Upload
ivan-rajnovic
View
79
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ptf
Citation preview
27.5.2013
1
FUNKCIJA JEZGRE
�memoriranje genetskih informacija�replikacija DNA�djelovanje gena putem sinteze RNA�utječe na stvaranje membrane�rast - određuje oblik i svojstva organizama�kontrolira sintezu mnogih tvari u citoplazmi�sjedište gena tj. faktora nasljeđivanja
27.5.2013
2
GRAĐA JEZGRE (lat. nucleus)
1. kromatin2. jezgrica (-e)3. jezgrin matriks4. jezgrina ovojnica
• kemijski sastav: �nukleinske kiseline �proteini
- DNK organiziranu u kromosome
- vidljivi samo za vrijeme diobe stanice
JEZGRICA (lat. nucleolus)
funkcija:sinteza RNAkemijski sastav: RNAproteini
- geni koji su odgovorni za sintezu rRNA – prostorno blizu- kromatin u interfazi jače kondeziran -dobro vidljiva u interfazi- tijekom staničnog ciklusa mijenja oblik i veličinu- u telofazi ponovno formiranje
27.5.2013
3
JEZGRINA OVOJNICA
• građa: dvije membrane�vanjska membrana
• prelazi u membrane endoplazmatskog retikuluma
• sadrži “pore” – omogućuju izmjenu tvari između jezgrinog soka i citoplazme
�unutarnja membrana
JEZGRIN MATRIKS-karioplazma
• funkcija: sadrži kromatin i jezgricu (-e)
• kemijski sastav:- kompleks nukleinskih kiselina + proteini
- = kromatin- genetički materijal
27.5.2013
4
Kromatin – svi kromosomi i njihove sastavne molekule
-klupko despiraliziranih niti DNK, proteini, kromosomske RNK, lipidi
-niti DNK s proteinima -10 -30 nm
-Kromonema– osnovna nit DNK –komponente proteinske prirode
- kromatinsko vlakno = nukleoproteid (nukleohiston)
–
•
Proteini u kromatinu
• -Nehistonski - kisela svojstva:
• -strukturni proteini(organizacija DNK unutar jezgre)
• – regulacijski proteini –(kontrola gena)
• – enzimi• (sinteza i popravak DNK)
• -Histonski – bazični • -H1, H2A, H2B, HE i H4 (AK. - arginin i lizin)
• -histoni -elektropozitivni naboj
• –DNK -elektronegativni• -kontrola mehanizma kondenzacije
• - odgovorni za sabijanje molekule DNK (u mitozi)
27.5.2013
5
Nukleosom – osnovna ponavljajuća podjedinica kromatina –--DNK se namata (2,5 puta) oko histona–”niti sa zrncima” -oktamer (osim H1!) ����8 histonskh podjedinica (po 2 mol.)-DNK - 150 nukleotida- H2A, H2B, HE i H4– nukleosomalni histoni – promjer niti 11 nmH1 –element uzdužnog premošćivanja u maksimalno
kondenziranu strukturu kromosoma
Spiralizacija kromatina - pakiranje DNK i histona u kromosome
1. nukleosomi - prvi stupanj sabijanja -DNK se obavija oko jezgre histona
- niz nukleosoma – tvori - vlakno 10 nm – nukleofilament- nukleosom = najjednostavniji raspored DNK i proteina unutar
kromatinske niti od 11nm -temeljnu jedinicu kromatina- U interfaznoj jezgri mali dio kromatina - u tome obliku- ograničen je na gene koji se aktivno prepisuju
27.5.2013
6
2. sabijanje nukleofilamenata u
solenoid 30 nm
– od 6 nukleosoma povezani na H1
– većina kromatina u tome obliku
-H1 – (2 ključna mjesta) -veže se na posebno mjesto na nukleosomu
- povezuje se sa susjednim histonima H1
3. - kromosomsko vlakno -super-solenoid -700 nm –petlje4. - stupanj sabijanja - kromatida kromosoma(1400 nm u čovjeka)
-stupanj kondenzacije-aktivnost gena-za procese replikacije DNK i prepisivanja genetičke informacije – kromosomska nit - relaksirana-gusto pakiran-kondenzirani kromatin– zapreka za enzime
27.5.2013
7
--u interfaznoj jezgri : - eukromatin - nekondenzirani oblik (aktivna DNK, relaksirana-10% -oni dijelovi kromosoma koji se prepisuju u mRNK –citosol- sinteza proteina)
- heterokromatin - kondenzirani oblik (transkripcijski neaktivna DNK, gusto pakiran – 90%)
- u centromerama kromosoma - centromere - replikacija i odvajanje kromatida u mitozi i mejozi
- visokooperativne DNK - izolacija centrifugiranjem gradijenta gustoće -satelitska DNK
Kromosomi- strukture nastale spiralizacijom niti DNK i posebnim načinom pakiranja pomoću histonskih i nehistonskih proteina -zapakirani kromatin
• - definiran oblik i veličinu• - nastaju na samom početku diobe stanice (mitoza) -
• -oocite vodozemaca- četkasti
- Divovski ili politeni kromosomi- dioba ne završava – ostaju zajedno
27.5.2013
8
Struktura četkastog kromosoma u oocitima vodozemaca• -transkripcijski aktivni kromosomi
odvojeni u petlje (s novom RNK)• -linearni kromosom• -veći dio kromatina ostaje u
kondenziranim dijelovima kromosoma (ne prepisuju se)
• - kromomera –
• -povezanost stupnja kondenzacije kromatina i transkripcijske aktivnosti pojedinih dijelova kromosoma
Kondenzirani oblik �neaktivan
Dekondenzirani oblik �aktivan
Dijelovi kondenziranog kromosoma :-kromatide – dvije spiralno uvijene niti
- kinetohori- regija na centromeri –povezuje pojedinu sestrinsku kromatidu za niti diobenog vretena
-centromer – središnji nereplicirani dio DNK -spaja 2 sestrinske kromatide -pričvršćuje kromosome za niti diobenog vretena
-odvajanje kromatida pojedinih kromosoma tijekom anafaze
27.5.2013
9
• -Tamne pruge –(G) nukleotidni parovi A-T
• -geni specifični za određenitip stanice
• -Svijetle pruge –(R) parovi G-C (replikacija u prvoj polovici S faze) -esencijalni geni
•• - mogu se:brojčano označiti• -svrstati prema veličini i obliku
• - odabrati homolozi • (2 kromosoma u paru)
Homologni kromosomi (homolozi)
Čovjek: 2n=46; n=23
Autosomi (22 para)Spolni kromosomi (genosomi)- X Y (m) –XX (ž) - (23 )
Broj kromosoma: diploidan (2n)haploidan (n)
Kariotip – skup svih kromosoma diploidne somatske stanice
Kariogram – kromosomi brojčano i po veličini označeni i odabrani u paru (homolozi)
-prenatalna dijagnostika (kromosomske aberacije fetusa)
27.5.2013
10
• RAZLIKA IZMEĐU EUKARIOTSKOG I PROKARIOTSKOG KROMOSOMA
• 1. - eukariotski kromosomi –linearni ;• - prokariotski –kružni• 2.- DNK eukariotskog kromosoma omotana oko jezgre nukleosoma (gusto pakirana i pravi omče)
• -tijekom diobe, osnovne niti kromosoma se kondenziraju i spiriliziraju – kromatide
• 3. - eukarioti nasljeđuju kromosome iz dvije roditeljske stanice (spermij i jaje)
• – homologni parovi sastavljeni iz kromosoma oba roditelja
• – prokarioti iz samo jedne
Endoplazmatska mrežica (retikulum)
- sustav membrana i cjevčica
funkcija:
- pakiranje i dostavljane proteina u Golgi
- povezuje različite dijelove stanice
- funkcionira kao transportni sustav
- hrapavi ER
- glatki ER
27.5.2013
11
R I B O S O M I• veličina: 15-35 nm - najsitniji organeli-• smještaj unutar stanice:
�pričvršćeni - za membrane ER�slobodni - u citoplazmi, karioplazmi, hondrioplazmi i stromi
� vezani– polisomi -skupine• broj: nekoliko stotina tisuća• oblik: kuglast • kemijski sastav:
�RNA�proteini� lipidi
• funkcija: sinteza proteina• bez lipoproteinske membrane
Građa eukariotskog ribosoma
– 2 podjedinice – rRNK i veći broj proteina
-eukariotske podjedinice--manja podjedinica 40S-(33 proteina)
-većA 60S podjedinica -(50 raznih proteina)
- čine 80S ribosom
27.5.2013
12
Golgijev aparat- sustav membranama omeđenih
mjehurićima - dezmosomi
- uloga: - raspodjeljuje proteine
- dostavlja ih do stanične membrane
- apsorpcija, skupljanje i modifikaciji različitih spojeva
- mjehurići vezikule – sadrže proteolitičke enzimme - lizosomi
-imaju lipoproteinsku membranu
27.5.2013
13
Lizosomi- u stanicama – fagocitozna aktivnost- 0,2 – 0,5 µm - lipoproteinska membrana- Primarni lizosomi – nastaju pupanjem
iz Golgijeva aparata
- proteolitički i hidrolitički enzimi - sadržaj kiseo – enzimi aktivni pri
niskim pH vrijednostima
- funkcija: - stanična probava- fagocitna sposobnost– recikliranje istrošenih staničnih komponenti
- procesi endo i egzocitoze
Peroksisomi ili mikrotjelašca- mali organeli, kugličastog oblika – 0,3- 1,5 nm
- lipoproteinska membrana
- Oksidacijski procesi - oksidacijski enzimi
- katalaza i urat-oksidaza- Sporedni produkt H2O2 ,
- katalaza razlaže - H2O2����H2O+O2
- oksidira fenole, formaldehid,mravlju kiselinu
i alkohol u reakcijama u kojima se
- H iz određenog spoja spaja se sa H2O2
- spoj bez H i vode (reakcija važna za stanice bubrega i jetre )
- peroksisomi detoksiciraju toksične spojeve koji dospiju krvotokom
27.5.2013
14
i- oksidativna razgradnja masnih kiselina - β-oksidacija
-skraćivanje alkilnih lanaca mk. - 2 C atom – u - Acetil-CoA
-izbacuje se iz peroksisoma u citosol – služi za druge biosinteze
- β-oksidacija - u sisavaca – peroksisom- mitohondriji
-u kvascima i biljnim stanicama – isključivo u peroksisomima
Biljne stanice: 2 vrste peroksisoma -
-listovi-oksidacija sporednih produkata- fotorespiracija (ugradnja CO2 u CHO
- koristi kisik a oslobađa CO2)
-klijajuće sjemenke (bogate mastima)-pretvaranje mk. iz masti u sjemenkama u šećer
- glikoksilatni ciklus - glioksisomi
Mitohondriji – metaboločki procesi- izvor energije u stanici (95% ATP)
- oksidativna fosforilacija- aerobna proizvodnja ATP -elipsoidni organeli, 2-3 µm x 0.5 -µm
-dvostruka lipoproteinska membrana
- vlastiti genomu (DNA, RNA, enzime i ribosome)
- sudjeluju u staničnom disanju (ATP)
- Podrijetlo:- simbiotski prokariota
- sarkosomi (mišićne stanice miokarda)
27.5.2013
15
Citoskelet- složena mreža proteinskih niti• Funkcija: - određuje stanici,
čvrstoću, oblik i potporu• -omogućava usklađeno kretanje
stanice i organela unutar stanice• - regulira organizaciju
unutarstaničnih struktura (kromosoma tijekom mitoze)
• Podjela:-mikrofilamenti – (aktin -miozin)intermedijarni (vimetin, lamin)
• mikrotubuli (tubulin)• -različite proteinske podjedinice
Proteinski filamentiMikrofilamenti ili aktinski filamenti
–fleksibilne strukture-linearni snopovi - raspršeni po stanici – ispod st. membrane-osnovno vlakance –filamentozni F-aktin2-spiralna lanca
-polimer globularnog G-aktina
- aktin – dominantan protein u filamentima pp. mišićnog tkiva - miozin
- djeluje i samostalno-cilindrične stanice crijevnog epitela
- kontrakcija skeletnih mišića (ključna stukturna orijentacija aktinskih i miozinskih vlakana)
-važni za gibanje stanica- kontraktilni prsten - (akitnski filamenti –
oko stanica-telofaza) - citokineza
27.5.2013
16
Intermedijarni filamenti(izduženi, nitasti proteini – oko 10nm)
- mehanička potpora citoplazme- u kralježnjaka intermedijarna
vlakna1.- keratinska vlakna –epitelne st.2.- vimetin–različite stanice (fibroblasti,st. endotela, bijele krvne st.)
3.-neuroifilamenti-glavni element citoskeleta-akson –dendrit-triplet neurofilamenata
4.-jezgrina lamima –• -dvodimenzijske nakupine• - brzo se razgrađuju i ponovno
stvaraju u spec. fazama mitoze• -
Mikrotubuli- sve stanice- šuplje nerazgranjene cjevčice -tubulin
-globularni polipeptidi- uključeni u stanične procese i strukture
Uloga:
-formiranje diobenog vretena
• -smješteni oko jezgre
27.5.2013
17
Centrosom– mikrotubuli izlaze iz centrosoma -aster-središte organizacije mikrotubula - u svim animalnim i stanicama nižih biljaka
- 2 para centriola
- svaki centriol - 9 skupina mikrotubula + u tripletima 3 (9+3)
Životinjska stanica
27.5.2013
18
Biljna stanica
Razlike između biljne i životinjske stanice
ORGANEL BILJNA STANICA
ŽIVOTINJSKA STANICA
CENTROSOME(DVA
CENTRIOLA)
- +
KLOROPLASTI + -
STANIČNA STIJENKA
+ -
VAKUOLA + -
27.5.2013
19
P L A S T I D I
Proplastid
Etioplast
KromoplastKloroplastLeukoplast
K L O R O P L A S T I• zelene boje• djelomično autonomne organele
– nastaju iz proplastida (prethodnici plastida), leukoplasta ili kromoplasta
– razmnožavaju se vlastitom diobom (genom !)� sadrže nukleinske kiseline i ribosome
• veličina: nekoliko µm (Ø oko 5 µm)• broj: jako varira (5-200)• funkcija:
– fotosinteza (klorofil) – stvaranje škroba– sinteza lipida i masnih kiselina
• oblik: većinom lećast– rjeđe okrugao ili eliptičan
27.5.2013
20
vanjska membrana
unutrašnjamembrana
ribosom
stroma (matrix)
tilakoidi grana ( paketi )
membrana tilakoidatilakoid
lanac DNK
škrobno zrno
tilakoidistroma
GRAĐA KLOROPLASTA
Kloroplasti: - fotosintetski aktivni plastidi Pigmenati: - klorofil A (modrozeleni) i klorofil B (žutozeleni) i karotenoide (u manjem omjeru)
27.5.2013
21
-broj i veličina vakuola ovisi o vrsti stanice : -u embrionalnim st. – nema- u diferenciranoj st. 80% volumena
-2- membrane -plazmalema – obavija - protoplast
- vakuolu od citoplazme odjeljuje tonoplastStanični sok –•Vodena otopina raznih produkata životne aktivnosti protoplasta
Sastavni dijelovi staničnog soka• voda (oko 90%)• biljne boje• alkaloidi• glikozidi• tanini• pektini•otopljeni ugljikohidrati, masti...•-sadržaj kiseo
V A K U O L A
• -tonoplast- propustan za vodu• - za male molekule ne• -konc. sadržaja vakuole -veća od konc.
citosola i izvanstanične tekućine• - voda osmotski ulazi u vakuolu (kao i u
stanicu u hipotoničnoj otopini)• - stalni pritok vode uzrokuje: • 1. - širenje vakuole • 2.- ulaženje vode u stanicu kroz stjenku
• - hidrostatski tlak –turgor (5-20 atm) • - biljke rastu produljenjem stanice• - uzrok produljenju - rastezanje stanične stjenke
• (ulaz vode stvara veliki tlak)
27.5.2013
22
Stanične raznoličnosti Oblik stanice• kuglast (rijetko), elipsoidni,
vretenast•-parenhimski
• (svi smjerovi isti)• - organizmi koji su završili rast
• - izodijametrični, kubični, poliedrični
• -prozenhimski (krajevi zašiljeni)
• - prizmatični do vlaknatih oblika
• – organizmi koji rastu
Veličina stanice1. Mikronima-10³ (0.001)2. Nanometrima -10 -63. Angstremima – 10 -7
- najmanja - bakterije - mikrokoki 0,2 nm- prosječna vel. 10-100 nm
- najveće - cijevi mlječike - (više jezgara, konoplje,
lana, kopriva)
- mikroskopsko područje do 400 nm
Struktura stanice- Stanična stjenka- Protoplazma- Vakuola
- inkluzije ili ergastični produkti
- škrob, aleuron, stanična stjenka, sadržaj vakuole, kristali, kapljice masti
27.5.2013
23
Protoplast- živi sadržaj stanice - (simplast)Apoplast - neživi sadržaj stanice (stanična stijenka)
Protoplazma ili protoplast• živi sadržaj stanice (sastoji se od citoplazme i jezgre)• citoplazma se sastoji od osnovne citoplazme ( hijaloplazme ) i citoplazmatičnih membrana: plazmaleme i tonoplasta
Unutar hijaloplazme nalaze se organele:• dvomembranske organele: - plastidi ( kloroplasti, kromoplasti, leukoplasti )
mitohondriji• jednomembranske organele: - endoplazmatski retikulum (granularni i agranularni)
Golgijev komplex (GA)lizozomi sferosomi..
• nemembranske organele: - ribosomi i mikrotubule
Dijelovi biljne stanice
�MEZOPLAZMA ( središnji dio)�PLAZMALEMA
(plazmatske
membrane)
�TONOPLAST
JEZGRA ( nukleus) CITOPLAZMA
VAKUOLA
STANIČANASTJENKA
27.5.2013
24
Citoplazma (protoplazma)-Plazmalema (lipoproteini, ugljikohidati)–granični sloj citoplazma – stanična stjenka-Mezoplazma – središnji dio citoplazme (organele)-Tonoplast – vakuola – citoplazma-odgovorni za semipermeabilnost- važna svojstva za ulaženje i raspodjelu tvari u protoplazmi
- Intrabilnost- ulaženje tvari iz okoline u protoplazmu- Permeabilnost – do vakuole
Fizikalno kemijska svojstva citoplazme- Biogeni elementi: O (60%), H (10%), N (3,5%), C (20%), Fe, Si, P, Ca, K, Cl, Na
- Voda 70%- Organski i anorganski spojevi:
• Važnost biogenih elemenata za biljnu stanicu
• Ca2+ i K+ - viskoznost protoplazme,• Ca2+ i Mg2+ oksalati - za jačanje stanične stjenke• N - sastavni dio klorofila• P - sastavni dio organskih spojeva (nukleotidi ADP, ATP, NADP, polifosfati) • sudjeluju u mnogim fiziološkim procesima (fosforilacija, sinteza nukl. kis..)• S - sastavni dio koenzima A i mnogih karboksilaza i transaminaza• Fe - sudjeluje u sintezi klorofila, sastavni dio citokroma i ferodoksina
27.5.2013
25
Slobodna voda• predstavlja vodu koja struji od korijena preko stabljike do lišća gdje se isparava • služi za transport tvari od korijena do nadzemnih organa• reguliranje topline biljke
Vezana voda (4 - 7%)• osmotski (vezana za ione i male molekule)• koloidno (vezana na koloidne micele)• higroskopski vezana voda (čvrsto adsorbirana voda)
PROTOPLASTKemijski sastav protoplasta
Voda i oblici vode u biljci
Organski spojevi:
• proteini (55%),• masti (12%), • ugljikohidrati (12%),• lipidi (2-3%),• soli (7%)
•
PROTOPLASTKemijski sastav protoplasta
Anorganske tvari
• u vidu soli • u vidu spojeva sa organskim tvarima
27.5.2013
26
- hidrofobni koloidi ( metalne soli) – hidrofilni koloidi (bjelančevine)
- SOL STANJE - (čestice neovisne)- GEL STANJE - (mrežasta struktura)
•sustav koloida u kojem je voda disperzna sredina u kojoj su raspršene ili otopljene različite koloidne tvari
• koloidi imaju veliki afinitet za vodu (sposobnost bubrenja)• proces aktivnog nakupljanja vode naziva se bubrenje, a stanje bubrenja
protoplazme kao njegova hidratacija
• Viskoznost - fiziološko svojstvo citoplazme da bude kompaktna tj. da se odupire tzv. „curenju“
• Koloidi citoplazme pokazuju manju ili veću viskoznost, ovisno o tome da li su intermolekularne sile između molekula slabije ili jače
PROTOPLAST- karakter hidrofilnih koloidaFizikalno-kemijska svojstva protoplasta
-elastičnost (sol - gel stanja)-kod strujanja citoplazme-koagulacija bjelančevina
-Selektivna propustljivost (semipermeabilnost) -(temelji se na primanju i iznošenju tvari iz stanice)
Turgor-tlak staničnog sadržaja na staničnu stjenku –turgoscencija – čvrstoća biljke– osmotski tlak – vrši otapalo na selektivnu membranu
• Plazmoliza – odvajanje protoplasta od stanične stjenke• Do plazmolize dolazi kada se živu stanicu stavi u hipotoničnu otopinu pri čemu voda izlazi van• Deplazmoliza
PROTOPLASTFizikalno-kemijska svojstva protoplasta
27.5.2013
27
KRETANJE CITOPLAZME
• ROTACIJSKO - citoplazma uz staničnu stijenku, “rotira”
npr. vodene biljke; strujanje nakon podražaja
• CIRKULACIJSKO - citoplazma uz staničnu stijenku, u različitim smjerovima
npr. dlake, korjenove dlačice
• FLUKTUACIJSKO – “ritmičko pulsiranje” citoplazme, mijenja smjer nakon nekog vremena
npr. gljive, alge