形成
※ノート参照


④から