BIOLOGIA KOMÓRKI
1. Eubakterie - budowa. DNA bakteryjne
W budowie eubakterii występuje
·ð cytoplazma
·ð nukleoid (obszar cytoplazmy w którym znajduje siÄ™ DNA)
·ð otoczka
·ð Å›ciana komórkowa (szkielet z mureiny + dodatki)
·ð u gram dodatnich Å›ciana komórkowa
·ð u gram ujemnych brak Å›ciany komórkowej
·ð bÅ‚ona komórkowa
·ð rybosomy (30s i 50s)
·ð rzÄ™ski i wici
U Eubakterii NIE występują
·ð chloroplasty
·ð mitochondria
·ð aparat Golgiego
·ð cytoszkielet
Doświadczalne modele komórek
E. coli
Drożdże (Saccharomyces)
DNA bakteryjne
·ð pojedyncza kulista czÄ…steczka DNA
·ð
wielkośd genomu od 1x 106 do 5x 106
1
·ð chromosom najczęściej jeden z pozwijanej kulistej czÄ…steczki DNA
y
ródło: wykłady z Biol Kom + Mikrobiologia ogólna Schlagela
2. Cytoszkielet
Cytoszkielet to sied włóknistych struktur białkowych  filamentów. Tworzą go filamenty aktynowe,
filamenty pośrednie oraz mikrotubule.
FILAMENTY AKTYNOWE (MIKROFILAMENTY)
¾ð Åšrednica ok 7 nm.
¾ð niezbÄ™dne do wykonywania ruchów , szczególnie dotyczÄ…cych powierzchni komórki.
¾ð sÄ… niestabilne, ale mogÄ… tworzyd wzglÄ™dnie stabilne struktury wraz z biaÅ‚kami wiążącymi siÄ™ z
aktyną . Struktury te to : aparat kurczliwy mięśnia, mikrokosmki jelitowe, pęczki kurczliwe
(zdolne do skurczu) , lamelipodia czy filopodia (uwypuklenia, które powstają na wiodącym
koocu pełzającej komórki), pierścienie kurczliwe (dzielą cytoplazmę na dwie części w
momencie podziału komórki).
¾ð najczęściej wystÄ™pujÄ… w poprzecznie powiÄ…zanych pÄ™czkach i sieciach.
¾ð SÄ… helikalnymi polimerami biaÅ‚ka  aktyny.
¾ð Rozproszone w obrÄ™bie caÅ‚ej komórki, aczkolwiek najbardziej skoncentrowane w warstwie
korowej, tuz pod błoną komórkową.
¾ð Aktyna stanowi 20% biaÅ‚ek komórek mięśniowych, ale wystÄ™puje we wszystkich komórkach
(5-10% białek).
¾ð Aktyna może wystÄ™powad w formie globularnej (G-aktyna) lub tworzyd filamenty (F-aktyna)
MECHANIZM POLIMERYZACJI I DEPOLIMERYZACJI AKTYNY.
Filamenty aktynowe są strukturami niestabilnymi, dzięki ciągłej polimeryzacji i depolimeryzacji.
Filamenty aktynowe sÄ… zawsze spolaryzowane  posiadajÄ… koniec  + i koniec  - .
Wolne monomery aktyny połączone z ATP przyłączają się znacznie szybciej do kooca  + niż do kooca
 - . Dlatego też filament może się wydłużad na koocu  + . Po przyłączeniu monomeru do filamentu
ATP hydrolizowane jest do ADP. Hydroliza do ADP zmniejsza siłę oddziaływad pomiędzy monomerami
tworzącymi filament. W ten sposób hydroliza ATP do ADP ułatwia depolimeryzację filamentu
aktynowego. Ponieważ monomery związane z ATP szybciej przyłączają się do kooca  + niż następuje
hydroliza, filament nie depolimeryzuje na koocu  + .
Liczne białka wiążące aktynę mogą modyfikowad jej właściwości wpływając na polimeryzacje i
depolimeryzację, cz też stabilizowad pęczki włókien aktynowych:
Profilina  wiąże G-aktynę, ułatwia wymianę ADP na ATP, dzięki czemu monomery aktyny przyłączają
się do filamentów.
2
Tymozyna  wiąże G-aktynę, zapobiegając polimeryzacji.
Kofilna, gelsolina, fragmina  rozcinajÄ… filamenty aktynowe.
ARP 2/3  ośrodek enukleacji
CapZ , ²-aktynina  biaÅ‚ka czapeczkujÄ…ce
Tropomiozyna, nebulina, kalmodesmon  białka wiążące bocznie filamenty aktynowe
ą-aktynina, fimbryna, spektryna, filamina, wilina  białka wiążące filamnety mostkami krzyżowymi
bÄ…dz
poprzecznymi.
Mikrokosmiki:
Lamellipodia i filopodia :
Wypustki wiodącego kooca migrującej komórki. Powstają dzięki polimeryzacji aktyny na koocu
wiodącym komórki i depolimeryzacji po drugiej stronie filamentów. Dodatkowo w tworzeniu
filopodiów i lamelipodiów mogą brad udział białka towarzyszące aktynie.
Udział cytoszkieletu i białek towarzyszących w tworzeniu pseudopodiów ameby:
Polimeryzacja aktyny na koocu wiodącym powoduje tworzenie się wypustki (koniec wiodący). Dzięki
białkom towarzyszącym aktynie może zachodzid szybka polimeryzacja na koocu wiodącym (profilina,
ARP 2/3), stabilizacja powstałych włókien (białka wiążące krzyżowo, poprzecznie  patrz wyżej), oraz
rozpad filamentów od strony tylnej pseudopodium (białka tnące - kofilna, gelsolina, fragmina)
FILAMENTY POÅšREDNIE
·ð Åšrednica ok. 10 nm.
·ð Podjednostki filamentów poÅ›rednich sÄ… wydÅ‚użonymi biaÅ‚kami, zawierajÄ…cymi globularnÄ…
głowę na koocu aminowym, globularny ogon na koocu karboksylowym oraz wydłużoną
domenę środkową.
·ð Podjednostki filamentów poÅ›rednich tworzÄ… dimery (owijajÄ…c siÄ™ wokół siebie), nastÄ™pnie
tetramery, które łączą tworząc filamenty.
·ð ChroniÄ… komórki przed stresem mechanicznym (wystÄ™pujÄ… licznie np. wzdÅ‚uż aksonów
komórek nerwowych, liczne w komórkach mięśniowych, nabłonkowych np. w skórze) 
filamenty pośrednie poprzez napinanie się i rozkładanie efektu miejscowo nałożonych sił,
zapobiegają pękaniu komórek i ich błon.
·ð Filamenty poÅ›rednie można podzielid na:
o Filamenty keratynowe  zbudowane z keratyn (nabłonki, tworzą desmosomy
i hemidesmosomy)
3
o Filamenty wimentynowe i filamenty wimentynopodobne  wimentyna,
desmina, kwaśne białko glejowe (komórki tkanki łącznej i mięśni oraz
komórki glejowe)
o Neurofilamenty (komórki nerwowe)
o Laminy jądrowe  budują osłonkę jądrową.
MIKROTUBULE.
·ð Åšrednica ok. 25 nm.
·ð Centrosom  miejsce organizacji mikrotubul, rozprzestrzeniajÄ… siÄ™ do kraoców komórki.
·ð Zbudowane z biaÅ‚ka tubuliny, tworzÄ…cej dimery skÅ‚adajÄ…ce siÄ™ z Ä…-tubuliny i ²-tubuliny.
·ð Å‚-tubulina  tworzy pierÅ›cienie w centrosomach, miejsca nukleacji (punkty startowe) do
wzrostu mikrotubul.
·ð Mikrotubule zbudowane z 13 równolegÅ‚ych protofilamentów, z których każdy jest linearnym
Å‚aocuchem podjednostek tubuliny. Tubulina Ä… i ² wystÄ™puje na przemian.
·ð Filamenty wykazujÄ… polarnoÅ›d  koniec z tubilinÄ… Ä… to koniec  - , koniec z tubulinÄ… ² to koniec
 + .
·ð SÄ… (podobnie jak filamenty aktynowe) niestabilne  polimeryzacja i depolimeryzacja. Wolny
dimer tubuliny połączony z GTP dołącza się do rosnącego filamentu. Następnie następuje
hydroliza GTP do GDP.
·ð BiorÄ… udziaÅ‚ w tworzeniu wrzeciona mitotycznego, odpowiadajÄ… za wewnÄ…trzkomórkowy
(białek, pęcherzyków, organelli), organizują rozmieszczenie organelli, tworzą rzęski i wici.
·ð BiaÅ‚ka motoryczne zwiÄ…zane z mikrotubulami : dyneina (transport w stronÄ™ kooca  - ) i
kinezyna (transport w stronÄ™ kooca  + ).
y
ródło: notatki własne +  Podstawy biologii komórki pod red. Alberts a.
3. DNA w komórce eukariotycznej
Cząsteczka DNA składa się z dwóch łaocuchów polinukleotydowych (nici DNA tworzących podwójną
helisÄ™ DNA).A
aocuchy połączone są wiązaniami wodorowymi i składają się z 4 rodzajów nukleotydów.
W nukleotydach cukrem jest deoksyryboza zwiÄ…zana z jednÄ… resztÄ… fosforanowÄ… oraz zasadÄ…
azotowÄ…- adeninÄ…(A),guaninÄ…(G), cytozynÄ…(C) lun tyminÄ…(T).
A i G należą do puryn ,a T i C do pirymidyn.
Polarnośd budowy łaocucha DNA wynikająca ze sposobu wiązania się na przemian cukrów i
fosforanów w rdzeo cukrowo-fosforanowy zaznacza się nazywając jeden z jego kooców 3 drugi 5 .
4
W DNA obowiązuje zasada komplementarności zasad azotowych:
A łączy się podwójnym wiązaniem wodorowym zawsze z T.
C łączy się potrójnym wiązaniem wodorowym zawsze z G.
Każda z par zasad może dobrze pasowad do dwuniciowej helisy tylko wtedy gdy łaocuchy tworzące
helisę są antyrównoległe - gdy zwrot polarności jednego łaocucha jest trzciny do drugiego.
Informacja w DNA jest zakodowana w kolejności ułożenia (sekwencji)nukleotydów.
(Nie wiem o co chodzi dokładnie w tym pytaniu, bardziej szczegółowy opis budowy DNA  Alberts
częśd I rozd.5)
JÄ…dro interfazowe:
W komórkach eukariotycznych bardzo długie DNA jest upakowane w chromosomy, które łatwo
dopasowują się do wnętrza jądra i mogą byd rozdzielane miedzy dwie komórki potomne podczas
każdego podziału komórkowego.
Kompleks DNA i białek w jądrze kom. nazywany jest chromatyną
Chromatyna przechodzi zmiany strukturalne podczas cyklu życiowego komórki. W mitozie wyraz
ne sÄ…
chromosomy mitotyczne.
W interfazie cześd chromatyny-heterochromatyna nadal jest skondensowana i nieaktywna
transkrypcyjnie.
Pozostała częśd chromatyny- euchromatyna tworzy luz
ne nici w całym jadrze, jest transkrybowana
Typy heterochromatyny:
*ð Konstytutywna-zawiera sekwencje DNA, które nigdy nie ulegajÄ… transkrypcji np. sekwencje
satelitarne w centromerach
*ð Fakultatywne- sekwencje, które nie SA transkrybowane w danej komórce, ale w komórkach
innego typu
Najistotniejszym zadaniem chromosomów jest przenoszenie genów-funkcjonalnych jednostek
dziedziczenia. Gen to fragment DNA zawierający instrukcje do produkcji określonego białka(rzadziej
czÄ…steczki RNA)
Poziom upakowania chromatyny:
1.nukleosom-DNA(2-niciowy o dł.ok 146 par zasad) nawinięty wokół białek rdzenia (kompleks
ośmiu białek histonowych po dwa H2A, H3 i H4=oktamer histonowy) +DNA łącznikowy(50 par
zasad)
1. nukleosomu upakowane są we włókna o średnicy 30nm-udział histonu H1
2. dalsze zwijanie =pętle
3. dalszy stopieo kondensacji przy udziale białek kondensyn (chromosomu bez kondensyn-
zaburzona funkcjonalnośd i budowa)
4. chromosom mitotyczny.
5
Wyspecjalizowane sekwencje DNA występujące we wszystkich chromosomach eukariotycznych
,zapewniają wydajna replikację DNA. Jeden typ sekwencji nukleotydowej działa jako miejsce początku
replikacji-w tych miejscach zaczyna siÄ™ podwojenie DNA.
Większośd chromosomów eukariotycznych ma wiele miejsc początku replikacji -dzięki czemu
chromosomy mogą ulec szybkie replikacji. Jądra komórek ssaków zawierają grona(clusters) replikacji
DNA, gdzie zachodzi replikacja wielu czÄ…steczek DNA.
Każde grono zawiera ok.40 widełek replikacyjbych. W diploidalnej kom. ssaków ,o dowolnej porze
obserwuje się ok.4000 rozpoczętych procesów replikayjnych . Miejsca te zwane są fabrykami
replikacyjnymi.
Inne sekwencje DNA tworzą telomery znajdujące się na każdym z dwóch kooców chromosomu.
Zawierają one powtórzone sekwencje nukleotydowe ,dzięki czemu kooce chromosomów mogą byd
replikowane. Zabezpieczają one również kooce chromosomów.
Bibliografia:P
-Alberts rozd.5
-wykłady Pyza(wykład 5)
*Nie jestem pewna czy w skład tego pytania nie wchodzi tez transkrypcja,ale wątpie bo to strasznie
obszerny temat,ale jak cos to radze sobie poczytad.
4. Mitochondria - budowa i funkcje, geny kodujące białka mitochondrialne,
replikacja mitochondrialnego DNA, superhelisa
To centra energetyczne komórki, zawierja własny genom, posiadaja dwie błony fosfolipidowe
(wewnętrzną i zewnętrzną).
W mitochondriach generowana jest energia ,uzyskiwana w procesie fosforylacji oksydacyjnej z
węglowodanów i tłuszczów ,a magazynowana w ATP.
Mitochondria zawierają własny DNA,RNA oraz kompletny system transkrypcji i translacji z
rybosomami włącznie co pozwala im na syntetyzowanie części swoich białek.
Błona zewnętrzna zawiera wiele cząsteczek białka transportującego-poryny toteż jest wysoce
przepuszczalna. Selektywna jest błona wewnętrzna. Pomiędzy błoną wewn. i zewn. znajduje się
przestrzeo międzybłonowa, a matrix ograniczone jest błoną wewnętrzną.
Wewnętrzna błona mitochondrialna jest miejscem transportu el., pompowania protonów i
lokalizacji syntazy ATP.
Jest ona zazwyczaj silnie rozbudowana i tworzy wiele fałd zagłębiających się w matrix zwanych
grzebieniami (kristami) co znacznie zwiększa jej powierzchnię.
6
Mitochondriach zachodzi oddychanie tlenowe, umożliwiające wytworzenie znacznej ilości ATP z
cząsteczek pożywienia. Mechanizm syntezy ATP jest oparty na transporcie elektronów w obrębie
błon. Odbywa się on w dwóch etapach:
*ð Etap1: Elektrony uzyskane z w wyniku utleniania czasteczek pokarmowych lub innych
związków sa transportowane zdłŹ z szeregu przenośników elektronów w błonie-zwanego
łaocuchem transportu elektronów. Podczas transportu El.zostaje uwolniona energia
,która jest wykorzystana do pompowania protonów pochodzących z wody w poprzek
błony  powstaje gradient elektrochemiczny protonowy,który jestforma magazynowania
energii.
*ð Etep2: Protony przepÅ‚ywaja z powrotem zgodnie z ich gradientem elektrochemicznym
przez kompleks białkowy- syntazę ATP ,który atalizuje wymagająca energii synteze ATP z
ADP i fosforanu nieorganicznego.
Związk miedzy transportem el, pompowaniem protonów i syntezą ATP nazwano hipoteza
chemiospmotyczną.-obecnie ten mechanizm nazywa się sprzężeniem chemiosmotycznym.
Geny mitochondrialne:
7
8
5. BÅ‚ony biologiczne
Funkcje błon biologicznych:
·ð Izolacja komórek od Å›rodowiska zewnÄ™trznego.
·ð PodziaÅ‚ cytoplazmy komórek eukariotycznych  kompartmelizacja.
·ð Odbieranie sygnałów.
·ð Selektywny transport czÄ…steczek.
·ð Transport elektronów (polaryzacja).
·ð UdziaÅ‚ w procesie fosforylacji biaÅ‚ek.
·ð UdziaÅ‚ w interakcjach miÄ™dzykomórkowych.
Błony zbudowane z lipidów (podwójna warstwa) i białek (transbłonowe i powierzchniowe).
Lipidy  właściwości amfipatyczne: hydrofilowa głowa i hydrofobowy ogon.
Rodzaje lipidów w błonach:
·ð Fosfolipidy: fosfolicerydy (fosfatydylocholina, fosfatydyloetanolamina, fosfatydyloseryna,
fosfatydyloinozytol) i fosfosfingozydy (sfingomielina)
·ð Glikolipidy : Glikosfingolipidy
·ð Steroidy : cholesterol, fitosterole (roÅ›liny), cholesterolopodobne (Protista, grzyby), hopanoidy
(bakterie)
Płynnośd błon zależy od:
·ð SkÅ‚adu fosfolipidowgo (dÅ‚ugoÅ›ci ogonów i stopieo ich nasycenia)
·ð Temperatury
·ð IloÅ›ci cholesterolu
Im dłuższe ogony fosfolipidów tym mniejsza płynnośd
Im więcej ogonów fosfolipidowych z wiązaniami nasyconymi tym większa płynnośd.
Im wyższa temperatura tym wyższa płynnośd.
Im więcej cholesterolu tym mniejsza płynnośd.
9
Cholesterol: sztywne, krótkie pierścienie węglowodorowe, wypełniające przestrzenie pomiędzy
sąsiadującymi cząsteczkami fosfolipidów, powstałymi w wyniku obecności zgięd w ich nienasyconych
ogonach węglowodorowych. W ten sposób cholesterol usztywnia błonę, zmniejszając jej płynnośd i
przepuszczalnośd. Cholesterol pomaga zachowad płynnośd błony w niskich temperaturach.
Białka błonowe: 25-75 % masy błon.
Białka powierzchniowe  dołączone do błony dzięki interakcjami z biłakami transbłonowymi lub
fosfolipidami.
Białka integralne błony  tkwią w błonie dzięki posiadaniu części hydrofilowych i hydrofobowych.
Do białek i lipidów warstwy zewnętrznej błony dołączone są cukry  tworzą one GLIKOKALIKS.
Transport przez błony
¾ð Bierny (zgodnie z gradientem stężęo, bez wydatku energetycznego; poprzez dyfuzjÄ™, kanaÅ‚y,
nośniki)
¾ð Aktywny (wbrew gradientowi stężeo, z wydatkiem energetycznym, poprzez
wyspecjalizowane nośniki, pompy napędzane ATP, pompy napędzane światłem)
POMPY JONOWE
Przykład pompa Na+/K+. Dzięki energii uzyskanej z hydrolizy ATP uzyskuje energię do przenoszenia
wbrew gradientowi jonów Na+ na zewnątrz komórki, a jony K+ do wewnątrz.
Mechanizm działania pompy Na+/K+.
Pompa sodowo-potasowa zużywa ok. 30 % ATP komórki zwierzęcej.
Na podobnych zasadach działają pompy wapniowe, usuwające jony Ca2+ z cytozolu (bardzo ważne
ponieważ Ca2+ może wpływad na różne cząsteczki, aktywując je).
Pompy aktywnie wypompowujące H+ (H+-ATPaza)  rośliny, grzyby, bakterie  tworzą gradient
protonowy służący do zasilania transportu innych substancji do wewnątrz komórki.
10
H+-ATPazy obecne także w wakuolach (rośliny i grzyby) i lizosomach (zwierzęta)  wypompowanie H+
z cytozolu.
Niektóre bakterie fotosyntetyzujące  pompy H+ zasilane światłem (np.bakterirodopsyna)
POTENCJAA
SPOCZYNKOWY W PLAZMOLEMIE
Różnica potencjałów w poprzek błony dzięki różnicy stężeo jonów po obu jej stronach.
Strona wewnętrzna Strona zewnętrzna
Na+ 10 mM 145mM
K+ 140 mM 5 mM
Cl- 4 mM 11 mM
Jony K+ wewnątrz komórki równoważą ujemnie naładowane cząsteczki organiczne zawarte w
komórce. Wewnętrzne stężenie potasu utrzymywane jest dzięki pompie Na+/K+.
y
ródło: notatki własne +  Podstawy biologii komórki pod red. Alberts a.
6. Kompartmentacja komórki.
Polega na zamknięciu różnych procesów metabolicznych i prowadzących je białek w odrębnych
przedziałach oddzielonych błoną biologiczną.
Organelle błonowe:
11
Jądro komórkowe
Funkcje:
·ð Replikacja DNA.
·ð Transkrypcja.
·ð Obróbka posttranskrypcyjna (splicing, modyfikacje kooców 5 i 3 )
·ð Otoczone podwójnÄ… bÅ‚onÄ… (otoczka jÄ…drowa) z kompleksami porowymi (komunikacja z
cytozolem).
·ð BÅ‚ona wewnÄ™trzna  biaÅ‚ka bÄ™dÄ…ce miejscami wiÄ…zania dla chromosomów i dla blaszki
(laminy) jÄ…drowej.
·ð BÅ‚ona zewnÄ™trzna  podobna do bÅ‚ony ER, z którÄ… jest poÅ‚Ä…czona.
·ð Komleks porowy  selektywny transport (czÄ…steczki muszÄ… posiadad odpowiedni sygnaÅ‚
sortujÄ…cy).
·ð SygnaÅ‚ lokalizacji jÄ…drowej (NLS- nuclear localization signal)  kieruje biaÅ‚ka z cytozolu do
jądra; jedna lub dwie krótkie sekwencje aminokwasowe łączące się z receptorami importu
jÄ…drowego; transport aktywny, wymaga hydrolizy GTP.
·ð SygnaÅ‚ eksportu jÄ…drowego (NES  nuclear export signal)  kieruje czÄ…steczki z jÄ…dra do
cytoplazmy; sekwencja NES rozpoznawana przez receptory  eksportyny, które wiążą się z
Ran/GTP. Cały kompleks : cząsteczka-eksportyna-Ran/GTP jest przenoszony do cytozolu,
gdzie następuje hydroliza Ran/GTP do Ran/GDP, co powoduje rozbicie kompleksu i
uwolnienie czÄ…steczki od eksportyny.
Retikulum endoplazmatyczne (ER)
·ð ZewnÄ™trzna bÅ‚ona otoczki jÄ…drowej pozostaje w ciÄ…gÅ‚oÅ›ci z ER.
·ð Tworzy ukÅ‚ad wzajemnie poÅ‚Ä…czonych woreczków i rurek bÅ‚onowych.
·ð Częśd ER pokryta rybosomami od strony cytozolu  ER szorstkie.
·ð ER  główne miejsce syntezy bÅ‚on, rybosomy  synteza biaÅ‚ek, ER gÅ‚adkie  synteza lipidów,
rozwinięte w niektórych komórkach, np. miejsce syntezy hormonów steroidowych;
akumulacja jonów wapniowych.
(transport opisany w zagadnieniu 7)
Aparat Golgiego
Białka z ER ulegają dalszemu procesowaniu w aparacie Golgiego.
Budowa:
·ð Zbiór spÅ‚aszczonych cystern, uÅ‚ożonych w stos (3-20 cystern)
·ð Rejon cis  cysterny skierowane do ER i jÄ…dra.
·ð Stos cystern Å›rodkowych.
·ð Rejon trans  miejsce wyjÅ›cia biaÅ‚ek z ap. Gogiego; sortowanie biaÅ‚ek do okreÅ›lonych
przedziałów komórkowych lub pęcherzyków, np. białka z mannozo-6-fosforanem kierowane
do lizosomów.
Białka wchodzące do sieci cis mogą przechodzid do dalszych cystern, lub jeśli mają sygnał retencji w
ER  powrócid do ER.
W ER białka mogą ulegad glikozylacji  modyfikacja reszt cukrowych; różne enzymy
dodające/usuwające reszty cukrowe w różnych cysternach (cis lub trans).
COP  białka spłaszczające, biorące udział w transporcie pęcherzyków z ER do ap. Golgiego oraz
pomiędzy poszczególnymi strefami ap. Golgiego.
Białka pochodzące z aparatu Golgiego są zawarte w pęcherzyki.
Pęcherzyki opłaszczone:
12
·ð PÄ™cherzyki klatrynowe -> endosomy póz
ne -> lizosomy (enzymy hydrolityczne)
·ð PÄ™cherzyki koatomerowe -> bÅ‚ona komórkowa (egzocytoza konstytutywna) (biaÅ‚ka integralne
błony i białka rozpuszczalne, przeznaczone do wydzielenia z komórki)
·ð PÄ™cherzyki klatrynowe -> bÅ‚ona komórkowa (Egzocytoza selektywna) (BiaÅ‚ka sekrecyjne)
Lizosomy
Zawierają około 40 typów enzymów hydrolitycznych, rozkładających białka, kwasy nukleinowe,
oligosacharydy, fosfolipidy.
pH ok. 5 (niższe niż w cytoplazmie)- w niskim pH enzymy hydrolityczne są aktywne. Niskie pH
utrzymywane dzięki pompie protonowej (jony H+ do środka).
Mogą trawid całe organelle  autofagosom utworzony z błon pochodzących z ER otaczających
organellÄ™ Å‚Ä…czy siÄ™ z lizosomem.
Peroksysomy
Zawierają enzymy np. katalaza), działające w reakcjach oksydacyjnych  mogą rozkładad
lipidy i toksyczne cząsteczki (jest ich dużo w wątrobie).
Mitochondria
Centra energetyczne komórki, otoczone podwójną błoną.
Import białek do mitochondriów:
·ð Przed translokacjÄ… biaÅ‚ko ulega rozfaÅ‚dowaniu (wymaga ATP)
·ð Translokazy: TOM (bÅ‚ona zewnÄ™trzna) i TIM (bÅ‚ona zewnÄ™trzna)
·ð Chaperony  biaÅ‚ka opiekuocze, uÅ‚atwiajÄ… przeciÄ…ganie biaÅ‚ka przez bÅ‚ony i zapeniajÄ…
właściwe sfałdowanie białka w matrix mitochondrialnej.
y
ródło: notatki własne +  Podstawy biologii komórki pod red. Alberts a.
7. Transport ko-translacyjny białek.
Białka są syntetyzowane na rybosomach szorstkiej ER (zwróconych w stronę cytozolu), a następnie
trafiają do ER (translokacja). Translokacja jest równoczesna z translacją, tzn. większośd białek
wnikających do ER jest transportowana przez ER przed zakooczeniem syntezy całego łaocucha
peptydowego.
Z cytozolu (z rybosomów) przenoszone są dwa rodzaje białek:
1) Białka rozpuszczalne, przechodzące w całości przez błonę ER, a następnie uwalniane do światła ER.
2) Przyszłe białka transbłonowe, których translokacja jest częściowa, co prowadzi do ich
zakotwiczenia w błonie.
Białka te kierowane są do ER przez sekwencję sygnałową dla ER (peptyd sygnałowy), czyli sekwencję
8 lub więcej aminokwasów.
Peptyd sygnałowy jest doprowadzany do ER przez:
1) Cząstkę rozpoznającą sygnał (SRP), obecną w cytozolu i wiążącą peptyd sygnałowy, kiedy tylko
znajdzie siÄ™ on na rybosomie)
2) Receptor SRP umieszczony na błonie ER, wiążący SRP.
Po rozpoznaniu peptydu sygnałowego na rybosomie przez SRP synteza białka zostaje przyhamowana,
aż do momentu kiedy zwiąże się on z receptorem SRP. Wtedy SRP oddysocjowuje od receptora, a
synteza białka zostaje wznowiona. Dzięki temu białko przemieszcza się przez kanał translokacyjny w
błonie ER.
13
Białko przemieszcza się od N kooca w stronę C kooca.
Peptyd sygnałowy  dodatkowo bierze udział w otwarciu kanału translokacyjnego. W trakcie
translokacji zostaje odcięty przez peptydazę sygnałową.
Białka rozpuszczalne, mające trafid do światła ER  po przejściu C kooca uwalniane do światła ER.
Białka transbłonowe  bardziej skomplikowany mechanizm.
·ð BiaÅ‚ko transbÅ‚onowe o pojedynczym segmencie przechodzÄ…cym przez bÅ‚onÄ™  biaÅ‚ko podczas
translokacji zatrzymane w błonie poprzez sekwencję stop-transfer.
·ð BiaÅ‚ka transbÅ‚onowe posiadajÄ…ce wiele segmentów przechodzÄ…cych przez bÅ‚onÄ™  do
rozpoczęcia translokacji przez błonę wykorzystywana jest sekwencja start-transfer,
znajdujące się po wewnętrznej stronie ER (nigdy nieusuwana z peptydu). Dla białek, które
przebijają błonę więcej niż 2 razy  wiele sekwencji start-transfer.
y
ródło: notatki własne +  Podstawy biologii komórki pod red. Alberts a.
8. Białka pozakomórkowe
Kolagen, który występuje we wszystkich organizmach wielokomórkowych, nie jest pojedynczym
białkiem, ale rodziną białek podobnych strukturalnie.
- charakterystyczny skład i struktura
- co 3 aa  glicyna
- 3 łaocuchy polipeptydowe zestawione w trypletowi-helikalny twór
- u ssaków białko w największej ilości
- w większości narządów
- łączy komórki w obrębie grupy
- główny włóknisty składnik skóry, kości, ścięgien, chrząstki, naczyo krwionośnych i zębów
- różne typy białek kolagenu  bardzo zróżnicowane funkcje i różny skład polipeptydowy
14
- w skórze tworzy luz
no utkaną sied włókien, która może rozprzestrzeniad się we wszystkich
kierunkach
- każdy kolagen z 3 łaocuchów polipeptydowych, identycznych lub różnych w zależności od
typu kolagenu
- pojedyncza cząsteczka kolagenu typu I ma masę 285 kDa, średnicę 1,5 nm i długośd 300 nm
Biochemia Krótkie wykłady
Elastyna, białko podobnie jak kolagen bogate w glicynę oraz prolinę ale ubogie w hydroksyprolinę i
hydroksylizynę. Charakterystycznym składnikiem są poliaminokwasy  desmozyna i izodesmozyna.
Białko stabilizowane wiązaniami kowalencyjnymi oraz hydrofobowymi posiada strukturę trzecio- i
czwartorzędową nadającą jej postad sieci przypadkowo pozwijanych cząsteczek o dużej elastyczności.
Znaczna odpornośd na gotowanie, działanie kwasów, zasad i większośd enzymów proteolitycznych.
Białko to stanowi kluczowy składnik włókien sprężystych obecnych w macierzy zewnątrzkomórkowej.
Dodatkowo poza komórkami występują białka niekolagenowe. Należą do nich glikoproteidy o typie
sialoprotein:fibronektyna, laminina, trombospondyna i entaktyna, które umożliwiają adhezję
komórek do upostaciowanych elementów tkankowych. Pozwala to na integrację strukturalną i
czynnościową komórek i istoty międzykomórkowej.
Monomery fibronektyny tworzą układy sieciowe, posiadające z jednej strony specyficzne miejsca
wiążące do integryn błon komórkowych, a z drugiej do proteoglikanów oraz kolagenu. Fibronektyna
występuje powszechnie, także w surowicy krwi. Dzięki temu, że zwiększa adhezję, ułątwia procesy
fagocytozy.
Występowanie lamininy jest głównie ograniczone do blaszek podstawnych, gdzie wiąże komórki z
kolagenem typu IV i cząsteczek perlekanów.
Litwin - Kompendium z histologii (2002)
9. Przenośnikowe kwasy nukleinowe (tRNA)
Każda cząsteczka tRNA zbudowana jest z ok. 80 nukleotydów tworzących 4 odcinki heliakalne
układające się w koniczyno podobny kształt. W przestrzeni  koniczynka tworzy strukturę podobną
do litery  L , a za stabilizację odpowiadają wiązania wodorowe. Są 3 pętle niesparowanych
nukleotydów(T, antykodonowa i D) i jeden  niezapętlony koniec (koniec 3 ). Pętla antykododnowa
zawiera antykodon, Å‚Ä…czÄ…cy siÄ™ komplementarnie z kodonami mRNA. Do niesparowanego odcinka na
koocu 3 łączy się aminokwas. Kod genetyczny jest zdegenerowany co polega na tym, że jeden
aminokwas  pasuje do więcej niż jednego tRNA, a jedna cząsteczka tRNA może rozpoznawad więcej
niż jeden kodon( reguła tolerancji= reguła chwiejności- tworzenie par kodon-antykodon jest dokładne
tylko dla 2 pierwszych pozycji, a na 3 tolerowana jest niedokładnośd).
tRNA ( transportujące, transferowe) jest jednym z rodzajów RNA nieinformacyjnego. Jego zadaniem
jest wyłapanie konkretnych aminokwasów i przeniesienie ich do rybosomów, gdzie następuje synteza
białek.
15
 tRNA łączy się z aminokwasem (chyba w cytoplazmie) dzięki syntetazom aminoacylo-tRNA. Dla
każdego aminokwasu jest konkretna, 1 syntetaza. Syntetazy rozpoznają odpowiedni tRNA na
podstawie niektórych nukleotydów w ramieniu aminokwasowym i antykodonowym. Podczas
wiązania aminokwasu z tRNA (katalizowanego przez syntetazę) rozkładane jest ATP do ADP, a energia
zostaje zmagazynowana w wysokoenergetycznym wiązaniu pomiędzy aa i tRNA. Póz
niej to wiÄ…zanie
uwalnia energię potrzebną do syntezy łaocucha polipeptydowego z aminokwasów. Po przyłączeniu
aminokwasu cząsteczki tRNA wędrują do rybosomów. We wprowadzeniu tRNA do rybosomy pomaga
białko G, EF-Tu (elongation factor-Tu). Mała podjednostka rybosomu dopasowuje tRNA do kodonów
mRNA, duża podjednostka katalizuje powstawanie wiązao peptydowych pomiędzy aminokwasami.
Następnie dochodzi do translacji.
y
ródło: Alberts
10. Cykl komórkowy
Cykl komórkowy  uporządkowana sekwencja wydarzeo prowadzących do podwojenia zawartości
komórki (w tym informacji genetycznej) i jej podziału na dwie komórki
potomne.
Fazy cyklu:
·ð M  mitoza
Podział jądra i cytoplazmy (kariokineza i cytokineza). W komórce ssaka faza m trwa ok. 1 h.
Interfaza:
·ð G1  gap 1, przerwa 1
komórka sprawdza środowisko zewnętrzne i wewnętrzne, żeby upewnid się że warunki do
fazy S są odpowiednie. Czy środowisko jest sprzyjające, czy DNA jest uszkodzony.
·ð S  synteza
replikacja DNA jÄ…drowego
·ð G2  gap 1, przerwa 1
komórka sprawdza czy SA dobre warunki do wejścia w mitozę. Sprawdza czy cały DNA uległ
replikacji, czy DNA jest nienaruszony.
·ð *G0  faza spoczynkowa, wycofanie siÄ™ z cyklu komórkowego
16
Układ kontroli cyklu komórkowego:
" Gwarantuje zakooczenie każdej fazy cyklu komórkowego zanim rozpocznie się następna faza
" Reaguje na sygnały z otoczenia komórki
" Sprawowany jest przez cyklicznie aktywowane kinazy białkowe obecne przez cały cykl
" Działa przez fosforylowanie kluczowych białek regulujących replikację DNA, mitozę,
cytokinezÄ™
" Cdk (cyclin-dependent protein kinases) - kinazy białkowe zależne od cyklin
Akumulacja i degradacja cyklin reguluje Cdk:
żð Cyklina fazy M  wprowadza komórkÄ™ w fazÄ™ M. Synteza rozpoczyna siÄ™ tuż po podziale i jest
gromadzona w interfazie, wspomaga rozpoczęcie mitozy. Spadek stężenie cykliny fazy M w
miarę przebiegu mitozy spowodowany jest zniszczeniem cykliny w układzie proteolitycznym
zależnym od ubikwityny. Rozpad cyklin inaktywuje Cdk.
żð Kompleks M-Cdk  cyklina aktywuje kinazy biaÅ‚kowe, kompleks fosforyluje kluczowe biaÅ‚ka
potrzebne do włączenia określonych etapów cyklu.
żð APC(kompleks promujÄ…cy anafazÄ™)  przyÅ‚Ä…cza ubikwitynÄ™ do cykliny, co inaktywuje kompleks
M-Cdk.
Rodzaje kompleksów cyklina-Cdk:
üð Cyklina fazy M(B)  dziaÅ‚a w G2, tworzy kompleks M-Cdk z Cdk1, wÅ‚Ä…cza poczÄ…tek fazy M
üð Cykliny fazy S(A) i G1/S(E)  wiążą siÄ™ z Cdk 2 pod koniec G1 tworzÄ…c S-Cdk i G1/S-Cdk,
włączają fazę S
üð Cykliny fazy G1 (cyklina D)  tworzy kompleks z Cdk4 i 6 ->G1-Cdk, kieruje komórkÄ™ do fazy S,
działa w fazie G1
·ð ORC-kompleks rozpoznajÄ…cy poczÄ…tek replikacji, do niego w trakcie G1 przyÅ‚Ä…cza siÄ™ Cdc6 -
>kompleks prereplikacyjny
Mechanizmy działania systemów naprawczych:
·ð brak czynników uszkadzajÄ…cych DNA  p53 wiąże siÄ™ z biaÅ‚kiem MDM2, które
ukierunkowuje go na szlak ubikwitynacji i degradacji zależnej od proteosomów.
·ð uszkodzenie DNA  brak wiÄ…zania MDM2. Aktywne p53 indukuje transkrypcje inhibitora
Cdk  p21. Białko p21 przyłącza się do G1/S-Cdk i S-Cdk, co zatrzymuje cykl w G1.
MPF  mitosis promoting factors. Jednymi z substratów MPF są m.in. histon H1 (wymagany do
kondensacji chromatyny), laminy (uczestniczÄ…ce w destrukcji otoczki jÄ…drowej we wczesnej profazie),
nukleolina (białko C23 zaangażowane w remontowanie struktury jąderka), białka Microtubule
Association Products Stimulator ( stymulowane przez MPF mają wpływ na wzrost mikrotubul).
Cykl komórkowy zatrzymywany:
- poprzez białka hamujące aktywnośd jednego lub kilku kompleksów cyklina-Cdk
- może ustad wytwarzanie składników układu kontroli gdy komórka wchodzi w G0.
y
ródło: podstawy biologii komórki Albertsa, notatki z dwiczeo
17
11. Połączenia międzykomórkowe. Białka połączeo międzykomórkowych
Ä…ð patrz Histologia zagadnienie 2.
12. Białka histonowe  występowanie, funkcje, aktywacja białek histonowych
Białka histonowe (białka wiążące DNA i tworzące z nim chromosomy)
·ð H2A, H2B, H3, H4
·ð czÄ…steczka rdzeniowa nukleosomu = po 2 czÄ…steczki H2A, H2B, H3, H4 w sumie 8
czÄ…steczek
·ð maÅ‚e biaÅ‚ka
·ð zawierajÄ… dużo dodatnio naÅ‚adowanych aminokwasów (lizyna i arginina) co pomaga
łączyd się z ujemnie naładowanym szkieletem DNA
·ð biaÅ‚ka bardzo konserwatywne (maÅ‚a zmiennoÅ›d)
WYST
POWANIE: komórka jądro chromosom chromatyna
FUNKCJE: odpowiadajÄ… za upakowanie chromatyny
DNA jest na nie nawijany
AKTYWACJA: nic niestety o tym nie znalazlem : (
y
ródło: Biochemia (Stryer), Wykłady z Biologii Komórki
13. Transport komórkowy. Udział pęcherzyków klatrynowych w transporcie
substancji
Transport w komórce:
żð jony  kanaÅ‚y w bÅ‚onach
żð czÄ…steczki  sortowanie biaÅ‚ek, transport pÄ™cherzykowy
żð organelle  transport z udziaÅ‚em biaÅ‚ek motorycznych i cytoszkieletu, cykloza
Hydrofobowe wnętrze błony komórkowej stanowi barierę dla większości cząstek hydrofilowych:
o małe cząsteczki niepolarne, np. tlen, azot i dwutlenek węgla, dyfundują łatwo
o nie naładowane cząsteczki polarne dyfundują łątwo pod warunkiem, że są małe (etanol,
mocznik, woda - ale dla niej istnieja specjalne kanały), większe, np. glukoza, nie dyfundują
prawie wcale
o błona jest wysoce nieprzepuszczalna dla jonów i cząstek naładowanych.
Wyróżniamy 3 podstawowe typy przenośników:
o pompy jonowe - zależne od ATP(wymagają nakładów energii)
18
o kanały jonowe - "otwory" w błonie otoczone białkami, mogą byd bramkowane (tzn.
otwierane / zamykane) przez cząsteczkę (ligand) lub różnicę potencjałów.
o transportery - nie potrzebują energii ATP, zmieniają konformację dzięki dołączeniu jakiegoś
jonu i wtedy "odkręcają się" na drugą stronę przenosząc cząsteczkę z jednej strony błony na
drugÄ….
Przenośniki można podzielid też na:
o uniportery - przenoszone 1 typ czÄ…steczek w
1 stronÄ™
o symportery - przenoszÄ…ce w tÄ™ samÄ… stronÄ™
2 różne jony (jeden zgodnie z gradientem
stężeo, drugi wbrew temu gradientowi,
korzystajÄ…c z energii transportu pierwszego jonu
o antyportery - przenoszÄ…ce 1 czÄ…steczke w 1 stronÄ™, a drugÄ… (innÄ…) w druga stronÄ™.
Pompy możemy podzielid w zależności od ich
budowy na:
o klasy P - proste pompy z podjednostek alfa i
beta. PrzenoszÄ… H, Na, Ca, K.
o klasy F - zbudowane z minimum 8
podjednostek, przenoszÄ… H zgodnie z
gradientem stężeo, jednocześnie
syntetyzujÄ…c ATP (w mitochondrium)
o klasy V - minimum 7 podjednostek; przenoszą H hydrolizując ATP (w błonie wakuoli)
Wewnętrzny skład jonowy komórki bardzo różni się od środowiska zewnętrznego. Na zewnątrz
znacznie więcej jest jonów Na, Ca, Cl, H, w komórce dużo jonów potasu i ujemnie naładowanych
cząsteczek organicznych.Dzięki różnicy stężeo kationów Na wytwarza się różnica potencjałów,
niezbędna dla np. przekaz
nictwa nerwowego.
Pompa sodowo-potasowa zbudowana jest z 2 podjednostek (alfa i beta). Ma ona wysokie
powinowactwo do Na w 3 miejscach i 2 o niskim powinowactwie do potasu. Na bardzo chętnie łączy
się z podjednostką alfa, wtedy następuje hydroliza ATP do ADP i jony Na wyrzucane są po drugiej
stronie (na zewnątrz komórki), gdyż miejsca wiązania tracą do nich powinowactwo. Równocześnie
miejsca wiązania K uzyskują wysokie powinowactwo do tych jonów, łączą się z K, pompa zmienia
swojÄ… konformacjÄ™ i obraca siÄ™ przy jednoczesnej defosforylacji.
Pompa wapniowa - wypompowuje wapo z cytozolu (do niego dostaje się on przez kanały wapniowe)
- 2 kationy dołączają się do pompy dzięki fosforylacji, przenoszone są na zewnątrz komórki lub do
wnętrza ER, pompa po defosforylacji wraca do poprzedniego położenia. Do aktywacji pompy
potrzebny jest magnez.
Transport pęcherzykowy:
-powstawanie pęcherzyków (pączkowanie z błon, konieczne białka opłaszczające, cargo=materiał
transportowany)
19
-wiązanie z błoną docelową, fuzja błon,
-pobieranie i usuwanie materiału przez komórkę
Rodzaje pęcherzyków:
- kaweolinowe
b. integralne błony, a nie spłaszczające. Kaweolina->plazmolema->endosomy
Mają średnicę50-100 nm, transport może byd selektywny, szczególnie liczne w kom. Mięsni
gładkich, kom. Śródbłonka, fibroblastach, adipocytach.
Kaweolina jest związana z przemianami cholesterolu, jest to białko wmontowane.
Udział w transcytozie(przenoszeniu czegoś przez kom.), wiązaniu cholesterolu, odbieraniu i
przekazywaniu sygnałów.
- klatrynowe:
klatryna + k.adaptorowy1->aparat Golgiego -> plazmolema lub endosomy
latryna + k.adaptorowy2->plzmolema-> endosomy
Mają średnicę 50-100 nm, transport selektywny, błona opłaszczona klatryną, bardzo szybko
tracÄ… swojÄ… okrywÄ™.
Triskelion: 3 łaocuchy klatrynowe ciężkie, triskeliony łączą się ze sobą w układzie sześciu i
pięciokątów.
Wiązanie triskelionów do cytozolowej strony błony następuje poprzez kompleksy adaptorowe
CAP1 i CAP2, które są z kolei związane z zakooczeniami receptorów cargo. W odłączeniu klatryny, a
następnie adapterów biorą udział białka cha peronowe Hsc70(należą do rodziny białek szoku
cieplnego), współpracują z nimi inne białka np. auksylina, synaptojanina.
Pęcherzyki przenoszące różne cargo maja różne kompleksy adaptorowe. Wiązanie
odpowiedniego kompleksu adaptorowego zależne jest od sygnału na koocu C receptora cargo.
Dynamina (białko wiążące GTP) tworzy pierścieo na siatce klatryny pęcherzyka.
- koatomerowe:
białka COP I -> ap. Golgiego/miedzy cysternami -> ER
białka COP II -> ER-> ap. Golgiego
Transport mało selektywny. Koatomer to kompleks kilku odrębnych białek. Płaszcz
koatomerowy nie tworzy siÄ™ spontanicznie, wymaga ATP.
Przyłączenie i odłączenie koatomerów zachodzi przy udziale białek ARF (dla COP I) i Sar1 (dla
COP II), kotwiczą one kotamer do błony.
W błonie docelowej znajduje się białko aktywujące GTP-azy które powoduje zamianę
konformacji ARF/Sar1, to prowadzi do wciągnięcia łaocucha kw. tłuszczowego z błony.
20
Wiązanie z błoną docelowa i fuzja błon:
- łączenie z błoną docelową jest selektywne dzięki systemowi komplementarnych białek v-SNARE i
t-SNARE, umożliwiają one jednocześnie przywarcie pęcherzyka do błony i fuzję obu błon.
- komplementarnośd jest sprawdzana przez białka Rab(monomerowe GTP-azy).
y
ródło: notatki Kasi Winiarskiej(od Witala) plus podręcznik.
14. Mikroskop konfokalny  zastosowania
- Umożliwia obserwowanie jednej płaszczyzny preparatu (obraz wyraz
niejszy)
- Cienka wiÄ…zka lasera skanuje w liniach
równoległych cały skrawek (można potem
złożyd obraz w całośd)
- Nie obserwujemy gołym okiem! Obraz jest
w komputerze.
- Dzięki specjalnej przesłonie konfokalnej
eliminuje się odbłyski nie pochodzące z
miejsca ogniskowania. Jest lepszy od innych
bo ma lepszą rozdzielczośd i kontrast.
Schemat mikroskopu:
Urządzenie składa się ze skanera
dwuosiowego, trzech laserów, mikroskopu
fluorescencyjnego, układu detekcji światła, stacji komputerowej oraz oprogramowania pobierania i
składania obrazów symulacji 2D i 3D.
Zastosowania:
- analiza zjawisk wewnątrz i zewnątrzkomórkowych
- obserwacja zmian fluorescencji molekuł
- budowanie obrazu z wielu płaszczyzn, obraz w 3D
- zastosowanie wirujących dysków pozwala na rejestrowanie sekwencji zdarzeo (śledzenie obiektów)
- liczenie ilości komórek
- pomiar intensywności w czasie
- obserwacja struktury powierzchni
- badanie zmian wewnątrzkomórkowego stężenia jonów (Ca2+, H+)
- znakowanie organelli i badanie lokalizacji białek
21
- w okulistyce do badania rogówki
y
ródło: materiały od dr Tylko z dwiczeo, materiały z podstaw mikroskopowania
15. Rola białka tau w komórkach
-ð RODZINA BIAA
EK TAU: przedstawiciele to białka Tau, MAP2, MAP4;  wewnętrzne
podjednostki mikrotubul
-ð ROLA: stabilizujÄ… mikrotubule
-ð MECHANIZM DZIAA
ANIA: Å‚Ä…czÄ… siÄ™ do czapeczki GTP na koocu plus mikrotubuli poprzez co mt
staje się mniej dynamiczna, spada częstośd rozpadów katastroficznych mt; mt rośnie szybciej
z
ródło: wykłady biol kom II (BT)
16. Procesy glikolizy i fosforylacji  nieopracowane!
17. Mechanizm rozdziału chromosomów do komórek potomnych podczas mitozy.
Chromosomy, przed podziałem jądra, są zreplikowane i składają się z dwóch identycznych
chromatyd połączonych ze sobą na całej długości kohezymami. W czasie mitozy kohenzyny są
rozcinane, a chromatydy wędrują do przeciwległych biegunów komórki. Podczas mitozy mikrotubule
ulegajÄ… przebudowie i formujÄ… wrzeciono mitotyczne. Mikrotubule formujÄ…ce wrzeciono sÄ…
zaczepione w potomnych centrosomach koocami -, a kooce+ sÄ… wolne. W organizowaniu wrzeciona
biorą udział białka MAP (microtubule associated proteins) i M-Cdk, który fosforyluje niektóre MAP
zmniejszając ich zdolnośd do stabilizacji mikrotubul. Oprócz MAP i M-Cdk jeszcze inne białka,
katastrofiny, destabilizujÄ… mikrotubule stymulujÄ…c ich reorganizacjÄ™ ( mikrotubule budujÄ…ce
wrzeciono są krótsze i jest ich więcej, niż tych interfazowych).
W profazie dochodzi do powstania 2 centromerów potomnych i wyżej opisanej transformacji
mikrotubul. Niektóre mikrotubule oddziaływają z tymi z przeciwległego bieguna. Powoduje to
stabilizację i powstanie rusztowania wrzeciona podziałowego. W komórkach roślinnych nie ma
centrosomów, ale wrzeciono jest.
W prometafazie następuje rozpad otoczki jądrowej, rozdzielenie filamentów pośrednich
blaszki jądrowej oraz przyłączenie mikrotubul wrzeciona do odsłoniętych chromosomów. A
Ä…czenie
mikrotubul do chromosomów następuje przez kinetochory (kompleksy białkowe na centromerze
chromatydy, czyli są 2 kinetochory na chromosom). Mikrotubule dzielimy na kinetochorowe, które
odciągają chromatydy, biegunowe, łączące się z mikrotubulami z przeciwlełego bieguna, i
mikrotubule astrosfery nie łączące się z niczym szczególnym;p.
W metafazie chromosomy ustawiają się w płaszczyz
nie podziałowej tworząc płytkę
metafazową. Tubulina musi byd nieustannie przyłączana i odłączana od wrzeciona, by nie zanikło.
W anafazie kohenzyny sÄ… rozcinane przez kompleks promujÄ…cy anafazÄ™ (APC) uwalniajÄ…cy
enzym proteolityczny, a każda chromatyda, zwana odtąd chromosomem potomnym, przemieszcza
się do bieguna. Odciąganie chromosomów zachodzi dzięki 2 niezależnym procesom: anafazie a i
anafazie b, które zachodzą+/- jednocześnie. Anafaza a polega na skróceniu mikrotubul
kinetochorowych, a anafaza b, na oddaleniu się od siebie całych biegunów. Za a.A odpowiadają białka
motoryczne i odłączanie tu buliny przez katastrofinę. Za a B. odpowiada ślizganie się mikrotubul
22
biegunowych względem siebie, co zależne jest od kinezy i dynein (białka motoryczne). Biorą tu udział
także mikrotubule astrosfery, które, też dzięki białkom motorycznym, ciągną centrosom do nowo
powstającej błony komórkowej.
W telofazie chromosomy są już rozdzielone, odtwarza się wokół nich otoczka jądrowa ze
wszystkimi przybytkami, czyli kompleksami porowymi, limininami i blaszkÄ… jÄ…drowÄ…. Do jÄ…dra
napływają białka, jądro się rozrasta, dekondensują się chromosomy.
Dalej nastÄ™puje cytokinezaJð y
ródło: Alberts
18. Procesy transkrypcji i translacji
1. Transkrypcja.
Polega na przepisaniu określonej części sekwencji nukleotydów DNA, czyli genu na sekwencję
nukleotydowa RNA.
Rozpoczyna się od rozplecenia krótkiego odcinka dwuniciowej helisy DNA tak,że eksponowane są
niesmarowane nukleotydy DNA , do których komplementarnie dołączają się nukleotydy RNA -
powstaje transkrypt. DNA stanowi nid matrycowÄ… do syntezy RNA.
A
aocuch RNA nie pozostaje zwiÄ…zany z niciÄ… matrycowÄ… DNA ,lecz zostaje wypierany.
Cząsteczki RNA SA znacznie krótsze od DNA ,gdyz stanowią kopie tylko tylko ograniczonych rejonów
RNA.
TranskrypcjÄ™ przeprowadzajÄ… enzymy- polimerazy RNA. KatalizujÄ… one tworzenie wiÄ…zao
fosfodiestrowych łączących poszczególne nukleotydy i decydujących o kowalencyjnej ciągłości
rdzenia cukrowo-fosforanowego Å‚aocucha RNA. Polimeraza RNA \rozplatuje pred sobÄ… dwuniciowa
helise DNA ,aby udostępnid nowy odcinek nici matrycowej do tworzenia komplementarnych par
zasad. RosnÄ…cy Å‚aocuch RNA jest wydÅ‚użany w kierunku 5 Ä…ð 3 .
Substratami tej reakcji są trifosforany rybonukleozydów( ATP,CTP,UTP,GTP). Ich wysokoenergtycne
wiÄ…zania dostarczajÄ… energii potrzebnej do przebiegu reakcji.
Polimeraza RNA nie wymaga startera do syntezy nowych łaocuchów RNA.
Polimeraza RNA popełnia więcej błedów niż polimeraza Dna,ale RNa nie jest wykorzystywany w
komórkach do trwałego przechowywania materiału gnetyznego totez błędy w transkryptach RNA
majÄ… stosunkowo nieznaczne skutki.
Inicjacja transkrypcji stanowi główny punkt kontroli rodzaju i ilości syntetyzowanego białka.
Miejscem rozpoczęcia transkrypcji jest promotor. Polimeraza RNA ślizgając się po DNA szuka tego
miejsca. Po znalezieni tworzy z nim silny kompleks. Polimeraza RNA rozplata od swego czoła helisę
DNA eksponując na krótkim odcinku każdego łaocucha niesmarowane zasady. Jedna z tych nici służy
jako matryca do syntezy RNA. Wydłużanie łaocucha trwa Az do chwili ,gdy polimeraza RNA napotka
na DNA sygnał terminacji(stop),w którym polimeraza zatrzymuje się i uwalnia zarówno matrycę DNA
jak i nowoutworzony Å‚aocuch RNA.
23
W genomie komórek bakterii poszczególne geny są ułożone blisko siebie ,a pomiedzy nimi znajduja
się krótkie sekwencje nie ulegajace transkrypcji. W DNA roślinnym i zwierzęcym geny są
umiejscowione w dużej odległości od siebie , pomiędzy jednym ,a drugim genem znajdują się długie
odcinki DNA.
W komórkach eukariotycznych Dna jest umiejscowione w jadrze komórkowym. Transkrypcja odbywa
się w jadrze ,ale synteza białka już w cytoplazmie gdzie znajdują się rybosomy.
Przed opuszczeniem jądra RNA musi przejśd kilka etapów dojrzewania.
Transkrypty(pre-mRNA) ,z których ma powstad mRNA podlegają dwóm procesom dojrzewania-
syntezie blokady(kap) oraz poliadenylacji.
*ð PrzyÅ‚aczanie kapu do RNA polega na modyfikacji transkryptu na koocu 5 .
Kap powstaje w wyniku przyłączenia nukleotydu guaninowego(G)ze związana grupą metylową.
Proces ten zachodzi na długo przed zakooczeniem transkrypcji caego genu
*ð Poliedenylacja polega na przyÅ‚Ä…czeniu ogona poli A do kooca 3 .
Koniec 3 eukariotycznych pre-mRNA najpierw ulega przecięciu przez enzym przecinający
transkrypt w miejscu określonym przez szczególna sekwencje nukleotydów, a następnie inny
enzym dołacza do niego szereg nukleotydów adeninowychtworzących poliadenylowy ogon
mRNA.
Modyfikacje te zwiększają stabilnośd mRNA , pełnia funkcje przy eksporcie mRNA do cytoplazmy i
rozróżniania mRNA od innych typów RNA.
Większośd eukariotycznego RNA zanim stanie się funkcjonalnymi cząsteczkami musi ulec dalszym
procesom dojrzewania, gdyż w ich genach większośd sekwencji kodujących białka(tzw. egzony) jest
poprzerywana sekwencjami niekodujÄ…cymi (intronami).
Introny sÄ… usuwane z RNA ,a egzony Å‚Ä…czÄ… siÄ™ ze sobÄ… w procesie splicingu.
Każdy intron zawiera krótkie sekwencje nukleotydowe stanowiące sygnał ich usunięcia.
W trakcie wycinania intron tworzy strukturę w kształcie lassa na skutek reakcji miedzy nukleotydem
adeninowym A ,a miejscem splicingowym znajdujÄ…cym siÄ™ na koocu 5 .
CzÄ…steczki RNA rozpoznaja sekwencje graniczne intron-egzon i uczestnicza w reakcji splicingu. Te
cząsteczki RNA  małe jądrowe RNA(snRNA). Wiązą dodatkowe białka tworząc małe jądrowe
nukleoproteidy (snRNP),które tworza rdzeo spliceosomu-dużego kompleksu cząsteczek RNA i białek,
który przeprowadza splicing RNA w komórce.
Grupa snRNP organizuje siÄ™ na granicy intron-egzon ,wycina intron i ponownie Å‚Ä…czy Å‚aocuch RNA.
snRNA rozpoznaje i wiąże się z sekwencjami nukleotydowymi stanowiącymi znaczniki początku i
miejsca rozgałęzienia każdego intronu. Cząsteczki snRNP zbliżaa obydwa kooce intronu co umożliwia
zajście splicingu.
Może mied miejsce tez splicing alternatywny  zachodzący w różny sposób ,dając różne mRNA.
Umożliwia to wytworzenie różnych białek z tego samego genu.
24
Dojrzałe eukariotyczne m RNA są selektywnie eksportowane z jadra do cytoplazmy. Dzieki
kompleksowi porowemu możliwy jest transport całkowicie dojrzałych, prawidłowych mRNA.
Cząsteczka dojrzałego mRNA osiąga gotowośd do transportu to jądra przez związanie z
odpowiednimi białkami wiążącymi ogon poli A, kompleks wiążący kap i białka zaznaczające cząsteczki
mRNA .których splicing został poprawnie zakooczony.
*Na wykładach było bardzo dużo o regulacji transkrypcji: czynniki transkrypcyjne, koaktywatory,korepresory
itd., ale to tez nie wiem czy się wlicza. Mam nadzieję ,że nie!;/
2.Translacja
To przekształcenie informacji zawartej w RNA w białko.
Sekwencja nukleotydów cząsteczki mRNA jest odczytywana kolejno w grupach po 3 nukleotydy. RNA
jest liniowym polimerem 4 nukleotydów istnieje 4*4*4 =64 możliwych kombinacji trójek
nukleotydów. Każdy zestaw trzech kolejnych nukleotydów nazywa się kodonem i koduje 1
aminokwas.
Kod jest uniwersalny czyli jednakowy dla wszystkich współczesnych organizmów.
Translacja sekwencji mRNA może w zasadzie zachodzid w każdej z 3 możliwych ramek odczytu ,ale
tylko jedna z nich koduje potrzebne białko.
Translacja mRNA zależy od cząsteczek adaptorowych ,których jeden koniec rozpoznaje kodon i wiąże
siÄ™ z nim, a drugi z odpowiednim aminokwasem.
Cząsteczkami adaptorowumi są tRNA. Tworzą one 4 odcinki heliakalne, które można schematycznie
przedstawid w formie liścia koniczyny. Ulega ona dalszemu pofałdowaniu z utworzeniem
przestrzennie zwartej struktury o kształcie litery l, stabilizowanej przez dodatkowe wiązania
wodorowe pomiędzy różnymi rejonami cząsteczki.
Dla spełnienia funkcji tRNA podczas biosyntezy białka ważne są dwa rejony niesmarowanych
nukleotydów znajdujące się poprzeciwnych stronach cząsteczki o kształcie litery L. Jeden z tych
rejonów to antykodon-3 nukleotydy tworzące komplementarne pary z nukleotydami jednego z
kodonów w cząsteczce mRNA.
Drugim waznym rejonem jest krótki nieparowany odcinek na koocu 3 czaąsteczki-miejsce do ,którego
wiąże się aminokwas odpowiadający kodonowi rozpoznawanemu przez antykodon tej samej
czÄ…steczki tRNA.
Kod genetyczny jest zdegenerowany to znaczy ,że kilka różnych kodonów może kodowad ten sam
aminokwas.
Rozpoznawanie i przyłaczanie odpowiedniego aminokwasu do TRNA zalezy od enzymów-syntetaz
aminoacylo-tRNA ,które kowalencyjnie łacza każdy aminokwas z odpowiednim dla niego tRNA.
Reakcja wiązania aminokwasu z koocem 3 tRNA katalizowana przez syntetaze jest sprzężona z
uwalnianiem energii w wyniku hydrolizy ATP Kosztem energii ATP powstaje bogate w energie
25
wiązanie miedzy aminokwasem,a tRNA. Energia ta jest wykorzystywane póz
niej do kowalencyjnego
aminokwasów w łaocuch polipeptydwy.`
Aparatem do wytwarzania białek jest rybosom  duży kompleks złożony z ponad 50 białek i kilku
rybosomowych RNA(rRNA)
U eukariontów podjednostki rybosomowe powstają w jądrze przez asocjację świeżo
zsyntetyzowanego rRNA z białkami rybosomowymi. które po zsyntetyzowaniu w cytoplazmie zostały
przetransportowane do jądra kom. .Poszczególne jednostki rybosomowe są następnie eksportowane
do cytoplazmy ,aby tam uczestniczyd w syntezie białka. W skład rybosomów wchodzi jedna duża i
jedna mała podjednostka rybosomowa wzajemnie do siebie dopasowane. Mała podj,ryb.
Dopasowuje cząsteczki tRNA do kodonów mRNA. Duża podj. Katalizuje powstawanie wiązao
peptydowych. Żeby rozpocząd syntezę białka obie podjednostki rybosomowe łącza się ze sobą i
obejmują mRNA zwykle w pobliżu jego kooca 5 . Po zakooczeniu translacji obydwie podjednostki
asocjujÄ….
Rybosom zawiera 3 miejsca wiÄ…zania czÄ…steczek tRNA  miejsce A, P i E.
CzÄ…steczki tRNA mogÄ… siÄ™ silnie wiÄ…zad z miejscami A i P tylko wtedy gdy ich antykodon tworzy
komplementarne pary z nukleotydami kodonu na mRNA zwiÄ…zanej z rybosomom.
Po zainicjowaniu syntezy białka każdy nowy aminokwas jest dołaczany do wydłużającego się łaocucha
w cyklu elongacji. Z pustym miejscem A na rybosomie wiąże się tRNA przenoszący nastepny
aminokwas.Jest to możliwe dzięki tworzeniu się par zasad miedzy kodonem eksponowanym w
miejscu A ,a antykodonem wchodzÄ…cym wchodzÄ…cego tRNA. W etapie 2 karboksylowy koniec
łaocucha polipeptydowego zostaje odłaczony od tRNA znajdującego się w miejscu P(dochodzi do
zerwania wysokoenergetycznego wiązania miedzy tRNA,a aminokwasem) i połaczony wiązaniem
peptydowym z wolna grupa aminowÄ…reszty aminokwasu zwiÄ…zanego z tRNA znajdujÄ…cym siÄ™ w
miejscu A. Ta reakcja katalizowana jest przez peptydylotransferazę będąca integralna częścią
rybosomy.
Reakcja przeniesienia łaocucha peptydowego jest sprzężona z przesunięciem się małej podjednostki
,wiążącej mRNA, względem dużej podjednostki rybosomowej. Przesuniecie to powoduje
przemieszczenie wolnego tRNA z miejsca P do E., a peptydylo-tRNaz miejsca a do P. Podczas
trzeciego etapu mała podjednostka przesuwa się o 3 nukleotydy wzdłuż mRNA, wracając do
wyjściowego położenia w stosunku do dużej jednostki rybosomowej ,a tRNA zajmujący miejsce E
opuszcza rybosom.
Miejsce mRNA od ,którego zaczyna się synteza białek określa ramkę odczytu. Kodon inicjujący
translacje to AUG rozpoznawany przez specjalny TRNA do inicjacji translacji. Inicjatorowi tRNA wiążę
siÄ™ z metioninÄ….
U eukariontów inicjatorowi tRNA wiąże się najpierw z mała podj, ryb . za pomocą czynników
inicjujących translację. Po związaniu tRNA z miejscem P małej jednostki wiąże ona koniec 5 mRNA
rozpoznawany częściowo dzięki obecności kapu. Mała podj przesuwa się w kierunku 5 -> 3 szukając
AUG.po napotkaniu go od małej podj. odłączają się te czynniki inicjujące i wiąże się duża
podjednostka.
26
U bakterii jest trochÄ™ inaczej.
mRNA nie ma kapu. Za to ma sekwencje o długości do sześciu nukleotydów za pomocą ,którego łaczy
siÄ™ z rybosomom.
Koniec transkrypcji określa jeden z kodonów stop-UAA,UAG,UGA.
Z kodonami stop, które osiągnęły miejsce A na rybosomie, wiążą się białka  czynniki uwalniające 
gotowy łaocuch białkowy zostaje uwolniony do cytoplazmy. Do poprawnego sfałdowania się
potrzebuje białek opiekuoczych-chaperonów.
27
28
29
30
Wykłady i Alberts.
19. Pojęcia: splicing alternatywny, plektyny, proteasomy
Proteasomy  są występującymi w jądrze i cytoplazmie organellami, które są odpowiedzialne za
degradację większości białek w komórce. Mają strukturę pustego w środku cylindra utworzonego
przez cztery pierścienie. Każdy pierścieo składa się z siedmiu odmiennych podjednostek. Proteasomy
wykazują 3 odmienne aktywności proteolityczne. Degradacja białem przez proteasomy jest możliwa
dopiero po ich połączeniu z aktywatorem PA700 i wytworzeniu formy tej organelli określanej jako
Protasom 26S. Białka aktywatora PA700 umożliwiają rozpoznawanie białek powiązanych z łaocuchem
ubikwityn, odłączenie ubikwityn, rozwinięcie łaocucha polipeptydowego substratu i jego
przemieszczenie do wnętrza cylindra tworzącego Protasom, gdzie następuje proteoliza do krótkich
peptydów.
Kawiak  seminaria z cytofizjologii
31
Plektyna  białko pomocnicze biorące udział w organizacji szkieletu komórkowego. Utrzymuje razem
pęczki filamentów pośrednich (zwłaszcza wimentynowych) a także łączy filamenty pośrednie z
mikrotubulami, filamentami aktynowymi i z adhezyjnymi strukturami w desmosomie. Mutacje genu
plektyny spowodują siejącą spustoszenie chorobę u ludzi, która łączy cechy epidermolysis bullosa
simplex, dystrofii mięśniowej i neurodegeneracji. Myszy nie mające aktywnego genu plektyny giną w
ciągu kilku dni po urodzeniu ze skórą pokrytą pęcherzami oraz z nieprawidłowymi mięśniami
szkieletowymi i sercowym. Dlatego, chociaż plektyna nie jest konieczna w początkowym
powstawaniu filamentów pośrednich, to jej zdolnośd do tworzenia połączeo krzyżowych jest
niezbędna do nadania komórkom wytrzymałości, której potrzeba aby sprostad stresom
mechanicznym towarzyszącym życiu kręgowców.
Alberts  podstawy biologii komórki
Splicing alternatywny  zjawisko polegające na różnorodnej obróbce jednej cząsteczki transkryptu
pierwotnego co umożliwia otrzymanie różnych białek w wyniku ekspresji tego samego genu. Ok. 60%
ludzkich genów podlega alternatywnemu splicingowi. Bywa tak, że w różnych tkankach z jednego
genu różne formy białka. W efekcie może byd produkowane więcej białek niż jest genów.
Książkowym przykładem spl. Alt. Jest ekspresja a-tropomiozyny szczura. (dobrze zobrazowane w
Albertsie str.241). Pierwotny transkrypt ulega splicingowi zachodzącemu w różny sposób, co
prowadzi do powstania różnych funkcjonalnych mRNA. Po translacji różne warianty białek powstają.
Białko to wytwarzane w mięśniach gładkich jest inne niż w poprzecznie prążkowanych.
Alberts  podstawy biologii komórki
32


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
biologia komórki egzamin
Biologia komórki II
Postępy biologii komórki
2 biologia komorki
biologia komórki pytania
Biologia komórki wykład 2
BIOLOGIA komórka
biologia komórki 3
Biologia komórkowa, genetyka, metabolizm M Trego 2010
Biologia komórki zwierzęcej
BIOLOGIA KOMÓRKI 03
BIOLOGIA KOMORKI 2

więcej podobnych podstron