Komórka eukariotyczna cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma

Komórka
eukariotyczna
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:HeLa_cells_stained_with_Hoechst_33258.jpg
cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma
W cytoplazmie odbywa się:
• cała przemiana materii, dzięki
której organizm uzyskuje energię
• biosynteza białka
• biosynteza innych związków
Rola jądra komórkowego:
• przechowywanie informacji zawartej w DNA
• jej powielanie w procesie podziału komórki
• kontrolowanie całości metabolizmu komórki
Jądro komórkowe
Liczba:
1- kilkaset
monokariocyty, bikariocyty, polikariotycy
w komórkach ssaków -10% objętości komórki
brak – erytrocyty ssaków; komórki warstwy rogowej naskórka
Wielkość i kształt:
ok. 1- 100 µm (5 – 25 µm)
zaleŜy od typu komórki, wieku i stanu funkcjonalnego
kuliste, elipsoidalne, pofragmentowane
(kondensacja i fragmentacja chromatyny)
PołoŜenie: w środku komórki lub przy błonie
Stany jądra komórkowego
• jądro interfazowe – występuje w komórkach znajdujących się
między dwoma następującymi po sobie podziałami
• jądro mitotyczne – występuje w komórkach dzielących się
( jądro metaboliczne – występuje w komórkach wyrośniętych,
kieruje procesami przemiany materii)
Ultrastruktura jądra interfazowego
Domeny jądra interfazowego
• otoczka jądrowa
• macierz jądrowa
• chromatyna
skondensowana
(heterochromatyna)
rozproszona
(euchromatyna)
jąderko (a)
Budowa jądra komórkowego
nukleoplazma
(blaszka)
Otoczka jądrowa –pory jądrowe
kompleksy porowe
10 nm
120-150nm
kształt
oktagonalny
białka
nukleoporyny
(100)
Otoczka jądrowa
kompleks
porowy
bł zew
bł wew
lamina
20-40nm
10-100nm
chromatyna
Kompleks poru jądrowego
kanały peryferyczne
kanał centralny
pierścień
cytoplazmatyczny
kompleks kanału
centralnego (8)
pierścień jądrowy
pierścień końcowy
Transport przez pory jądrowe
• związki małocząsteczkowe , jony
• makrocząsteczki, które nie wchodzą w interakcje z białkami porów
zaleŜy od wielkości cząsteczek – do 50 kDa
• makrocząsteczki, które wchodzą bezpośrednio w interakcje
ze składnikami kompleksu porowego
• makrocząsteczki, które wchodzą w interakcje ze składnikami
kompleksu porowego za pośrednictwem innych białek
transport z udziałem specyficznych białek (karioferyny)
i energii
Transport przez pory jądrowe - import
NLS –sekwencja sygnałowa
NLS –sygnał lokalizacji jądrowej
białka adaptorowe (importyny α)
(importyny β)
nukleoporyny
ATP lub
GTP
Transport przez pory jądrowe
Nadrodzina RAS
Ras, Rho, Rab, Sar, Arf, Ran
NLS- sygnał lokalizacji
jądrowej
NSL
Ran
Ran
Ran
Ran
małych białek G
Transport przez pory jądrowe
receptor importu jądrowego
cargo z
sekwencją
sygnalizacji
jądrowej
receptor eksportu jądrowego
cargo
przeniesione
do
dysocjacja Ran-GDP
cytoplazmy
cargo z
sekwencją
eksportu z jądra
cargo
przeniesio
ne do jądra
wiązanie Ran-GTP
film
Nukleoplazma
Składniki:
10%
DNA
ok. 9-20% suchej masy
RNA (róŜne klasy)
ok. 1- 8% suchej masy
białka: 70-75%
histony – białka zasadowe (konserwatywne)
5 klas: H1, H2A, H2B, H3, H4 (masa cząsteczkowa; stosunek Arg :Liz)
białka niehistonowe
Chromatyna
kompleks DNA, histonów i białek niehistonowychróŜny poziom kondensacji
Macierz jądrowa
laminy
białka nielaminowe (matryny) (200, róŜnorodne)
białka komórkowo-specyficzne macierzy
DNA, RNA macierzy
lipidy: 2-4%
substancje nieorganiczne
Budowa chromatyny
nić nukleosomowa
30 nm – włókno
2 nm –2 nici DNA
10 nm -nukleosomy
Mikrografia elektronowa -chromatyna
(łagodna izolacja -trawienie nukleazami)
rdzeń nukleosomu
wysoce konserwatywny
H2B
H2A
H4
H3
DNA
oktamer histonowy
146-nukleotydowy odcinek DNA
nukleosomy (DNA łącznikowy)
20-95
polinukleotydów
H1- swoistość tkankowa
Włókno chromatynowe 30 nm
solenoid
lewoskrętne zwinięcie nici nukleosomowej – nić 30nm –
modele zygzaka
Jądro komórkowe
Jądro komórkowe
chromatyna w róŜnej formie skondensowania:
euchromatyna
heterochromatyna (10%; 1 chromosom X, telomery, wokół centromeru)
jąderko (jąderka)
Liczba, wielkość, kształt zaleŜą od:
typu komórki
zaangaŜowania w syntezę białek
plemniki, erytrocyty ptaków;
oocyty płazów;
25% objętości jądra;
Jąderko
w formowaniu jąderka
uczestniczą pętle
chromatyny zawierające
fragmenty rDNA (geny
rRNA) z róŜnych
chromosomów
interfazowych (10)
otoczka jądrowa
jąderko
synteza prekursorowego rRNA
formowanie podjednostek
tworzących rybosomy
chromatyna w róŜnej formie skondensowania
pofałdowanie włókna
chromatynowego w pętle
(domeny)–300 nm
i kondensacja - włókna 700nm
euchromatyna
Dynamika upakowania DNA
Jądro komórkowe
Dynamika upakowania DNA
• wykorzystanie kompleksów remodelujących chromatynę
odtwarzanie
standartowych
nukleosomów
inaktywacja
kompleksów w
mitozie
ATP
dysocjacja białek
wiąŜących DNA
dodanie białek
wiąŜących DNA
dostęp do DNA - ekspresja genów, replikacja DNA, naprawa DNA
Dynamika upakowania DNA
• odwracalna modyfikacja ogonów histonowych (enzymy)
zmiana zdolności wiązania innych białek - stabilność włókien
chromatyny (nie nukleosomów)
metylacja
acetylacja
fosforylacja
(głównie lizyny, seryny)
zmiana zdolności
wiązania innych białek
wyciszenie genu/
heterochromatyna
ekspresja genu
ekspresja genu
„ kod histonowy”