03.10.2oo9r.

Dr inż. Chmurzyńska

egz. Pisemny, poprawka ustna

Friedman i wsp. ; Genetyka; Urban&Partner

Drewy i Ferenca; Podst. Genetyki dla studentów i lekarzy

BUDOWA KOM. ZWIERZĘCEJ, CYKL KOMÓRKOWY

• TYPY KOMÓREK- Procaryota i Eucaryota

• Porównanie struktury kom. prokariotycznych i eukariotycznych

• Budowa kom. zwierzęcej

1. Błona kom.:

1. Wyróżnia się zwykle warstwą lipidową zew. - od str. środkowej oraz warstwą lipidową cytoplazmatyczną - od str. protoplazmy

2. Błony są asymetryczne pod względem swojej struktury i funk. - każda pow. błony zawiera inne skł. i wykazuje odmienną aktywność enzymatyczna

3. Większość cząst. fosfolipidów i glikolipidów jest uporządkowana w dwuwarstwę, … rozpuszczalnikiem dla integralnych białek błonowych oraz barierą rozpuszczalności

4. Model płynnej mozaiki - błony to dwuwymiarowe roztwory przestrzennie zorientowanych lipidów i sferycznych białek ; (białka cytoplazmatyczne, transportowe, budulcowe, antygeny, enzymatyczne)

2. Białka błonowe:

1. Integralne - można je wydzielić z błony jedyni poprzez zniszczenie jej struktury

2. Powierzchniowe - można je wydzielić z błony przy użyciu roztworów soli lub czynności chelatujących

3. RE

1. Siateczka wewnątrzplazmatyczne szorstka - powierzchnia z rybosomami, zachodzi tam synteza białek kom.

2. Siateczka wew. gładka - synteza kw. tł i fosfolipidów

3. Kompartyment (=część podzielonej symetrycznie powierzchni) komórkowy obejmujący sieć powiązanych ze sobą pęcherzyków otoczonych błoną

4. APARAT GOLGIEGO:

• podst. element strukturalny- diktiosom (spłaszczone cysterny ułożone w formie stosu)

• większość białek syntetyzowanych przez rybosomy wydzielana jest przez ER wewnątrz małych pęcherzyków-sekrecja białek

• pęcherzyki te transportują białka do aparatu G., gdzie zachodzi ich chem. modyfikacja (np. dodanie łańcucha oligosacharydowego, przyłączenie kw. tłuszczowych) oraz sortowanie (segregacja białek pod względem ich miejsca docelowego np. białka błonowe i wydzielnicze)

5. JĄDRO KOMÓRKOWE:

• największe organellum w kom., otoczone przez podwójną błonę zawierającą różne typy białek. W niektórych kom. zewn. bł. jądra połączona jest z siateczką endoplazmatyczną szorstką

• w otoczce jądrowej występują pory (kompleksy porowe), które funkcjonują jako kanały regulujące przepływ cząstek pomiędzy jądrem a cytoplazmą; w tych kompleksach - białka transportowe

• pory tworzą na swój sposób szkielet

• Podst. składniki jądra kom. i DNA w postaci mniej lub bardziej skondensowanej chromatyny, kariolimfa, matriks, jąderko, otoczka jądrowa

• Chromatyna to interfazowa postać chromosomów. Jest strukturą zawierającą DNA i specyficzne białka- histony

• Kariolimfa- najbardziej uwodniona część jądra

• Matriks (macierz)- białkowy szkielet wewnątrzjądrowy odpowiedzialny za utrzymanie struktury przestrzennej chromatyny

• Jąderko - najbardziej skondensowana część jądra; gł. z RNA; miejsce okresowego gromadzenia RNA będącego produktem działania genów dla prerybosomalnego RNA

CYKL KOMÓRKOWY:

• Szereg zmian biofizycznych i biochemicznych komórki zachodzących między końcem jednego i końcem następnego podziału

• Na cyklu kom:

• Interfaza- czyli okres pomiędzy kolejnymi podziałami komórki i samym podziałem kom (mitozą)

• Faza M- okres podziału kom.

FAZY CYKLU KOMÓRKOWEGO

A. INTERFAZA:

• FAZA G1- nowopowstałe komórki wchodzą w fazę wzrostu, w trakcie której zachodzą intensywne procesy anaboliczne, dochodzi do zwiększenia masy i objętości komórki

• FAZA S- w trakcie fazy zachodzi replikacja DNA, która przygotowuje komórkę do podziału pod względem „zawartości DNA”

• G2 - bezpośrednie przygotowanie do Mi poprzez syntezę odpowiednich białek (np. wrzeciona kariokinetycznego)

• [G0 - nie zawsze występuje ta faza, jest to stan spoczynkowy komórki; brak zdolności do podziału , do syntezy DNA]

BUDOWA CHROMOSOMÓW. MITOTYCZNE PODZIAŁY KOM.

- w trakcie interfazy chromatyna jest rozluźniona, natomiast w czasie podziału dochodzi do kondensacji chromatyny i powstania chromosomów

- chromosomy powstają po to, by łatwiej (i równo) podzielić materiał do komórek potomnych

- DNA występuje w kom. w postaci chromatyny, której kondensacja zależy od fazy cyklu, w którym znajduje się komórka

TERYTROIA CHROMOSOMOWE- chromosomy zajmują określone miejsca (terytoria). W jądrze komórkowym każdy chromosom zajmuje ściśle określone miejsce, tzw. terytorium chromosomowe (CT - chromosome territory). To terytorium wraz z przestrzeniami międzychromosomowymi (IC - interchromosome compartment) oraz elementami macierzy jądrowej tworzy wewnątrzjądrową architekturę. Wzajemne umiejscowienie chromosomów

prawdopodobnie stanowi jeden z ważnych czynników epigenetycznych regulujących ekspresję genów i prawidłowe funkcjonowanie genomu

CHROMATYNA

• interfazowa postać chromosomów składa się z DNA i RNA, białek histonowych i niehistonowych,

BIAŁKA CHROMATYNY:

• HISTONY- zasadowe białka połączone z DNA. W komórkach somatycznych zwierząt znajduje się z 5 rodzajów białek histonowych (H1, H2A, H2B, H3, H4)

• BIAŁKA NIEHISTONOWE- niejednorodna grupa białek

RODZAJE CHROMATYNY:

• EUCHROMATYNA- rozluźniona część chromatyny, podlega cyklicznym procesom kondensacji i dekondensacji. Ta forma chromatyny umożliwia dostęp białek do DNA w trakcie ekspresji genów. W znacznym stopniu zawiera sekwencje genowe!

• HETEROCHROMATYNA- skondensowana frakcja chromatyny; niektóre frakcje kondensują raz na zawsze

UPORZĄDKOWANIE STRUKTURALNE CHROMATYNY:

- przyjmuje różne poziomy nukleosom- solenoid- struktury wyższego rzędu

NUKLEOSOM:

• Podstawowa jednostka strukturalna chromatyny zawiera frag. DNA oraz po 2 cząst. każdego z histonów H2A, H2B, H3, H4 oraz 1cząst. Histonu H1

• DNA owija się w postaci lewoskrętnej spirali wokół deskowatego kształtu oktameru histonów

• Nukelosomowa struktura chromatyny wsytępuje we wszystkich kom. Eukariotycznych, z wyjątkiem plemników

SOLENOID

• Struktura wyższego rzędu, w tworzeniu której niezbędny jest histon1

BUDOWA CHROMOSOMÓW METAFAZALNYCH:

• Chromosom w stadium metafazy jest zbudowany z 2 chromatyd połączonych w przewężeniu pierwotnym zwanym centromerem

• Chromatydy zawierające ideat. Cząst. DNA

• Centromer dzieli chromosom na ramię krótkie (p) i długie (q)

• Części końcowa ramienia chromosomowego naz.jest telomerem.

• Telomer skł.się z powtarzającej się sekwencji 6-nukleotydowej

• Niektóre chromosomy mają przewężenia wtórne, tzw. Obszar jąderkotwórczy odpowiedzialny za formowanie jąderek w trakcie interfazy

1 nić DNA z 1 jądra- długośc nawet 2 m!

RODZAJE CHROMOSOMÓW:

• Autosomy- w grupie akto. Występują pary chromosomów homologicznych

• Chromosomy homologiczne mają identycznie uszeregowane loci tych samych genów

• W każdej parze jeden chromosom pochodzi od matki a drugi od ojca

• Heterochromosomy- chromosomy płci, u ssaków X i Y, XX- samica, XY- samiec

• Chromosomy X i Y różnią się pod względem wielkości, morfologii oraz „składu” (zawierają różne sekwencje)

- liczba chromosomów występujących w jądrze prawidłowej komórki somatycznej to 2n, 46 chromosomów, 23 pary

-liczba chromosomów występująca w jądrze prawidłowej komórki generatywnej określona jest mianem haploidalnej (1n)

Kariotyp- kompletny zestaw chromosomów komórki somatycznej organizmu. Kariotyp jest cechą charakterystyczną dla osobników tego samego gatunku, tej samej płci oraz dotkniętych tymi samymi aberracjami chromosomowymi (albo całkowicie zdrowymi). W kariotypie wyróżnia się autosomy (chromosomy nie różniące się u osobników różnych płci, u człowieka 22 pary) oraz chromosomy płci.

Kariotyp przedstawiany jest graficznie na idiogramach, zwykle w czasie metafazy mitozy, jako wynik badania cytogenetycznego.

Co się dzieje w trakcie FAZY S:

- przed każdym podziałem mitotycznym kom. ilość DNA w jądrze podwaja się, aby każda z dwóch potomnych kom. otrzymała właściwą cześć DNA

- jeżeli ilość DNA wyrazimy za pomocą umownych wartości C to po replikacji zawartość DNA w jądrze kom. Wynosi 4C.

PODZIAŁ MITOTYCZNY:

- w komórkach somatycznych => komórkach ciała. Trwa przez całe nasze życie

- w jej trakcie 4 fazy- profaza, metafaza, anafaza, telofaza

PROFAZA:

• Rozpoczyna się proces kondensacji chromatyny

• Centriole- odpowiedzialne za powstanie wrzeciona podziałowego, rozchodzą się do przeciwległych biegunów kom.

• W obrębie jądra komórkowego zanikają jąderka

• błona kom. Ulega dezintegracji

METAFAZA:

• W tej fazie chromosomy są rozprzestrzenione w całej hom.

• Następuje formowanie wrzeciona podziałowego, którego włókienka łączą się z centromerami chromosomów- do każdego chromosomu dochodzą włókienka z dwóch przeciwległych biegunów

• Rys. chromosomu

• Po ustawieniu się chromosomów w płaszczyźnie równikowej kom. Rozpoczyna się podział centromeru wzdłuż osi podłużnej chromosomu

• Podział chromosomu- z reguły wzdłuż osi, rzadko przez podział poprzeczny

• Kondensacja chromosomów w trakcie metafazy jest b.duża

ANAFAZA:

• Po podzieleniu chromosomu chromatydy siostrzane stają się chromosomami siostrzanymi, które pod wpływem kurczących się włókienek wrzeciona podziałowego przesuwają się do przeciwległych biegunów kom.

TELOFAZA:

• Telofazie zachodzą procesy odwrotne do tych, które zachodzą w profazie

• Chromosomy ulegają dekondensacji, odkodowuje się bł. jądrowa oraz jąderka

ZAKOŃCZENIE:

• Kariokineza- dwa jądra potomne mające jak kom. macierzyste taką samą liczbę chromosomów, kom. diploidalna

• Po zakończeniu następuje cytokineza, podział cytoplazmy i rozdział organelli

• Kom. dzieli się na 2 komórki potomne przez przewężenie cz. środkowej

6

G1 10-12h

S 6-8h

G2 2-4h

M