Podstawy biologii komórki. Cz. 1

Tytuł oryginału: "Essential cell biology, ".

Jest to tłumaczenie piątego wydania bardzo popularnego w świecie podręcznika biologii komórki, który w niezwykle przystępny sposób przedstawia złożoność funkcjonowania najmniejszej jednostki życia - komórki. W porównaniu z drugim wydaniem zostało ono zaktualizowane i znacznie zmienione, dwa rozdziały dotyczące podziału komórki i kontroli cyklu komórkowego połączono w jeden, przy czym objętość

podręcznika nie uległa zmianie. Znakomite wprowadzenie w skomplikowane zagadnienia budowy i funkcjonowania komórek z podkreśleniem ich znaczenia dla zdrowia człowieka. Obecne wydanie, oprócz uzupełnienia tekstu o najnowsze odkrycia naukowe, w tym wynikające z coraz lepszego poznania genomu człowieka, omawia nowe zagadnienia poświęcone mechanizmom regulacji ekspresji genów, manipulowania aktywnością genów i potencjałowi tkwiącemu w komórkach macierzystych. W podręczniku położono akcent na przejrzystość. Tekst jest krótki, natomiast wiodącą rolę spełniają liczne wielobarwne poglądowe rysunki; niektóre zgromadzone w dwustronicowych panelach problemowych. Każdy rozdział zawiera: streszczenie, hasła kluczowe i pytania związane z tekstem i/lub rysunkami - odpowiedzi są na końcu książki. Wydanie polskie podzielone jest na 2 części. W części 1 omówione zostały chemiczne składniki komórki oraz podstawy zasilania energetycznego procesów życiowych. W omawianiu makrocząsteczek skoncentrowano się na białkach i kwasach nukleinowych, co stanowi doskonałe wprowadzenie do przedstawienia podstawowych zagadnień biologii molekularnej, czyli procesów replikacji materiału genetycznego, jego naprawy i rekombinacji, a także ekspresji i ewolucji genów. W części 2 omówione zostały podstawowe mechanizmy i kluczowe dla życia procesy zachodzące w komórkach, związane m.in. z przemianami energetycznymi, transportem substancji i komunikowaniem się komórek. W końcowej części znajdują się rozdziały poświęcone podziałom komórkowym i mechanizmom ich regulacji, umożliwiającym odnawianie się komórek i ich specjalizację, ale także zaburzeniom tych procesów prowadzącym do mutacji, śmierci komórek i powstawania komórek nowotworowych. Podręcznik dla studentów: biologii, biotechnologii, bioinformatyki, medycyny i różnych działów nauk o zdrowiu oraz nauk rolniczych; dla początkujących pracowników nauki w tych dziedzinach, a także dla uczniów szkół średnich oraz osób ciekawych świata komórek.

Zobacz pełny opis

---

1. Rozdział 1 Komórki: podstawowe jednostki życia
2. Jedność i różnorodność komórek
3. Komórki różnią się niezmiernie wyglądem i funkcją
4. Wszystkie żywe komórki funkcjonują, opierając się na podobnych podstawowych procesach chemicznych
5. Żywe komórki są samopowielającymi się zbiorami katalizatorów
6. Wszystkie żyjące komórki prawdopodobnie wyewoluowały z tej samej prakomórki
7. Geny dostarczają instrukcji o formie, funkcji oraz zachowaniu komórek i organizmów
8. Komórki pod mikroskopem
9. Wynalezienie mikroskopu świetlnego doprowadziło do odkrycia komórek
10. Mikroskopy świetlne ujawniają niektóre składniki komórki
11. Szczegóły struktury komórki można ujawnić w mikroskopie elektronowym
12. Komórka prokariotyczna
13. Prokarionty to najliczniejsze i najbardziej zróżnicowane komórki na Ziemi
14. Świat prokariontów jest podzielony na dwie domeny:
15. Bacteria i Archaea
16. Komórka eukariotyczna
17. Jądro komórkowe jest magazynem informacji
18. Mitochondria wytwarzają użyteczną energię z cząsteczek pożywienia
19. Chloroplasty przechwytują energię światła słonecznego
20. Błony wewnętrzne tworzą przedziały wewnątrzkomórkowe o odmiennych funkcjach
21. Cytozol jest stężonym uwodnionym żelem dużych i małych cząsteczek
22. Cytoszkielet jest odpowiedzialny za ukierunkowane ruchy komórek
23. Cytozol nie jest układem statycznym
24. Początkowo komórki eukariotyczne mogły być komórkami drapieżnymi
25. Organizmy modelowe
26. Biolodzy molekularni skupili swe wysiłki na E. coli
27. Drożdże piekarnicze są prostymi eukariontami
28. 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
31. Porównywanie sekwencji genomów ujawnia wspólne dziedzictwo życia
32. Genomy zawierają dużo więcej niż geny
33. Rozdział 2 Chemiczne składniki komórek
34. Wiązania chemiczne
35. W skład komórek wchodzi niewiele rodzajów atomów
36. O reakcjach między atomami decydują elektrony ich zewnętrznej powłoki
37. Wiązania kowalencyjne powstają przez wspólne użytkowanie elektronów
38. Niektóre wiązania kowalencyjne powstają w wyniku wspólnego użytkowania więcej niż jednej pary elektronów
39. Elektrony w wiązaniach kowalencyjnych są często użytkowane nierównomiernie
40. Wiązania kowalencyjne są wystarczająco silne, aby przetrwać warunki wewnątrz komórki
41. Wiązania jonowe powstają przez przyjęcie i oddanie elektronów
42. Wiązania wodorowe są ważnymi wiązaniami niekowalencyjnymi w wielu cząsteczkach biologicznych
43. Cztery rodzaje słabych wiązań umożliwiają oddziaływanie cząsteczek w komórce
44. Niektóre polarne cząsteczki w wodzie tworzą kwasy i zasady
45. Cząsteczki w komórkach
46. Komórki zbudowane są ze związków węgla
47. Komórki zawierają cztery główne rodziny małocząsteczkowych związków organicznych
48. Cukry są dla komórek źródłem energii i stanowią podjednostki polisacharydów
49. Kwasy tłuszczowe są składnikami błon komórkowych
50. Aminokwasy są jednostkami monomerycznymi białek
51. Nukleotydy są jednostkami monomerycznymi DNA i RNA
52. Makrocząsteczki w komórkach
53. Makrocząsteczki mają określoną sekwencję jednostek monomerycznych
54. Wiązania niekowalencyjne nadają dokładnie określony
55. kształt makrocząsteczkom
56. Wiązania niekowalencyjne umożliwiają makrocząsteczkom wybiórcze wiązanie innych cząsteczek
57. Rozdział 3 Energia, kataliza i biosynteza
58. Wykorzystywanie energii przez komórki
59. Porządek biologiczny jest możliwy dzięki uwalnianiu energii cieplnej z komórek
60. Komórki mogą przekształcać energię z jednej formy w drugą
61. Organizmy fotosyntetyzujące wykorzystują światło słoneczne do syntezy cząsteczek organicznych
62. Komórki uzyskują energię w wyniku utleniania cząsteczek organicznych
63. Utlenianie i redukcja wiążą się z przenoszeniem elektronów
64. Energia swobodna i kataliza
65. Reakcje chemiczne przebiegają w kierunku, który prowadzi do utraty energii swobodnej
66. Enzymy obniżają energię potrzebną do zapoczątkowania reakcji spontanicznych
67. Zmiana energii swobodnej decyduje o możliwości zajścia reakcji
68. ΔG zmienia się, gdy reakcja zmierza w kierunku równowagi
69. Zmiana standardowej energii swobodnej, ΔG°, umożliwia porównanie energetyki różnych reakcji
70. Stała równowagi jest wprost proporcjonalna do ΔG°
71. W złożonych reakcjach stała równowagi obejmuje stężenia wszystkich substratów i produktów
72. Stała równowagi także wskazuje na siłę niekowalencyjnych oddziaływań wiążących
73. Dla sekwencji reakcji wartości zmian energii swobodnej dodają się
74. Reakcje katalizowane przez enzymy zależą od szybkich zderzeń cząsteczek
75. Odziaływania niekowalencyjne umożliwiają enzymom wiązanie specyficznych cząsteczek
76. Aktywowane nośniki a biosynteza
77. Powstawanie aktywowanych nośników jest sprzężone z reakcją energetycznie korzystną
78. ATP jest aktywowanym nośnikiem najczęściej wykorzystywanym w komórce
79. Energia magazynowana w ATP jest często wykorzystywana do łączenia dwóch cząsteczek
80. NADH i NADPH są aktywowanymi nośnikami elektronów
81. NADPH i NADH odgrywają różne role w komórkach
82. Komórki wykorzystują wiele innych aktywowanych nośników
83. Synteza biopolimerów wymaga dostarczenia energii
84. Rozdział 4 Struktura i funkcja białek
85. Struktura przestrzenna i budowa białek
86. Strukturę przestrzenną białek określa ich sekwencja aminokwasowa
87. Białka zwijają się do konformacji o najniższej energii
88. Białka wykazują wielką różnorodność skomplikowanych struktur przestrzennych
89. Helisa α i harmonijka β to powszechnie występujące sposoby zwijania się białka
90. Helisy to uprzywilejowany motyw konstrukcyjny struktur biologicznych
91. Harmonijki β to motyw konstrukcyjny sztywnego rdzenia wielu białek
92. Białka nieprawidłowo zwijające się mogą tworzyć struktury amyloidowe o działaniu chorobotwórczym
93. Białka mają kilka poziomów organizacji
94. Białka zawierają także odcinki o stosunkowo niewielkiej strukturalizacji
95. Tylko nieliczne z wielu możliwych łańcuchów polipeptydowych to funkcjonalne białka
96. Białka można grupować w rodziny
97. Cząsteczki większych białek zawierają często więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy
98. Białka mogą układać się w filamenty, arkusze lub kule
99. Niektóre rodzaje białek mają kształt wydłużonych włókien
100. Białka zewnątrzkomórkowe są często stabilizowane przez poprzeczne wiązania kowalencyjne
101. Jak działają białka
102. Wszystkie białka wiążą się z innymi cząsteczkami
103. Ludzkie komórki produkują miliardy różnych przeciwciał, każde z innym miejscem wiążącym antygen
104. Enzymy są silnymi i bardzo swoistymi katalizatorami
105. Enzymy zasadniczo zwiększają szybkość reakcji chemicznych
106. Lizozym ilustruje pracę enzymu
107. Wiele leków hamuje enzymy
108. Ścisłe związanie małych cząsteczek daje białkom dodatkowe funkcje
109. Jak kontrolowane są białka
110. Aktywność katalityczna enzymów jest często regulowana przez inne cząsteczki
111. Enzymy allosteryczne mają dwa lub więcej miejsc wiążących, które oddziałują ze sobą
112. Fosforylacja może kontrolować aktywność białka, wywołując zmianę konformacyjną
113. Modyfikacje kowalencyjne białek także kontrolują lokalizację białek i oddziaływania między nimi
114. Białka regulatorowe wiążące GTP są regulowane w wyniku cyklicznego uzyskiwania i utraty grupy fosforanowej
115. Hydroliza ATP pozwala białkom motorycznym wytwarzać w komórce ukierunkowany ruch
116. Białka często tworzą duże kompleksy, które działają jak maszyny białkowe
117. Kompleksy białkowe tworzą się dzięki rusztowaniom
118. Słabe oddziaływania pomiędzy makrocząsteczkami mogą wytwarzać duże, biochemicznie zróżnicowane przedziały subkomórkowe
119. Jak badane są białka
120. Białka można oczyszczać z komórek lub tkanek
121. Określenie struktury białka rozpoczyna się od poznania jego sekwencji aminokwasowej
122. Techniki inżynierii genetycznej umożliwiają masową produkcję, projektowanie i analizę niemal każdego białka
123. Pokrewieństwo między białkami pozwala na przewidywanie ich struktury i funkcji
124. Rozdział 5 DNA i chromosomy
125. Struktura DNA
126. Cząsteczka DNA składa się z dwóch komplementarnych łańcuchów polinukleotydowych
127. Struktura DNA umożliwia funkcjonowanie mechanizmu dziedziczenia
128. Struktura chromosomów eukariotycznych
129. Eukariotyczny DNA jest upakowany w wiele chromosomów
130. Chromosomy organizują i przenoszą informację genetyczną
131. Do replikacji i segregacji chromosomów wymagane są wyspecjalizowane sekwencje DNA
132. Chromosomy interfazowe występują w jądrze w sposób zorganizowany
133. DNA w chromosomach zawsze jest mocno skondensowany
134. Podstawowymi jednostkami struktury chromosomu eukariotycznego są nukleosomy
135. Chromosomy mają kilka poziomów upakowania DNA
136. Regulacja struktury chromosomów
137. Zmiany w strukturze nukleosomu umożliwiają dostęp do DNA
138. Chromosomy interfazowe zawierają zarówno skondensowane, jak i rozluźnione formy chromatyny
139. Rozdział 6 Replikacja i naprawa DNA
140. Replikacja DNA
141. Parowanie zasad umożliwia replikację DNA
142. Synteza DNA zaczyna się w miejscu początku replikacji
143. W miejscu początku replikacji tworzy się dwoje widełek replikacyjnych
144. Polimeraza DNA wykorzystuje wyjściowe nici DNA jako matryce w syntezie DNA
145. Widełki replikacyjne są asymetryczne
146. Polimeraza DNA koryguje swoje błędy
147. Krótkie fragmenty RNA służą jako startery do syntezy DNA
148. Białka w widełkach replikacyjnych współpracują, tworząc aparat replikacyjny
149. Telomeraza umożliwia replikacje końców chromosomów eukariotycznych
150. Długość telomerów jest różna dla różnych typów komórek i zależy od ich wieku
151. Naprawa DNA
152. W komórkach ciągle dochodzi do uszkodzeń DNA
153. Komórki dysponują licznymi mechanizmami naprawy DNA
154. System naprawy źle dopasowanych par zasad usuwa błędy replikacji DNA, które uniknęły korekty
155. Naprawa dwuniciowych pęknięć DNA wymaga odrębnej strategii
156. Rekombinacja homologiczna potrafi bezbłędnie naprawiać dwuniciowe pęknięcia DNA
157. Problemy z naprawą uszkodzeń DNA mogą mieć poważne konsekwencje dla komórki lub organizmu
158. Zapis dokładności replikacji i naprawy DNA jest zachowany w sekwencjach genomowych
159. Rozdział 7 Od DNA do białek: Jak komórki odczytują swój genom?
160. Od DNA do RNA
161. Odcinki sekwencji DNA są przepisywane na RNA
162. Podczas transkrypcji powstaje RNA komplementarny wobec jednej z nici DNA
163. W komórkach powstają różne rodzaje RNA
164. Sygnały w DNA pokazują polimerazie RNA miejsca początku i końca transkrypcji
165. Inicjacja transkrypcji genów eukariotycznych jest złożonym procesem
166. Ogólne czynniki transkrypcyjne są niezbędnie potrzebne eukariotycznej polimerazie RNA
167. Cząsteczki eukariotycznego mRNA dojrzewają w jądrze komórkowym
168. U eukariontów geny kodujące białka są przerywane sekwencjami niekodującymi nazywanymi intronami
169. Introny są usuwane z cząsteczek pre-mRNA w procesie splicingu
170. Synteza i dojrzewanie RNA zachodzą w „fabrykach” w jądrze komórkowym
171. Dojrzałe cząsteczki eukariotycznego mRNA są eksportowane z jądra komórkowego
172. Cząsteczki mRNA ostatecznie ulegają degradacji w cytoplazmie
173. Od RNA do białka
174. Informacja w sekwencji mRNA jest zakodowana w postaci zestawów trójek nukleotydów
175. Cząsteczki tRNA dopasowują aminokwasy do kodonów mRNA
176. Swoiste enzymy łączą cząsteczki tRNA z właściwymi aminokwasami
177. Informacja zawarta w mRNA jest odczytywana w rybosomach
178. Rybosom jest rybozymem
179. Specjalne kodony mRNA informują rybosom o tym, gdzie zacząć i gdzie skończyć syntezę białka
180. Białka powstają na polirybosomach
181. Inhibitory syntezy białka u prokariontów są stosowane jako antybiotyki
182. Kontrolowany rozkład białek pomaga w regulacji ilości każdego białka w komórce
183. Droga od DNA do białka obejmuje wiele etapów
184. RNA i początki życia
185. Życie wymaga autokatalizy
186. RNA może przechowywać informację oraz katalizować reakcje chemiczne
187. RNA jest uważany za starszy ewolucyjnie niż DNA
188. Rozdział 8 Kontrola ekspresji genów
189. Przegląd ekspresji genów
190. Różne typy komórek organizmu wielokomórkowego zawierają ten sam DNA
191. Różne typy komórek produkują odmienne zestawy białek
192. Komórka może zmieniać ekspresję swoich genów w odpowiedzi na sygnały zewnętrzne
193. Ekspresja genów może być regulowana na różnych etapach ścieżki prowadzącej od DNA przez RNA do białka
194. Jak regulowana jest transkrypcja
195. Regulatory transkrypcji wiążą się z regulatorowymi sekwencjami DNA
196. Przełączniki transkrypcji pozwalają komórkom reagować na zmiany środowiskowe
197. Represory wyłączają geny a aktywatory je włączają
198. Operon Lac jest kontrolowany przez aktywator i represor
199. Eukariotyczne regulatory transkrypcji kontrolują ekspresję genów na odległość
200. Eukariotyczne regulatory transkrypcji wspomagają inicjację transkrypcji, rekrutując białka modyfikujące chromatynę
201. Organizacja chromosomów w wypętlone domeny pozwala kontrolować sekwencje wzmacniające
202. Powstawanie wyspecjalizowanych typów komórek
203. Geny eukariotyczne są kontrolowane przez kombinację regulatorów transkrypcji
204. Jedno białko może koordynować ekspresję różnych genów
205. Kontrola kombinatoryczna może prowadzić do powstawania różnych typów komórek
206. Pojedynczy regulator transkrypcji może doprowadzić do powstania całego organu
207. Regulatory transkrypcji mogą być wykorzystywane do ukierunkowanego doświadczalnie wytwarzania specyficznych typów komórek w hodowli
208. Komórki zróżnicowane zachowują swoją tożsamość
209. Kontrola potranskrypcyjna
210. Cząsteczki mRNA zawierają sekwencje, które kontrolują ich translację
211. Regulatorowe RNA kontrolują ekspresję tysięcy genów
212. Cząsteczki mikroRNA kierują docelowy mRNA do degradacji
213. Cząsteczki małego interferującego RNA chronią komórki przed infekcjami
214. Tysiące różnych cząsteczek długiego niekodującego RNA także mogą regulować aktywność genów ssaków
215. Rozdział 9 Ewolucja genów i genomów
216. Źródła zmienności genetycznej
217. W organizmach rozmnażających się płciowo tylko zmiany w komórkach linii rozrodczej są przekazywane potomstwu
218. Mutacje punktowe są spowodowane niedoskonałością prawidłowych mechanizmów kopiowania i naprawy DNA
219. Mutacje mogą również zmienić regulację ekspresji genu
220. Rodziny pokrewnych genów powstają w wyniku duplikacji DNA
221. Duplikacje i dywergencja wytworzyły rodzinę genów globin
222. Duplikacje całych genomów ukształtowały historię ewolucyjną wielu gatunków
223. Nowe geny mogą być utworzone przez tasowanie egzonów
224. Mobilne elementy genetyczne miały wielki wpływ na ewolucję genomów
225. Geny mogą być wymieniane między organizmami w wyniku horyzontalnego transferu genów
226. Rekonstrukcja rodowego drzewa życia
227. Zmiany genetyczne, które zapewniają przewagę selekcyjną, prawdopodobnie zostaną zachowane
228. Genomy blisko spokrewnionych gatunków są podobne zarówno pod względem organizacji, jak i sekwencji
229. Funkcjonalnie ważne rejony genomu to wyspy konserwowanych sekwencji DNA
230. Analizy porównawcze genomów wskazują, że genomy kręgowców szybko zyskują i tracą DNA
231. Konserwowanie sekwencji pozwala śledzić nawet najbardziej odległe pokrewieństwo ewolucyjne
232. Ruchome elementy genetyczne i wirusy
233. Ruchome elementy genetyczne kodują składniki, których potrzebują do przemieszczania się
234. Genom człowieka zawiera dwie główne rodziny elementów transpozycyjnych
235. Wirusy mogą przemieszczać się pomiędzy komórkami i organizmami
236. Retrowirusy odwracają normalny przepływ informacji genetycznej
237. Badanie genomu człowieka
238. Sekwencje nukleotydowe ludzkich genomów pokazują, jak rozmieszczone są nasze geny
239. Różnice w regulacji genów mogą pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego zwierzęta o podobnych genomach bywają tak różne
240. Genom wymarłych neandertalczyków częściowo ujawnia, co czyni nas ludźmi
241. Zmienność genomów nadaje nam cechy jednostkowe, ale jak?
242. Rozdział 10 Analizowanie struktury i funkcji genów
243. Izolowanie i klonowanie cząsteczek DNA
244. Enzymy restrykcyjne rozcinają cząsteczki DNA w swoistych miejscach
245. Elektroforeza żelowa umożliwia rozdział fragmentów DNA różniących się długością
246. Klonowanie DNA rozpoczyna się od uzyskania rekombinowanego DNA
247. Rekombinowany DNA może być kopiowany w komórkach bakteryjnych
248. Cały genom może być zawarty w bibliotece DNA
249. Hybrydyzacja jest czułą metodą wykrywania swoistych sekwencji nukleotydowych
250. Klonowanie DNA metodą PCR
251. PCR wykorzystuje polimerazę DNA i swoiste startery do amplifikacji sekwencji DNA w probówce
252. PCR może być wykorzystywany w diagnostyce i medycynie sądowej
253. Sekwencjonowanie DNA
254. Sekwencjonowanie metodą dideoksy polega na analizie łańcuchów DNA, których synteza zatrzymywana jest w każdej pozycji
255. Techniki sekwencjonowania nowej generacji umożliwiają szybsze i tańsze sekwencjonowanie genomów
256. Analizy porównawcze genomów umożliwiają identyfikację genów i określenie ich funkcji
257. Odkrywanie funkcji genów
258. Analiza mRNA pozwala uchwycić ekspresję genów
259. Hybrydyzacja in situ może ujawnić, kiedy i gdzie zachodzi ekspresja określonego genu
260. Geny reporterowe umożliwiają śledzenie swoistych białek w żywych komórkach
261. Badanie mutantów może pomóc w odkrywaniu funkcji genu
262. Interferencja RNA (RNAi) hamuje aktywność określonych genów
263. Znany gen można usunąć lub zastąpić go zmienioną wersją
264. Geny można edytować z wielką precyzją przy użyciu bakteryjnego systemu CRISPR
265. Mutanty mogą być użytecznymi modelami chorób człowieka
266. Rośliny transgeniczne znajdują zastosowanie zarówno w biologii komórki, jak i w rolnictwie
267. Klonowanie DNA umożliwia wytwarzanie dużych ilości białek, które w komórkach występują w znikomych ilościach
268. Odpowiedzi O-1
269. Słowniczek S-1
270. Indeks I-1 *

Zobacz spis treści

Dodaj komentarz do pozycji:

Swoją opinię można wyrazić po uprzednim zalogowaniu.