Rzęski, wici - budowa Mikrotubule. rozmieszczenie organelli. Stabilne mikrotubule szkielet rzęsek i wici

Transkrypt

1 Mikrotubule dynamiczna niestabilność - stabilizacja rozmieszczenie organelli ER Golgi organizują wnętrze komórki - polaryzacja komórki Mt Mt organizacja ER, aparatu Golgiego przemieszczanie mitochondriów Stabilne mikrotubule szkielet rzęsek i wici Rzęski, wici - budowa szprycha neksyna rzęski, wici centriole, ciałka podstawowe rzęski (cilia) przemieszczanie płynu ponad powierzchnia komórki wici (flagella) przemieszczanie w komórki w płynie (ruch komórki) 9+2 wewnętrzna otoczka 1

2 Rzęski dyneina rzęskowa ramiona dyneiny neksyna 9-12 łańcuchów polipeptydowych film ramiona dyneiny mają aktywność ATP-azy mogą przesuwać się wzdłuż sąsiednich MT Ruch wici 0,25mm; 15-70mm Bicie rzęski 0,25mm; 5-10mm niesymetryczne; uderzenia batem ruch falopodobny wici 2

3 Mikrotubule - funkcje organizują wnętrze komórki rozmieszczenie organelli transport wewnątrzkomórkowy kariokineza ruch rzęsek i wici Rybosomy aparaty do wytwarzania białek Rybosomy-biosynteza białka u Eukariotów rybosomy 80S; (70S w mitochondriach i chloroplastach) białek duża podjednostka Podjednostki rybosomu duża mała kompletny rybosom białek mała podjednostka RNA -2/3masy białka - 1/3 Białka: strukturalne enzymatyczne Aktywność katalityczna: RNA miejsce wiązania mrna Miejsca wiązania t-rna A-site: akceptorowe (aminoacylo-trna) P-site peptydylowe (peptydylo trna) E-site: wyjścia (ang. exit) Rybosom rrna rdzeń rybosomu (struktura) miejsce spotkania się wszystkich rodzajów RNA 3

4 Rybosomy-biosynteza białka Polirybosomy (polisomy) miejsce wiązania mrna Rybosom rrna rdzeń rybosomu (struktura) jest rybozymem - aktywność katalityczna (rrna 23S dużej podjednostki miejsce katalityczne peptydylotransferazy) Synteza białek: 20sek kilka min; wielokrotna inicjacja translacji Regulacja poziomu białka w komórce szybkości powstawania (regulacja transkrypcji, transportu mrna, inicjacji translacji) czasu trwania Poziom białek w cytoplazmie szybkość powstawania czas ich trwania proteoloza białka długożyjące białka krótkotrwałe białka uszkodzone, źle sfałdowane Proteosomy (proteasomy) proteosom 26S Kompleks: białka RNA (cylinder z proteaz) aparat importujący białka do proteolizy (19S)- regulatorowy (aktywator proteasomu, 6 ATP-az) aparat dokonujący proteolizy białek (20S) katalityczny (4 pierścienie z 7 podjednostek, beczułka) we wszystkich komórkach eukariotycznych w cytoplazmie i jądrze 4

5 proteoliza proteosomowa Proteosomy białka o krótkim okresie trwania; białka uszkodzone, źle sfałdowane proteaza proteosomowa 76 aa białko -sekwencja rozpoznawcza pudełko destrukcyjne (N-końcu 8-10 reszt) związanie ubikwityny (3 enzymy, ligaza; wiązanie izopeptydowe: białko-lys_ Gly76_Ub) wnikanie do proteasomu degradacja białek do peptydów ( 8-15 aa), odłączenie ubikwityny proteoliza proteosomowa tylko u eukariotów związana z ubikwityną selektywna białka krótkożyjące (SS blisko N-końca) białka uszkodzone, źle sfałdowane Proteoliza proteoliza lizosomowa nieselektywna; białka pobierane przez komórki strukturalne długowieczne proteoliza proteasomowa (80-90%) białka uszkodzone, nieprawidłowo sfałdowane krótkożyjące (regulacyjne) selektywna ubikwitynacja białka (wiązanie ubikwityny przez wiązanie izopeptydowe) Komórka eukariotyczna cytoplazma + jądro komórkowe przechowywanie informacji zawartej w DNA jej powielanie w procesie podziału komórki replikacja DNA, naprawa DNA, rekombinacja genetyczna kontrolowanie całości metabolizmu komórki ( centralny dogmat biologii komórki) transkrypcja : pre-mrna, trna, rrna, snrna, mirna dojrzewanie i splicing mrna składanie podjednostek rybosomów 5

6 Komórka eukariotyczna cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma W cytoplazmie odbywa się: cała przemiana materii, dzięki której organizm uzyskuje energię biosynteza białka biosynteza innych związków Rola jądra komórkowego: przechowywanie informacji zawartej w DNA jej powielanie w procesie podziału komórki kontrolowanie całości metabolizmu komórki Liczba: 1- kilkaset Jądro komórkowe monokariocyty, bikariocyty, polikariotycy w komórkach ssaków -10% objętości komórki brak erytrocyty ssaków; komórki warstwy rogowej naskórka Wielkość i kształt: ok µm (5 25 µm) zależy od typu komórki, wieku i stanu funkcjonalnego kuliste, elipsoidalne, pofragmentowane (kondensacja i fragmentacja chromatyny) Położenie: w środku komórki lub przy błonie Ultrastruktura jądra interfazowego Domeny jądra interfazowego otoczka jądrowa macierz jądrowa chromatyna skondensowana (heterochromatyna) rozproszona (euchromatyna) jąderko (a) Budowa jądra komórkowego nukleoplazma (blaszka) 6

7 Odmienność filamentów jądrowych zbudowane z lamin tworzą sieć (nie liny) ulegają demontażowi i ponownemu formowaniu Fosforylacja lamin konieczna do rozpadu filamentów blaszki jądrowej Mikrografia elektronowa sieci filamentów jądrowych oocytu Xenopus Otoczka jądrowa Otoczka jądrowa pory jądrowe kompleksy porowe 10 nm kompleks porowy nm kształt oktagonalny bł zew bł wew białka 20-40nm nm lamina chromatyna nukleoporyny (100) asymetria strukturalna i czynnościowa błon Kompleksy porowe przyłączone są do błon osłonki przez glikoproteiny (gp62, gp190, gp210) Liczba zależy od typu komórki, fazy cyklu 3 tys 50 mln /jądro ; średnio porów/mm² 7

8 Kompleks poru jądrowego Transport przez pory jądrowe kanały peryferyczne związki małocząsteczkowe, jony pierścień cytoplazmatyczny kompleks kanału centralnego (8) kanał centralny makrocząsteczki, które nie wchodzą w interakcje z białkami porów zależy od wielkości cząsteczek do 50 kda makrocząsteczki, które wchodzą bezpośrednio w interakcje ze składnikami kompleksu porowego makrocząsteczki, które wchodzą w interakcje ze składnikami kompleksu porowego za pośrednictwem innych białek pierścień jądrowy pierścień końcowy do 50 kda transport z udziałem specyficznych białek (karioferyny) i energii Transport przez pory jądrowe - import NLS sekwencja sygnałowa NLS sygnał lokalizacji jądrowej Transport przez pory jądrowe NLS- sygnał lokalizacji jądrowej Nadrodzina RAS Ras, Rho, Rab, Sar, Arf, Ran białka adaptorowe (importyny a) (importyny b) NSL Ran nukleoporyny Ran Ran ATP lub GTP Ran małych białek G 8

9 Transport przez pory jądrowe cargo z sekwencją sygnalizacji jądrowej receptor importu jądrowego receptor eksportu jądrowego cargo przeniesione do dysocjacja Ran-GDP cytoplazmy Nukleoplazma Składniki: 10% cargo przeniesio ne do jądra wiązanie Ran-GTP cargo z sekwencją eksportu z jądra DNA ok. 9-20% suchej masy RNA (różne klasy) ok. 1-8% suchej masy białka: 70-75% suchej masy histony białka zasadowe (konserwatywne) 5 klas: H1, H2A, H2B, H3, H4 (masa cząsteczkowa; stosunek Arg :Liz) białka niehistonowe Chromatyna Upakowanie DNA kompleks DNA, histonów i białek niehistonowychróżny poziom kondensacji DNA ok. 2m; jądro 5-8 mm 3,2 x 10 9 nukleotydów, 24 chromosomy (człowiek) rdzeń nukleosomu wysoce konserwatywny oktamer histonowy 146-nukleotydowy odcinek DNA nić nukleosomowa Mikrografia elektronowa -chromatyna (łagodna izolacja -trawienie nukleazami) 30 nm włókno 2 nm 2 nici DNA 10 nm -nukleosomy upakowanie DNA ok. 7x H2B H2A H4 H3 DNA dużo Arg i Lys 9

10 nukleosomy (DNA łącznikowy) Włókno chromatynowe 30 nm solenoid polinukleotydów solenoid upakowanie DNA ok. 40x H1- swoistość tkankowa lewoskrętne zwinięcie nici nukleosomowej nić 30nm modele zygzaka Jądro komórkowe Jądro komórkowe chromosom metafazowy upakowanie DNA: x 10

11 chromatyna w różnej formie skondensowania: euchromatyna (geny ulęgające ekspresji) heterochromatyna(10%; wyciszone geny ) jąderko (jąderka) Liczba, wielkość, kształt zależą od: typu komórki zaangażowania w syntezę białek Jąderko w formowaniu jąderka uczestniczą pętle chromatyny zawierające fragmenty rdna (geny rrna) z różnych chromosomów interfazowych (10) plemniki, erytrocyty ptaków; oocyty płazów; 25% objętości jądra; otoczka jądrowa jąderko synteza prekursorowego rrna formowanie podjednostek tworzących rybosomy Organizator jąderka (NOR- nucleolus organizer region) to fragment genomu zawierający powtarzające się sekwencje kodujące cząsteczki 18S i 28S rrna, podzielone intronami. chromatyna w różnej formie skondensowania pofałdowanie włókna chromatynowego w pętle (domeny) 300 nm i kondensacja - włókna 700nm euchromatyna Dynamika upakowania DNA dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA Jądro komórkowe Dynamika upakowania DNA wykorzystanie kompleksów remodelujących chromatynę odtwarzanie standartowych nukleosomów dysocjacja białek wiążących DNA dodanie białek wiążących DNA inaktywacja kompleksów w mitozie ATP dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA 11

12 Dynamika upakowania DNA odwracalna modyfikacja ogonów histonowych (enzymy) zmiana zdolności wiązania innych białek - stabilność włókien chromatyny (nie nukleosomów) metylacja acetylacja fosforylacja (głównie lizyny, seryny) wyciszenie genu/ heterochromatyna zmiana zdolności wiązania innych białek ekspresja genu ekspresja genu kod histonowy 12