Podstawy biologii komórki 1
Jest to tłumaczenie drugiego wydania bardzo popularnego w świecie podręcznika
biologii komórki, który w niezwykle przystępny sposób przedstawia złożoność
funkcjonowania najmniejszej jednostki życia - komórki.
W porównaniu z pierwszym wydaniem zostało ono zaktualizowane i znacznie zmienione,
dodano dwa nowe rozdziały omawiające molekularne podstawy dziedziczenia oraz ewolucję
genów i genomów.
ROZDZIAŁ 1. KOMÓRKI – WPROWADZENIE 1
Jedność i różnorodność komórek 1
Komórki różnią się niezmiernie wyglądem i funkcją 2
Funkcje wszystkich żywych komórek opierają się na podobnych podstawowych procesach
chemicznych 3
Wszystkie żyjące dziś komórki najwidoczniej powstały przez ewolucję tej samej prakomórki
5
W genach zakodowana jest informacja o kształcie, funkcjach i zachowaniu komórek 5
Komórki pod mikroskopem 6
Wynalezienie mikroskopu świetlnego doprowadziło do odkrycia komórek 6
Pod mikroskopem można oglądać komórki, organelle, a nawet cząsteczki 7
Komórka prokariotyczna 11
Największe zróżnicowanie komórek spotyka się wśród prokariontów 14
Świat organizmów prokariotycznych dzieli się na dwa królestwa: bakterie i archeony 15
Komórka eukariotyczna 16
Jądro jest magazynem informacji w komórce 16
Mitochondria uwalniają z pokarmu energię potrzebną do zasilania komórki 17
Chloroplasty wychwytują energię światła słonecznego 17
Błony tworzą przedziały wewnątrzkomórkowe pełniące odmienne funkcje 19
Cytozol jest zagęszczonym żelem wodnym wielkich i małych cząsteczek 21
Cytoszkielet odpowiada za ukierunkowane ruchy komórki 22
Cytoplazma nie jest tworem statycznym 23
Komórki eukariotyczne mogły być początkowo drapieżnikami 23
Organizmy modelowe 27
Biologowie molekularni skupili uwagę na E. coli 28
Drożdże piekarskie są przykładem prostej komórki eukariotycznej 28
Arabidopsis wybrano jako roślinę modelową spośród 300 000 gatunków 28
Świat zwierzą t reprezentują muszka, nicień, mysz i Homo sapiens 29
Porównanie sekwencji genomów ujawnia wspólne dziedzictwo życia 33
ROZDZIAŁ 2. CHEMICZNE SKŁADNIKI KOMÓREK 39
Wiązania chemiczne 39
W skład komórek wchodzi niewiele rodzajów atomów 39
O reakcjach między atomami decydująelektrony ich zewnętrznej powłoki 41
Wiązania jonowe powstająprzez przyjęcie i oddanie elektronów 43
Wiązania kowalencyjne powstająprzez wspólne użytkowanie elektronów 45
Wiązania kowalencyjne różnią się siłą 46
Istnieją różne rodzaje wiązań kowalencyjnych 47
Cząsteczki wody łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi 48
Niektóre polarne cząsteczki w roztworze wodnym tworzą kwasy lub zasady 49
Cząsteczki w komórkach 50
Komórkę tworzą związki węgla 50
Komórki zawierają cztery główne rodziny małocząsteczkowych związków organicznych
51
Cukry są dla komórek źródłem energii i stanowiąpodjednostki polisacharydów 52
Kwasy tłuszczowe są składnikami błon 53
Aminokwasy sąjednostkami monomerycznymi białek 55
Nukleotydy są jednostkami monomerycznymi DNA i RNA 56
Makrocząsteczki w komórkach 58
Makrocząsteczki mają określoną sekwencję jednostek monomerycznych 59
Wiązania niekowalencyjne nadają dokładnie określony kształt makrocząsteczkom 62
Wiązania niekowalencyjne umożliwiają makrocząsteczkom wybiórcze wiązanie innych cząsteczek
63
ROZDZIAŁ 3. ENERGIA, KATALIZA I BIOSYNTEZA 83
Procesy katalityczne i wykorzystywanie energii przez komórki 84
Porządek biologiczny jest możliwy dzięki uwalnianiu energii cieplnej z komórek 85
Organizmy fotosyntetyzujące wykorzystują światło słoneczne do syntezy cząsteczek
organicznych 88
Komórki uzyskują energię w wyniku utleniania cząsteczek organicznych 89
Utlenianie i redukcja są związane z przenoszeniem elektronów 90
Enzymy obciążają bariery, które blokują reakcje chemiczne 91
Zmiana energii swobodnej decyduje o możliwości zajścia reakcji 93
Wartość G i kierunek reakcji zależąod stężenia substratów 94
Stała równowagi reakcji wskazuje na siłę oddziaływań molekularnych 95
Wartości G o są addytywne dla ciągu reakcji 98
Jak enzymy odnajdująswoje substraty: znaczenie szybkiej dyfuzji 100
Miarą działania enzymu są wartości Vmax i KM 101
Cząsteczki zaktywowanych nośników a reakcje biosyntezy 106
Powstawanie zaktywowanych nośników jest sprzężone z reakcją energetycznie korzystną
106
ATP jest zaktywowanym nośnikiem najczęściej wykorzystywanym w komórce 107
Energia magazynowana w ATP jest często wykorzystywana do łączenia dwóch cząsteczek
108
NADH i NADPH są ważnymi nośnikami elektronów 109
Istnieje wiele innych cząsteczek aktywowanych nośników w komórce 111
Synteza biopolimerów wymaga dostarczenia energii 112
ROZDZIAŁ 4. STRUKTURA I FUNKCJE BIAŁEK 119
Struktura przestrzenna i budowa białek 119
Strukturę przestrzenną białka określa jego sekwencja aminokwasowa 121
Białka fałdują się do konformacji o najniższej energii 124
Białka osiągają wielką różnorodność skomplikowanych struktur przestrzennych 125
Helisa i harmonijka ß to powszechne sposoby fałdowania się białka 126
Helisa jest powszechnym motywem konstrukcyjnym struktur biologicznych 134
Harmonijki ß tworzą sztywne struktury rdzenia wielu białek 135
Białka mają kilka poziomów organizacji 136
Tylko nieliczne z wielu możliwych łańcuchów polipeptydowych są użyteczne 137
Białka można grupować w rodziny 138
Cząsteczki większych białek zawierają często więcej niż jeden łańcuch
polipeptydowy 139
Białka mogą układać się w struktury włókniste, dywanowe lub sferyczne 140
Niektóre typy białek mają kształt wydłużonych włókien 141
Białka zewnątrzkomórkowe zazwyczaj stabilizują poprzeczne wiązania kowalencyjne 142
Jak działają białka 143
Wszystkie białka wiążą się z innymi cząsteczkami 143
Miejsca wiążące przeciwciał są szczególnie różnorodne 144
Enzymy są silnymi i bardzo specyficznymi katalizatorami 145
Lizozym ilustruje pracę enzymu 146
Ściśle związane małe cząsteczki nadają białkom dodatkowe funkcje 149
Jak białka są kontrolowane 150
Katalityczne funkcje enzymów są często regulowane przez inne cząsteczki 151
Enzymy allosteryczne mają dwa miejsca wiążące, które oddziałująze sobą 151
Foforylacja może kontrolować aktywność białek wywołując zmianę konformacyjną 153
Białka wiążące GTP są także regulowane w wyniku cyklicznego uzyskiwania i utraty
grupy fosforanowej 154
Hydroliza nukleotydów pozwala białkom motorycznym wytwarzać w komórce ruchy o dużym
zasięgu 155
Białka tworzą często duże kompleksy działające jak maszyny białkowe 156
Prowadzenie na dużą skalę badań struktury i funkcji białek przyspiesza odkrycia 157
ROZDZIAŁ 5. DNA I CHROMOSOMY 169
Struktura i funkcja DNA 170
Cząsteczka DNA zawiera dwa komplementarne łańcuchy polinukleotydowe 171
Struktura DNA umożliwia funkcjonowanie mechanizmu dziedziczenia 176
Struktura chromosomów eukariotycznych 177
Eukariotyczny DNA jest upakowany w chromosomy 178
Chromosomy zawierają długie ciągi genów 179
Stan chromosomów zmienia się podczas cyklu życiowego komórki 181
Chromosomy interfazowe występują w jądrze w sposób zorganizowany 183
DNA w chromosomach jest silnie skondensowany 183
Podstawowymi jednostkami struktury chromatyny są nukleosomy 184
Chromosomy mają kilka poziomów upakowania DNA 186
Chromosomy interfazowe zawierają zarówno skondensowane, jak i rozproszone formy
chromatyny 187
Zmiany w strukturze nukleosomu umożliwiają dostęp do DNA 189
ROZDZIAŁ 6. REPLIKACJA, NAPRAWA I REKOMBINACJA DNA 195
Replikacja DNA 196
Parowanie zasad umożliwia replikację DNA 196
Synteza DNA rozpoczyna się w miejscach początku replikacji 197
Synteza nowych łańcuchów DNA przebiega w obrębie widełek replikacyjnych 201
Widełki replikacyjne są asymetryczne 202
Polimeraza DNA koryguje swoje błędy 203
Krótkie odcinki RNA służą jako startery do syntezy DNA 204
Współpracujące ze sobą białka tworząw widełkach replikacyjnych aparat replikacyjny
206
Telomeraza umożliwia replikację końców chromosomów eukariotycznych 207
Replikacja DNA jest procesem względnie dobrze poznanym 208
Naprawa DNA 208
Mutacje mogą mieć poważne skutki dla organizmu 209
System naprawy źle dopasowanych par zasad usuwa błędy replikacji, które uniknęły
korekty przez aparat replikacyjny 210
DNA w komórce jest stale narażony na uszkodzenia 211
Stabilność genów zależy od naprawy DNA 212
Dzięki wielkiej dokładności kopiowania DNA blisko spokrewnione gatunki mają białka o
bardzo podobnych sekwencjach 214
Rekombinacja DNA 214
W wyniku rekombinacji homologicznej następuje precyzyjna wymiana informacji genetycznej
215
Rekombinacja może zachodzić także między niehomologicznymi sekwencjami DNA 216
Ruchome elementy genetyczne kodują składniki potrzebne do przemieszczania się 217
Dużą część genomu człowieka stanowiądwie rodziny transpozonów 218
Wirusy są ruchomymi elementami genetycznymi, zdolnymi do opuszczenia komórki 219
Retrowirusy odwracają normalny przepływ informacji genetycznej 221
ROZDZIAŁ 7. OD DNA DO BIAŁKA: JAK KOMÓRKI ODCZYTUJĄ SWÓJ GENOM
229
Od DNA do RNA 230
Część sekwencji DNA ulega transkrypcji do RNA 230
Podczas transkrypcji powstaje RNA komplementarny do jednej nici DNA 231
Komórki wytwarzają kilka rodzajów RNA 233
Sygnał y w DNA wskazują polimerazie RNA miejsca początku i końca transkrypcji 234
Transkrypcja i dojrzewanie eukariotyczne RNA zachodzą równocześnie w jądrze komórkowym
236
Geny eukariotyczne są poprzerywane sekwencjami niekodującymi 237
Introny są usuwane z RNA w procesie splicingu 238
Dojrzałe eukariotyczne mRNA są selektywnie eksportowane z jądra 241
Komórki degradują cząsteczki własnego mRNA 242
Geny prakomórek prawdopodobnie zawierały introny 242
Od RNA do białka 243
Informacja w mRNA jest zakodowana w postaci zestawów trójek nukleotydów 244
Cząsteczki tRNA dopasowują aminokwasy do kodonów mRNA 244
Swoiste enzymy łączą tRNA z odpowiednimi aminokwasami 248
Odczytywanie informacji zawartej w mRNA odbywa się na rybosomach 248
Rybosom jest rybozymem 251
Kodony mRNA sygnalizują, gdzie zacząći gdzie skończyć syntezę białka 253
Białka powstają na polirybosomach 254
Inhibitory syntezy białka u prokariontów są używane jako antybiotyki 255
Precyzyjnie kontrolowany rozkład białek pozwala komórkom regulować poziom każdego białka
256
Droga od DNA do białek obejmuje wiele etapów 257
RNA a początki życia 257
Autokataliza jest niezbędnym warunkiem życia 258
RNA może zarówno przechowywać informację , jak i katalizować reakcje chemiczne 259
RNA może być ewolucyjnie starszy niż DNA 260
ROZDZIAŁ 8. KONTROLA EKSPRESJI GENÓW 267
Przegląd ekspresji genów 268
Różne typy komórek organizmu wielokomórkowego zawierająten sam DNA 268
Różne typy komórek wytwarzają różne zestawy białek 268
Komórka może zmieniać ekspresję swoich genów w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne 270
Ekspresja genów może być regulowana na wielu etapach szlaku wiodącego od DNA przez RNA
do białka 270
Jak działają przełączniki transkrypcyjne 271
Transkrypcję kontrolują białka wiążące się z sekwencjami regulatorowymi DNA 271
Geny są wyłączane przez represory, a włączane przez aktywatory 273
Aktywator i represor kontrolują operon lac 275
Inicjacja transkrypcji genów eukariotycznych jest procesem złożonym 275
Eukariotyczna polimeraza RNA potrzebuje ogólnych czynników transkrypcyjnych 276
Eukariotyczne białka regulatorowe genów mogą kontrolować ekspresję oddalonych genów
277
Na inicjację transkrypcji może wpływać upakowanie promotorowej sekwencji DNA w
nukleosomach 279
Mechanizmy molekularne tworzenia wyspecjalizowanych typów komórek 280
Geny eukariotyczne są regulowane przez kombinacje białek 280
Jedno białko może koordynować ekspresję różnych genów 281
Kontrola kombinatoryczna może prowadzić do powstawania różnych typów komórek 285
Stabilne wzorce ekspresji genów mogą być przekazywane do komórek potomnych 286
Tworzenie się całego organu może być wywoływane przez pojedyncze białko regulatorowe
genu 287
ROZDZIAŁ 9. JAK EWOLUOWAŁY GENY I GENOMY 293
Źródła zmienności genetycznej 293
Ewolucja odbywa się dzięki pięciu głównym typom zmian genetycznych 295
Zmiany w genomie są powodowane przez uszkodzenia mechanizmów odpowiedzialnych za prawidłowe
kopiowanie i utrzymywanie struktury DNA 296
Rodziny pokrewnych genów powstają w komórce w wyniku duplikacji DNA 297
Ewolucja rodziny genów globin pokazuje, w jaki sposób duplikacje DNA przyczyniają się
do ewolucji organizmów 298
Duplikacje genów i dywergencje są zasadniczymi źródłami innowacji genetycznych dla
organizmów podlegających ewolucji 299
Nowe geny mogą być tworzone przez duplikację tego samego egzonu 300
Nowe geny mogą być także tworzone poprzez tasowanie egzonów 300
Ewolucja genomów została przyspieszona dzięki przemieszczaniu się transpozonów 301
Geny mogą być wymieniane między organizmami w wyniku horyzontalnego transferu genów
302
Odtworzenie rodowego drzewa życia 304
Zmiany genetyczne, które dają organizmowi przewagę selekcyjną, będą
najprawdopodobniej zachowane 304
Sekwencje genomowe dwóch gatunków różnią się proporcjonalnie do czasu, jaki upłynął
od rozdzielenia się ich dróg ewolucyjnych 305
Genomy ludzi i szympansów są podobne zarówno pod względem organizacji, jak i szczegółowych
sekwencji 306
Funkcjonalnie ważne sekwencje okazały się wyspami konserwatywnych sekwencji DNA 306
Analizy porównawcze genomów sugerują, że niekodujący („śmieciowy”) DNA jest zbędny
308
Konserwatywność sekwencji pozwala na śledzenie nawet bardzo odległego ewolucyjnego
pokrewieństwa 309
Badanie genomu człowieka 311
Analiza sekwencji nukleotydowych ludzkiego genomu pokazuje, w jaki sposób ułożone są
nasze geny 311
Zmienność genetyczna ludzkich genomów decyduje o naszych cechach indywidualnych 313
Porównanie naszego DNA z DNA organizmów pokrewnych pomaga w interpretacji ludzkiego
genomu 316
Ludzki genom zawiera pokaźną ilość informacji, która nie została jeszcze
rozszyfrowana 317
ROZDZIAŁ 10. MANIPULOWANIE GENAMI I KOMÓRKAMI 323
Izolacja komórek i hodowla kultur komórkowych 324
Z tkanek można izolować jednorodne populacje komórek 325
Komórki można hodować na płytkach z pożywkami 325
Utrzymanie komórek eukariotycznych w kulturach jest szczególnym wyzwaniem 326
Jak bada się cząsteczki DNA 327
Nukleazy restrykcyjne rozcinają cząsteczki DNA w specyficznych miejscach 328
Elektroforeza żelowa umożliwia rozdział fragmentów DNA różniących się wielkością
329
Określanie sekwencji nukleotydowej fragmentów DNA 331
Sekwencje genomowe mogą być przeszukiwane w celu identyfikacji genów 333
Hybrydyzacja kwasów nukleinowych 336
Hybrydyzacja DNA ułatwia diagnozowanie chorób genetycznych 336
Hybrydyzacja mikromacierzy DNA pozwala na równoczesne sprawdzenie ekspresji tysięcy genów
338
Hybrydyzacja in situ pozwala zlokalizować sekwencję kwasu nukleinowego w komórce lub w
odpowiednim rejonie chromosomu 340
Klonowanie DNA 341
Ligaza DNA łącząc fragmenty DNA tworzy cząsteczkę zrekombinowanego DNA 341
Zrekombinowany DNA można kopiować wewnątrz komórek bakteryjnych 341
Do klonowania DNA można wykorzystać wyspecjalizowane plazmidy bakteryjne 342
Geny człowieka izoluje się przez klonowanie 343
Biblioteki cDNA odpowiadają mRNA wytwarzanym w określonych tkankach 345
Łańcuchowa reakcja polimerazy powiela wybrane sekwencje DNA 347
Inżynieria DNA 350
Można skonstruować zupełnie nowe cząsteczki DNA 352
Stosując klonowany DNA można wytwarzać duże ilości białek nielicznie występujących
w komórkach 352
Zaprojektowane geny mogą ujawniać, gdzie i kiedy dany gen ulega ekspresji 353
Organizmy zmutowane najlepiej uwidaczniają funkcje genów 355
Zwierzęta transgeniczne to zwierzęta zmienione genetycznie 356
Rośliny transgeniczne znajdują zastosowanie zarówno w biologii komórki, jak i w
rolnictwie 359
404 strony, Format: 21.0x28.0cm, oprawa miękka
Księgarnia nie działa. Nie odpowiadamy na pytania i nie realizujemy zamówien. Do odwolania !.
