Biologia komórki. Wykład 3



Cykl komórkowy i jego

regulacja.



Modyfikacja, oraz

sortowanie białek, formy

przechowywania oraz

dystrybucja białek w

komórce.

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy jest serią zdarzeń, które

zachodzą w dzielącej się komórce

eukariotycznej, prowadząc do jej podziału.

Ogólnie zdarzenia te można podzielić na:

1. interfazę w trakcie której komórka wzrasta

gromadząc składniki odżywcze niezbędne do

podziału materiału genetycznego (DNA) oraz

2. mitozę - podczas której komórka dzieli się na

2 komórki potomne

.

Cykl komórkowy jest serią zdarzeń, które

zachodzą w dzielącej się komórce

eukariotycznej, prowadząc do jej podziału.

Ogólnie zdarzenia te można podzielić na:

1. interfazę

w trakcie której komórka wzrasta

gromadząc składniki odżywcze niezbędne do

podziału

materiału genetycznego

(DNA) oraz

2. mitozę

- podczas której komórka dzieli się na

2 komórki potomne

.

Etapy cyklu komórkowego

Diagram nie odzwierciedla stosunków czasu trwania

poszczególnych faz.

Poprawny przebieg cyklu komórkowego w komórce

jest zapewniany przez złożony układ kontroli

Białka biorące udział w regulacji cyklu komórkowego to

cykliny i kinazy zależne od cyklin

We właściwym czasie układ ten uaktywnia enzymy i inne

białka uczestniczące w kolejnych etapach cyklu, a po ich

zakończeniu składniki te dezaktywuje. W cyklu większości

komórek eukariotycznych wyróżnia się 4 stadia - fazy.

Faza G1

- trwa od kilku do kilkunastu godzin, pomiędzy

końcem cytokinezy a rozpoczęciem syntezy DNA

Faza S

(synthesis) - u ssaków trwa 7 godzin. W ciągu tej fazy

odbywa się replikacja DNA oraz synteza histonów.

Faza G2

- trwa od końca syntezy białek aż do początku

mitozy. W tej fazie następuje synteza tubuliny - składnika
wrzeciona podziałowego.

Następnie rozpoczyna się mitoza która trwa ok 1 godziny.

Cykl komórkowy może być zakończony podziałem

redukcyjnym - mejozą

Kontrola cyklu komórkowego

Cykliny - grupa białek biorących udział w regulacji cyklu

procesów związanych z podziałem komórki

Przy przechodzeniu komórki przez fazy G1, G2 i S gwałtownie
wzrasta poziom cyklin typu d, a, e i w końcu b. Te cykliny
łączą się ze swoimi kinazami cyklinozależnymi (cdk) i
aktywują je. Istnieją także inhibitory kinaz cyklinozależnych
(cdki).

Regulacja cyklu komórkowego

obejmuje kluczowe dla komórki

elementy, w tym wykrywanie uszkodzeń i

naprawę materiału genetycznego oraz

różne systemy nadzoru zapobiegające

niekontrolowanym podziałom

komórkowym

.

Procesy molekularne, które sterują

cyklem komórkowym są

uporządkowane i ukierunkowane, co

oznacza, że każdy proces następuje w

sposób sekwencyjny i niemożliwe jest

"odwrócenie”cyklu.

Regulacja cyklu komórkowego

obejmuje kluczowe dla komórki

elementy, w tym wykrywanie uszkodzeń i

naprawę materiału genetycznego oraz

różne systemy nadzoru zapobiegające

niekontrolowanym podziałom

komórkowym

.

Procesy molekularne, które sterują

cyklem komórkowym są

uporządkowane i ukierunkowane, co

oznacza, że każdy proces następuje w

sposób sekwencyjny i niemożliwe jest

"odwrócenie”cyklu

.

Rola cyklin i kinaz zależnych od cyklin

Aktywność cyklin i kinaz zależnych od cyklin

(CDKs), determinuje postęp cyklu komórkowego

.

Cykliny i CDKs formują razem aktywny heterodimer, przy

czym cykliny tworzą jednostkę regulatorową, a CDKs pełnią

funkcję katalityczną w obrębie heterodimeru

.

Cykliny nie mają żadnej aktywności katalitycznej, zaś CDKs są

z kolei nieaktywne przy braku obecności partnera

cyklinowego

.

Kinazy zależne od cyklin (CDKs) po związaniu się z cyklinami

ulegaja aktywacji i przeprowadzają

reakcje fosforylacji białek

docelowych, które przez to zostają

zaktywowane lub

inaktywowane

.

Powoduje to skoordynowane wejście komórki w następną fazę

cyklu.

 

Szybkość replikacji w fazie S

Bakterie: 50.000 nk/min, tj. 833

nk/s

Drożdże: 3600 nk/min, tj. 60 nk/s

Płazy 500 nk/min, tj. 8nk/s

Ssaki: 2200 nk/min, tj. 37 nk/s

Stosunek szybkości replikacji prokariontów

do eukariontów 23:1 do 24:1

Budowa błon fosfolipidowych

Funkcje błon

1.

Chronią komórki przed działaniem

czynników fizycznych i chemicznych, a także

przed wnikaniem obcych organizmów, w

szczególności chorobotwórczych

,

2. Regulują transport wybranych substancji z i

do komórki,

3.

Reagują na bodźce chemiczne, termiczne i

mechaniczne,

4.

Pełnią funkcje enzymatyczne, katalizując

różne reakcje metaboliczne

,

5.

Utrzymują równowagę między ciśnieniem

osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz komórki

.

Schemat organizacji białek błonowych

1.

Białko transmembranowe

2. Białko monowarstwy

zewnętrznej

3. Białko monowarstwy

wewnętrznej

4. Białko wewnętrzne błony

Niebieskie

– białka peryferyjne

Białka błonowe występują m.in. w
roli:
1.

Receptorów

- spełniają rolę w

kontaktowaniu się komórki ze
światem zewnętrznym, endocytozie i
innych procesach;
2.

Białek enzymatycznych

oraz

3.

Białek

uczestniczących w

transporcie (kanałów, przenośników,
pomp)

Reticulum endoplazmatyczne

to wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system

kanałów odizolowanych błonami (membranami)

biologicznymi.

Tworzy nieregularną sieć cystern, kanalików i

pęcherzyków.

Reticulum endoplazmatyczne (granularne)

– ER-g –

charakteryzujące się obecnością licznych rybosomów, osadzonych na

jego zewnętrznej powierzchni, rozbudowywana w komórkach szybko

rosnących oraz w komórkach w których zachodzi biosynteza białek

(

np. neurony, komórki nabłonka gruczołowego trzustki).

Retikulum gładkie (agranularne)

– ER-a – nie związane z

rybosomami, stąd jego nazwa – gładkie.

Rozwinięte w komórkach syntezujących niebiałkowe produkty

organiczne (

np. komórki jelita, komórki tkanki tłuszczowej

).

Jego specjalizacją jest detoksykacja (niszczenie substancji

toksycznych). Jest odpowiedzialne m.in. za syntezę tłuszczów

Siateczka śródplazmatyczna i aparat

Golgiego

1 jądro komórkowe
2 por jądrowy
3 szorstka siateczka
śródplazmatyczna
(Rough endoplasmic
reticulum – rER)
4 Gładka siateczka
śródplazmatyczna(sER)
5 rybosom
6

białka, które są

transportowane przez
pęcherzyki transportowe
(7)

8 aparat Golgiego
9 biegun cis aparatu
Golgiego
10 biegun trans aparat
Golgiego
11 cysterna aparatu
Golgiego

Funkcje siateczki śródplazmatycznej:

1. synteza białek (szorstkie) i tłuszczów (gładkie),

2. uczestnictwo w przemianach węglowodanów

3. unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w

komórkach wątroby),

4. transport wewnątrzkomórkowy (cytoplazma

jest w nim rzadsza),

5. dzieli cytoplazmę komórki na przedziały

(kompartmenty), co pozwala na przeprowadzenie

w różnych przedziałach reakcji, które

przeszkadzałyby sobie wzajemnie

Funkcja aparatu Golgiego polega na modyfikacji chemicznej substancji

potrzebnych komórce, bądź wydzielanych poza nią

W strukturach Golgiego odbywa się:

sortowanie i dojrzewanie białek i lipidów

modyfikacje reszt cukrowych glikoprotein i glipolipidów;

synteza polisacharydów oraz mukopolisacharydów (glikozoaminoglikanów, pektyny);

Podstawową jednostką strukturalną aparatu Golgiego jest diktiosom

.

Każdy diktiosom składa się ze stosu podłużnych cystern oraz odpączkowujących

pęcherzyków.

W obrębie diktiosomu wyróżnia się dwa bieguny:

biegun cis (formowania)

biegun trans (dojrzewania)

Od bieguna cis do bieguna trans wzrasta procentowa zawartość lipidów (cholesterolu).

Sieć trans stanowi stację rozdzielczą i sortująca, w której produkty z wnętrza diktiosomu

zostają rozsortowane zależnie od przeznaczenia i zapakowane do odpowiedniego typu

pęcherzyków transportujących

:

białka i lipidy do błony komórkowej, enzymy lizosomalne do

lizosomów i inne substancje do egzosomów np. hormony peptydowe (GH) wydzielane na

drodze egzocytozy, czyli poza komórkę

Aparat Golgiego

Sieć trans stanowi stację
rozdzielczą i sortująca

Pęcherzyki
transportujące