Citologija Flashcards
(85 cards)
1
Q
Proteini
A
Polimeri sastavljeni od različitih monomera. Monomeri proteina su aminokiseline koje se povezuju peptidnim vezama. U sastav proteina ulazi 20 različitih aminokiselina.
2
Q
Primarna struktura proteina
A
Broj, vrsta, i redosled aminokiselina u nerazgranatom polimeru tj. polipeptidnom lancu. Kada se vezuju u polipeptid, aminokiseline se vezuju peptidnim vezama - karboksilna grupa gubi OH-, dok sa amino grupe odlazi H+ jon. Zajedno daju mokekul vode, i stvara se nova kovalentna veza između karboksilnog ugljenika i amino-azota.
3
Q
Sekundarna struktura proteina
A
- Alfa spirala (zavojnica) - namotaji polipeptidnog lanca, čiji je položaj stabilizovan vodoničnim vezama između vodonika amino-grupe jedne i kiseonika karboksilne grupe druge, njoj nesusedne, aminokiseline. Vodonične veze se formiraju tako da je svaka aminokiselina povezana sa četvrtom od sebe.
- Beta-naborana ploča - glavni niz polipeptidnog lanca nabran je u dva ili više paralelno postavljena, suprotno usmerena segmenta, koji su međusobno povezani vodoničnim vezama (između naspramno postavljenih amino i karboksilnih grupa)
4
Q
Tercijarna struktura proteina
A
Trodimenzionalno tj. prostorno sklupčavanja jednog polipeptidnog lanca. U nju su integrisani elementi sekundarne strukture, a čine je i sva druga savijanja jednog polipeptida. Stabilisana je interakcijama između R-ostataka tj. bočnih grupa nesusednih aminokiselina.
- disulfidne veze (S-S)
- jonske veze (NH3+O-)
- Van der Valsove sile i hidrofobne interakcije
5
Q
Tipovi proteina po tercijarnoj strukturi
A
- Globularni - loptastog oblika, hidrofilni (većina enzima, membranskih ili transportnih proteina)
- Fibrilarni - vlaknasti, hidrofobni (uključeni u građu ćelijskog skeleta ili vanćelijskih potpornih struktura, npr. kolagen, alfta i beta keratin itd.)
6
Q
Kvaternarna struktura
A
*složeni proteini
U njihovoj građi učestvuje dva ili više, istih ili različitih polipeptida - subjedinica - koje imaju svoju trodimenzionalnu tercijarnu strukturu, dok su međusobno povezani istim tipovima interakcija koje učvršćuju i tercijarni nivo
- kolagen (sastoji se iz tri spiralno uvijena fibrilarna proteina)
- hemoglobin (globularni protein koji čine dve alfa i dve beta subjedinice, pri čemu svaki ima polipeptidni globinski lanac, sklupčan u tercijarnu strukturu, za koji je vezan hem, nepeptidna komponenta koja sadrži gvožđe)
7
Q
Denaturacija proteina
A
Potpuni gubitak funkcije proteina usled gubitka pravilnog oblika tj. tercijarne (pa i sekundarne i kvaternarne) strukture. Narušavaju se nekovalentne interakcije koje stabilišu nivoe strukture od sekundarne naviše, a uzorkuju je pre svega temperatura, promena pH, ili veća koncentracija soli.
*nepovratna, polipeptid se ne može vratiti u svoju pravilnu strukturu
8
Q
Uloga proteina
A
- Enzimi
- Sačinavanju ćelijske membrane (zajedno sa lipidima i ugljenim hidratima). Membranski proteini mogu imati različite uloga, a pre svega imaju transportnu ulogu tj. selektivno propuštaju molekule i jone koji treba da prođu kroz membranu. Neki proteini troše ATP i aktivno transportuju određene molekule ili jone s jedne strane membrane na drugu
*receptori - učestvuju u komunikaciji između susednih, ali i udaljenih ćelija - Prenošenje informacija u ćeliji i između ććelija.
- Potpora i kretanja, kako u ćeliji, tako i van nje. U ćeliji, ovu mrežu proteina nazivamo ćelijski skelet. Grade ga proteini oblika končića, štapića, cevčica, koji su zaslužni za pokretljivost. Izvan ćelije postoji slična mreža vlaknastih proteina koja čini potporu ćelijama i povezuje ih u više ili manje čvrsta vlakna
- Prenosioci drugih supstanci (hemoglobin, albumin - prenosi hidrofobne masne kiseline)
- Odbrambeni proteini (imunoglobulini)
- Mišićne kontrakcije (aktin, miozin)
- Skladištenje AK za kasniju upotrebu
9
Q
Enzimi
A
Po sastavu su proteini. Deluju kao biološki katalizatori i smanjuju energiju aktivacije biohemijskih reakcija za koje su specifični
- specifični za supstrat - tj. za molekul na koji deluju tj. katalizuju posebnu hemijsku reakciju
- specifični za reakciju - katalizuju određeni tip hemijske reakcije tj. promena na supstratu
10
Q
Aktivno mesto enzima
A
Sadrži posebnu mikro-sredinu, sklopljenu od R-ostataka aminokiselina, koja se savršeno uklapa tj. prepoznaje supstrat i učestvuje u katalizovanju reakcije. Time nastaje enzim-supstrat kompleks koji supstrat dovodi u aktivirano stanje. Potom se razdvajaju enzim i proizvod reakcije, a enzim izlazi neizmenjen.
11
Q
Koenzimi
A
Prenose delove molekula od jednog do drugog supstrata
12
Q
Prostetične grupe
A
Kovalentno su vezane za enzim
13
Q
Kofaktori
A
npr. Joni metala neophodni za aktivnost enzima
14
Q
Uloge DNK
A
- Skladišti o čuva naslednu informaciju i da svojom replikacijom i pravilnom raspodelom pri ćelijskoj deobi obezbedi verno prenošenje te informacije na potomačke ćelije
- Da omogući ostvarivanje zapisanih uputstava, time što se sa molekula DNK, procesom transkripcije, prepisuju tj. sintetišu molekuli RNK. Realizacija uputstava dalje teče procesom translacije.
15
Q
Nukleotidi
A
Monomeri nukleinskih kiselina (azotna baza + fosfatna grupa + pentozni šećer)
16
Q
Azotne baze
A
- Purinske - adenin i guanin
- Pirimidinske - timin, citozin, uracil
17
Q
Primarna struktura DNK
A
Čini je redosled nukleotida u polinukleotidnom lancu. Susedni nukleotidi vezuju se tzv. fosfgodiestarskom vezom, gde se dve pentoze vezuju preko fosfatne grupe.
18
Q
Sekundarna struktura DNK
A
Čine je dva naspramno postavljena polinukleotidna lanca, uvijena u tzv. dvojnu zavojnicu (spiralu ili alfa heliks). Ta dva lanca su antiparalelna, odnosno suprotno usmerena, i međusobno komplementarna
19
Q
RNK - građa
A
Primarnu strukturu čini polinukleotidni lanac sačinjen od ribonukleotida.
Sekundarni nivo strukture čine delovi istog polinukleotidnog lanca koji stvaraju dvolančane zavojnice. Ti delovi često čine petlje u obliku ukosnice. Porostorni oblik tih uvijenih petlji čini tercijarnu strukturu.
20
Q
Monosaharidi
A
Najprostiji šećeri koji se hidrolizom dalje ne mogu razložiti, a oksidacijom daju ugljen-dioksid i vodu, krajnje produkte od kojih i nastaju, uz oslobađanje energije.
*3-7C atoma
*najbitniji su pentoze (riboza i deoksiriboza) i heksoze (glukoza, galaktoza, fruktoza)
U vodenom rastvoru, molekuli monosaharida spontano formiraju ciklični oblik koji je mnogo češći od otvorenog.
21
Q
Disaharidi
A
Dva povezana monosaharida alfa ili beta glikozidnom vezom.
*saharoza (glukoza + fruktoza), maltoza (glukoza + glukoza), laktoza (glukoza + galaktoza)
22
Q
Polisaharidi
A
Polimeri sačinjeni od istih monomera.
1. Izvor energije
- skrob (kod biljaka)
- glikogen (kod životinja), skladišti se u obliku granula i ćelijama jetre i mišićima čiji ga enzimi hidrolizuju do glukoze
2. Strukturni
- celuloza, gradi ćelijski zid (nije rastvorljiva u vodi, ali je hidrofilna, privlači molekule vode)
- hitin (glavni polisaharid ćelijskog zida pravih gljiva, ali i skeleta zglavkara)
23
Q
Heteropolisaharidi
A
*sastavljeni od različitih monosaharidnih jedinica
1. Hemiceluloza i pektin. Povezuju međusobno celulozna vlakna, ali i zidove susednih ćelija. Jako dobro vezuju vodu, na isti način kao skrob i celuloza
2. Proteoglikani, važni sastojak međućelijskog materijala. To su proteini a koje su vezani lanci polisaharida. Npr. hondroitin-sulfat, polisaharid koji ulazi u sastav hrskavice, dajući joj posebna mehanička svojstva
24
Q
Lipidi
A
Lipidi koji se nalaze u živim bićima nisu polimeri, pa ih ne svrstavamo u biološke makromolekule. Ipak u vodenom rastvoru se snažno drže nepolarnim-nepolarnim interakcijama, i time stvaraju strukture koje se slično ponašaju makro-molekulima. Takođe, često su vezani i sa proteinima ili sa ugljenim hidratima
1. Triacilgliceroli
2. Fosfolipidi
3. Steoridi
25
Triacilgliceroli
Estri alkohola glicerola i viših masnih kiselina. Pri reakciji esterifikacije, iz svakog para alkoholne grupe glicerola i karboksilne grupe masnih kiselina izdvaja se po jedan molekul vode. Masne kiseline koje ulaze u sastav triacilglicerola imaju obično 16 ili 18 ugljenihovih atoma, i mogu biti zasićene (palmitinska, stearinska) ili nezasićene (oleinska)
*masti - čvrsti triacilgliceroli, sadrže zasićene masne kiseline
*ulja - tečni triacilgliceroli, sadrže nezasićene masne kiseline
Osnovna uloga triacilglicerola je da budu skladište hrane tj. redukovanog ugljenika, pa time i energije. U poređenju sa ugljenim hidratima, imaju više nego dvostruku količinu ugljenika, pa time i više energije
26
Fosfolipidi
Po građi su slični triacilglicerolima. Sastoji se iz jednog molekula glicerola, za koji su estarski vezane dve masne kiseline. Treća alkoholna grupa, umesto masnom esterifikovana je fosfatnom kiselinom.
*Za fosfatnu kiselinu, takođe estarskom vezom, može biti vezan još neki molekul (alkohol)
Molekul fosfolipida ima dva različita regiona:
1. Glicerol sa fosfatnom grupom - hidrofilna (polarna) glava
2. Dva ugljovodonična ostatka masnih kiselina - hidrofobni (nepolarni) rep
*amfipatični molekuli
Kada se fosfolipidi nađu u vodi, spontano okreću svoje hidrofilne glave ka vodi, a nepolarne repove od vode tj. jedni ka drugima, stvarajući nepolarnu sredinu. Grade dvosloj ćelijskih membrana.
27
Steroidi
*imaju ulogu u prenošenju signala (hormoni)
Holesterol je polazni molekul u biohemijskoj sintezi drugih steroida. Nalazi se u ćelijskim membranama. To je relativno veliki molekul, koji se ne može hidrolizom razgraditi na manje. Postavlja se u lipidni dvosloj slično fosfolipidima: polarna -OH grupa je okrenuta ka vodi, dok je većina molekula nepolarna, uronjena među repove fosfolipida.
28
Ćelijska membrana
*plazma membrana ili plazmalema
U osnovi njene građe je lipidni dvojsloj u koji su uronjeni proteini. Prema nivou organizacije, ona je dobar primer supramolekulske strukture - sastavljene od makromolekula, a sama ulazi u sastav organela. Ovakav model membrane naziva se fluidni mozaik. Osnovu tog mozaika čine lipidni dvosloj, sačinjen najviše od molekula fosfolipida. Njihove polarne glave okrenute su ka vodenoj sredini, na obe strane membrane, dok su nepolarni repovi okrenuti jedni ka drugima, čineći hidrofobno središte dvosloja. Kod eukariota, zastupljen je i holesterol koji može činiti i do 25% lipida membrane.
29
Proteini ćelijske membrane
1. Integralni proteini - uronjeni u lipidni dvosloj. Usađeni su u dvosloj zahvaljujući tome što imaju hidrofobne i hidrofilne regione. Bočne grupe aminokiselina koje su okrenute hidrofobnom središtu lipidnog dvosloja su i same nepolarne, dok su ka vodenom rastvoru na jednoj i drugoj površini membrane okrenuti R-ostaci polarnih aminokiselina
*integralni proteini mogu izlaziti na obe strane membrane i tada ih zovemo transmembranskim proteinima
2. Periferni proteini - zakačeni za membranu sa jedne ili druge strane.
30
Fluidni mozaik i fluidnost membrane
Podrazumeva da se lipidi i proteini membrane mogu slobodno kretati kroz dvosloj. Kretanje je moguće samo u ravni dvosloja, dokle god ne narušavaju raspored u kome je nepolarno sa nepolarnim, a polarno sa polarnim.
*događaji u kojima molekul lipida prelazi iz jednog sloja dvosloja u drugi su veoma retki
*često je moguće da dva sloja lipida u membrani budu različiti
Fluidnost membrane u velikoj meri zavisi od sastava lipida u njoj i od temperature u okolini. Viši sadržaj nezasićenih masnih kiselina u fosfolipidima membrane učiniće je fluidnijom na istoj ili nižoj temperaturi. Veći udeo zasićenih fosfolipida ima za posledicu manju pokretljivost lipida i proteinau membrani, tako i manju propusnost samo lipidnog dvosloja za molekule kao što su voda, kiseonik ili ugljen-dioksid.
Holesterol u ovome ima dvojaku ulogu - pri niskim temperaturama, sprečava očvršćivanje membrane, dok pri višim, ograničava preveliku fluidnost
31
Važne uloge membranskih proteina
- transport kroz membranu
- enzimska funkcija
- prenos signala
- međusobno prepoznavanje ćelija
- veze između susednih ćelija
- veze membrane sa ćelijskim skeletom ili sa vanćelijskim strukturama
32
Glikokaliks
U sastav membrane ulaze i ugljeni hidrati, obično kao deo glikoproteina i glikolipida. Kod glikoproteina, oligosaharid, sastavljen je od nekoliko do dvadesetak monosaharidnih jedinica, kovalentno je vezan za protein membrane. Kod glikolipida, oligosaharid je deo lipida membrane. I jedni i drugi su uglavnom okrenuti ka spoljnoj strani plazmaleme. Zaslužni su za mogućnost da ćelije organizma raspoznaju druge ćelije sopstvenog, od ćelija stranog organizma.
33
Transport kroz membranu
Svaka biološka membrana, bilo da je spoljašnja plazma-membrana ili neka od unutrašnjih, razdvaja dve vodene sredine. Većina supstanci koje se nalaze u timsredinama su rastvorne (ili rastvorene) u vodi tj. hidrofilne. Zato je hidrofobna, nepolarna sredina lipidnog dvosloja membrane nepropusna za većinu jona i polarnih molekula.
1. Joni i veći izrazito polarni molekuli (npr. kiseline) ne mogu da prođu kroz lipidni dvosloj, naročito jer su okruženi molekulima vode (hidratacioni omotač)
2. Umereno molarni molekuli srednje veličine (kao monosaharidi) mogu da prođu kroz lipidni dvosloj, ali se to dešava izuzetno retko, tj. zanemarljivo malom brzinom.
3. Mali nepolarni molekuli, od kojih su značajni kiseonik i ugljen-dioksid, slobodno mogu da prođu kroz lipidni dvosloj.
*molekul vode jeste polaran, ali je prilično mali (manji je od O2) pa može da se “provuče” između hidrofobnih repova fosfolipida, uprkos svojoj polarnosti.
*kroz lipidni dvosloj mogu relativno lako da prođu i nepolarni molekuli srednje veličine kao npr. steroidni hormoni
34
Proteinski kanali
Transmembranski proteini kroz čiju se sredinu, s jedne strane na drugu, proteže kanal koji propušta samo određene molekule ili jone. Najzastupljeniji takav protein je akvaporin, specijalizovan da propušta molekule vode
35
Jonski kanali
Oni su specifični i propuštaju jone tačno određenog naelektrisanja i prečnika, što obično znači da propuštaju samo jedan jon (K+, Na+, Ca++, Cl- itd.)
Neki jonski kanali imaju i “poklopac” tj. “kapiju” koja može da se otvori ili zatvori. Kod nekih je to u zavisnosti od razlike električnog potencijala između dve strane membrane, a kod drugih vezivanje nekog posebnog molekula za kanal dovodi do otvaranja kapije tj. poklopca. Ova osobina naročito je bitna za funkciju membrana nadražljivih ćelija, kao štp su nervne, čulne ili mišićne.
36
Proteinski nosači
Transmembranski proteini, ali nemaju kanal kroz koji bi čestice mogle slobodno da prolaze. Oni prenose čestice kroz membranu, ali se pritom ponašaju donekle slično enzimima. U jednom trenutku su otvoreni samo na jednoj strani membrane, gde im je izloženo aktivno mesto specifično za molekul (ili jon) koji transportuje. Kada se za njega veže molekul supstance koju prenosi, transportni protein menja svoj oblik, zatvarajući se prema toj i otvarajući se na drugoj strani membrane. Molekul prenete supstance se odvaja od nosača i oslobađa u rastvor, nakon čega se transporter ponovo vraća u prvobitni oblik.
37
Difuzija
Kretanje čestica niz gradijent koncentracije, iz sredine sa većom koncentracijom u sredinu sa manjom koncentracijom. Ona je posledica prostog haotičnog toplotnog kretanja čestica i postojanja samog gradijenta
*nema trošenja bilo kog oblika energije (npr. ATP-a)
38
Prosta i olakšana difuzija
Difuzija čestica kroz lipidni dvosloj je prosta difuzija.
Prolazak lestica kroz proteinske kanale je takođe oblik difuzije. Različiti proteinski nosači transportuju molekule s jedne na drugu stranu niz gradijent, bez utroška dodatne energije. Pasivni transport kroz proteinske kanale ili putem nosača zovemo olakšanom difuzijom. Npr. transport glukoze kroz membranu
39
Osmoza
Difuzija vode niz njen sopstveni gradijent. Većina živih bića ima mehanizme kojima obavljaju osmoregulaciju - regulaciju koncentracije rastvorenih supstanci i količine vode u ćelijama
1. Izotoničan rastvor - rastvor istih koncentracija osmotski aktivnih čestica
2. Hipotoničan rastvor - koncentracija osmotski aktivnih rastvorenih čestica manja je nego u samoj ćeliji, voda više ulazi u ćeliju nego što iz nje izlazi, i ćelija bubri
3. Hipertoničan rastvor - koncentracija rastvorenih supstanca veća je od ćelijske, voda izlazi iz ćelije i one dolaze do opasnosti od dehidratacije.
40
Aktivni transport
Sposobnost ćelija da rastvorene supstance mogu da transportuju kroz membranu nasuprot gradijentu koncentracije. tj. uz gradijent. Za ovaj transport neophodno je ulaganje energije (endergoni proces). Obavljaju ga posebni proteini, koje zovemo aktivni transporteri ili pumpe.
Npr. Na+/K+ pumpa.
- Tri Na+ jona i jedan molekul ATP vezuju se za proteinsku pumpu
- Fosfatna grupa se odvaja od ATP i vezuje se za pumpu, što dovodi do promene njenog oblika
- Na+ može slobodno da izađe iz pumpe u spoljašnju sredinu, a dva K+ iz spoljašnje sredine ulaze u pumpu vezujući se za odgovarajuća mesta
- Otpuštanje P vraća pumpu u prvobitan oblik, dva K+ se otpuštaju u citoplazmu, i ciklus može da se ponovi
41
Ćelijska membrana kod prokariota
Kod nekih grupa važno je da površina membrane bude uvećana i ona stvara nabore ka unutra (uvrate) - npr. kod cijanobakterija, kod kojih se ti uvrati zovu tilakoidi i uključeni su u pretvaranje svetlosne u hemijsku energiju (sadrže hlorofil).
Sa spoljašnje strane membrane, prokariotska ćelija ima čvrst zid koji, osim što štiti ćeliju od spoljnih uticaja, sprečava osmotsko bubrenje i pucanje u hipotoničnoj sredini.
*mikoplazme i termoplazme nemaju ćelijski zid
Kod nekih prokariotskih ćelija, javljaju se posebne strukture na površini tela - bičevi, pomoću kojih se kreću. Proteinske su građe, a osnova biča je usađena u posebnu proteinsku strukturu u membrani.
Neki prokarioti imaju i duge končaste proteinske strukture, kao što su pili. Neke od njih služe za pričvršćivanje za podlogu, a neke privlačenju ćelija pred razmenu naslednog materijala.
42
Ćelijski zid kod prokariota
Kod bakterija, zid je građen od dugih polimera izmenjenih monosaharida. Oni su popreko umreženi kovalentno vezanim oligopeptidima. Tako je ceo zid, jedan veliki molekul, koji zovemo peptidoglikan. Neke bakterije, imajui fosfolipidnu membranu sa spoljne strane zida - gram (-) bakterije. Za razliku od plazma-membrane, ova membrana je propustljiva za većinu molekula. Kod gram (+) bakterija zid čini samo deblji sloj peptidoglikana, bez dodatne membrane oko njega.
*neke prokariotske ćelije imaju i kapsulu - dodatni želatinozni spoljašnji omotač, sastavljen uglavnom od polisaharida i proteina, koji omogućava bolju adheziju za podlogu, usporava isušivanje, a kod parazitskih bakterija otežava aktivnost odbrambenih ćelija domaćina
43
Citoplazma kod prokariotske ćelije
U citoplazmi se nalaze enzimi metabolizma, a neke bakterije blizu membrane imaju i potporne proteine, nalik ćelijskom skeletu eukariota. Po čitavoj membrani su brojni ribozomi, koji obavljaju translaciju.
U središtu tela nalazi se molekul DNK, koga zovemo i bakterijskim hromozomom. Iako od ostatka citoplazme nije odvojen membranom, taj deo ima ulogu jedra, pa ga zovemo nukleoid. Molekul DNK prstenastog je oblika. Po pravilu ima po jedan hromozom, pa su svi geni prisutni samo u jednoj kopiji.
*pored glavnog molekula DNK, u prokariotskim ćelijama mogu biti prisutni jedan ili više plazmida - malih, kružnih molekula DNK u kojima su geni koji ćeliji nisu neophodni za osnovne životne funkcije, ali joj mogu koristiti u specifičnim uslovima.
44
Deoba prokariotske ćelije
U povoljnim uslovima, prokariotska ćelija vrlo brzo raste, i kada dostigne određenu veličinu, replikuje svoju DNK, pose čega se deli. Deoba je prosta i naziva se fisiona ili binarna deoba. Dva novonastala molekula DNK se udalje u naspramne delove ćelije, nakon čega se i citoplazma suženjem podeli na dva približno jednaka dela. Paralelno sa izgradnjom nove membrane i deobom, dve ćelije izgrađuju i svaka svoj nedostajući deo zida.
45
Endospore
Nastaju kada su uslovi sredine nepovoljni. Ćelija se podeli unutar zida, nakon čega jedna novonastala ćelija uvuče drugu u sebe. Endospora ima DNK, debeli zaštitni omotač (zid) i dovoljan broj ribozoma. Otporne su na isušivanje i dejstvo drugih faktora kao što su UV zračenje i hemikalije koje bi inače ubile aktivnu ćeliju. Po nastupanju povoljnih uslova, endospora se aktivira i transformiše u funkcionalnu ćeliju
46
Metabolizam kod prokariota
1. Fotoautotrofi
2. Hemoautotrofi,
*oni su proizvođači
3. Hemoheterotrofi (mogu biti razlagači, paraziti, ili mutualisti kao što je bakterija ešerihija u našem crevu)
47
Endosimbiotska teorija
Mitohondrije nastale su spajanjem ćelija, odnosno ulaskom bakterije sposobne za aerobno disanje u ćeliju od koje je potom nastao eukariot.
*hloroplast je takođe nastao uvlačenjem cijanobakterije u eukariotsku ćeliju
48
Jedro
Nasledni materijal eukariotske ćelije odovojen je jedrovim ovojem od citoplazme, koga čine dve paralelno postavljene membrane. Te dve membrane se nastavljaju jedna na drugu, tj. spojene su na mestima gde posebne složene proteinske strukture oivičavaju jedrove pore. Kroz njih se odvija kontrolisani promet molekula i supramolekulskih struktura između citoplazme i jedra.
Spoljašnja membrana se nastavlja na membranu endoplazmatičnog retikuluma, a prostor između dve membrane, tzv. perinuklearna cisterna je spojen sa unutrašnjošću ER.
Sredina unutar jedra ima različiti sastav od citosola i naziva se nukleoplazma. Sa unutrašnje strane ovoja nalazi se jedrova lamina, složena mreža proteinskih vlakana, slična ćelijskom skeletu, koji podupire ovoj i održava stabilan oblik jedra.
49
Hromatin
DNK, posebno uređena i sklupčana oko i pomoću posebnih proteina, čini tzv. hromatinski materijal. Njemu pripadaju i molekuli RNK, koji tu nastaju transkripcijom i svi enzimi i drugi proteini koji su uključeni u replikaciju i transkripciju.
DNK kod eukariota podeljena je na tačno određeni broj linearnih, otvorenih molekula - hromozoma
50
Histoni
Glavni proteini oko kojih su organizovani molekuli DNK su histoni.
Histon ima kvaternarnu strukturu i sastoji se od 8 subjedinica (sklupčanih polipeptida) na čijoj spoljašnjoj strani preovlađuju R-ostaci baznih aminokiselina, koji su pozitivno naelektrisani. Njima histon čvrsto za sebe drži negativno naelektrisane fosfatne grupe polinukleotidnog lanca namotane DNK. Oko svakog histona, u približno dva namotaja, namotana je DNK dužine oko 200 parova nukleotida. Tako povezani čine nukleozom.
*slobodni delovi DNK između dva nukleozoma su prilično kratki, oko 20 parova nukleotida, što znači da je DNK većim delom namotana i tako zaštićena.
51
Euhromatin vs heterohromatin
Nasledni materijal koji je spakovan do prvog nivoa - nukleozoma - zove se euhromatin. On sadrži gene koji su ćeliji bili ili će biti potrebni za transkripciju.
Gušće spakovani delovi sadrže gene koji nisu aktivni, čineći tzv. heterohromatin. U njima su nukleozomi spiralno poređani, tako da šest njih čini jedan namotaj. Tako nastaje vlakno koje je deblje, zauzima manju zapreminu, a ti geni su nedostupni za transkripciju
52
Jedarce
*nukleoulus
To je gušći deo hromatina, koji nikakvom membranom nije odovojen od ostatka jedra. Organizuje se oko delova DNK koji nose gene za rRNK. Tu transkripcijom nastaju rRNK, koje se spajaju sa ribozomalnim proteinima, čime nastaju ribozomalne subjedinice. Kroz pore, velike i male subjedinice izlaze u citoplazmu.
53
Endomembranski sistem
Sistem unutrašnjih membrana:
- jedrov ovoj, endoplazmatični retikulum, Gordžijev aparat, lizozomi, i brojne membranske kesice (transportne vezikule), kao i plazma-membrana
54
Vezikularni transport
Deo membrane od ER se odvaja, i zajedno sa lipidima i proteinima samog dvosloja, takva membranska kesica - vezikula, nosi deo sadržaja u svojoj unutrašnjosti. Zatim, pomožu proteina ćelijskog skeleta, putuje do odredišta. To je obično membrana druge organele ili plazma-membrana, sa kojom se spaja.
55
Endocitoza
Vezikula na plazma-membrani nastaje kao ulegnuće ka unutra tj. ka citoplazmi. Kada se odovoji od membrane i uđe u citoplazmu, uneće deo spoljašnjeg rastvora, koji će tad biti sadržaj nove vezikule.
- ako je vezikula mala i njome se unosi samo tečnosti - pinocitoza
- ako ćelija endocitozom ulazi veću, čvrstu ćeliju - fagocitoza
56
Egzocitoza
Vezikula se spaja sa plazma-membranom, njen sadržaj se izbacuje u vanćelijski prostor a membrana postaje deo plazma-membrane
57
Endoplazmični retikulum
Sistem povezanih membranskih kesica i cevčica koje se nastavljaju jedna na druge. On se nastavlja na jedrov ovoj i celom svojom površinom ima jasno definisane strane - jednu prema svojoj unutrašnjosti tzv. lumenu, i spoljašnju okrenutu citosolu. Lumen čini jedinstveni prostor sa perinuklearnom cisternom.
Prema obliku i ulozi:
1. Granulisani ER
2. Agranulisani ER
58
Hrapavi ER
Oblika je povezanih pljosnatih membranskih kesa i sa svoje citoplazmatske strane ima vezane ribozome. Na tim ribozomima se odvija polimerizacija proteina koji su namenjeni da budu ili membranski poteini, da budu isporučeni nekoj organeli ili izlučeni u spoljašnju sredinu preko plazma-membrane.
Sva tri tipa proteina u grER dobijaju kratke nizove oligosaharida - postaju glikoproteini. Time im se menja uloga, ali se i obeležavaju kako bi u vezikularnom transportu bili usmereni ka odgovarajućim odredištima.
U zavisnosti od prirode aminokiselina, nastajući polipeptid ima dve moguće sudbine:
1. Ako se smenjuju nizovi nepolarnih sa polarnim AK, polipeptid se, odmah po izlasku iz velike subjedinice ribozoma, sklupčava u samoj membrani, gradeći membranski protein
2. Ako je primarna struktura polipeptida takva da se sklupčava u trodimenzionalni oblik čija je spoljašnjost hidrofilna, on prolazi kroz membranu i sklupčava se u lumenu ER
59
Glatki ER
Oblika je mreže povezanih cevčica i nema ribozome sa citoplazmatske strane. njegove membrane i lumen se nastavljaju na lumen grER. Uloga glER je sinteza lipida, uključujući i steroide, i modifikacija proteina sintetisanih u grER. Pored toga, u grER obavlja se i hemijska izmena manjih molekula, unetih iz okoline, koji bi inače bili toksični za ćeliju (npr. pesticida i lekova).
*Kod životinja se glikogen razgrađuje u glER
60
Goldžijev aparat
Sistem pljosnatih membranskih kesica tzv. sakula, koje su naslagane jedna na drugu. Za razliu od kesa ER, sakule Goldžijevog aparata ne nadovezuju se jedna na drugu, već su odvojene. Ona koja je najbliža endoplazmičnom retikulumu u stvari nastaje spajanjem membranskih (transportnih) vezikula koje se odvijaju od ER. Ta strana označava se kao cis-strana. Nastankom novih sakula, postojeće se polako pomeraju prema suprotnoj strani, obično bližoj plazma-membrani, koju označavamo kao trans-strana.
61
Uloga Goldžijevog aparata
Na putu od cis do trans strane, proteini i lipidi, kako membranski, tako i oni u lumenu sakula, dobijaju drugačije oligosaharidne komponente. Ovaj proces služi za obeležavanje proteina. Oni se takođe i sortiraju, kako bi se kasnije uputili na odgovarajuća odredišta. Tako obeleženi i sortirani, konačno se odvajaju od sakule na trans strani, kao deo sekretnornih vezikula. One nastavljaju put na osnovu obeležja koje su dobile.
62
Lizozomi
Obavljaju razgradnju kako materija unetih endocitozom, tako i dotrajalih organela i drugih delova ćelije. Od pojedinih membranskih vezikula koje se odvajaju od Goldžijevog aparata, nastaju primarni lizozomi. Oni u sebi sadrže hidrolitičke enzime, koji hidrolizom razlažu različite grupe organskih jedinjenja (proteine, lipide, ugljene hidrate, nukleinske kiseline). Optimalni pH tih enzima je oko 2, a to je važno zbog
- H+ joni koji učestvuju u mehanizmu enzimske reakcije, bitno je da njihova koncentracija bude visoka (kisela hidroliza)
- ako enzim lizozoma, pucanjem membrane, dospe u citoplazmu, naći će se u neutralnoj sredini, gde je njegova hidrolitička aktivnost zanemarljivo mala.
Spajanjem sa endocitoznom vezikulom (tzv. fagozomom) nastaje sekundarni lizozom, a ceo proces razgradnje zovemo heterofagija. Proizvodi hidrolize se aktivnim transportom prenose u citoplazmu gde se iskorišćavaju. Ukoliko pri razlagnju ostanu nerazložene čestice, one se egzocitozom izbacuju kao tzv. preostala (rezidualna) tela
63
Autofagija
Sekundarni lizozom nastaje spajanjem primarnog s membranskom kesicom u citoplazmi, koja je prethodno obavila neku dotrajalu organelu
64
Mitohondrije - membrana
Vode poreklo od aerobne bakterije koja je uvučena u eukariotsku ćeliju i postala njen endosimbiot.
Mitohondrije imaju dve membrane. Spoljašnja po sastavu više liči na plazma-membranu i membranu ER. To ukazuje na njeno eukariotsko poreklo, od endocitozne vezikule, kada je nastala prva endosimbioza. Spoljašnja membrana ima u sebi brojne proteine koji čine pore, propusne za praktično sve molekule i jone koji treba da u mitohondriju uđu ili iz njih izađu. Unutrašnja membrana je po sastavu lipida i proteina bliska bakterijskoj membrani i ona je glavna selektivna barijera između citoplazme i unutrašnjosti mitohondrije (u oba smera) transportuje samo potrebne čestice. Unutrašnja membrana sadrži proteine uključene u proces aerobnog disanja pa je i njena površine višestruko povećana postojanje nabora ka unutra tzv. kristi
65
Mitohondrije - matriks
Unutrašnjost mitohondrije zovemo matriks i on odgovara citoplazmi nekadašnje endosimbiotske bakterije. U matriksu se nalaze metabolički enzimi (uglavnom katabolizma), ribozomi, i mitohondrijska DNK. Ta DNK je kružna kao i bakterijska, a i ribozomi su po veličini i sastavu slični bakterijskim. Transkripcijom i translacijom, u mitohondrijama se sintetiše veći deo proteina uključenih u aerobno disanje i transport između matriksa i citoplazme.
Mitohondrije su poluautonomne organele, sintetišu deo svojih proteina, i sposobne su za udvajanje svoje DNK i za deobu
*pri polnom razmnožavanju sve mitohondrije zigota potiču od mitohondrija jajne ćelije
66
Hloroplasti - membrane
Imaju spoljašnju i unutrašnju membranu. Za razliku od spoljne membrane mitohondrija, njen sastav kod hloroplasta ukazuje da je ona poreklom od druge (spoljne) membrane cijanobakterije, a da se peptidoglikanski zid vremenom izgubio. Pored ove dve membrane, u unutrašnjosti se nalazi poseban sistem tilakoida - membranskih kesica koje su međusobno povezane. U tim membranama se nalazi hlorofil i ostali molekuli koji u fotosintezi apsorbuju svetlosnu energiju i pretvaraju je u iskoristivu hemijsku energiju.
67
Hloroplasti - matriks
*tilakoidi granuma - kesice, u obliku diskova, naslagane jedni na druge
*tilakoid strome - dugi izduženi, koji povezuju tilakoide granuma
Unutrašnjost hloroplasta, koja odgovara nekadašnjoj citoplazmi cijanobakterije, naziva se stroma. U njoj se nalaze enzimi anaboličkih puteva usvajanje ugljenika i sinteze organskih jedinjenja, pre svega šećera, AK, i masnih kiselina. U stromi se nalaze ribozomi (slični prokariotskim) i hloroplastna DNK.
68
Proplastidi
U malim nediferenciranim ćelijama vrha izdanka ili korena, nalaze se nediferencirani plastidi.
69
Leukoplasti
Plastidi u organima koji skladište hranu
- amiloplasti (sadrže skrob)
- elajoplasti (ulje
- proteinoplasti
70
Hromoplasti
U obojenim delovima cveta ili plodova, sadrže pigmente (kao što su karotenoidi)
71
Vakuole
Kod biljaka je u manjim, odnosno manje diferenciranim ćelijama, prisutan veći broj manjih vakuola, dok je u većim, diferenciranim ćelijama obično jedna, velika vakuola (može zauzimati od 30% do 90% zapremine ćelije)
Membrana vakuole zove se tonoplast, a njenu unutrašnjost ispunjava vodeni rastvor organskih jedinjenja i neorganskih jona tzv. ćelijski sok
Uloge:
1. Zajedno sa plazma-membranom i ćelijskim zidom, tonoplast i ćelijski sok u njemu održavaju turgor, čvrstinu biljne ćelije i organa biljke
2. Ćelijski sok može sadržati rezervu kako organskih molekula hrane, tako i jona i vode
3. Materije koje su potencijalno štetne za ćeliju, biljna ćelija ubacuje u vakuolu i tako ih izoluje od ostatka citoplazme
4. Vakuole mogu sadržati pigmente koji boje cvet ili plod (crveni i plavi pigment) ili u njima mogu biti jedinjenja koja su štetna ili neukusna za biljojede, čime ih biljka odbija
5. Vakuole kod biljaka imaju sličnu ulogu lizozomima životinjske ćelije - sadrže hidrolitičke enzime i obavljaju razgradnju nekih molekula
72
Peroksizomi
Organele unutar čije membrane su zajedno zatvoreni enzimi čijim delovanjem nastaje vodonik-peroksid i enzim katalaza, koji ga odmah tu razlaže. Ove organele tako obezbeđuju da vodonik-peroksid, koji nastaje kao sporedan proizod u procesu razgradnje nekih organskih jedinjenja (katabolizmu), bude izolovan od ostatka ćelije
73
Glioksizomi
Javljaju se u biljnim ćelijama koje pretvaraju ulja u monosaharide odnosno u saharozu. Oni su poseban oblik peroksizoma.
74
Citoskelet
Čvrsti splet proteinskih struktura u obliku cevčica i končića. Njegova uloga je potpora organela i cele ćelije, a u sadejstvu sa tzv. motornim proteinima, obezbeđuje i pokretanje (od najsitnijih vezikula u vezikularnom transportu, do cele ćelije, pa time i tkiva, organa, i celog višećelijskog organizma). Motorni proteini, trošeći ATP kao izvor energije, “hodaju” po cevčicama ili vklanu citoskeleta, vukući organelu ili drugi element skeleta.
On je u vezi i sa membranskim strukturama, uljučujući i plazma-membranu, a kroz nju i sa potpornim strukturama van ćelije i ćelijskim skeletom susednih ćelija.
75
Elementi ćelijskog skeleta
1. Mikrotubule (mikrocevčice)
2. Mikrofilamenti
3. Intermedijarni filamenti
76
Mikrotubule
Duge cevčice koje nastaju polimerizacijom globularnog proteina tubulina. Duge mikrotubule, koje se protežu po citoplazmi, služe kao “šine” po kojima motorni proteini vuku membranske vezikule i organele od polazišta do odredišta. Relativno su krute, pa u ćelijama grade čvrstu potporu. One sačinjavaju i ćelijske strukture: bičeve i treplje, centriole i deobno vreteno.
Glavna uloga im je razgraničavanje pojedinih odeljaka ćelije, što se naziva kompartmentalizacija. Takođe, one daju potporu ćeliji, održavaju organele u odgovarajućem položaju, omogućavaju transport organela.
One sarađuju sa proteinima. Postoje dve grupe ovih proteina:
1. Kinezini
*Kinezin je dimer i ima dve globularne glave i dva fibrilarna repa. Glave imaju mesto za vezivanje ATP-a i mesto za vezivanje za mikrotubule, a rep se vezuje za vezikule. Trošeći ATP, kinezin se kreće duž mikrotubula i prenosi vezikule sa neurotransmiterima od tela neurona do kraja aksona.
2. Dineini (učestvuju u transportu vezikula i hromozoma)
77
Građa mikrotubule
Svaka mikrotubula nastaje spiralnim ređanjem i povezivanjem jedinica tubulina. Svaka jedinica sastoji se iz dva sklupčana polipeptida: alfa i beta-tubulina. Uzdužno, jednu mikrotubulu čini 13 nizova tubulina, tzv. protofilamenata
78
Centriole
Izgrađene su od mikrotubula.
Cilindrične strukture, koje se javljaju u paru, postavljene u obliku slova T. Svaka centriola je sastavljena iz devet grupa po tri (devet tripleta) mikrotubule koje su kružno raspoređene. Dve centriole formiraju strukturu koja se naziva centrozom. Dva centrozoma, u toku ćelijske deobe, odlaze na suprotne strane ćelije i od njih, polimerizacijom tubulina, nastaju vlakna koja obezbeđuju razdvajanje naslednog materijala tokom deobe. Čitava struktura od dva centrozoma i mikrotubula koje polaze od njih naziva se deobno vreteno.
*postoje i mikrotubule koje ne uspostavljaju vezu sa hromozomima, već se pružaju od jednog centrozoma do drugog i stabilizuju čitavu strukturu
79
Mikrofilamenti
*aktinski filamenti
Nastaju polimerizacijom globularnih jedinica proteina aktina. Polimerizacijom aktina nastaje aktinski niz, dok se mikrofilament sastoji iz dva aktinska niza koji su spiralno uvijeni jedan oko drugog. Mogu da se izdužuju dodavanjem novih i skraćuju odvajanjem postojećih jedinica.
Glavne funkcije aktinskih filamenata vezane su za pokrete ćelija i kretanje u njima.
*Uz aktin, često je prisutan i miozin, koji funkcioniše kao ATP-aza, vrši hidrolizu ATP-a, pri čemu oslobođena energija menja konformaciju miozina. Promenom oblika miozina nastaje pokret koji se prenosi na vezani aktin, a i na organele ako je za njih vezan repom
*Citokineza se odvija pomoću prstena koji obrazuju aktinski filamenti i miozin.
*U osnovi mikroresica ćelija epitela tankog creva nalaze se aktinski filamenti koji daju potporu mikroresicama, a sarađuju sa miozinom - omogućavaju i kontraktilnost
*Obrazuju pseudopodije, kod ameba.
80
Intermedijarni filamenti
Zajednički naziv za više različitih vrsta proteinskih vlakana u citoplazmi. Imaju potpornu ulogu i najveći broj njih pripada tzv. keratinima. U intermedijarne filamente spadaju i lamini, koji iznutra učvršćuju jedrov omotač, i njima slična vlakna koja se sa spoljašnje strane pružaju od jedra i održavaju njegov položaj u ćeliji
81
Veze između ćelija i međućelijske strukture (kod životinja)
1. Dezmozomi
2. Čvrste veze
3. Pukotinaste veze
82
Dezmozomi
Oblika su diska i čvrsto povezuju dve membrane susednih ćelija. Čine ih po dva proteinska diska, svaki u jednoj od membrana, koji su čvrsto povezani međusobno. Sa citoplazmatske strane, svaki od njih povezan je snopom čvrstih keratinskih filamenata. Dezmozomi služe da ostvare čvrstu mehaničku vezu između keratinskih filamenata citoskeleta susednih ćelija, jer membrane, same po sebi, nemaju tu mehaničku čvrstinu
83
Čvrste veze
Javljaju se kod epitelnih ćelija, npr. epitel creva ili bubrega, gde ćelije ostvaruju aktivni transport s jedne strane epitela na drugu. Ima ih svuda gde je potrebno sprečiti prolazak supstanci između ćelija. Posebne proteinske strukture, raspoređene skroz oko svake ćelije, priljubljuju čvrsto dve susedne bočne membrane epitelnih ćelija, ne dozvoljavajući prolaz ni vode niti u njoj rastvorljivih supstanci
84
Pukotinaste veze
Proteinima omeđeni otvori (pore) koji kroz membrane obe susedne ćelije povezuju njihove citoplazme, dopuštajući tako slobodan protok vode i rastvoenih molekula i jona.
*tkiva uključeni u prenos nadražaja
85
Međućelijski matriks
Materijal koji se nalazi van tj. između ćelija i zajendo s njima sačinjava životinjska tkiva. Naročito je izražen kod vezivnih tkiva. U njegov sastav ulaze:
1. Vlaknasti proteini, pre svih kolagena vlakna, koja tkivu daju mehaničku čvrstinu
2. Proteoglikani, koji su želatinozni i hidrofilni, a kombinacija su polisaharida i polipeptida. Sastavljeni su od dugih fibrilarnih proteina, sa kojih se bočno granaju lanci polisaharida, dok su sami ti proteini vezani za mnogo duže polisaharide
3. Proteini koji povezuju ćelijske membrane za međućelijski matriks
