Ключевые числа биологии клетки
перевод страницы сайта (http://bionumbers.hms.harvard.edu/KeyNumbers.aspx?redirect=false)
Важно, что гиперссылки выделены синим и работают на сайте – полезны для понимания!
Размеры клеток
1. Бактерия (E. coli): »0.7-1.4 µm диаметр, »2-4 µm длина, »0.5-5 µm3 объём; 108-109 cell/ml для культуры с оптической плотностью OD600»1
2. Дрожжи (S. cerevisiae): »3-6 µm диаметр, »20-160 µm3 объём
3. Объём клетки млекопитающих: 100-10000 µm3; Hela: 500-5000 µm3 (размер на стекле »15-30 µm диаметр)
Масштабы длин внутри клеток
4. Объём ядра »10% объёма клетки
5. Толщина клеточной мембраны » 4-10 nm
6. “Средний” диаметр белка » 3-6 nm
7. Пара оснований: 2 nm (D) x 0.34 nm (H)
8. Диаметр молекулы воды »0.3 nm
Скорости деления, репликации, транскрипции, трансляции и деградации
при 37°C с температурной зависимостью Q10 » 2-3
9. Время клеточного цикла (экспоненциальный рост в богатых средах): E. coli »20-40 min; дрожжи » 70-140 min; линия клеток человека (Hela): »15-30 hours
10. Скорость репликации ДНК-полимеразой E. coli »200-1000 bases/s; человек » 40 bases/s.
Транскрипция РНК-полимеразой »10-100 bases/s
11. Скорость трансляции рибосомой »10-20 aa/s
12. Темпы деградации (пролиферирующие клетки): время полураспада mRNA < время клеточного цикла; время полураспада белка >~ время клеточного цикла
Концентрация
13. Концентрация 1 nM в:
E. coli »1 molecule/cell;
Hela »1,000 molecules/cell
14. Характеристическая концентрация сигнальных белков »10 nM-1 mM
15. Содержание воды: »70% массы; общий элементный состав (сухой вес): E. coli » C4H7O2N1; дрожжи » C6H10O3N1
16. Состав E. coli (сухой вес): » 55% белка, »20% РНК (RNA), »10% липидов, » 15% прочих
17. Концентрация белка »100 mg/ml=3 mM. 106-107 на одну клетку E. coli (зависит от скорости роста); общие метаболиты (MW<1kD) » 300mM
Энергетика
18. Мембранный потенциал » 70-200 mV ®
2-6 kBT на электрон (kBT = тепловая энергия)
19. Свободная энергия (DG) гидролиза ATP при физиологических условиях
»40-60 kJ/mole ® »20kBT/molecule ATP; число молекул ATP, необходимых для построения клетки E. coli »10-50x109
20. Результирующая DG0 порядка отношения концентраций продуктов и реагентов:
»6 kJ/mol »60 meV »2 kBT
Диффузия и скорости катализа
21. Коэффициенты диффузии для “среднего” белка: в цитоплазме D»5-15 mm2/s ® проходит за »10 millisec E. coli ® проходит за »10 s в клетке млекопитающих (Hela); небольшие метаболиты в воде D»500 mm2/s
22. Диффузия ограничена по скорости для характеристического белка »108-109 s-1M-1 ® для субстратных белков концентрации »1 mM диффузия ограничена по скорости »100-1000 s-1 ограничивая тем самым каталитическую скорость kcat
Размеры геномов и скорости накопления ошибок (Error Rates)
23. Размер генома: E. coli »5 Mbp;
S. cerevisiae (дрожжи) »12 Mbp;
C. elegans (нематода) »100 Mbp;
D. melanogaster (дрозофила) »120 Mbp;
A. thaliana (арабидопсис) »120 Mbp;
M. musculus (мышь) »2.5 Gbp;
H. sapiens (человек) »2.9 Gbp;
T. aestivum (пшеница) »16 Gbp
24. Количество белок кодирующих генов:
E. coli »4,000;
S. cerevisiae »6,000;
C. elegans, A. thaliana, M. musculus, H. sapiens »20,000
25. Скорость мутаций при репликации ДНК »10-8-10-10 per bp
26. Скорость включения ошибки: транскрипция »10-4 на нуклеотид; трансляция »10-3-10-4 на аминокислоту
www.BioNumbers.org (перевел ПИ Белобров)