Rzęski, wici -budowa

Mikrotubule

dynamiczna niestabilność - stabilizacja

organizują wnętrze komórki - polaryzacja komórki

rozmieszczenie organelli

ER Golgi

Mt Mt

organizacja ER, aparatu Golgiego przemieszczanie mitochondriów

Stabilne mikrotubule – szkielet rzęsek i wici

13 13 + 10 13 + 10 + 10

rzęski, wici

centriole, ciałka podstawowe rzęski (cilia) – przemieszczanie płynu ponad powierzchnia komórki wici (flagella) –przemieszczanie w komórki w płynie (ruch komórki)

9+2

Rzęski, wici - budowa

neksyna szprycha

wewnętrzna otoczka

Rzęski

dyneina rzęskowa

9-12 łańcuchów polipeptydowych

film

neksyna ramiona dyneiny

ramiona dyneiny

• mają aktywność ATP-azy

• mogą przesuwać się wzdłuż sąsiednich MT

Ruch wici

ruch falopodobny wici

0,25mm;

15-70mm

Bicie rzęski

0,25mm;

5-10mm

niesymetryczne;

uderzenia batem

Mikrotubule - funkcje

• organizują wnętrze komórki

• kariokineza

• transport wewnątrzkomórkowy

• rozmieszczenie organelli

• ruch rzęsek i wici

Rybosomy – aparaty do wytwarzania białek

u Eukariotów rybosomy 80S; (70S w mitochondriach i chloroplastach)

białek białek

duża podjednostka mała podjednostka

Podjednostki rybosomu duża mała

kompletny rybosom

RNA -2/3masy białka - 1/3

Białka:

strukturalne enzymatyczne

Aktywność katalityczna:

RNA

Rybosomy-biosynteza białka

Rybosom

• rRNA – rdzeń rybosomu (struktura)

• miejsce spotkania się wszystkich rodzajów RNA Miejsca wiązania t-RNA

A-site: akceptorowe (aminoacylo-tRNA) P-site peptydylowe (peptydylo tRNA) E-site: wyjścia (ang. exit)

miejsce wiązania mRNA

Rybosomy-biosynteza białka

Rybosom

• rRNA – rdzeń rybosomu (struktura)

• jest rybozymem - aktywność katalityczna

(rRNA 23S dużej podjednostki –miejsce katalityczne peptydylotransferazy) miejsce wiązania mRNA

Polirybosomy (polisomy)

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)

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 proteosom 26S

proteoliza proteosomowa

• 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

proteaza proteosomowa

76 aa

białka o krótkim okresie trwania;

białka uszkodzone, źle sfałdowane

Proteosomy

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”

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

Komórka eukariotyczna

cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma

Rola jądra komórkowego:

• przechowywanie informacji zawartej w DNA

• jej powielanie w procesie podziału komórki

• kontrolowanie całości metabolizmu komórki W cytoplazmie odbywa się:

• cała przemiana materii, dzięki której organizm uzyskuje energię

• biosynteza białka

• biosynteza innych związków

http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:HeLa_cells_stained_with_Hoechst_33258.jpg

Jądro komórkowe

Liczba:

1- kilkaset

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

(blaszka) nukleoplazma

Odmienność filamentów jądrowych

• zbudowane z lamin

• tworzą sieć (nie liny)

• ulegają demontażowi i ponownemu formowaniu

Mikrografia elektronowa sieci filamentów jądrowych oocytu Xenopus

Fosforylacja lamin konieczna do rozpadu filamentów blaszki jądrowej

20-40nm

asymetria strukturalna i czynnościowa błon

10-100nm

Otoczka jądrowa

bł zew bł wew

lamina chromatyna

kompleks porowy

Kompleksy porowe przyłączone są do błon osłonki przez glikoproteiny (gp62, gp190, gp210)

Otoczka jądrowa –pory jądrowe

kompleksy porowe

120-150nm

Liczba zależy od typu komórki, fazy cyklu 3 tys –50 mln /jądro ; średnio 10-20 porów/mm²

kształt oktagonalny

białka nukleoporyny (100)

10 nm

Kompleks poru jądrowego

pierścień końcowy kanał centralny

pierścień jądrowy kompleks kanału centralnego (8)

pierścień cytoplazmatyczny

kanały peryferyczne

do 50 kDa

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

Transport przez pory jądrowe - import

nukleoporyny

białka adaptorowe (importyny a) NLS –sygnał lokalizacji jądrowej

ATP lub GTP

NLS –sekwencja sygnałowa

(importyny b)

Transport przez pory jądrowe

NLS- sygnał lokalizacji jądrowej

NSL

Ran Ran

Nadrodzina RAS Ras, Rho, Rab, Sar, Arf, Ran

Ran Ran

małych białek G

Transport przez pory jądrowe

receptor importu jądrowego receptor eksportu jądrowego

cargo z sekwencją sygnalizacji jądrowej

cargo przeniesio ne do jądra

cargo przeniesione do cytoplazmy dysocjacja Ran-GDP

cargo z sekwencją eksportu z jądra

wiązanie Ran-GTP

10%

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

Nukleoplazma Składniki:

Upakowanie DNA

2 nm –2 nici DNA 10 nm -nukleosomy 30 nm – włókno

Mikrografia elektronowa -chromatyna (łagodna izolacja -trawienie nukleazami) DNA ok. 2m; jądro 5-8 mm

3,2 x 10⁹ nukleotydów, 24 chromosomy(człowiek)

upakowanie DNA ok. 7x nić nukleosomowa

Chromatyna

kompleks DNA, histonów i białek niehistonowych- różny poziom kondensacji

rdzeń nukleosomu

H2A H2B

H4 H3 DNA wysoce konserwatywny

oktamer histonowy 146-nukleotydowy odcinek DNA

dużo Arg i Lys

nukleosomy (DNA łącznikowy)

20-95 polinukleotydów

H1- swoistość tkankowa

Włókno chromatynowe 30 nm

solenoid

solenoid upakowanie DNA ok. 40x

lewoskrętne zwinięcie nici nukleosomowej – nić 30nm – modele zygzaka

Jądro komórkowe

chromosom metafazowy upakowanie DNA: 10 000 –50 000x

Jądro komórkowe

Liczba, wielkość, kształt zależą od:

typu komórki

zaangażowania w syntezę białek

plemniki, erytrocyty ptaków;

oocyty płazów;

25% objętości jądra;

chromatyna w różnej formie skondensowania:

euchromatyna (geny ulęgające ekspresji)

jąderko (jąderka)

heterochromatyna

Jąderko

w formowaniu jąderka uczestniczą pętle chromatyny zawierające fragmenty rDNA (geny rRNA) z różnych chromosomów interfazowych (10)

synteza prekursorowego rRNA formowanie podjednostek

tworzących rybosomy jąderko

otoczka jądrowa

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

dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA

Dynamika upakowania DNA pofałdowanie włókna chromatynowego w pętle (domeny)–300 nm

i kondensacja - włókna 700nm

euchromatyna

Jądro komórkowe

Dynamika upakowania DNA

• wykorzystanie kompleksów remodelujących chromatynę

dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA

odtwarzanie standartowych nukleosomów

dysocjacja białek

wiążących DNA dodanie białek

wiążących DNA ATP

inaktywacja kompleksów w mitozie

Dynamika upakowania DNA

• odwracalna modyfikacja ogonów histonowych (enzymy) zmiana zdolności wiązania innych białek - stabilność włókien chromatyny (nie nukleosomów)

„ kod histonowy”

wyciszenie genu/

heterochromatyna ekspresja genu ekspresja genu

metylacja acetylacja fosforylacja (głównie lizyny, seryny)

zmiana zdolności wiązania innych białek