Podstawy biologii komórki t. 1, AZ#0B4ABDDAEB/DL-ebwm/mobi

Tytuł Podstawy biologii komórki t. 1 Autorzy Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-20817-2 Rok wydania 2019 Warszawa Wydanie 3 liczba stron 450 Format mobi, epub Spis treści Rozdział 1 Komórki: podstawowe jednostki życia 1 Jedność i obfitość komórek 2 Komórki różnią się niezmiernie wyglądem i funkcją 2 Wszystkie żywe komórki funkcjonują, opierając się na podobnych podstawowych procesach chemicznych 3 Żywe komórki są samopowielającymi się zbiorami katalizatorów 4 Wszystkie żyjące komórki prawdopodobnie wyewoluowały z tej samej prakomórki 5 Geny dostarczają instrukcji o formie, funkcji, a także zachowaniu komórek i organizmów 6 Komórki pod mikroskopem 6 Wynalezienie mikroskopu świetlnego doprowadziło do odkrycia komórek 7 Mikroskopy świetlne ujawniają niektóre komponenty komórki 8 szczegóły struktury komórki można ujawnić w mikroskopie elektronowym 10 Komórka prokariotyczna 11 Prokarionty to najliczniejsze i najbardziej różnorodne komórki na Ziemi 15 Świat prokariontów jest podzielony na dwie domeny: Bacteria i Archaea 16 Komórka eukariotyczna 16 Jądro komórkowe jest magazynem informacji 17 Mitochondria kreujeją praktyczną energię z cząsteczek pożywienia 18 Chloroplasty przechwytują energię światła słonecznego 18 Błony wewnętrzne tworzą przedziały wewnątrzkomórkowe o odmiennych funkcjach 20 Cytozol jest stężonym uwodnionym żelem dużych i niedużych cząsteczek 22 Cytoszkielet jest odpowiedzialny za ukierunkowane ruchy komórek 22 Cytozol nie jest układem statycznym 24 Początkowo komórki eukariotyczne mogły być komórkami drapieżnymi 24 Organizmy modelowe 28 Biolodzy molekularni skupili swe wysiłki na E. Coli 28 Drożdże piekarnicze są prostymi eukariontami 29 Arabidopsis wybrano jako roślinę modelową 29 Wśród zwierząt modelowych są muszki, nicienie, ryba i mysz 30 Biolodzy zajmują się również badaniami ludzi i ich komórek 33 Porównywanie sekwencji genomów ujawnia wspólne dziedzictwo życia 35 Genomy zawierają dużo więcej niżeli geny 36 Rozdział 2 Chemiczne składniki komórek 41 Wiązania chemiczne 42 W skład komórek wchodzi niewiele rodzajów atomów 42 O reakcjach pomiędzy atomami decydują elektrony ich zewnętrznej powłoki 43 Wiązania kowalencyjne powstają przez wspólne użytkowanie elektronów 46 Niektóre wiązania kowalencyjne powstają w wyniku wspólnego używania więcej aniżeli jednej pary elektronów 47 Elektrony w wiązaniach kowalencyjnych są używane nierównomiernie 47 Wiązania kowalencyjne są wystarczająco silne, by przetrwać warunki w środku komórki 48 Wiązania jonowe powstają poprzez przyjęcie i oddanie elektronów 48 Wiązania wodorowe są ważnymi wiązaniami niekowalencyjnymi w wielu cząsteczkach biologicznych 49 Cztery rodzaje słabych wiązań pozwalają na oddziaływanie cząsteczek w komórce 50 Niektóre polarne cząsteczki w wodzie tworzą kwasy i zasady 51 Cząsteczki w komórkach 53 Komórki zbudowane są ze związków węgla 53 Komórki zawierają cztery główne rodziny małocząsteczkowych związków naturalnych 54 Cukry są dla komórek źródłem energii i stanowią podjednostki polisacharydów 54 Kwasy tłuszczowe są składnikami błon komórkowych 57 Aminokwasy są jednostkami monomerycznymi białek 58 Nukleotydy są jednostkami monomerycznymi DNA i RNA 59 Makrocząsteczki w komórkach 61 Makrocząsteczki posiadają określoną sekwencję jednostek monomerycznych 62 Wiązania niekowalencyjne nadają skrupulatnie określony zarys makrocząsteczkom 65 Wiązania niekowalencyjne umożliwiają makrocząsteczkom wybiórcze wiązanie innych cząsteczek 65 Rozdział 3 Energia, kataliza i biosynteza 85 stosowanie energii poprzez komórki 86 Porządek biologiczny jest osiągalny dzięki uwalnianiu energii grzejnej z komórek 87 Komórki mogą przekształcać energię z jednej formy w drugą 89 Organizmy fotosyntetyzujące wykorzystują światło słoneczne do syntezy cząsteczek naturalnych 90 Komórki uzyskują energię w wyniku utleniania cząsteczek organicznych 91 Utlenianie i redukcja wiążą się z przenoszeniem elektronów 92 Energia luźna i kataliza 93 Reakcje chemiczne przebiegają w kierunku, który prowadzi do utraty energii luźnej 93 Enzymy obniżają energię niezbędną do zapoczątkowania reakcji spontanicznych 94 Zmiana energii swobodnej decyduje o możliwości zajścia reakcji 95 ΔG zmienia się, gdy reakcja zmierza w kierunku równowagi 96 Zmiana standardowej energii luźnej, ΔG°, zezwala na porównanie energetyki różnych reakcji 100 Stała równowagi jest wprost proporcjonalna do ΔG° 100 W złożonych reakcjach stała równowagi obejmuje stężenia wszystkich substratów i produktów 101 Stała równowagi także wskazuje na siłę niekowalencyjnych oddziaływań wiążących 102 Dla sekwencji reakcji wartości zmian energii luźnej dodają się 102 Reakcje katalizowane przez enzymy zależą od prędkich zderzeń cząsteczek 103 Odziaływania niekowalencyjne umożliwiają enzymom wiązanie oryginalnych cząsteczek 104 Aktywowane nośniki a biosynteza 105 Powstawanie aktywowanych nośników jest sprzężone z reakcją energetycznie korzystną 108 ATP jest aktywowanym nośnikiem z reguły wykorzystywanym w komórce 109 Energia magazynowana w ATP jest stosowana do łączenia dwóch cząsteczek 110 NADH i NADPH są aktywowanymi nośnikami elektronów 110 NADPH i NADH odgrywają przeróżne role w komórkach 112 Komórki wykorzystują dużo innych aktywowanych nośników 113 Synteza biopolimerów wymaga dostarczenia energii 114 Rozdział 4 Struktura i funkcja białek 121 Struktura przestrzenna i budowa białek 123 Strukturę przestrzenną białek określa ich sekwencja aminokwasowa 123 Białka zwijają się do konformacji o najniższej energii 126 Białka wykazują wielką obfitość skomplikowanych struktur przestrzennych 128 Helisa α i harmonijka β to powszechnie występujące sposoby zwijania się białka 130 Helisy to uprzywilejowany motyw konstrukcyjny struktur biologicznych 130 Harmonijki β to motyw konstrukcyjny sztywnego rdzenia wielu białek 132 Białka nieprawidłowo zwijające się mogą wytwarzać struktury amyloidowe o działaniu chorobotwórczym 133 Białka posiadają kilka stopni organizacji 134 Białka zawierają także odcinki o stosunkowo minimalnej strukturalizacji 134 Tylko nieliczne z wielu realnych łańcuchów polipeptydowych to poręczne białka 135 Białka można grupować w rodziny 136 Cząsteczki pokaźniejszych białek zawierają często więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy 136 Białka mogą układać się w filamenty, arkusze lub kule 138 Niektóre typy białek mają zarys wydłużonych włókien 138 Białka zewnątrzkomórkowe są często stabilizowane poprzez poprzeczne wiązania kowalencyjne 140 Jak działają białka 141 Wszystkie białka wiążą się z innymi cząsteczkami 141 Ludzkie komórki produkują miliardy najróżniejszych przeciwciał, każde z innym miejscem wiążącym antygen 142 Enzymy są silnymi i niezwykle swoistymi katalizatorami 143 Enzymy niezwykle powiększają prędkość reakcji chemicznych 146 Lizozym ilustruje pracę enzymu 147 mnóstwo leków hamuje enzymy 151 Ścisłe związanie niedużych cząsteczek daje białkom dopełniające funkcje 152 Jak kontrolowane są białka 153 Aktywność katalityczna enzymów jest regulowana przez inne cząsteczki 153 Enzymy allosteryczne mają dwa albo więcej miejsc wiążących, które oddziałują ze sobą 155 Fosforylacja może kontrolować aktywność białka, wywołując zmianę konformacyjną 156 Modyfikacje kowalencyjne białek także kontrolują lokalizację białek i oddziaływania pomiędzy nimi 157 Białka regulatorowe wiążące GTP są dostosowywane w wyniku cyklicznego uzyskiwania i utraty grupy fosforanowej 158 Hydroliza ATP pozwala białkom motorycznym wytwarzać w komórce ukierunkowany ruch 159 Białka nieraz tworzą pokaźne kompleksy, które działają jak maszyny białkowe 160 Kompleksy białkowe tworzą się dzięki rusztowaniom 160 Słabe oddziaływania między makrocząsteczkami mogą kreować duże, biochemicznie zróżnicowane przedziały subkomórkowe 161 Jak badane są białka 162 Białka można oczyszczać z komórek lub tkanek 163 Określenie struktury białka początkuje się od poznania jego sekwencji aminokwasowej 164 Techniki inżynierii genetycznej pozwalają na masową produkcję, projektowanie i analizę niemal każdego białka 165 Pokrewieństwo pomiędzy białkami umożliwia przewidywanie ich struktury i funkcji 166 Rozdział 5 DNA i chromosomy 177 Struktura DNA 178 Cząsteczka DNA składa się z dwóch komplementarnych łańcuchów polinukleotydowych 179 Struktura DNA umożliwia funkcjonowanie mechanizmu dziedziczenia 180 Struktura chromosomów eukariotycznych 182 Eukariotyczny DNA jest upakowany w dużo chromosomów 183 Chromosomy organizują i przenoszą informację genetyczną 184 Do replikacji i segregacji chromosomów wymagane są wyspecjalizowane sekwencje DNA 185 Chromosomy interfazowe występują w jądrze w sposób zorganizowany 186 DNA w chromosomach zawsze jest konkretnie skondensowany 187 Podstawowymi jednostkami struktury chromosomu eukariotycznego są nukleosomy 188 Chromosomy mają kilka stopni upakowania DNA 190 Regulacja struktury chromosomów 192 Zmiany w strukturze nukleosomu umożliwiają dostęp do DNA 192 Chromosomy interfazowe zawierają równocześnie skondensowane, jak i rozluźnione formy chromatyny 193 Rozdział 6 Replikacja i naprawa DNA 203 Replikacja DNA 204 Parowanie zasad pozwala na replikację DNA 204 Synteza DNA inicjuje się w miejscu początku replikacji 205 W miejscu początku replikacji kreuje się dwoje widełek replikacyjnych 205 Polimeraza DNA wykorzystuje wyjściowe nici DNA jako matryce w syntezie DNA 209 Widełki replikacyjne są asymetryczne 210 Polimeraza DNA koryguje swoje błędy 211 niedługie fragmenty RNA służą jako startery do syntezy DNA 212 Białka w widełkach replikacyjnych współpracują, wytwarzając aparat replikacyjny 214 Telomeraza pozwala na replikacje końców chromosomów eukariotycznych 217 Długość telomerów jest różnorodna dla rozmaitych typów komórek i zależy od ich wieku 218 Naprawa DNA 219 W komórkach ciągle dochodzi do uszkodzeń DNA 219 Komórki dysponują licznymi mechanizmami naprawy DNA 221 System naprawy źle dopasowanych par zasad eliminuje błędy replikacji DNA, które uniknęły korekty 222 Naprawa dwuniciowych pęknięć DNA wymaga odrębnej strategii 224 Rekombinacja homologiczna potrafi bezbłędnie naprawiać dwuniciowe pęknięcia DNA 225 Problemy z naprawą uszkodzeń DNA mogą posiadać poważne konsekwencje dla komórki lub organizmu 226 Zapis skrupulatności replikacji i naprawy DNA jest zachowany w sekwencjach genomowych 227 Rozdział 7 Od DNA do białek: Jak komórki odczytują swój genom? 233 Od DNA do RNA 234 Odcinki sekwencji DNA są przepisywane na RNA 235 w trakcie transkrypcji powstaje RNA komplementarny wobec jednej z nici DNA 236 W komórkach powstają różnorodne typy RNA 238 Sygnały w DNA pokazują polimerazie RNA miejsca początku i końca transkrypcji 239 Inicjacja transkrypcji genów eukariotycznych jest złożonym procesem 241 Ogólne czynniki transkrypcyjne są niezbędnie potrzebne eukariotycznej polimerazie RNA 242 Cząsteczki eukariotycznego mRNA dojrzewają w jądrze komórkowym 243 U eukariontów geny kodujące białka są przerywane sekwencjami niekodującymi nazywanymi intronami 245 Introny są usuwane z cząsteczek pre-mRNA w procesie splicingu 245 Synteza i dojrzewanie RNA zachodzą w „fabrykach" w jądrze komórkowym 248 Dojrzałe cząsteczki eukariotycznego mRNA są eksportowane z jądra komórkowego 248 Cząsteczki mRNA ostatecznie ulegają degradacji w cytoplazmie 249 Od RNA do białka 250 Informacja w sekwencji mRNA jest zakodowana w postaci zestawów trójek nukleotydów 250 Cząsteczki tRNA dopasowują aminokwasy do kodonów mRNA 254 Swoiste enzymy łączą cząsteczki tRNA z właściwymi aminokwasami 255 Informacja zawarta w mRNA jest odczytywana w rybosomach 256 Rybosom jest rybozymem 259 Specjalne kodony mRNA informują rybosom o tym, gdzie zacząć i gdzie skończyć syntezę białka 260 Białka powstają na polirybosomach 261 Inhibitory syntezy białka u prokariontów są wykorzystywane jako antybiotyki 262 Kontrolowany rozkład białek pomaga w regulacji ilości każdego białka w komórce 263 Droga od DNA do białka obejmuje mnóstwo etapów 264 RNA i początki życia 266 Życie wymaga autokatalizy 266 RNA może przechowywać informację oraz katalizować reakcje chemiczne 267 RNA jest uważany za starszy ewolucyjnie niż DNA 268 Rozdział 8 Kontrola ekspresji genów 273 Przegląd ekspresji genów 274 rozmaite typy komórek organizmu wielokomórkowego zawierają ten sam DNA 274 najróżniejsze typy komórek produkują odmienne zestawy białek 275 Komórka może zmieniać ekspresję swych genów w odpowiedzi na sygnały zewnętrzne 276 Ekspresja genów może być dostosowywana na najróżniejszych etapach ścieżki prowadzącej od DNA poprzez RNA do białka 276 Jak dostosowywana jest transkrypcja 277 Regulatory transkrypcji wiążą się z regulatorowymi sekwencjami DNA 277 Przełączniki transkrypcji pozwalają komórkom reagować na zmiany środowiskowe 279 Represory wyłączają geny a aktywatory je włączają 280 Operon Lac jest kontrolowany poprzez aktywator i represor 281 Eukariotyczne regulatory transkrypcji kontrolują ekspresję genów na odległość 282 Eukariotyczne regulatory transkrypcji wspomagają inicjację transkrypcji, rekrutując białka modyfikujące chromatynę 283 Organizacja chromosomów w wypętlone domeny pozwala kontrolować sekwencje wzmacniające 284 Powstawanie wyspecjalizowanych typów komórek 284 Geny eukariotyczne są kontrolowane poprzez kompozycję regulatorów transkrypcji 285 Jedno białko może koordynować ekspresję różnych genów 288 Kontrola kombinatoryczna może prowadzić do powstawania różnorodnych typów komórek 289 Pojedynczy regulator transkrypcji może doprowadzić do powstania całego organu 290 Regulatory transkrypcji mogą być wykorzystywane do ukierunkowanego doświadczalnie wytwarzania oryginalnych typów komórek w hodowli 291 Komórki różnorodne zachowują swoją tożsamość 292 Kontrola potranskrypcyjna 294 Cząsteczki mRNA zawierają sekwencje, które kontrolują ich translację 294 Regulatorowe RNA kontrolują ekspresję tysięcy genów 295 Cząsteczki mikroRNA kierują docelowy mRNA do degradacji 295 Cząsteczki znikomego interferującego RNA chronią komórki przed infekcjami 296 Tysiące najróżniejszych cząsteczek długiego niekodującego RNA także mogą regulować aktywność genów ssaków 298 Rozdział 9 Ewolucja genów i genomów 303 Źródła zmienności genetycznej 304 W organizmach rozmnażających się płciowo tylko zmiany w komórkach linii rozrodczej są przekazywane potomstwu 305 Mutacje punktowe są spowodowane niedoskonałością poprawnych mechanizmów kopiowania i naprawy DNA 306 Mutacje mogą jeszcze zmienić regulację ekspresji genu 308 Rodziny pokrewnych genów powstają w wyniku duplikacji DNA 308 Duplikacje i dywergencja wytworzyły rodzinę genów globin 310 Duplikacje całych genomów ukształtowały historię ewolucyjną wielu gatunków 312 nowe geny mogą być utworzone poprzez tasowanie egzonów 312 mobilne komponenty genetyczne miały duży wpływ na ewolucję genomów 313 Geny mogą być wymieniane pomiędzy organizmami w wyniku horyzontalnego transferu genów 314 Rekonstrukcja rodowego drzewa życia 315 Zmiany genetyczne, które gwarantują przewagę selekcyjną, prawdopodobnie zostaną zachowane 315 Genomy blisko spokrewnionych gatunków są podobne jednocześnie pod względem organizacji, jak i sekwencji 316 ergonomicznie ważne rejony genomu to wyspy konserwowanych sekwencji DNA 316 Analizy porównawcze genomów wskazują, iż genomy kręgowców ekspresowo zyskują i tracą DNA 319 Konserwowanie sekwencji pozwala śledzić nawet najszczególniej odległe pokrewieństwo ewolucyjne 320 Ruchome komponenty genetyczne i wirusy 321 Ruchome elementy genetyczne kodują elementy, których potrzebują do przemieszczania się 321 Genom człowieka posiada dwie główne rodziny składników transpozycyjnych 322 Wirusy mogą przemieszczać się pomiędzy komórkami i organizmami 323 Retrowirusy odwracają normalny przepływ informacji genetycznej 325 Badanie genomu człowieka 327 Sekwencje nukleotydowe ludzkich genomów pokazują, jak rozmieszczone są nasze geny 327 Różnice w regulacji genów mogą pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego zwierzęta o podobnych genomach bywają tak najróżniejsze 332 Genom wymarłych neandertalczyków częściowo ujawnia, co czyni nas ludźmi 332 Zmienność genomów nadaje nam właściwości jednostkowe, ale jak? 333 Rozdział 10 Analizowanie struktury i funkcji genów 339 Izolowanie i klonowanie cząsteczek DNA 340 Enzymy restrykcyjne rozcinają cząsteczki DNA w swoistych miejscach 341 Elektroforeza żelowa pozwala na rozdział fragmentów DNA różniących się długością 341 Klonowanie DNA początkuje się od uzyskania rekombinowanego DNA 343 Rekombinowany DNA może być kopiowany w komórkach bakteryjnych 343 Cały genom może być zawarty w bibliotece DNA 345 Hybrydyzacja jest czułą metodą wykrywania swoistych sekwencji nukleotydowych 346 Klonowanie DNA metodą PCR 347 PCR wykorzystuje polimerazę DNA i swoiste startery do amplifikacji sekwencji DNA w probówce 348 PCR może być użytkowany w diagnostyce i medycynie sądowej 349 Sekwencjonowanie DNA 352 Sekwencjonowanie metodą dideoksy polega na analizie łańcuchów DNA, których synteza zatrzymywana jest w każdej pozycji 352 Techniki sekwencjonowania nowej generacji umożliwiają szybsze i tańsze sekwencjonowanie genomów 353 Analizy porównawcze genomów pozwalają na identyfikację genów i określenie ich funkcji 358 Odkrywanie funkcji genów 358 Analiza mRNA pozwala uchwycić ekspresję genów 359 Hybrydyzacja in situ może ujawnić, kiedy i gdzie zachodzi ekspresja określonego genu 359 Geny reporterowe pozwalają na śledzenie swoistych białek w żywych komórkach 359 Badanie mutantów może pomóc w odkrywaniu funkcji genu 361 Interferencja RNA (RNAi) hamuje aktywność określonych genów 361 Znany gen można polikwidować albo zastąpić go zmodyfikowaną wersją 362 Geny można edytować z wielką precyzją przy użyciu bakteryjnego systemu CRISPR 364 Mutanty mogą być praktycznymi modelami chorób człowieka 366 Rośliny transgeniczne znajdują zastosowanie zarówno w biologii komórki, jak i w rolnictwie 367 Klonowanie DNA pozwala na wytwarzanie pokaźnych ilości białek, które w komórkach występują w drobnych ilościach 368 Odpowiedzi O-1 373 Słowniczek S-1 403 Indeks I-1 423