Skrypt z cytofizjologii - streszczenie.pdf - Histologia - gwfan

AQXJ

]F\WRIL]MRORJLL

Opracowanie zbiorowe

Wrocław 2011

Rozdział 1

Organizacja i funkcjonowanie jądra komórkowego

(RZECZY NIE ROBIONE NA SEMINARIUM MAŁĄ CZCIONKĄ)

Dane ogólne

Wielkość i kształt jądra zależą od stanu czynnościowego i typu komórki:

Û Komórki młode, proliferujące: duże, okrągłe jądro, wyraźne jąderko, rozproszona

chromatyna

Û Kom. dojrzałe: jądra różnokształtne

Û Kom. stare: kondensacja (kariopyknosis) lub fragmentacje (kariorhexis) chromatyny

W fazie G1 niewielkie jądra

W G2 większe i nieregularne

Otoczka jądrowa

Wybiórczo i aktywnie uczestniczy w transporcie RNA do cytoplazmy, a enzymów, czynników

transkrypcyjnych i niskocząsteczkowego RNA do nukleoplazmy. Ich ilość zależy od

metabolizmu, wieku czy typu komórki.

Obie błony wykazują asymetrię (rybosomy i kontakt z RER na zewnątrz; kontakt

z blaszką jądrową wewnątrz; różny skład białkowy)

3. Przestrzeń okołojądrowa między błonami

4. Pory jądrowe zawierające jądrowe kompleksy porowe (JKP)

Û Ilość zależy od wieku, aktywności i typu komórki

Cylindryczna struktura oktagonalna złożona z trzech współosiowo ułożonych

pierścieni białkowych (jeden pierścień „nad” drugim)

1) Pierścień cytoplazmatyczny

2) Pierścień jądrowy

3) Zrąb podstawowy – kompleks 8 promieniście wpuklających się do

kanału segmentów (przypominają szprychy koła i tworzą kompleks

kanału centralnego)

Każda „szprycha” ma 4 podjednostki – 1 służy do zaczepienia całego kompleksu

porowego w otoczce; wszystkie układają się tak, że wraz z otoczką tworzą 8

kanałów peryferycznych – są one miejscem dyfuzji biernej jonów i małych

cząsteczek

Od pierścienia cytoplazmatycznego odchodzi 8 filamentów białkowych

Od pierścienia jądrowego także 8, ale one dochodzą do mniejszego pierścienia

końcowego „pływającego” w nukleoplazmie tworząc strukturę podobną do

„koszyka”

W strukturach JKP znaleźć można ok. 100 białek – tzw. nukleoporyny

odpowiadające za przekaźnictwo jądrowo cytoplazmatyczne

Kanał centralny JKP zawiera często kompleks kanału centralnego (sic! tak jest w

Zablu) = transporter = czop = ziarnistość centralna – jest to białko przechodzące

przez kanał

5. Blaszka jądrowa

Û Przylega do bł. wew. otoczki jądrowej

Û Fibryle blaszki składają się z lamin A,B,C w 25-50%. Posiadają strukturę i skład

podobny do filamentów pośrednich – przez to są zaliczane do szkieletu jądra

1. Wewnętrzna błona otoczki jądrowej

2. Zewnętrzna błona otoczki

i. Białka blaszki nadają kształt jądru tworząc zrąb dla JKP i otoczki.

ii. Laminy uczestniczą w przemianach otoczki w mitozie

iii. Blaszka mocuje pętle chromosomów.

Wymiana jądrowo-cytoplazmatyczna

Û Kanały peryferyczne: jony, nukleotydy, białka do 10 nm

Û Kanał centralny – transport aktywny (z udziałem ATP, GTP) RNP, polimeraz i

lamin (mają przyczepione aminokwasowe sekwencje sygnałowe)

1.Dzięki sekwencji białko najpierw łączy się z receptorem cytoplazmy

podstawowej (np. z białkiem szoku cieplnego)

2.Kompleks białko-sekwencja-receptor przyczepia się do JKP (w tym

łączeniu uczestniczą nukleoporyny)

3.Białkowy nośnik transportujący wahadłowo transportuje kompleks do

jądra

4.Receptor wraca do cytoplazmy

RNP w kierunku przeciwnym na podobnej zasadzie

Macierz jądrowa = matrix jądrowa = nukleoszkielet = szkielet jądrowy

Struktura pozachromatynowa pozostała po strawieniu kwasów nukleinowych.

1. Blaszka jądrowa wraz z JKP

2. Jąderka resztkowe

3. Macierz wewnętrzna(pozająderkowa włóknisto-ziarnista sieć w przestrzeni interchromatynowej)

Skład

· Włókienka(ogólnie zwane matrycyną) o średnicy 3-5nm składające się z białek matryn

Û Laminy, białka Ag-NOR, aktyna, białka RNP jądrowych

Gęste elektronowo ziarna kojarzone ze składnikiem ziarnistym jąderka

Rola macierzy:

I. Organizacja strukturalna jądra, konfiguracja chromatyny

II. Filamenty macierzy wiążą kompleksy replikacyjne

III. Uczestnictwo w regulacji ekspresji genów

IV. Udział w transkrypcji i dojrzewaniu pre-rRNA i hnRNA

V. Wiązanie hormonów steroidowych

VI. Fosforylacja białek wirusowych

VII. Wiązanie karcynogenów

Budowa i struktura kwasów nukleinowych

DNA – polimer; deoksyrybonukleotyd – monomer

Nukleozyd = deoksyryboza + zasada azotowa; nukleozyd + Pi = nukleotyd

Reguła komplementarności: A-T, G-C; nici DNA są antyrównoległe

Szkielet cukrowo-fosforanowy na zewnątrz helisy, rdzeń z zasad azotowych

Formy przestrzenne DNA

Û DNA B – najpowszechniejsza

o Prawoskrętna helisa(średnica 2 nm)

o 10 nukleotydów na skręt; skok 3,4 nm(bo odległość między nt 0,34)

o Rowek większy i rowek mniejszy

Û DNA Z (jak Zygzakowate)– powstaje gdy mamy dużo naprzemiennie ułożonych puryn i

pirymidyn

o Lewoskętna

o Najmniejsza średnica

o Tylko jeden rowek

Û DNA A – największa średnica, najmniejszy skok

RNA – jednoniciowe i pofałdowane z wyjątkiem krótkich fragmentów komplementarnych

mogących się parować, U zamiast T

Replikacja DNA

Zawsze od 5’ do 3’ (czyli przyłączamy grupę fosforanową nowego nukleotydu do węgla 3’ cukru.

Jest semikonserwatywna. Uczestniczy w niej aparat replikacyjny (replisom) zawierający:

Û Helikazę – rozplatającą podwójną nić DNA

Û Białka SSB wiążące pojedynczą nić DNA

Û Polimerazę DNA przyłączającą nowe nukleotydy

Û Prymazę syntezującą startery RNA (9-10 nt)

Û Nukleazy zamieniające startery RNA na DNA

Û Polimerazę naprawczą DNA łączącą nukleotydy utworzone przez nukleazy na nici

opóżnionej

Û Ligazę łączącą fragmenty DNA na nici opóźnionej

Û Białko „ruchoma obręcz” - łączy polimerazę z matrycą DNA i umożliwia ślizgowy ruch

wzdłuż niej

1. Początek replikacji – białka inicjujące replikację znajdują miejsce ori

a. Helikaza rozdziela nić, a białka SSB stabilizują pojedyncze łańcuchy

b. Powstaje para widełek replikacyjnych o kształcie Y w obrębie których replikacja

odbywa się dwukierunkowo

2. Przebieg replikacji

a. Synteza startera przez prymazy

b. Na matrycy 5’->3’ synteza odbywa się w sposób ciągły, a nową nić 3’->5’

nazywamy nicią wiodącą

c. Na matrycy 3’->5’ powstaje nić opóźniona z udziałem fragmentów Okazaki (100-

300 pz) – tylko tyle polimeraza potrafi zsyntetyzować „pod prąd”. Każdy nowy

fragment wymaga nowego startera. Usuwanie starterów RNA, zamiana na DNA i

łączenie fragmentów są przeprowadzane przez nukleazy, polimerazę naprawczą

i ligaz

3. Redagowanie – polimeraza łączy nowy nukleotyd tylko gdy poprzedni jest prawidłowy –

polimeraza posiada aktywność nukleazową w kierunku przeciwnym do replikacji(5’-

>3’).

Naprawa DNA

· Pierwsze zabezpieczenie to aktywność nukleazowa polimerazy(usuwa 99% błędów)

Naprawa przez bezpośrednią rewersję uszkodzenia – nie przerywamy tu łańcucha

o Metylotransferazy przenoszą grupy alkilowe z zasad azotowych na cysteinę

o Fotoliazy DNA usuwają dimery pirymidynowe oraz rozszczepiają fotoprodukty pirymidynowe, z

utworzeniem zasad, które wchodziły w skład fotoproduktów

Naprawa przez wycinanie zasad azotowych

1. Glikozylazy DNA hydrolizują wiązanie glikozydowe zasady azotowej z cukrem. Powstaje w ten

sposób wolne miejsce, tzw. miejsce AP (acceptor place).

2. Endonukleazy AP rozpoznają miejsce AP i hydrolizują wiązanie fosfodiestrowe po stronie 5’

uszkodzonego nukleotydu

3. Usuwana jest reszta uszkodzonego nukleotydu

4. Polimerazy uzupełniają, a ligazy łączą.

· Naprawa przez wycinanie nukleotydów

1. Helikazy rozplatają podwójną nić DNA

2. Endonukleaza zależna od ATP rozcina nić po obu stronach uszkodzenia (w miejscach zejścia się

podwójnej helisy z pojedynczą nicią)

3. W ten sposób „wyrzucamy” 30 nukleotydową nić

4. Na pozostałej, dobrej nici synteza komplementarnej przez kompleks polimeraz połączonych z

kofaktorami reakcji – niejakimi PCNA (kofaktorem polimerazy DNA delta) i czynnikiem

replikacyjnym C

5. Łączenie przez ligazy

Û Szybciej usuwane są w ten sposób większe zniekształcenia helisy niż mniejsze

Û Alternatywnie działa szlak sprzężony z transkrypcją naprawiający uszkodzenia blokujące syntezę

mRNA. Uczestniczą w tym białka CSA i CSB (zmieniają konfigurację dając dostęp białkom

naprawczym do helisy DNA). Defekty genów kodujących te białka prowadzą do choroby

Cockayne’a (CS) [karłowatość, niedorozwój, zwyrodnienie OUN, uszkodzenia wzroku]

· Naprawa błędnie sparowanych zasad azotowych

Û źle sparowane zasady zaburzają geometrię helisy DNA i są rozpoznawane przez białka

naprawiające. Nić jest przecinana, a luka uzupełniana przez polimerazę i łączona przez ligazę.

· Naprawa przez rekombinację – naprawa pęknięć dwuniciowych(unikamy aberracji chromosomowych)

Û Rekombinacja homologiczna(przeważa w późnej fazie S i G2) – wykorzystuje nieuszkodzony

homolog. Po pęknięciu obie nici są trawione przez egzonukleazy aż do uzyskania jednoniciowego

3’-końca – potem jest łączony z chromosomem homologicznym, który służy za matrycę.

Û Dopasowanie pojedynczych nici DNA – białka naprawcze szukają sekwencji powtórzonych w

sąsiedztwie pęknięcia. Nici odcinków niehomologicznych między pęknięciami są przemieszczane

poza helisę i wycinane bezpowrotnie. Decyduje to o dużej wierności tego szlaku naprawy.

Û Rekombinacja niehomologiczna (dominuje we wczesnej fazie S i G1) z udziałem kinazy białkowej

zależnej od DNA (DNA-PK). Ma podjednostkę o zdolności helikazy (zależnej od ATP), która

zabezpiecza koniec dwuniciowego DNA. Druga podjednostka fosforyluje białka naprawcze.

Chromatyna

DNA wiąże się z różnymi białkami tworząc DNP(50% to białka - strukturalne i enzymatyczne).

Białka histonowe mają małą masę (10-23kDa), są dodatnio naładowane(możliwe wiązania z Pi

DNA) ponieważ mają dużo Lys (najwięcej w H1) i Arg (naj. w H4). Mamy histony rdzeniowe od

H2A do H4 oraz największy histon H1. Histony wykazują bardzo dużą konserwatywność.

Wyróżniamy także 300 różnych białek niehistonowych:

a) Enzymatyczne (np.polimerazy)

b) Regulatorowe (regulujących ekspresję genów)

c) Strukturalne (odpowiadające za przestrzenną organizację DNA np. laminy)

Włókno nukleosomowe (=sznur korali) składa się z nukleosomów, a te możemy podzielić na

rdzeń nukleosomu (oktamer 2x H2A,H2B,H3,H4 o kształcie dysku i dwukrotnie lewoskrętnie

nawinięte 146pz superhelikalnego DNA) i DNA łącznikowy(20-95nt między kolejnymi

rdzeniami). Nukleosom odpowiada nie tylko za strukturę, ale też zmienia kształt w trakcie

replikacji.

Histon H1 znajduje się tam, gdzie DNA wchodzi i opuszcza rdzeń nukleosomu. Ze względu na 1,8

obrotu wokół rdzenia nukleofilament przyjmuje zygzakowate ułożenie. H1 chroni także po ok.10

pz przed i za wejściem na rdzeń. Jest to jedyny tkankowo swoisty histon (powoduje to także

swoistość tkankową łącznikowego DNA).

Chromatosom = rdzeń, H1 i 20 chronionych przez niego pz.

Solenoid = włókno 30nm – powstaje dzięki superspiralizacji nukleofilamentu – powstaje pusta

wewnątrz cewka o średnicy 30nm. Jest to lewoskrętna helisa z 6/8 nukelosomami na skręt.

Upakowanie to jest możliwe dzięki histonowi H1. Płaskie powierzchnie dysku są równoległe do

osi solenoidu.

Pętle włókien chromatynowych = domeny solenoidy zostają zakotwiczone w rusztowaniu

macierzy jądrowej (białka NHP) lub w blaszce jądrowej

Skrypt z cytofizjologii - streszczenie.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: