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 13 13 + 10 13 + 10 + 10 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
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
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
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
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
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=plik:hela_cells_stained_with_hoechst_33258.jpg 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. 1-100 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
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 120-150nm kształt oktagonalny bł zew bł wew białka 20-40nm 10-100nm 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 10-20 porów/mm² 7
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
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
nukleosomy (DNA łącznikowy) Włókno chromatynowe 30 nm solenoid 20-95 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: 10 000 50 000x 10
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
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