Cellbiologi Maria Ankarcrona Nov 2010 1
Instuderingsfrågor (från den 15/11) 1. Beskriv uppbyggnaden av den eukaryota cellens cellmembran. 2. Vilken funktion fyller cellmembranet? 3. Ge exempel på fördelar med den sk membranfluiditeten (rörligheten). 4. Beskriv hur olika ämnen transporteras över ett cellmembran.
Cellorganellerna Cellstrukturer som finns i alla eukaryota celler och som har ett avgränsande membran och specialiserade enzymer. Cellmembranet Cellkärnan Endoplasmatiska retiklet och ribosomerna Golgi apparaten Mitokondrien Lysosomen och peroxisomen 3
Cellkärnan omges av ett dubbelmembran som har porer. Cellkärnan Cellkärnan innehåller DNA (deoxyribonukleinsyra) som tillsammans med protein bildar kromatinet. 46 kromosomer förmedlar det genetiska arvet från generation till generation samt styr metabolismen i den enskilda cellen. Nukleol- Plats för syntes av ribosomernas RNA ER- Det yttre kärnmembranet övergår i endoplasmatiska retiklet.
Elektronmikroskopiska bilder på kärnan och dess membran
Kärnan Kromatinet består av DNA Proteiner: a) histoner b) icke-histoner Förutom kromatinet finns nukleolen och nukleosol= nukleoplasma Då cellen delar sig omvandlas kromatinet till kromosomer
Kärnan Upptar ca 10% av cellvolymen. Kärnhöljet består av ett dubbelmembran som har porer. Det är genomsläppligt för vattenlösliga molekyler genom porerna. Större molekyler såsom nukleära proteiner tex RNA och DNA-polymeras förs in I kärnan genom aktiv transport.
DNA -lite historik 1860-tal Mendel, tjeckisk munk beskriver ärflighetslagar efter studier på ärtor. 1953 Watson och Crick beskriver DNA- molekylens struktur och funktion. 1956 fastslås att människan har 46 kromosomer
Watson & Crick med en modell av DNA-spiralen
DNA= deoxyribonukleinsyra Alla celler i kroppen har lika DNA-uppsättning (genom). Det är ordningsföljden på nukleotiderna A, G, C, T som är det genetiska budskapet. DNA molekylen är en dubbelspiral som är ordentligt packad för att minimera utrymmet den upptar och för att skyddas optimalt. DNA är en mall för bildande av mrna (ribonukleinsyra). Genom sk RNA-splitsning kan en gen koda för flera olika proteiner.
DNA Humana genomet innehåller ca 3 x 10 9 nukleotid-baspar och 23 000 gener (arvsanlag). Generna (ca 1.5% av genomet) kodar för protein övrigt är junk DNA. Längden på en DNA molekyl är ca 1.5 m
Nukleinsyror bygger upp vårt DNA och RNA Nukleinsyror är kedjor av sk nukleotider. En nukleotid består av: 1 bas, 1 fosfatgrupp och 1 sockergrupp. (En nukleosid består av: 1 bas och 1 sockergrupp). I kärnan sker syntesen av nukleinsyror: DNA och RNA (medan proteiner tillverkas I cytoplasman).
Nukleotider bygger upp vårt DNA och RNA. Bild ur: Molecular biology of the cell av B. Alberts et al
Många nukleotider binds ihop till en kedja som kallas för nukleinsyra Bild ur: Molecular biology of the cell av B. Alberts et al
Terminologi Nukleotider innehåller baser= De 4 baser som bygger upp DNA (Adenin, Guanin, Cytosin, Tymin) respektive RNA molekylen (Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil). DNA replikation= DNA kopieras till identisk kopia. Transkription= Översättning av DNA till RNA Translation= syntes av protein från RNA Exon=kodande DNA medan intron=icke kodande DNA Kromosom=46 st hos homo sapiens, DNA molekylslingor som uppdelas i gener. I ett kromosompar är den ena från modern och den andra från fadern.
Rast 17
Endoplasmatiska retiklet (ER) Endoplasmatiska retiklet är ett kanalsystem av membran som är en direkt fortsättning av kärnans yttermembran. Funktion: I ER.. 1. lämnar ribosomerna nybildade proteiner för vidare bearbetning (glykosylering), transport och destinationsbestämning. 2. bildas fosfolipider och kolesterol för membranuppbyggnad. 3. lagras calcium-joner.
ER och ribosomerna Smooth ER (SER) har inga ribosomer bundna till membranet och syntetiserar t ex fettsyror och fosfolipider. Rough ER (RER) har ribosomer bundna till Membranytan och producerar proteiner för export. Ribosomerna står för proteinbildning. De kan vara bundna till ER eller fria i cytoplasman. De fria bildar cellens egna proteiner.
Sortering av proteiner Proteiner som bildas på ER bundna ribosomer styrs in i ER av signalpeptider = co-translationell transport. Sorteringen av proteiner som ska till kärnan och mitokondrien sker efter proteinet är färdigt= post-translationell transport. Bildas på fria ribosomer.
Olika destination för proteiner som bildats i cellen
Golgi-apparaten Trimning, sortering och paketeringsmaskin för de proteiner cellen framställer och som kommer från ER. Produkterna får ett membranhölje. Golgi finns i högre koncentration i celler med sekretorisk aktivitet eller upplagringsuppgift. Cis-Golgi. Trimning (såsom glykosylering, proteolytisk klyvning) av sockerarter på proteiner (sk fortsatt posttranslationell modifiering) Trans-Golgi: sorteringav proteiner till lysosomer, sekretoriska vesikler, plasmamembranet eller ut ur cellen.
Sammanfattning
Mitokondrierna Cellen måste producera energi (ATP=adenosin trifosfat, 1 glukos=38 ATP) vilket sker i cytosolen och i specialiserade cell organellermitokondrier. Mitokondrien anses vara en bakterie som under evolutionen inkorporerats i cellen. Mitokondrierna har sitt eget DNA (cirkulärt) motsvarande 22 gener vilket kodar för just mitokondriella proteiner +mrna. Mitokondriellt DNA överförs från modern enbart dvs ingen förändring sker normalt i detta DNA mellan generationerna. Mitokondrierna utgör ca 22% av cellens volym.
Mitokondrien yttre membran inre membran matrix intermembrane space Mitokondriens uppgift är att producera energi i en form som cellen kan använda sig av: ATP=adenosintrifosfat. 0.5 1 µm i diameter Processer som äger rum i mitokondrien: 4. Fettsyraoxidationen-matrix 3. Citronsyracykeln-matrix 1.Cellandningen-innermembranet 2. ATP-syntes från ADP-innermembranet
Mitokondrien -cellens kraftverk som producerar energi i form av ATP Mitokondrier är långa dynamiska strukturer Välfungerande och intakta mitokondrier nödvändiga för cellens funktion, men.. mitokondrier innehåller även dödsproteiner som släpps ut när cellen är stressad vilken leder till att cellen dör i apoptos.
Från cytoplasman kommer fettsyror och pyruvat (från glykolysen) vilka i mitokondriens matrix oxideras till acetyl-coa. De fyra processerna: Fettsyraoxidationen (4): kallas också ß-oxidationen vilken bryter ner fettsyror till acetyl-coa. Citronsyracykeln (3): i denna enzymkedja oxideras acteyl-coa vidare och reducerade koenzym bildas såsom NADH och FADH 2 (innehåller energirika elektroner) samt CO 2. 2 Cellandningen (1): e - från NADH och FADH 2 överförs till syre (elektrontransportkedjan/respirationskedjan) vilket ger vatten. Protongradienten som uppstår driver sedan ATP-syntesen ATP-syntesen (2): ATP bildas från ADP mha ATP-syntetas (oxidativ fosforylering) och lämnar sedan mitokondrien för att användas vid olika energikrävande processer i cellen.
Lysosomerna Vesiklar i cytoplasman med hög halt av spjälkande enzym sk sura hydrolaser (40 st). Dessa bryter ner proteiner, fetter och kolhydrater. Lågt ph. Om de läcker ut i cytoplasman gör de ingen större skada. Varför? Lysosomen bryter ned endogent åldrade molekyler samt främmande material (tex bakterier). Beståndsdelarna återanvänds. För varje nedbrytning ansamlas dock osmältbart restmaterial vilket är en del i åldrandeprocessen.
Tre vägar för nedbrytning i lysosomen Fagocytos Endocytos Autofagi
Peroxisomer Vesikulära organeller med enkelmembran Innehåller oxidativa enzymer (oxidas II och katalas) som använder syre Viktiga för ämnesomsättningen av fetter (fettsyra till acetyl CoA) Avgiftar toxiska molekyler Finns framförallt i njurens och leverns celler
Cytoskelettet (proteinfilament) Uppgift: 1. Ger cellens dess form 2. Förankrar cellen 3. Förutsättning för cellens rörelse (förflyttning, delning samt intracellulär transport ) 3 typer av cytoskeletala strukturer: Mikrotubuli-finns centralt i cellen kring kärnan och organsierar cytoskelettet vid celldelning och transport av cellorganeller och molekyler. Intermediärfilament-förankrar cellen och ger stabilitet. Aktinfilament- finns innanför plasmamembranet och ger mekanisk styrka åt cellen. Myosin binder till aktin och de kan förskjutas längs med varandra och ge upphov till en kontraktion. Finns dessutom i mikrovilli.
Instuderingsfrågor om cellorganellerna 16/11 1. Vad kännetecknar en cellorganell? 2. Vilka cellorganeller finns i den eukaryota cellen? 3. Beskriv kortfattat respektive cellorganellsfunktion. 4. Vilka tre typer av cytoskelett har den euaryota cellen samt vilken funktion har dessa?