cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma Jądro komórkowe

Transkrypt

1 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% wielkości 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 1

2 Stany jądra komórkowego jądro interfazowe występuje w komórkach znajdujących się między dwoma następującymi po sobie podziałami jądro mitotyczne występuje w komórkach dzielących się ( jądro metaboliczne występuje w komórkach wyrośniętych, kieruje procesami przemiany materii) Ultrastruktura jądra interfazowego Domeny jądra interfazowego otoczka jądrowa macierz jądrowa chromatyna skondensowana (heterochromatyna) rozproszona (euchromatyna) jąderko (a) 2

3 Budowa jądra komórkowego nukleoplazma (blaszka) Otoczka jądrowa pory jądrowe kompleksy porowe 10 nm nm kształt oktagonalny Liczba zależy od typu komórki, fazy cyklu 3 tys 50 mln /jądro ; średnio porów/mm² białka nukleoporyny (100) 3

4 Otoczka jądrowa kompleks porowy bł zew bł wew 20-40nm asymetria strukturalna i czynnościowa błon nm chromatyna lamina Kompleksy porowe przyłączone są do błon osłonki przez glikoproteiny (gp62, gp190, gp210) Kompleks poru jądrowego kanały peryferyczne pierścień cytoplazmatyczny kanał centralny kompleks kanału centralnego (8) pierścień jądrowy pierścień końcowy do 50 kda 4

5 Transport przez pory jądrowe związki małocząsteczkowe, jony 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 transport z udziałem specyficznych białek (karioferyny) i energii film Transport przez pory jądrowe - import NLS sekwencja sygnałowa NLS sygnał lokalizacji jądrowej białka adaptorowe (importyny a) (importyny b) nukleoporyny ATP lub GTP 5

6 Transport przez pory jądrowe NLS- sygnał lokalizacji jądrowej Nadrodzina RAS Ras, Rho, Rab, Sar, Arf, Ran NSL Ran Ran Ran Ran małych białek G Transport przez pory jądrowe cargo z sekwencją sygnalizacji jądrowej receptor importu jądrowego dysocjacja Ran-GDP receptor eksportu jądrowego cargo przeniesione do cytoplazmy cargo przeniesione do jądra cargo z sekwencją eksportu z jądra wiązanie Ran-GTP film 6

7 Nukleoplazma Składniki: 10% DNA ok. 9-20% suchej masy, 6 pg (człowiek) 3,2 x 10 9 nukleotydów 24 chromosomy RNA (różne klasy) ok. 1-8% suchej masy białka: 70-75% histony białka zasadowe (konserwatywne) 5 klas: H1, H2A, H2B, H3, H4 (masa cząsteczkowa; stosunek Arg :Liz) białka niehistonowe Chromatyna kompleks DNA, histonów i białek niehistonowych- różny poziom kondensacji Macierz jądrowa laminy białka nielaminowe (matryny) (200, różnorodne) białka komórkowo-specyficzne macierzy DNA, RNA macierzy lipidy: 2-4% substancje nieorganiczne 7

8 Budowa chromatyny nić nukleosomowa DNA ok. 2m; jądro 5-8 mm 3,2 x 10 9 nukleotydów, 24 chromosomy (człowiek) 30 nm włókno 2 nm 2 nici DNA 10 nm -nukleosomy upakowanie DNA ok. 7x Mikrografia elektronowa -chromatyna (łagodna izolacja -trawienie nukleazami) Film 5.2 rdzeń nukleosomu wysoce konserwatywny oktamer histonowy 146-nukleotydowy odcinek DNA H2B H4 H3 H2A DNA 8

9 nukleosomy (DNA łącznikowy) polinukleotydów H1- swoistość tkankowa Włókno chromatynowe 30 nm solenoid solenoid upakowanie DNA ok. 40x lewoskrętne zwinięcie nici nukleosomowej nić 30nm modele zygzaka 9

10 Jądro komórkowe chromosom metafazowy upakowanie DNA: x Jądro komórkowe 10

11 chromatyna w różnej formie skondensowania: euchromatyna heterochromatyna jąderko (jąderka) Liczba, wielkość, kształt zależą od: typu komórki zaangażowania w syntezę białek plemniki, erytrocyty ptaków; oocyty płazów; 25% objętości jądra; Jąderko w formowaniu jąderka uczestniczą pętle chromatyny zawierające fragmenty rdna (geny rrna) z różnych chromosomów interfazowych (10) 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. 11

12 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 ATP dysocjacja białek wiążących DNA dodanie białek wiążących DNA dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA 12

13 Jądro komórkowe Dynamika upakowania DNA odwracalna modyfikacja ogonów histonowych (enzymy) metylacja acetylacja fosforylacja zmiana zdolności wiązania innych białek wyciszenie genu/ heterochromatyna ekspresja genu ekspresja genu kod histonowy Cytoplazma cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma Cytoplazma cytoplazma podstawowa (cytozol) organelle złożony koloid wodny cząsteczek i makrocząsteczek Kompleksy białkowe (+RNA) 13

14 Cytoplazma podstawowa (macierz cytoplazmatyczna) ok. 55% objętości komórki złożony koloid wodny białek (20%) i wszystkich rozpuszczalnych związków chem., biorących udział w przemianie materii komórki (zol/żel) Procesy zachodzące w cytoplazmie podstawowej - wszelkie procesy związane z metabolizmem pośrednim biosynteza białek (translacja) początkowy etap oddychania (glikoliza lub oksydacyjny szlak pentozofosforanowy) rybosomy proteasomy cytoszkielet krople tłuszczu, ziarna glikogenu Rybosomy u Eukariotów rybosomy 80S; (70S w mitochondriach i chloroplastach) białek duża podjednostka białek mała podjednostka Białka: strukturalne enzymatyczne Aktywność katalityczna: RNA Podjednostki rybosomu duża mała kompletny rybosom RNA -2/3masy białka - 1/3 Film-translacja 1 14

15 Rybosomy-biosynteza białka miejsce wiązania mrna Miejsca wiązania t-rna A-site: akceptorowe (aminoacylo-trna) P-site peptydylowe (peptydylo trna) E-site: wyjścia (ang. exit) Film-translacja 2 Rybosom rrna rdzeń rybosomu (struktura) rybozymem - aktywność katalityczna (rrna 23S dużej podjednostki miejsce katalityczne peptydylotransferazy) miejsce spotkania się wszystkich rodzajów RNA Polirybosomy (polisomy) Film Film-polirybosomy Synteza białek: 20sek kilka min wielokrotna inicjacja translacji 15

16 Proteasomy (proteosomy) Kompleks: białka RNA aparat importujący białka do proteolizy (19S)- regulatorowy (aktywator proteasomu, 6 ATP-az) proteasom 26S aparat dokonujący proteolizy białek (20S) katalityczny (4 pierścienie z 7 podjednostek, beczułka) we wszystkich komórkach eukariotycznych w cytoplazmie i jądrze Proteasomy proteoliza proteasomowa białko -sekwencja rozpoznawcza pudełko destrukcyjne (N-końcu 8-10 reszt) 76 aa związanie ubikwityny (3 enzymy, ligaza; wiązanie izopeptydowe: białko-lys_ Gly76_Ub) proteaza proteasomowa wnikanie do proteasomu degradacja białek do peptydów ( 8-15 aa), odłączenie ubikwityny 16

17 Proteosomy proteoliza proteasomowa tylko u eukariotów związana z ubikwityną selektywna białka krótkożyjące (SS blisko N-końca) białka uszkodzone, źle sfałdowane 17