„„Omnis cellula a cellulaOmnis cellula a cellula““

Rudolf Virchow, 1858.Rudolf Virchow, 1858.

OBNAVLJAJUĆE (stem, matične) „ciklirajuće ćelije“

DIFERENCIRANJE

krenuti u S?krenuti u S?pauzirati?pauzirati?

povupovućći se u i se u GoGo??

Diferencirane, interfazne ćelije;oko 200 različitih tipova

� jako mali broj ćelija ima ćelijski ciklus u vidu „kruga“

(obnavljajuće ćelije);� ogromna većina poseduje

ćelijski ciklus u vidu „linije“ i nalazi se u G0 fazi

Ćelija može da napusti G0 fazu i uñe u ćelijski ciklus (primer: hepatocit)

TRANSKRIPCIJATRANSKRIPCIJA,,OBRADAOBRADA I TRANSPORTI TRANSPORT

RNKRNK

PRAVILNAPRAVILNAREPLIKACIJAREPLIKACIJA

I PODELA GENOMAI PODELA GENOMA

MITOTSKI (METAFAZNI - najkondenzovaniji) HROMOZOM

HROMOZOMI U CIKLIRAJUĆOJ ĆELIJI

sestre hromatide

TELOMERE

TELOMERE

CENTROMERA (primarno suženje)

BROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJABROJ, OBLIK, POZICIJAI VELII VELII VELII VELII VELII VELII VELII VELIČČČČČČČČINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSAINA NUKLEUSA

� ćelije najčešće poseduju jedan nukleus; oblik nukleusa podržava oblik ćelije� višejedarne ćelije� ćelije bez jedra

Robert Brown , 1931. god.

GRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSAGRAðA NUKLEUSA

Hromatin

Nukleolus

Nukleusna lamina

Spoljašnja nukleusna membrana

Unutrašnja nukleusna membrana

Nukleusni ovoj

Perinukleusni prostor

Ribozomi

Nukleoplazma

Nukleusne pore

CITOSOL

Granulisani ER

Nukleolus

Euhromatin

Heterohrom

ati

n

Nukleusne pore

Nukleusne pore

LAMINALAMINA

GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA –––––––– nukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovojnukleusni ovoj

nukleusni ovojnukleusni ovoj

� Debljina membrana nukleusnog ovoja (NO) 6.5 nm� Perinukleusna cisterna - dijametar 20-30 nm� Kontinuitet NO je prekinut - nukleusne pore

nukleusne porenukleusne pore

LAMINALAMINA

GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA –––––––– nukleusna laminanukleusna laminanukleusna laminanukleusna laminanukleusna laminanukleusna laminanukleusna laminanukleusna lamina

nukleus

citoplazma

Intermedijarni filamenti tip V – lamini (Lamin A i Lamin B)

grade mrežu u vidu trake (lamina) za koju se vezuje

hromatin; lamini se pružaju i dublje u unutrašnjost

nukleusa. Pozicioniraju i nukleusne pore i održavaju oblik

nukleusa.

GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA –––––––– nukleoskeletnukleoskeletnukleoskeletnukleoskeletnukleoskeletnukleoskeletnukleoskeletnukleoskelet

Nukleoskelet je visoko diferencirana struktura u vidu proteinske mreže koju najvećim delom čine lamini i aktinski filamenti. Aktinski filamenti su tanji i kraći u odnosu na aktinske filamente u citoplazmi. Tubulini su u formi monomera i dimera. Intermedijarni filamenti u formi pomenutih lamina.

GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA GRAðA NUKLEUSA –––––––– nukleusne porenukleusne porenukleusne porenukleusne porenukleusne porenukleusne porenukleusne porenukleusne pore

� ukotvljen u nukleusni ovoj;� dijametar kompleksa 120

nm;� dijametar kanala 9 nm� 3000-4000 pora po ćeliji u

proseku� transport 100 molekula

histona po minuti po nukleusnoj pori !!!

osmougaona simetrija

ASIMETRIČAN

NUKLEOPORINI

TRI PRSTENA:

�citoplazmatski�centralni�nukleoplazmatski

� transport u oba smera;� proteini importini u nukleus� proteini eksportini iz

nukleusa� importini prepoznaju NLS� eksportini prepoznaju NES

• preribozomi• tRNK• joni• proteini (histoni,

transkripcioni faktori, enzimi...)

TRANSPORTTRANSPORTTRANSPORTTRANSPORTTRANSPORTTRANSPORTTRANSPORTTRANSPORT KROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE POREKROZ NUKLEUSNE PORE

HROMATIN I HROMOZOMI

Da li ovakva organizacija hromozoma postoji i u interfaznom nukleusu?

sestrehromatide

TELOMERE

TELOMERE

CENTROMERA(primarno suženje)

Heterohromatin

Euhromatin

Fluorescent In-Situ Hybridization ( FISH) "Chromosome Painting"

Fluorescentna in situ hibridizacija (FISH) je metoda kojom možemo da obeležimo hromozome korišćenjem proba, odnosno specifinih sekvenci nukleotida koje su obeležene fluorescentnim bojama.Na taj način, denaturacijom DNK i hibridizacijom, uz pomoć proba obeleži se željeni hromozom (hromozome).

KARIOGRAM

Svaki hromozom zauzima jedan region – hromozomska teritorija

ĆELIJSKA - TKIVNA SPECIFI ČNOST

limfocit veliki pneumocit mali pneumocit bubrežna ćelija hepatocit

hromozomi 12, 14, 16

U INTERFAZNOM HROMOZOMU – 2n

Pozicija i položaj hromozoma je tkivno specifična – posledica funkcije (ekspresija)

TELOMERETELOMERETELOMERETELOMERETELOMERETELOMERETELOMERETELOMERE

POZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJIPOZICIJA U HROMOZOMSKOJ TERITORIJI

CENTROMERECENTROMERECENTROMERECENTROMERECENTROMERECENTROMERECENTROMERECENTROMERE

� kod ve ćine ćelija telomere i centromera uz nukleusni ovoj

•hromozomska teritorija

hromatinska petlja(aktivni geni)

centromera

nukleolus

a) Hromozomska teritorija (HT) – sunñerasta struktura; brojne šupljine –interhromatinski prostori . Na površini HT petlje - delovi sa kojih se vrši transkripcija.

b) Pozicija centromere unutar HT. Regulacija genske ekspresije : udaljavanjem od centromere geni se aktiviraju i obrnuto.

c) Unutar HT postoji razlika u kondenzaciji hromatina. Tamni delovi HT su oblasti veće kondenzacije, svetli delovi su delovi manje kondenzacije.

d) Prikaz HT - rano replicirajući (zelena) geni i kasno replicirajući geni (crveno) koji su uz nukleusnu laminu i oko nukleolusa

e) Aktivni geni (bele tačke) su na površini HT, neaktivni geni (crne tačke) su u unutrašnjosti HT.

F) Narandžasta boja prikazuje poziciju kompleksa koji učestvuje u procesu transkripcije i obrade.

•interhromozomski prostor

Pol II

ORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMA

ORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMA

Kondezacija molekula DNK počinje molekulima histona , a zatim se nastavlja proteinima nukleoskeleta . Molekul DNK se uvija oko loptaste strukture (nukleozomsko jezgro ) i to na takav način da se susedne strukture nalaze sa suprotnih strana. Na taj način nastaje prvi stupanj kondenzacije koji se naziva nukleozom i debljine je 11 nm.

U sledećem stupnju histon H1 će uhvatiti linker DNK poput ukosnice, približiti dva nukleozoma i nastaće jedna nestabilna struktura koja će početi da se uvija u prostoru i nastaje OSNOVNI 30 nm FIBRIL

ORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMAORGANIZACIJA INTERFAZNIH HROMOZOMA

Nakon formiranja osnovnog 30 nm fibrila prestaje kondenzacija pomoću histona. Proteini koji učestvuju u daljem kondenzovanju su proteini nukleoskeleta. Osnovni 30 nm fibril poseduje sekvence za vezivanje aktinskih filamenata, koji će se sa druge strane, povezati sa miozinima. Na taj način će se „zakačiti“ dva regiona a izmeñu će ostati delovi DNK koji vire u vidu petlji. Dalja kondenzacija se odvija na isti način, „upetljavanjem“ petlji, zahvaljujući kontrakciji i pomeranju ka centrimeri, čime sa skraćuje hromozom i nastaje fibril debljine 300 nm.

sekvence DNK za vezivanje nukleoskeleta

KONDENZINI

aktinski filamenti

Petlje se dodatno kondenzuju proteinima – kondenzinima. Ovi proteini se zakače za petlje i „vuku“ ih ka centru hromozoma. Na taj način dobija se na stotinak malih petljica.

KONSTITUTIVNI euhromatinheterohromatin

FAKULTATIVNI euhromatinheterohromatin

SINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNK

•perihromatinski fibrili•interhromatinske granule 20nm (u klasterima)

•perihromatinske granule 20-35nm (pojedinačne)

HT blisko pozicionirane, izmeñu su interhromozomski kanali koje održavaju lamini. Petlje sa različitih hromozoma se susreću u prostoru u interhromozomskim kanalima. Aktivacijom više gena u isti kanal upadaju njihovi produkti gde će doživeti obradu. Primarni transkript je u formi fibrila u interhromozomskom prostoru (perihromatinski fibrili). Ovi fibrili se savijaju u prostoru i vidimo granule.Na nivou TEM-a to su interhromatinske granule veličine 20nm; ove granule dobijaju jošproteina tokom puta kroz kanal, postaju veće, pozicionirane uz nukleusne pore i zovu se perihromatinske granule.

SINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNKSINTEZA, OBRADA I TRANSPORT iRNK

Nukleusne pege (splajsozomalna ostrvca) na nivou SM kada obeležimo fluorescentnim bojama

nukleusnepege

perinukleolusni

kompartment

SAM68

nukleolus

PGC

nukleusna lamina

hromozomske teritorije

Kahalovo teloBlizanac telo

Seckajuće telo

NUKLEUSNE ORGANELENUKLEUSNE ORGANELE

SAM68 teloSAM68 teloperinukleolusnoperinukleolusno

telotelo

Nukleolus

� nastaje iz oblasti sekundarnog suženja – organizator nukleolusa� višestruko ponovljeni geni za ribozomalnu i transportnu RNK� broj sekundarnih suženja odreñuje broj nukleolusa (u našim ćelijama 1-5)� broj nukleolusa u ćeliji je obrnuto proporcionalan njihovoj veličini

NUKLEOLUS

pars chromosoma

pars granulosapars fibrosa

Pars chromosoma nosi višestruko ponovljene gene za rRNK i tRNK. Prepisivanjem gena za rRNK nastaje primarni transkript 45S rRNK. Tokom prepisivanja transkript se pomera i tako udaljava od pars chromosoma, ulazeći u oblast pars fibrosa. U ovoj oblasti se vide brojni fibrili (iseckana 45S RNK) i manje granule (iseckan fragment + proteini). U pars granulosi se vide veće granule, jer su tu formirani preribozomi.

NUKLEOLUS – proces biogeneze ribozoma

TEM – citološki dokaz sinteze i obrade transkripta; RNK polimeraza kao niz granula na niti DNK; sa strane rastu ći fibril i na krajevima granule – splajsozomi .

SPECIJALIZOVANI HROMOZOMI

“četkasti”hromozomi

Mejotički spareni hromozomi u oocitama žabe

Politeni, višenitni “PAF” hromozomi

Višestruka duplikacija DNK

Balbijanijevi prstenovi

Balbijanijeva telašca (informozomi)

iRNK se savija u prostoru i njoj se pridružiju preribozomi i tRNK; takav kompleks pristiže do komleksa nukleusne pore. Odmah po ulasku u citoplazmu Balbijanijevo telašce se izdužuje, formira se polizom i počinje sinteza proteina.

PRSTENASTE LAMELE

• poseban vid transporta• sistem membrana poreklom od nukleusnog ovoja• ćelija je sposobna da obezbedi dovoljno preribozoma, iRNK i

tRNK ali ne i dovoljno membrana na kojima će se vršiti sinteza odgovarajućih proteina, zato

• delovi nukleusnog ovoja sa nukleusnim porama se „šalju“ u citoplazmu i sukcesivno sazrevaju u grER