Opracowanie na egzamin z Biol-komu i na kolokwia PDF

Preview

Summary

Wakuola. Wakuola to wydzielona przestrzeń w cytoplazmie wypełniona sokiem komórkowym (wakuolarnym) zawierającym przede wszystkim wodę, a ponadto substancje zapasowe, wydaliny i wydzieliny komórki. Otoczona jest pojedyncza błoną białkowo-lipidową, tzw. tonoplastem. Skład soku wakuolarnego: 1) Woda; 2...

Description

Wakuola. Wakuola to wydzielona przestrzeń w cytoplazmie wypełniona sokiem komórkowym (wakuolarnym) zawierającym przede wszystkim wodę, a ponadto substancje zapasowe, wydaliny i wydzieliny komórki. Otoczona jest pojedyncza błoną białkowo-lipidową, tzw. tonoplastem. Skład soku wakuolarnego: 1) Woda; 2) Związki nieorganiczne, sole, jony K, Na, Ca, Fe, Mg; 3) Związki organiczne: cukry, aminokwasy, białka enzymatyczne, kwasy organiczne (kwas jabłkowy i kwas cytrynowy, które nadają kwaśny smak owocom); 4) Barwniki: a) Antocyjany – nadają czerwone, niebieskie lub fioletowe zabarwienie organom roślin; ich barwa zależy od pH soku komórkowego, prawdopodobnie pełnią w organizmie funkcję obronną; antocyjany zbudowane są z reszty cukrowej połączonej z aglikolem, którym jest barwny związek z grupy antocyjanidyn. Stosujemy je jako chemiczny dodatek do żywności pod nazwą E163 (zabarwienie oranżad, napojów alkoholowych, dżemów itd.); b) Flawony – barwniki o żółtej barwie, występujące m.in. w mandarynce. 5) Garbniki – substancje służące do garbowania skóry; występują w komórkach kory i w niektórych owocach, np. w borówkach, a także m.in. w zielonej herbacie. Chronią przed działaniem szkodliwych mikroorganizmów.; 6) Alkaloidy – związki nadające gorzki i cierpki smak, do alkaloidów nalezą m.in. nikotyna, morfina, chinina, kofeina, kodeina itd.; 7) Wydaliny; 8) Wydzieliny; 9) Ciała stałe – nierozpuszczalna wodzie – np. kryształy szczawianu wapnia (rafidy, druzy, styloidy) oraz węglany wapnia (cystolity).

Budowa tonoplastu: 1) Fosfolipidy (30-40%): a. Fosfatydylocholina (54%); b. Fosfatydyloetanoloamina (24%); c. Kwas fosfatydowy (12%); d. I inne… 2) Lipidy neutralne 60-70%; 3) Białka w stosunku 0,42 : 0,82 do fosfolipidów; 4) Akwaporyny.

Wakuola dzieli się na: a) Wakuolę lityczną (wegetatywną) – odpowiednik lizosomów;

b) Wakuolę gromadzącą materiały zapasowe [np. PSV gromadząca białko, która dzieli się na prostą (mającą tylko bezstrukturalną matrix np. u grochu) i złożoną (matrix, krystaloid, globoid, np. u pomidora); w PSV oprócz białek zapasowych wykryto także hydrolazy kwaśne: glukozydy, fosfatazy, fosfolipazy D, nukleazy, białka toksyczne]. Ontogeneza wakuol: - prowakuolarne rurki z częściowo okrytego retikulum endoplazmatycznego otaczają część cytoplazmy, która ulega wytrawieniu dając początek wakuoli (w skrócie z rurek gładkiego ER) - z sieci trans AG; - wakuola może tez powstać przez podział już istniejących. Funkcje wakuoli:  Utrzymanie odpowiedniego turgoru;  Przechowywanie substancji zapasowych;  Gromadzenie wydalin i wydzielin;  Przechowywanie substancji toksycznych.

Lizosom. Lizosomy – organelle występujące licznie w komórkach eukariotycznych (poza roślinami); są to niewielkie pęcherzyki o średnicy ok. 0,5 mikrometra, otoczone pojedynczą błoną. Lipidowobiałkową. O grubości ok 7 nm. Zawierają kwaśne hydrolazy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze. PH wewnątrz ma optymalną wartość dla występujących tam enzymów, tj. ok 5. Wyciek dużej ilości enzymów może spowodować samostrawienie komórki. W lizosomach odbywa się rozkład pochłoniętych na drodze endocytozy substancji i usuwanie obumarłych części cytoplazmy, czyli tzw. autofagia (trawienie przez komórkę obumarłych lub uszkodzonych jej elementów.)

Sferosom. Sferosom (oleosom) – organellum w komórkach roślinnych magazynujące tłuszcze, zwykle triacyloglicerole; występuje w komórkach bielma lub liścieni nasion. Jest to ogólnie mówiąc kropla tłuszczu otoczona błoną o połowę cieńszą niż błona komórkowa, składa się z 1 warstwy białek i fosfolipidów, których końce hydrofilowe skierowane są do cytozolu. Sferosomy sa niezbędne przy kiełkowaniu, ponieważ ich podstawową funkcją jest magazynowanie materiałów zapasowych właśnie w formie tłuszczów. Trawienie wewnątrzkomórkowe: ????????????????????????????? Proces trawienia (rozkładu) złożonych związków organicznych do prostych, które odbywają się w obrębie komórki i są katalizowane przez enzymy hydrolityczne zawarte w lizosomach.

Jądro komórkowe.

Jądro komórkowe to największe organellum u Eukariota otoczone dwiema błonami, tworząc kompartyment, w którym zawarta jest informacja genetyczna. komórki bez jądra: komórki rurek sitowych floemu, erytrocyty komórki z wieloma jądrami: komórki bielma, komórki mięśni szkieletowych Jądro komórkowe

Otoczka jądrowa: podwójna błona perforowana kompleksy porowe i blaszka jądrowa

Nukleoplazma: chromatyna jąderko macierz jądrowa obszar międzychromatynowy ciałka Cajala

Charakterystyka ogólna jądra: kształt: zależny od kształtu komórki, jeśli komórka jest foremna to kuliste, jeśli graniastosłupowa lub wrzecionowata to o charakterze elipsy. rozmiar: zależy od zawartych w nim kwasów nukleinowych, białek i od funkcji spełniające w interfazie, ale przeważnie 5-25 µ Otoczka jądrowa: zbudowana z dwóch koncentrycznie ułożonych błon, gdzie każda z nich wynosi 7-8nm grubości; zewnętrzna błona jest przedłużeniem/kontynuacją szorstkiego retikulum endoplazmatycznego między błonami jest przestrzeń międzybłonowa lub wokółjądrowa (perynuklearna), która łączy się ze światłem retikulum endoplazmatycznego, dlatego mogą tam występować rybosomy funkcja: wewnatrzkomórkowa bariera pomiędzy cytoplazmą i nukleoplazmą, zapewnia selektywną wymianę jądrowo-cytoplazmatyczną. import: histony, polimerazy, białka rybosomów, białka regulacyjne, snRNP eksport: podjednostki rybosomów, tRNA, mRNA, snRNA Białka otoczki jądrowej: -transbłonowa glikoproteina gp210 – zespala zewnętrzną i wewnatrzną błonę otoczki jądrowej, niezbędna do uformowania kompleksów porowych i do ich stabilizacji. - peryferyjne glikoproteidy kompleksu porowego uczestniczące w wymianie jądro-cytoplazma - laminy – główne składniki blaszki jądrowej, która przylega do błony wewnętrznej, od drugiej strony jest miejscem zakotwiczenia domen chromatynowych. - integralne białka błonowe. + fosfolipidy glicerowe -> co odróżnia od innych błon Budowa poru: 3 pierścienie białkowe (cytoplazmatyczny, jądrowy, 8 segmentów), sensory, kosz kompleksu porowego; białka: nukleoporyny (30 różnych białek). Chromatyna. kompleks DNA, białek i RNA

Nukleosomowa budowa chromosomowa: 1. Czasteczka DNA w postaci dwuniciowej helisy, w której na jeden skręt przypada ok. 10 par zasad (pz) – grubość ok. 2nm. 2. DNA + histony = nukleosom (6-krotne upakowanie) 11nm grubości. 3. Oktamer histonowy zbudowany z 2 kopii każdego z 4 histonów, tj. H2A, H2B, H3 i H4 + owinięty wokół DNA = rdzeń lub trzon. Struktura stabilizowana jest przez H1. 4. Włókno 30 nm (solenoid) – 40-krotne upakowanie 5. Pętle/domeny

Rodzaje chromatyny: a) Heterochromatyna – skondensowana – powtórzone sekwencje DNA nie podlegające transkrypcji + nieaktywne geny; replikacja DNA: późna faza S b) Euchromatyna – luźna – pojedyncze kopie sekwencji DNA, aktywna, replikacja DNA – wczesna faza S. Macierz jądrowa:    

Struktura włóknisto-ziarnista Pozbawiona chromatyny Składa się głownie z białek, a także zawiera najwięcej RNA Pełni rolę w dojrzewaniu i transporcie cząsteczek RNA, uczestniczy w przestrzennym ułożeniu chromatyny, determinuje morfologię jądra

Jąderko: synteza pojedynczych rybosomów; odgrywa rolę w biogenezie i transporcie małych RNA, dojrzewaniu mRNA, regulacji cyklu komórkowego oraz reakcji na stres; duże powinowactwo do jonów srebra. Budowa jąderka: - gęsty składnik fibrylarny (DFC) – nowo powstałe cząsteczki pre-rRNA, otacza centra fibrylarne; - centra fibrylarne (FC) – transkrypcja genów RNA; rDNA, czynniki transkrypcyjne, polimeraza RNA - składnik granularny (GC) – wystepuje na peryferiach jąderka, rybonukleoproteiny - wakuole; -chromatyna Cykl jąderkowy: w czasie mitozy lub mejozy rDNA jest transkrybowany, a składniki jąderka ulegają rozproszeniu w cytoplazmie; w telofazie po zakończeniu segregacji chromosomów rozpoczyna się formowanie jąderek w jądrach potomnych – nukleologeneza Typy morfologiczne jąderek: 1. Zwarte 2. Siateczkowate

3. Spoczynkowe 4. Segregowane

Chromosom: - najlepiej widoczny w metafazie; - 2 chromatydy siostrzane połączone centomerem; z obu stron chromosom kończy się telomerem (powtórzona sekwencja nukleotydów, zapobiegająca skracaniu i starzeniu się) - locus – miejsce, gdzie znajduje się gen.

Komórki przygotowują się do podziału, czyli wzmożona synteza białek niezbędnych do tworzenia wrzeciona kariokinetycznego i cytokinetycznego (tubuliny) oraz substancji potrzebnych do zakończenia podziału.

Mitoza

G2 Interfaza

W tej fazie komórka rośnie, zachodzą w niej intensywne procesy metaboliczne prowadzące do odbudowy wszystkich organelli i struktur komórkowych w jądrze powstają poszczególne rodzaje RNA

S Synteza DNA i białek histonowych. Ta pierwsza to replikacja DNA, polega na syntezie dwóch identycznych, dwuniciowych helis na matrycy istniejącej cząsteczki.

G1

G0

Stan

Cykl komórkowy – cykl mitotyczny – okres powstania komórki w wyniku podziału mitotycznego do zakończenia kolejnego podziału. Postęp cyklu komórkowego jest determinowany przez aktywność dwóch klas cząsteczek regulatorowych tj. cyklin (bez aktywności katalitycznej) i kinaz zależnych od cyklin (nieaktywne, gdy nie ma w pobliżu partnera cyklinowego, a kiedy wiąże się z cykliną prowadzi proces fosforylacji białek docelowych) Punkty kontrolne – monitorują przebieg procesów komórkowych, stają się aktywne, gdy pojawi się jakieś zaburzenie. Wyróżniamy punkt kontrolny fazy G1 (start, punkt restykcyjny) oraz punkt kontrolny fazy G2.

Mejoza. Mejoza składa się z 2 cyklów podziałowych. Pierwszy to heterotypowy (redukcja liczby chromosomów z 2n do n i ilości DNA z 4c do 2c). W tym czasie zachodzi także proces crossing-over. 1. Profaza I

a. Leptoten – zreplikowane DNA ulega kondensacji i pojawiają się chromosomy w postaci cienkich nici przyczepionych końcami do otoczki jądrowej. b. Zygoten – „stadium synapsis” koniugacja chromosomów homologicznych (1 od matki, 2 od ojca). Chromosomy homologiczne rozpoznają się i dobierają parami. Ułożona równolegle para tworzy biwalent (u człowieka 23 biwalenty) c. Pachyten – stadium grubych nici, chromosomy homologiczne w biwalentach skracają się i ściśle do siebie przylegają, przy czym każdy chromosom złożony jest z dwóch chromatyd (połączonych centromerami). Tak więc każdy biwalent ma 4 chromatydy. W pachetenie odbywa się crossing-over, który polega na krzyżowaniu się chromatyd chromosomów homologicznych oraz na wymianie odcinków pomiędzy nimi. d. Diploten – kompleks synaptonemalny (struktura złożona z 2 elementów bocznych ściśle związanych z chromosomami oraz elementu centralnego – białkowego rdzenia) zostaje rozłożony i w biwalentach zanika ścisłe połączenie chromosomów homologicznych (wyjątek – chiazmy) e. Diakineza – chromosomy ulegają dalszej kondensacji i skróceniu a chiazmy przesuwają się przy tym w kierunku końców chromosomów. Profaza I kończy się zanikiem otoczki jądrowej i jąderka. 2. Metafaza I – pojawia się wrzeciono podziałowe, a biwalenty ustawiają się w jego płaszczyźnie równikowej. W wyniku skurczu włókna wrzeciona dochodzi do rozerwania wszystkich chiazm. 3. Anafaza I – chromosomy homologiczne odciągane są od przeciwległych biegunów komórki. Tak więc z każdego biwalentu jeden chromosom „idzie” do jednego bieguna, a drugi do drugiego. 4. Telofaza – wokół zredukowanych do połowy zespołów chromosomów odtwarzana jest otoczka jądrowa. Równocześnie może przebiegać cytokineza i wówczas powstają 2 haploidalne komórki. II cykl komórkowy – cykl homotypowy, bo nie zmienia się liczba chromosomów; przypomina zwykła mitozę. Pomiędzy I i II cyklem podziałowym może nastąpić krótka interfaza, lecz nigdy nie zajdzie w niej replikacja DNA, stąd w II podziale dochodzi do zmniejszenia ilości cząsteczek DNA z 2c do c. 1. Profaza II – chromosomy obu jąder grubieją, tworzy się wrzeciono podziałowe, zanika jąderka i otoczka jądrowa 2. Metafaza II – chromosomy ustawiają się w płytce metafazowej wrzeciona 3. Anafaza II – do przeciwległych biegunów wędrują połówki chromosomów, czyli chromatydy lub chromosomy potomne. Zwykle również w tym czasie rozpoczyna się w każdej komórce cytokineza; powstają 4 komórki. 4. Telofaza II – odtwarza się otoczka jądrowa, pojawiają się jąderka, chromosomy ulegają despiralizacji.

MITOZA Komórki somatyczne Namnażanie materiału genetycznego 1 podział -> 2 komórki 2n Krótka profaza Brak biwalentów w metafazie

MEJOZA Komórki macierzyste gamet Rekombinacja genetyczna 2 podziały -> 4 komórki 1n Te same fazy podziałowe Długa profaza W metafazie biwalenty.

Mitoza. 1. Profaza – zreplikowane chromosomy ulegają kondensacji, na zewnątrz jądra tworzy się wrzeciono mitotyczne 2. Prometafaza – zaczyna się nagle wraz z rozpadem otoczki jądrowej, chromosomy mogą się przymocować do mikrotubuli wrzeciona poprzez kinetochory. 3. Metafaza – chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona tworząc płytke metafazową 4. Anafaza – parzyste chromatydy rozdzielają się tworząc po 2 chromosomy potomne, każdy jest powoli odciągany od bieguna wrzeciona, mikrotubule skracają się, a bieguny wrzeciona oddalają się od siebie 5. Telofaza – 2 zespoły chromosomów docierają do biegunów wrzeciona, wokół każdego zostaje odtworzona otoczka jądrowa.

Cytokineza w komórkach zwierzęcych: cytoplazma dzieli się na 2 części przez pierścień kurczliwy, który zaciskając się tworzy 2 komórki potomne. Cytokineza w komórkach roślinnych: z aparatu Golgiego syntetyzowane są substancje tworzące blaszkę środkową, która daje początek ścianie komórkowej komórki roślinnej.

Gdy komórki nie są potrzebne popełniają samobójstwo aktywując własny program śmierci (apoptoza). Jest to umieranie ciche, bez uszczerbku na zdrowiu sąsiadów, komórka kurczy się, cytoszkielet zapada się, otoczka jądrowa rozpada się, a jądrowy DNA jest cięty na fragmenty – jest natychmiast fagocytowana przez sąsiednie komórki. Apoptoza jest prowadzona przez rodzinę proteaz (enzymów rozcinających inne białka) nazywanych kaspazami, które są syntetyzowane jako nieaktywne prekursory „prokaspazy”, które same są aktywowane proteolitycznie w odpowiedzi na sygnały indukujące apoptozę. Wywołują kaskadę proteaz.

Zewnatrzkomórkowa kontrola liczby wielkości komórek: -mitogeny – stymulują podział komórki - czynniki wzrostu – stymulują wzrost komórkowy sprzyjając syntezie, hamując degradację biłek i innych makrocząsteczek - czynniki przeżycia – hamują apoptozę

Mitochondrium. Mitochondrium – otoczone błoną organellum o wielkości od 2 do 8 mikrometrów; miejsce w którym w wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrifosforanu (ATP) komórki, będącego jej źródłem energii; co więcej odpowiada za sygnalizację komórkową, wzrost i śmierć komórki, a także kontroluje cykl komórkowy.

Budowa: a) Błona zewnetrzna otacza całe organellum oddzielając je od środowiska zewnętrznego, posiada ona współczynnik białek błonowych do lipidów ok 1:1 wagowo. Zawiera duże ilości białek integralnych zwanych porynami, przez które mogą przemieszczać się białka Acetylo-CoA + NADH + CO2 + H+

3. Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego) – macierz mitochondrialna

4. Mitochondrialny łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna (łańcuch oddechowy) – błona wewnętrzna mitochondrium.

Peroksysomy. Peroksysomy (mikrociała) – organella o pojedynczej błonie i jednorodnej, ziarnistej lub włóknistej matrix, w której niekiedy mogą występować różnego typu inkluzja – amorficzne lub parakrystaliczne. Peroksysomy mają zdolność rozkładu H2O2 w reakcji katalizowanej przez katalazę: H2O2 -> ½ O2 + H2O; funkcja: ochrona przed toksycznym nadtlenkiem wodoru. U zwierząt występuje tylko jeden typ peroksysomu – zawierający katalazę (enzym markerowy peroksysomów) – uczestniczący w procesie neutralizacji szkodliwego nadtlenku wodoru: 2H2O2 → 2H2O + O2 Peroksysom zawiera także oksydazę tworzącą nadtlenek wodoru. W komórce roślinnej peroksysomy znajdują się w bezpośrednim kontakcie z chloroplastami i mitochondriami i stykają się z powierzchniami ich błon 1. Peroksysomy liściowe – proces fotooddychania; występują w liścieniach i liściach; 2. Glioksysomy – uruchamianie tłuszczów zapasowych w kiełkujących nasionach roślin oleistych, występują w bielmie lub liścieniach siewek; 3. Peroksysom brodawek korzeniowych – rola w reakcjach związanych z syntezą ureidów ( związków będących formą transportową azotu przyswajanego symbiotycznie przez tropikalne rośliny motylkowe) 4. Peroksysomy niewyspecjalizowane – wszystkie pozostałe, występują w korzeniach, łodygach, kwiatach, strąkach....