Jądro komórkowe – budowa i funkcje

Funkcje:

• Przechowywanie informacji genetycznej

• Synteza DNA – replikacja

• Synteza RNA – transkrypcja

• Synteza rybosomów i za rRNA – odpowiada jąderko

zachowuje ciągłość z innymi strukturami np RE

Otoczka jądrowa:

• Podwójna błona-powstała poprzez uwypuklenie błony i utworzyła otoczkę (mamy odczynienia z 4 warstwami fofsoflipidów), zewnętrzna podobna do struktury ER, wewnętrzna- miejsce wiązania dla chromosomów i blaszki jądrowej- struktury laminy

• Cechy:
  -asymetria strukturalna i czynnościowa błon

Blaszka jądrowa- laminy- podpora strukturalna otoczki jądrowej, przytrzymywanie i tworzenie podpory otworów w otoczce

laminy wiążą się przez specyficzne białka (LAP2 itp)

Kompleksy porowe przyłączone SA do błon osłonki przez glikoproteiny (gp62, gp190, gp210).
nukleoporyny- białka kompleksu porowego

1. Otoczka jądrowa 2. Pierścień cytoplazmatyczny 3. Szprychy 4. Koszyk 5. Filamenty(włókienka)-przytrzymywanie i nakierowanie cząsteczk do kompleksu transportowego

Transport jądrowo – cytoplazmatyczny

Błona przepuszalna dla jonów i małych cząsteczek

Transport cząsteczek przez kanał centralny jądrowego kompleksu porowego wymaga dostarczenia energii z hydrolizy ATP lub GTP. Przemieszczanie cząsteczek, np. białek z cytoplazmy do jądra można podzielić na kilka etapów:

1. Białko, do którego przyczepiona jest sekwencja sygnałowa(importy) (ang. NLS - nuclear localization sequences), łączy się z receptorem cytoplazmy podstawowej.

2. Kompleks białko przenoszone-sekwencja sygnałowa-receptor przyczepia się do jądrowego kompleksu porowego. Biorą w tym udział białka zwane nukleoporynami, których w strukturach jądrowego kompleksu porowego znajduje się ok. 100.

3. Przy udziale białkowego nośnika transportującego wahadło (ang. carrier) odbywa się transport dojądrowy.

4. Uwolniony receptor wraca do cytoplazmy.(zdjecie)

NLS-(nukleopzamina)- sygnał lokalizacji jądra, opiekuńcze o kilkuaminokwasowej sekwencji
Transport: białek z zachowaniem struktury i rybosomów w pełni uformowanych
Białko Ran-GTP-aza- odpowiada za interakcje importy z transportowanym białkiem, specyficznie wiąże GTP

Sekwencja sygnałowa NLS, sekwencje rozpoznawania jądra
Sekwencja sygnałowa NES, sekwencje eksportujące
Rozpoznawanie przez białka z rodziny importy

Do z : wobó w transporcie biotą udział importyny równe sekwencje sygnałowe

Transport: białek z zachowaniem struktury, i rybosomów w pełnym uformowaniu

Macierz jądrowa:

• Białka tworzące kompleksy z RNA

• Komórkowo specyficzne białka – zależnie od rodzaju komórki

• DNA macierzy (25%)

• RNA macierzy (prekursorowy rRNA i mRNA) – podstawa struktury macierzy – rybonukleinowe filamenty rdzeniowe

Chromatyna:

• Kompleks DNA, histonów i białek niehistonowych

• Różny poziom kondensacji

Dwie postaci chromatyny: które moga w siebie przechodzić

• Heterochromatyna –skondensowana, nieczynna transkrypcyjnie:
  -powtarzające się sekwencje nietranskrypcyjne (również transpozony- mobilne elementy genetyczne, fragmenty kwasu nukleinowego które mogą zmieniać położenie w obrębie chromosomu) sekwencje satelitarne
  -centormery -miejsca wiązania chromatyd siostrzanych , telomery- na końcowych elementach chromosomów

• Euchromatyna – czynna transkrypcyjnie, rozwinięta, cienkie nici – całkowicie rozwinięte odcinki chromosomów, czynna transkrypcyjnie – synteza RNA, genom ludzki 7-10% całej chromatyny

Nukleosomowa budowa chromatyny

Stabilizacja struktury

Sposób upakowania chromatyny w jądrze:
Solenoid – włókno chromatynowe
domeny – jednostki funkcjonalne podczas replikacji

1. Podwójna nić DNA

2. Nukleosom

3. Solenoid

4. Pętle domenowe

5. Chromosom miotyczny

(zdjecie-łańcuch nukleosomów)

Jąderko

Pętle (10) chromatyny zawierające geny kodujące rRNA z różnych chromosomów interfazowych – formowanie jąderka

80-90% białek,3-13% Rna 3-18-Dna

Synteza prekursorowego rRNA formowanie podjednostek tworzących rybosomy

• Liczba, wielkość, kształt zależą od: typu komórki, zaangażowani w syntezę białek

• 25% objętości jądra; liczba nie przekracza liczby organizatorów jąderka (NOR) na chromosomach jąderkowych

• Plemniki, erytrocyty ptaków – brak

• Organizator jąderka (NOR – nucleolus organizer region) jest to fragment genomu zawierający powtarzające się sekwencje kodujące cząsteczki 18s I 28s rRNA podzielone interonami

Jadra dodatkowe: !!

• Ciała jądrowe – proste i zwinięte (białko p80-koilina, czynniki odpowiedzialne za składanie mRNA, dojrzewanie rRNA, formowanie końca 3’m RNA histonów. Cacjal badies.

• Jądra dodatkowe – poć żakowanie jądra wraz z otoczka, oocyty owadów, wijów, stawonogów, skorupiaków a także ssaków. Funkcja:gromadzenie materiału zapasowego oraz udzaił w dojrzewaniu mRna

Cykl życiowy komórki i podział

Interfaza

Faza G1- komórka po podziale normalny metabolizm komórki, trwa od zakończenia podziału do początku syntezy DNA

Faza S – synteza i replikacji (powielenie) DNA

Faza G2 - przygotowanie do podziału synteza białek związanych z regulowaniem podziału.

Podziały – ROLA:

1.Wzrost

2.Naprawa uszkodzeń

3.Reprodukcja

1 i 2 mitotyczny

3 mejotyczny

Typy podziałów:

• Organizm prokariotyczny normalny podział

• Okrganizm eukariotyczny

Kariokineza: (podział materiału genaetycznego)
*MITOZA

*MEJOZA

Cytokineza (dwie potomne komówrki)

Podziały komórek eukariotycznych vs prokariotycznych

1. Więcej DNA – czasem 700 x

2. Obecność chromosomów

3. Wrzeciono podziałowe

4. Dyspersja i odtworzenie jądra

5. Powielanie i rozdzielanie organelli

Kluczowe znacznie

Chromosomy

Wrzeciono podziałowe

Chromosom podzielowy po replikacji DNA 2n, 4c

kondesyna-wspomagają kondensację chromosomów

Typy chromosomów metafazowych:

• Metacentryczny- na środku, centralnie, medialnie

• Telocentryczny, submedialnej, druga ta część troche krótsza

• Akrocentryczny-druga załkiem krótsz

• Submetacentryczny-bez konć

Telomery – koniec chromosomu – skraca się przy każdym podziale, długość charakterystyczna dla wieku .(wyjątek komórki potomne one mają tyle samo teomerów)
Telomeraza ma wewnętrzny wzorzec – matryce RNA - na drodze odwrotnej transkrypcji – synteza telomerowych fragmentów DNA

Telomer- stabilizuje struktury chromosomów.

Centromer-połączenie chromatyd siostrzanych

Kinetochor –jednostaka funkcjonalna

• trzy płytki :
  1. Luźna sieć włókien i fi lamentów
  2. Płytka środkowa włóknista
  3. Płytka ziarnista

• Kontrola segregacji chromosomów

• zakotwiczenie włókien wrzeciona

• inicjacja polimeryzacji i depolimeryzacji mikrotubul(ilość mikrotubuli jest rózna)

Chromosomy olbrzymie:

• poligeniczne – wielokrotna endoreplikacja bez podziału mitotycznego

• szczoteczkowe – profaza I mejozy w oocytach kręgowców, przejściowa dekondensacja i wytworzenie pętli

Wrzeciona astralne, anastralne – rośliny nasienne
Centrum polimeryzacyjne mikrotubul

Typy wrzecion podziałowych

-rozproszone-owady

-jednobiegónowe-muchówka

-asymetryczny-modliszka

-zewnętrzne pierwotne-brzudnice

-zewnętrzne zaawansowane

-wewnętrzne-pierwotniaki, niektóre glony, grzyby

-anastralne-rośliny wyższe*

-astralne-większość zwierząt*

Astralne- astrosfera, włókna, centriole, chromosomy ;Mikrotubule astralne, kinetochorowe, biegunowe

Anastralne- brak centrioli

Mikrotubule, złożone z tubulin dimerów alfa i betta, na jednym końcu cząteczka alfa (-) drugi koniec betta(+)

Mitoza (2n i 1n)-podziałowi ulegają komórki somatyczne i gamety – zwiększanie liczby komórek, naprawa uszkodzen

1. Profaza

2. Prometafaza

3. Metafaza

4. Anafaza

5. Telofaza

Profaza (2n; 4c po replikacji)

• Kondensacja chromosomów

• Tworzenie wrzeciona między oddalającymi się centrosomami :
  -replikacja centriol
  -wzrost włókien wrzeciona

• Zanik jąderka

Prometafaza

• Rozpad otoczki jądrowej – degradacja lamin

• Przyłączenie chromosomów do mikrotubul

• Aktywne ruchy chromosomów

Metafaza

• Ustawienie chromosomów w płaszczyźnie równikowej

• Rozdział organelli i pozostałych składników cytoplazmy