Wyklad 5.doc

(392 KB) Pobierz

BOTANIKA

Cykl komórkowy, cytoszkielet, polarność

Cykl komórkowy to okres od powstania komórki w wyniku podziału mitotycznego do zakończenia następnego podziału. Podziały występują w tkankach twórczych (merystemach).

Mitoza + Okres międzypodziałowy (interfaza)

INTERFAZA – okres między kolejnymi podziałami (następuje w nim synteza białek oraz podwojenie ilości DNA)

KARIOKINEZA – podział jądra

CYTOKINEZA – podział cytoplazmy

Długość cyklu komórkowego zależy od wielu czynników (między innymi od gatunku)

G1: pierwsza faza interfazy, która zaczyna się od końca fazy M (mitozy) poprzedniego cyklu i trwa do początku syntezy DNA; podczas tej fazy procesy biosyntezy w komórce, które uległy znacznemu zwolnieniu w fazie M, zostają podjęte na nowo i w większym stopniu; w fazie tej dochodzi do syntezy różnych enzymów potrzebnych głównie do replikacji DNA w fazie S; czas trwania fazy G1 jest znacznie zróżnicowany, nawet w pomiędzy różnymi komórkami tego samego gatunku (odbudowa organelli; synteza różnych rodzajów RNA [jądro komórkowe], synteza białek enzymatycznych, strukturalnych)

 

G0: termin "postmitotyczny" odnosi się niekiedy zarówno do komórek w fazie spoczynku, jak i komórek starzejących się; niedzielące się komórki u wielokomórkowych organizmów eukariotycznych generalnie wchodzą w fazę G0 z fazy G1 i mogą pozostawać w tej fazie spoczynkowej przez długi okres czasu, możliwe że i na zawsze, jak to często bywa w przypadku neuronów; jest to bardzo powszechne wśród komórek, które są w pełni zróżnicowane; starzenie się komórki jest stanem, który występuje w odpowiedzi na uszkodzenie lub zniszczenie DNA, które mogłoby uczynić potomstwo komórki niezdolnym do życia; jest to często biochemiczna alternatywa dla samozniszczenia tak uszkodzonej komórki przez apoptozę; niektóre typy komórek w dojrzałym organizmie, np. komórki parenchymalne (miąższowe) wątroby i nerek, wchodzą w fazę G0 w sposób na wpół trwały i mogą zostać pobudzone do ponownych podziałów tylko w bardzo szczególnych okolicznościach. Inne komórki, np. komórki nabłonkowe, kontynuują dzielenie się przez okres całego życia organizmu (stan spoczynku; po nim komórka powraca do fazy G1)

 

S: rozpoczyna się wraz z rozpoczęciem syntezy DNA, natomiast kiedy kończy się, wszystkie chromosomy są zreplikowane, tzn. każdy chromosom ma 2 siostrzane chromatydy; dlatego też podczas tej fazy ilość DNA w komórce zostaje podwojona, mimo że ploidalność komórki pozostaje ta sama; tempo syntezy RNA i białek w tej fazie jest niskie; wyjątek stanowi produkcja histonów, która w większości odbywa się w fazie S; czas trwania tej fazy jest zazwyczaj względnie stały w komórkach tego samego gatunku (replikacja DNA i synteza histonów)

 

G2: trwa, dopóki komórka nie rozpocznie mitozy; ponownie w tej fazie znacząco zwiększa się synteza białek, głównie tubuliny, celem wytworzenia mikrotubul - składnika wrzeciona podziałowego niezbędnego w procesie mitozy; zahamowanie syntezy białka w fazie G2 uniemożliwia komórce odbycie mitozy (przygotowanie do podziału, synteza białek wrzeciona kariokinetycznego i cytokinetycznego [głównie tubuliny], synteza składników potrzebnych do odtworzenia otoczki jądrowej po podziale)

 

Mitoza: pośredni podział jądra komórkowego (któremu towarzyszy precyzyjne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych; w jego wyniku powstają komórki, które dysponują materiałem genetycznie identycznym z komórką macierzystą; jest to najważniejsza z różnic między mitozą a mejozą; mitoza zachodzi w komórkach somatycznych zwierząt oraz w komórkach somatycznych i generatywnych roślin.)

 

Amitoza: bezpośredni podział jądra komórkowego (z niekoniecznie równą dystrybucją materiału genetycznego do komórek potomnych; jądro ulega przewężeniu, a następnie dzieli się na dwie części, często nierówne i zawierające niejednakową ilość chromosomów; podział ten przeważnie jest objawem starzenia się i degeneracji; komórki ulegają wtedy programowanemu samozniszczeniu, nie towarzyszy mu podział komórki; nić DNA nie ulega replikacji i dochodzi do podziału cytoplazmy oraz losowej dystrybucji materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne; w szczególności podział ten występuje w makronukleusie u orzęsków (Cilliata), bielmie roślin kwiatowych. Ponieważ w podziale amitotycznym nie ma gwarancji, że nastąpi przekazanie każdego chromosomu komórce potomnej, makronukleus orzęsków ma wielokrotnie zwiększoną ilość kopii genów (poliploidyzacja), minimalizując tym samym prawdopodobieństwo zagubienia chromosomu podczas podziału.)

 

Kariokineza:

-profaza: kondensacja chromatyny, wyodrębniają się chromosomy, rozpada się otoczka jądrowa, MT kinetochorowe łączą się z kinetochorami (następuje kondensacja chromatyny; chromosomy zaczynają być widoczne; ujawnia się struktura chromosomu; chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia [centromer]; formuje się wrzeciono podziałowe [kariokinetyczne]; zanik jąderka; zanika otoczka jądrowa)

-metafaza: ustawienie chromosomów w płaszczyźnie równikowej wrzeciona (rozpad błony jądrowej [w tym momencie rozpoczyna się metafaza]; następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do centromerów; chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową)

-anafaza: rozpoczyna się od podziału centromeru, ruch chromosomów do przeciwnych biegunów komórki (następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne [jest to właściwym początkiem anafazy]; chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki; podział organelli na równe zespoły)

-telofaza: dekondensacja chromosomów, odtworzenie otoczki jądrowej – jądra i jąderka (wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa; wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim; chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny; dochodzi do cytokinezy [czasami proces ten dokonuje się już w anafazie]; powstają dwie diploidalne komórki potomne)

I: Interfaza II: Profaza III: Prometafaza IV: Metafaza V i VI: Anafaza VII: Telofaza

VIII: Cytokineza

 

Cytokineza – podział cytoplazmy, tworzenie się przegrody pierwotnej i blaszki środkowej (wrzeciono cytokinetyczne – pojawia się aby możliwy był transport pęcherzyków do budowy przegrody pierwotnej i blaszki środkowej; jest ono bardzo ważne)

(podział cytoplazmy w procesie podziału komórki; może zacząć się pod koniec anafazy lub na początku telofazy; w komórkach roślinnych cytokineza przebiega nieco inaczej, ponieważ w przeciwieństwie do komórki zwierzęcej, komórka roślinna posiada ścianę komórkową; w płaszczyźnie równikowej, pomiędzy grupami rozdzielonych chromosomów, tworzy się struktura określana jako fragmoplast [utworzony z pozostałości mikrotubul]; struktura ta kieruje transportem pęcherzyków pochodzącym głównie z aparatu Golgiego, wypełnionych materiałami służącymi do budowy ściany komórkowej; pęcherzyki te układają się w płaszczyźnie równikowej, łączą się ze sobą i powoli budują ścianę komórkową która rozdziela cytoplazmę na dwie części.)

 

Komórki taninowe??

Podział centromery – rozdział chromatyd siostrzanych – odciąganie chromosomów potomnych

 

Informacje z zakresu cytologii i cytogenetyki:

-liczba chromosomów (2n, n)

-struktura chromosomów (położenie centromeru, położenie przewężenia wtórnego)

-kariotyp (wygląd podstawowego kompletu chromosomów; tworzenie idiogramu, kariogramu; wzory prążkowe np. prążki C i Q)

-zachowanie się chromosomów podczas mejozy

(te cechy mogą pozwolić na odróżnienie dwóch różnych gatunków roślin; ad. do wykładu 1)

 

SAT-chromosom (z satelitą)

Rodzaje chromosomów:

-telocentryczne (na końcu)

-akrocentryczne (prawie na końcu)

-submetacentryczny (prawie w środku)

-metacentryczny (w środku)

 

NOR – organizator jąderkowy

SAT-chromosom chromosom uczestniczący w odtwarzaniu jąderka (chromosom jąderko twórczy; każda komórka musi mieć co najmniej jedną parę tych chromosomów)

B chromosomy – występują rzadko; są bardzo malutkie

Kinerochor miejsce przyczepu mikrotubul kinetochorowych

Liczba podstawowa (genom) – podstawowy (monoploidalny) zespół chromosomów rośliny. U gatunków diploidalnych x = n. U poliploidów n jest wielokrotnością x np. 2n = 4x = 36 tetraploid (2n = 2x = 18 diploid); n – liczba haploidalna; 2n – liczba diploidalna (komórki somatyczne)

 

Poliploidy mogą powstawać na 2 sposoby. Są to rośliny powstałe w wyniku mutacji genomowych lub zmiany liczby chromosomów stosunku do wyjściowej formy diploidalnej

 

 

 

Allopoliploidy - są wynikiem tworzenia mieszańców (po łączeniu gamet spokrewnionych gatunków). Diploidalny mieszaniec może mieć na tyle różne dwa zestawy chromosomów, że w mejozie nie dochodzi między nimi do tworzenia biwalentów. Rezultatem są nieprawidłowe lub nieżywotne gamety.

-wiśnia

-bawełna

-pszenica

-truskawka

-ziemniak jadalny

Posiadają różne genomy, reprezentowane dwukrotnie

 

Autopoliploidy – w ich komórkach ten sam zespół chromosomów jest reprezentowany więcej niż 2 razy (co najmniej 3 razy). Jest to rezultat błędów w podziale mitotycznym lub produkcji gamet o niezredukowanej liczbie chromosomów (po błędach w drugim podziale mejotycznym). Ponieważ posiadanie trzech lub więcej chromosomów homologicznych uniemożliwia powstanie prawidłowych biwalentów w mejozie, tworzą się wtedy multiwalenty - trzy lub więcej połączone chromosomy. Powstałe później gamety są niekompletne, a więc organizm jest bezpłodny.

Autotriploidy – krzyżowanie triploida z diploidem. Triploidy są sterylne, nie tworzą nasion.

-triploidalne, beznasienne banany i tulipany

-buraki cukrowe

Autotetraploidy – spontaniczne zwielokrotnienie 2x liczby chromosomów do 4x

-kawa

-orzechy ziemne

-hiacynt (tetraploid zawsze jest niebieski!)

-tulipany

 

Cytoplazma komórek eukariotycznych (grzyby, zwierzęta i rośliny) zawiera trójwarstwową sieć włókien białkowych łączących składniki cytoplazmy między sobą oraz z błoną komórkową – cytoszkielet

-filamenty pośrednie 7-11 nm

-mikrofilamenty (aktynowe) 5-7 nm

-mikrotubule 24-26 nm

 

Filamenty pośrednie:

-wyścielają i wzmacniają wewnętrzną powierzchnię błony jądrowej

-zbudowane są z białek zwanych laminami

-stanowią miejsce przyczepu dla chromatyny

(Grupa białek włókienkowych [średnica 10 nm] stanowiących jeden z głównych komponentów cytoszkieletu komórkowego oprócz mikrotubul [średnica 24 nm] i mikrofilamentów aktynowych bądź miozynowych [średnica odpowiednio 7 i 15 nm]. Na podstawie homologii sekwencji aminokwasowej domen centralnych oraz struktury drugorzędowej i domenowej podjednostki filamentów pośrednich podzielono na sześć typów. Do poszczególnych typów należą: Typ I - keratyny kwaśne; Typ II - keratyny obojętne i zasadowe; Typ III - desmina, wimentyna, synemina, paranemina, oraz kwaśne białka glejowe; Typ IV - neurofilamenty; Typ V - laminy kwaśne i obojętne; Typ VI – neksyna; zapewniają komórce wytrzymałość mechaniczną oraz mogą decydować o lokalizacji organelli.)

Mikrofilamenty aktynowe:

-cienkie włókna białkowe zbudowane z białka aktyny znajdujące się w cytoplazmie

-są odpowiedzialne za ruch cytoplazmy, zmianę kształtu komórki i jej ruch (pełzakowaty) dzięki pseudopodiom (nibynóżkom) oraz endocytozę

-zbudowane są ze splecionych łańcuchów aktyny (białko odpowiedzialne za skurcz mięśni)

-zlokalizowane są tuż pod błoną komórkową.

-każdy mikrofilament składa się z wielu cząsteczek aktyny połączonych w dwa wzajemnie owinięte wokół siebie łańcuchy aktynowe tworzące helikalną strukturę białkową

-filamenty aktynowe wykorzystywane są w komórkach do wykonywania niektórych ruchów związanych ze zmianą kształtu powierzchni komórki (np. pełzanie)

-mikrofilamenty mają średnicę około 5-9 nm

-są dość giętkie i krótsze od mikrotubul

-G-aktyna (globularna); F-aktyna (po polimeryzacji); one tworzą mikrofilamenty

-przesuwanie miozyny po aktynie??

 

Trucizny (co niszczy aktynę w cytoszkielecie):

-falloidyna – zatrzymuje polimeryzację

-cytochalazyna B – inhibitor polimeryzacji

-papaina – tnie metamiozynę ciężką

Muchomor sromotnikowy – z niego pochodzą trucizny (ale nie wiem które)

 

Mikrotubule:

-włóknista rurkowata sztywna struktura o średnicy 25-26 nm, powstająca w wyniku polimeryzacji białka tubuliny

-biorą udział w transporcie wewnątrzkomórkowym stanowiąc szlak, po którym przemieszczają się białka motoryczne, biorą udział w czasie podziału komórki tworząc wrzeciono kariokinetyczne, które rozdziela chromosomy do komórek potomnych

-mikrotubule mogą również tworzyć stałe struktury takie jak: rzęski lub wici, umożliwiające ruch komórki

-zbudowane są z białka tubuliny α i β

-tubulina α i tubulina β łączą się i tworzą heterodimer

-heterodimery łączą się ze sobą w protofilamenty

-gry w protofilamencie znajduje się 13 monomerów wtedy łączą się one ze sobą tworząc mikrotubulę

-każda mikrotubula zawiera cząstkę GTP

-mikrotubule powstają w MTOC centrach nukleacji

 

 

 

Trucizny:

-Kolchicyna – inhibitor polimeryzacji

-Taxol – stabilizuje mikrotubule

-Winblastyna, winkrystyna wiążą się z tubuliną

Colchicum autumnale – zimowit jesienny (kolchicyna); Crocus sp. – szafran (znamiona ze słupkiem stosuje się jako przyprawę); Taxus bre… ?

 

Białka towarzyszące i motoryczne mogą modyfikować funkcje cytoszkieletu

 

Białka towarzyszące tubulinie:

-MAP

-Tau

-STOP

 

Białka motoryczne MT

-kinezyna: od – do +, popycha pęcherzyki z kationami wapnia pochodzące od ER wzdłuż mikrotubul

-dyneina: od + do -, przemieszczanie się chromosomów w kierunku biegunów wrzeciona podziałowego

 

Łańcuchy ciężkie – miejsce łączenia z MT

Łańcuchy lekkie – miejsce przenoszenia obiektów

 

Mikrotubule możemy zobaczyć:

-cytoszkielet kortykalny

-opaska preprofazowa

-wrzeciono kariokinetyczne

-wrzeciono cytokinetyczne (fragmoplast)

(Fragmoplast jest strukturą komórki roślinnej, która powstaje w czasie cytokinezy. Służy za rusztowanie dla płytki komórki i późniejszego tworzenia ściany komórkowej oddzielającej dwie potomne komórki. Fragmoplast jest kompleksem mikrotubul, mikrofilamentów i siateczki endoplazmatycznej, które ustawiają sie w przeciwstawnych położeniach, prostopadle do przyszłej płytki komórki w czasie anafazy i telofazy.)

 

Wrzeciono kariokinetyczne – mikrotubule kinetochorowe i biegunowe

Wrzeciono cytokinetyczne – fragmoplast

Fragmoplast – mikrotubule, mikrofilamenty, pęcherzyki z AK

Rola – kierowanie pęcherzyków w rejon nowo tworzonej ściany, udział w łączeniu pęcherzyków ze sobą i w tworzenie plazmodezm pierwotnych

 

Funkcje cytoszkieletu:

-utrzymuje organizację struktury komórki

-...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin