27.5.2013

1

FUNKCIJA JEZGRE

�memoriranje genetskih informacija�replikacija DNA�djelovanje gena putem sinteze RNA�utječe na stvaranje membrane�rast - određuje oblik i svojstva organizama�kontrolira sintezu mnogih tvari u citoplazmi�sjedište gena tj. faktora nasljeđivanja

27.5.2013

2

GRAĐA JEZGRE (lat. nucleus)

1. kromatin2. jezgrica (-e)3. jezgrin matriks4. jezgrina ovojnica

• kemijski sastav: �nukleinske kiseline �proteini

- DNK organiziranu u kromosome

- vidljivi samo za vrijeme diobe stanice

JEZGRICA (lat. nucleolus)

funkcija:sinteza RNAkemijski sastav: RNAproteini

- geni koji su odgovorni za sintezu rRNA – prostorno blizu- kromatin u interfazi jače kondeziran -dobro vidljiva u interfazi- tijekom staničnog ciklusa mijenja oblik i veličinu- u telofazi ponovno formiranje

27.5.2013

3

JEZGRINA OVOJNICA

• građa: dvije membrane�vanjska membrana

• prelazi u membrane endoplazmatskog retikuluma

• sadrži “pore” – omogućuju izmjenu tvari između jezgrinog soka i citoplazme

�unutarnja membrana

JEZGRIN MATRIKS-karioplazma

• funkcija: sadrži kromatin i jezgricu (-e)

• kemijski sastav:- kompleks nukleinskih kiselina + proteini

- = kromatin- genetički materijal

27.5.2013

4

Kromatin – svi kromosomi i njihove sastavne molekule

-klupko despiraliziranih niti DNK, proteini, kromosomske RNK, lipidi

-niti DNK s proteinima -10 -30 nm

-Kromonema– osnovna nit DNK –komponente proteinske prirode

- kromatinsko vlakno = nukleoproteid (nukleohiston)

–

•

Proteini u kromatinu

• -Nehistonski - kisela svojstva:

• -strukturni proteini(organizacija DNK unutar jezgre)

• – regulacijski proteini –(kontrola gena)

• – enzimi• (sinteza i popravak DNK)

• -Histonski – bazični • -H1, H2A, H2B, HE i H4 (AK. - arginin i lizin)

• -histoni -elektropozitivni naboj

• –DNK -elektronegativni• -kontrola mehanizma kondenzacije

• - odgovorni za sabijanje molekule DNK (u mitozi)

27.5.2013

5

Nukleosom – osnovna ponavljajuća podjedinica kromatina –--DNK se namata (2,5 puta) oko histona–”niti sa zrncima” -oktamer (osim H1!) ����8 histonskh podjedinica (po 2 mol.)-DNK - 150 nukleotida- H2A, H2B, HE i H4– nukleosomalni histoni – promjer niti 11 nmH1 –element uzdužnog premošćivanja u maksimalno

kondenziranu strukturu kromosoma

Spiralizacija kromatina - pakiranje DNK i histona u kromosome

1. nukleosomi - prvi stupanj sabijanja -DNK se obavija oko jezgre histona

- niz nukleosoma – tvori - vlakno 10 nm – nukleofilament- nukleosom = najjednostavniji raspored DNK i proteina unutar

kromatinske niti od 11nm -temeljnu jedinicu kromatina- U interfaznoj jezgri mali dio kromatina - u tome obliku- ograničen je na gene koji se aktivno prepisuju

27.5.2013

6

2. sabijanje nukleofilamenata u

solenoid 30 nm

– od 6 nukleosoma povezani na H1

– većina kromatina u tome obliku

-H1 – (2 ključna mjesta) -veže se na posebno mjesto na nukleosomu

- povezuje se sa susjednim histonima H1

3. - kromosomsko vlakno -super-solenoid -700 nm –petlje4. - stupanj sabijanja - kromatida kromosoma(1400 nm u čovjeka)

-stupanj kondenzacije-aktivnost gena-za procese replikacije DNK i prepisivanja genetičke informacije – kromosomska nit - relaksirana-gusto pakiran-kondenzirani kromatin– zapreka za enzime

27.5.2013

7

--u interfaznoj jezgri : - eukromatin - nekondenzirani oblik (aktivna DNK, relaksirana-10% -oni dijelovi kromosoma koji se prepisuju u mRNK –citosol- sinteza proteina)

- heterokromatin - kondenzirani oblik (transkripcijski neaktivna DNK, gusto pakiran – 90%)

- u centromerama kromosoma - centromere - replikacija i odvajanje kromatida u mitozi i mejozi

- visokooperativne DNK - izolacija centrifugiranjem gradijenta gustoće -satelitska DNK

Kromosomi- strukture nastale spiralizacijom niti DNK i posebnim načinom pakiranja pomoću histonskih i nehistonskih proteina -zapakirani kromatin

• - definiran oblik i veličinu• - nastaju na samom početku diobe stanice (mitoza) -

• -oocite vodozemaca- četkasti

- Divovski ili politeni kromosomi- dioba ne završava – ostaju zajedno

27.5.2013

8

Struktura četkastog kromosoma u oocitima vodozemaca• -transkripcijski aktivni kromosomi

odvojeni u petlje (s novom RNK)• -linearni kromosom• -veći dio kromatina ostaje u

kondenziranim dijelovima kromosoma (ne prepisuju se)

• - kromomera –

• -povezanost stupnja kondenzacije kromatina i transkripcijske aktivnosti pojedinih dijelova kromosoma

Kondenzirani oblik �neaktivan

Dekondenzirani oblik �aktivan

Dijelovi kondenziranog kromosoma :-kromatide – dvije spiralno uvijene niti

- kinetohori- regija na centromeri –povezuje pojedinu sestrinsku kromatidu za niti diobenog vretena

-centromer – središnji nereplicirani dio DNK -spaja 2 sestrinske kromatide -pričvršćuje kromosome za niti diobenog vretena

-odvajanje kromatida pojedinih kromosoma tijekom anafaze

27.5.2013

9

• -Tamne pruge –(G) nukleotidni parovi A-T

• -geni specifični za određenitip stanice

• -Svijetle pruge –(R) parovi G-C (replikacija u prvoj polovici S faze) -esencijalni geni

•• - mogu se:brojčano označiti• -svrstati prema veličini i obliku

• - odabrati homolozi • (2 kromosoma u paru)

Homologni kromosomi (homolozi)

Čovjek: 2n=46; n=23

Autosomi (22 para)Spolni kromosomi (genosomi)- X Y (m) –XX (ž) - (23 )

Broj kromosoma: diploidan (2n)haploidan (n)

Kariotip – skup svih kromosoma diploidne somatske stanice

Kariogram – kromosomi brojčano i po veličini označeni i odabrani u paru (homolozi)

-prenatalna dijagnostika (kromosomske aberacije fetusa)

27.5.2013

10

• RAZLIKA IZMEĐU EUKARIOTSKOG I PROKARIOTSKOG KROMOSOMA

• 1. - eukariotski kromosomi –linearni ;• - prokariotski –kružni• 2.- DNK eukariotskog kromosoma omotana oko jezgre nukleosoma (gusto pakirana i pravi omče)

• -tijekom diobe, osnovne niti kromosoma se kondenziraju i spiriliziraju – kromatide

• 3. - eukarioti nasljeđuju kromosome iz dvije roditeljske stanice (spermij i jaje)

• – homologni parovi sastavljeni iz kromosoma oba roditelja

• – prokarioti iz samo jedne

Endoplazmatska mrežica (retikulum)

- sustav membrana i cjevčica

funkcija:

- pakiranje i dostavljane proteina u Golgi

- povezuje različite dijelove stanice

- funkcionira kao transportni sustav

- hrapavi ER

- glatki ER

27.5.2013

11

R I B O S O M I• veličina: 15-35 nm - najsitniji organeli-• smještaj unutar stanice:

�pričvršćeni - za membrane ER�slobodni - u citoplazmi, karioplazmi, hondrioplazmi i stromi

� vezani– polisomi -skupine• broj: nekoliko stotina tisuća• oblik: kuglast • kemijski sastav:

�RNA�proteini� lipidi

• funkcija: sinteza proteina• bez lipoproteinske membrane

Građa eukariotskog ribosoma

– 2 podjedinice – rRNK i veći broj proteina

-eukariotske podjedinice--manja podjedinica 40S-(33 proteina)

-većA 60S podjedinica -(50 raznih proteina)

- čine 80S ribosom

27.5.2013

12

Golgijev aparat- sustav membranama omeđenih

mjehurićima - dezmosomi

- uloga: - raspodjeljuje proteine

- dostavlja ih do stanične membrane

- apsorpcija, skupljanje i modifikaciji različitih spojeva

- mjehurići vezikule – sadrže proteolitičke enzimme - lizosomi

-imaju lipoproteinsku membranu

27.5.2013

13

Lizosomi- u stanicama – fagocitozna aktivnost- 0,2 – 0,5 µm - lipoproteinska membrana- Primarni lizosomi – nastaju pupanjem

iz Golgijeva aparata

- proteolitički i hidrolitički enzimi - sadržaj kiseo – enzimi aktivni pri

niskim pH vrijednostima

- funkcija: - stanična probava- fagocitna sposobnost– recikliranje istrošenih staničnih komponenti

- procesi endo i egzocitoze

Peroksisomi ili mikrotjelašca- mali organeli, kugličastog oblika – 0,3- 1,5 nm

- lipoproteinska membrana

- Oksidacijski procesi - oksidacijski enzimi

- katalaza i urat-oksidaza- Sporedni produkt H2O2 ,

- katalaza razlaže - H2O2����H2O+O2

- oksidira fenole, formaldehid,mravlju kiselinu

i alkohol u reakcijama u kojima se

- H iz određenog spoja spaja se sa H2O2

- spoj bez H i vode (reakcija važna za stanice bubrega i jetre )

- peroksisomi detoksiciraju toksične spojeve koji dospiju krvotokom

27.5.2013

14

i- oksidativna razgradnja masnih kiselina - β-oksidacija

-skraćivanje alkilnih lanaca mk. - 2 C atom – u - Acetil-CoA

-izbacuje se iz peroksisoma u citosol – služi za druge biosinteze

- β-oksidacija - u sisavaca – peroksisom- mitohondriji

-u kvascima i biljnim stanicama – isključivo u peroksisomima

Biljne stanice: 2 vrste peroksisoma -

-listovi-oksidacija sporednih produkata- fotorespiracija (ugradnja CO2 u CHO

- koristi kisik a oslobađa CO2)

-klijajuće sjemenke (bogate mastima)-pretvaranje mk. iz masti u sjemenkama u šećer

- glikoksilatni ciklus - glioksisomi

Mitohondriji – metaboločki procesi- izvor energije u stanici (95% ATP)

- oksidativna fosforilacija- aerobna proizvodnja ATP -elipsoidni organeli, 2-3 µm x 0.5 -µm

-dvostruka lipoproteinska membrana

- vlastiti genomu (DNA, RNA, enzime i ribosome)

- sudjeluju u staničnom disanju (ATP)

- Podrijetlo:- simbiotski prokariota

- sarkosomi (mišićne stanice miokarda)

27.5.2013

15

Citoskelet- složena mreža proteinskih niti• Funkcija: - određuje stanici,

čvrstoću, oblik i potporu• -omogućava usklađeno kretanje

stanice i organela unutar stanice• - regulira organizaciju

unutarstaničnih struktura (kromosoma tijekom mitoze)

• Podjela:-mikrofilamenti – (aktin -miozin)intermedijarni (vimetin, lamin)

• mikrotubuli (tubulin)• -različite proteinske podjedinice

Proteinski filamentiMikrofilamenti ili aktinski filamenti

–fleksibilne strukture-linearni snopovi - raspršeni po stanici – ispod st. membrane-osnovno vlakance –filamentozni F-aktin2-spiralna lanca

-polimer globularnog G-aktina

- aktin – dominantan protein u filamentima pp. mišićnog tkiva - miozin

- djeluje i samostalno-cilindrične stanice crijevnog epitela

- kontrakcija skeletnih mišića (ključna stukturna orijentacija aktinskih i miozinskih vlakana)

-važni za gibanje stanica- kontraktilni prsten - (akitnski filamenti –

oko stanica-telofaza) - citokineza

27.5.2013

16

Intermedijarni filamenti(izduženi, nitasti proteini – oko 10nm)

- mehanička potpora citoplazme- u kralježnjaka intermedijarna

vlakna1.- keratinska vlakna –epitelne st.2.- vimetin–različite stanice (fibroblasti,st. endotela, bijele krvne st.)

3.-neuroifilamenti-glavni element citoskeleta-akson –dendrit-triplet neurofilamenata

4.-jezgrina lamima –• -dvodimenzijske nakupine• - brzo se razgrađuju i ponovno

stvaraju u spec. fazama mitoze• -

Mikrotubuli- sve stanice- šuplje nerazgranjene cjevčice -tubulin

-globularni polipeptidi- uključeni u stanične procese i strukture

Uloga:

-formiranje diobenog vretena

• -smješteni oko jezgre

27.5.2013

17

Centrosom– mikrotubuli izlaze iz centrosoma -aster-središte organizacije mikrotubula - u svim animalnim i stanicama nižih biljaka

- 2 para centriola

- svaki centriol - 9 skupina mikrotubula + u tripletima 3 (9+3)

Životinjska stanica

27.5.2013

18

Biljna stanica

Razlike između biljne i životinjske stanice

ORGANEL BILJNA STANICA

ŽIVOTINJSKA STANICA

CENTROSOME(DVA

CENTRIOLA)

- +

KLOROPLASTI + -

STANIČNA STIJENKA

+ -

VAKUOLA + -

27.5.2013

19

P L A S T I D I

Proplastid

Etioplast

KromoplastKloroplastLeukoplast

K L O R O P L A S T I• zelene boje• djelomično autonomne organele

– nastaju iz proplastida (prethodnici plastida), leukoplasta ili kromoplasta

– razmnožavaju se vlastitom diobom (genom !)� sadrže nukleinske kiseline i ribosome

• veličina: nekoliko µm (Ø oko 5 µm)• broj: jako varira (5-200)• funkcija:

– fotosinteza (klorofil) – stvaranje škroba– sinteza lipida i masnih kiselina

• oblik: većinom lećast– rjeđe okrugao ili eliptičan

27.5.2013

20

vanjska membrana

unutrašnjamembrana

ribosom

stroma (matrix)

tilakoidi grana ( paketi )

membrana tilakoidatilakoid

lanac DNK

škrobno zrno

tilakoidistroma

GRAĐA KLOROPLASTA

Kloroplasti: - fotosintetski aktivni plastidi Pigmenati: - klorofil A (modrozeleni) i klorofil B (žutozeleni) i karotenoide (u manjem omjeru)

27.5.2013

21

-broj i veličina vakuola ovisi o vrsti stanice : -u embrionalnim st. – nema- u diferenciranoj st. 80% volumena

-2- membrane -plazmalema – obavija - protoplast

- vakuolu od citoplazme odjeljuje tonoplastStanični sok –•Vodena otopina raznih produkata životne aktivnosti protoplasta

Sastavni dijelovi staničnog soka• voda (oko 90%)• biljne boje• alkaloidi• glikozidi• tanini• pektini•otopljeni ugljikohidrati, masti...•-sadržaj kiseo

V A K U O L A

• -tonoplast- propustan za vodu• - za male molekule ne• -konc. sadržaja vakuole -veća od konc.

citosola i izvanstanične tekućine• - voda osmotski ulazi u vakuolu (kao i u

stanicu u hipotoničnoj otopini)• - stalni pritok vode uzrokuje: • 1. - širenje vakuole • 2.- ulaženje vode u stanicu kroz stjenku

• - hidrostatski tlak –turgor (5-20 atm) • - biljke rastu produljenjem stanice• - uzrok produljenju - rastezanje stanične stjenke

• (ulaz vode stvara veliki tlak)

27.5.2013

22

Stanične raznoličnosti Oblik stanice• kuglast (rijetko), elipsoidni,

vretenast•-parenhimski

• (svi smjerovi isti)• - organizmi koji su završili rast

• - izodijametrični, kubični, poliedrični

• -prozenhimski (krajevi zašiljeni)

• - prizmatični do vlaknatih oblika

• – organizmi koji rastu

Veličina stanice1. Mikronima-10³ (0.001)2. Nanometrima -10 -63. Angstremima – 10 -7

- najmanja - bakterije - mikrokoki 0,2 nm- prosječna vel. 10-100 nm

- najveće - cijevi mlječike - (više jezgara, konoplje,

lana, kopriva)

- mikroskopsko područje do 400 nm

Struktura stanice- Stanična stjenka- Protoplazma- Vakuola

- inkluzije ili ergastični produkti

- škrob, aleuron, stanična stjenka, sadržaj vakuole, kristali, kapljice masti

27.5.2013

23

Protoplast- živi sadržaj stanice - (simplast)Apoplast - neživi sadržaj stanice (stanična stijenka)

Protoplazma ili protoplast• živi sadržaj stanice (sastoji se od citoplazme i jezgre)• citoplazma se sastoji od osnovne citoplazme ( hijaloplazme ) i citoplazmatičnih membrana: plazmaleme i tonoplasta

Unutar hijaloplazme nalaze se organele:• dvomembranske organele: - plastidi ( kloroplasti, kromoplasti, leukoplasti )

mitohondriji• jednomembranske organele: - endoplazmatski retikulum (granularni i agranularni)

Golgijev komplex (GA)lizozomi sferosomi..

• nemembranske organele: - ribosomi i mikrotubule

Dijelovi biljne stanice

�MEZOPLAZMA ( središnji dio)�PLAZMALEMA

(plazmatske

membrane)

�TONOPLAST

JEZGRA ( nukleus) CITOPLAZMA

VAKUOLA

STANIČANASTJENKA

27.5.2013

24

Citoplazma (protoplazma)-Plazmalema (lipoproteini, ugljikohidati)–granični sloj citoplazma – stanična stjenka-Mezoplazma – središnji dio citoplazme (organele)-Tonoplast – vakuola – citoplazma-odgovorni za semipermeabilnost- važna svojstva za ulaženje i raspodjelu tvari u protoplazmi

- Intrabilnost- ulaženje tvari iz okoline u protoplazmu- Permeabilnost – do vakuole

Fizikalno kemijska svojstva citoplazme- Biogeni elementi: O (60%), H (10%), N (3,5%), C (20%), Fe, Si, P, Ca, K, Cl, Na

- Voda 70%- Organski i anorganski spojevi:

• Važnost biogenih elemenata za biljnu stanicu

• Ca2+ i K+ - viskoznost protoplazme,• Ca2+ i Mg2+ oksalati - za jačanje stanične stjenke• N - sastavni dio klorofila• P - sastavni dio organskih spojeva (nukleotidi ADP, ATP, NADP, polifosfati) • sudjeluju u mnogim fiziološkim procesima (fosforilacija, sinteza nukl. kis..)• S - sastavni dio koenzima A i mnogih karboksilaza i transaminaza• Fe - sudjeluje u sintezi klorofila, sastavni dio citokroma i ferodoksina

27.5.2013

25

Slobodna voda• predstavlja vodu koja struji od korijena preko stabljike do lišća gdje se isparava • služi za transport tvari od korijena do nadzemnih organa• reguliranje topline biljke

Vezana voda (4 - 7%)• osmotski (vezana za ione i male molekule)• koloidno (vezana na koloidne micele)• higroskopski vezana voda (čvrsto adsorbirana voda)

PROTOPLASTKemijski sastav protoplasta

Voda i oblici vode u biljci

Organski spojevi:

• proteini (55%),• masti (12%), • ugljikohidrati (12%),• lipidi (2-3%),• soli (7%)

•

PROTOPLASTKemijski sastav protoplasta

Anorganske tvari

• u vidu soli • u vidu spojeva sa organskim tvarima

27.5.2013

26

- hidrofobni koloidi ( metalne soli) – hidrofilni koloidi (bjelančevine)

- SOL STANJE - (čestice neovisne)- GEL STANJE - (mrežasta struktura)

•sustav koloida u kojem je voda disperzna sredina u kojoj su raspršene ili otopljene različite koloidne tvari

• koloidi imaju veliki afinitet za vodu (sposobnost bubrenja)• proces aktivnog nakupljanja vode naziva se bubrenje, a stanje bubrenja

protoplazme kao njegova hidratacija

• Viskoznost - fiziološko svojstvo citoplazme da bude kompaktna tj. da se odupire tzv. „curenju“

• Koloidi citoplazme pokazuju manju ili veću viskoznost, ovisno o tome da li su intermolekularne sile između molekula slabije ili jače

PROTOPLAST- karakter hidrofilnih koloidaFizikalno-kemijska svojstva protoplasta

-elastičnost (sol - gel stanja)-kod strujanja citoplazme-koagulacija bjelančevina

-Selektivna propustljivost (semipermeabilnost) -(temelji se na primanju i iznošenju tvari iz stanice)

Turgor-tlak staničnog sadržaja na staničnu stjenku –turgoscencija – čvrstoća biljke– osmotski tlak – vrši otapalo na selektivnu membranu

• Plazmoliza – odvajanje protoplasta od stanične stjenke• Do plazmolize dolazi kada se živu stanicu stavi u hipotoničnu otopinu pri čemu voda izlazi van• Deplazmoliza

PROTOPLASTFizikalno-kemijska svojstva protoplasta

27.5.2013

27

KRETANJE CITOPLAZME

• ROTACIJSKO - citoplazma uz staničnu stijenku, “rotira”

npr. vodene biljke; strujanje nakon podražaja

• CIRKULACIJSKO - citoplazma uz staničnu stijenku, u različitim smjerovima

npr. dlake, korjenove dlačice

• FLUKTUACIJSKO – “ritmičko pulsiranje” citoplazme, mijenja smjer nakon nekog vremena

npr. gljive, alge