Medisin stadium 1A Geir Slupphaug, IKM. Den eukaryote cellen I

Like dokumenter
Den eukaryote cellen I. Prokaryote celler

Medisin stadium 1A Geir Slupphaug, IKM. Den eukaryote cellen II

... Proteiner og enzymer. kofaktor. polypeptid

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEBIOLOGI

Den eukaryote cellen II Animalsk celle. Endoplasmatisk retikulum

Grunnleggende cellebiologi

Flervalgsoppgaver: proteinsyntese

Fasit til oppgavene. K-skallet L-skallet M-skallet

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Cellebiologi. Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

Repetisjonsoppgaver samling 1 Cellen

Den komplette DNA sekvens fra en organisme.

4260 Mikrobiologi. Midtprøveoppgaver. 02. oktober 2013

Hovedområde: Bioteknologi Eksamensoppgaver fra skriftlig eksamen Naturfag (NAT1002).

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, 2016

TRANSPORT GJENNOM CELLEMEMBRANEN

c) Hvilke funksjoner har de tre ulike typene proteinfilamenter i cytoskjelettet? (3 poeng)

Makromolekyler: type og felles egenskaper Inndeling/hovedgrupper Beskrivelse Eksempler Forenklet modell / strukturformel

DNA - kroppens byggestener

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEMEMBRANEN

BIOS 1 Biologi

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4260 CELLEBIOLOGI OG CELLULÆR BIOFYSIKK

Flervalgsoppgaver: Arvestoffet

Introduksjon til Biokjemi. Ingar Leiros, Institutt for Kjemi, UiT

Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen, EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL

FLERVALGSOPPGAVER I NATURFAG

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIG UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR FYSIKK. EKSAMEN I FAG CELLEBIOLOGI 1 august 1997 Tid: kl

Kapittel 12: FRA DNA TIL PROTEIN:

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

Proteiner og aminosyrer

Faglig kontaktperson under eksamen: Jens Rohloff (mob )

Eksamensoppgave i BI1001 Celle og Molekylærbiologi

BI Celle- og molekylærbiologi

Repetisjonsark til vurdering i naturfag Celler og arv. Kap.1 Celler og arv Kjenneteikn på levande organismar S. 7-8

Flervalgsoppgaver: celleånding

Foreleser: Eivind Coward, kontor 5. etg. Datablokken. Gruppeleder: Harald Barsnes

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

PBM 233 Mikrobiologi for farmasøyter

Holder cytoplasmaet på plass. Regulerer transporten inn i og ut av cellen og har kontakt med naboceller.

BIOS 2 Biologi

Naturfag for ungdomstrinnet Celler

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI

Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen ( ) EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL

EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI Mandag 7. mai 2001 Tid: kl Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt.

Essayoppgaver for konteeksamen høst i IAB Oppgave 1, 10 poeng Cellens oppbygning - hovedstrukturer og cytoskjelett (4 poeng) (3 poeng) c) (3 poeng)

Oppgavesett, Runde 1 Norsk Biologi-OL

Cytoskjelettet. plasmamembran. Terje Espevik IKM. plasmamembran. Oversikt over Aktinfilamenter Mikrotubuli Intermediærfilamenter

Oppgave 2b V1979 Hvor i cellen foregår proteinsyntesen, og hvordan virker DNA og RNA i cellen under proteinsyntesen?

CELLER OG ARV TELLUS 10 KAP 1

Kapittel 14: Det eukaryote genom og dets uttrykksregulering

TBT Bioteknologi Notater til eksamen

GENER, genregulering, og genfamilier

Dyre- og plantecella Ingvar Leiv Leknes

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Norsk Biologiolympiade

Kap. 5 - vår 2002(forts.) Del 5.4 Celleorganeller En typisk plantecelle

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembranen

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 Celle- og molekylærbiologi

FYS3710 Molekylærbiologi

Kap 12. Det eukaryote kromosom. En organelle for pakking og styring av DNA

Blod og Beinmarg. Bruk av oljeimmersjon. Legg preparatet på objektbordet Legg en LITEN oljedråpe på dekkglasse.

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Syntese og mål for mitokondrie- og kloroplast-proteiner (forts.)

Figurer kapittel 8: Bioteknologi Figur s

Planteceller og planter

EKSAMEN I BI1001 CELLE OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Disposisjon til kapitel 1 Celler og arv.

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI

Kompendium for termin 1A ved Det Medisinske Fakultet, Trondheim, er skrevet fra november 2004 til april Teksten er satt sammen av en gruppe på

Bioteknologi i dag muligheter for fremtiden

BIOS 2 Biologi

... Heterotrofe organismer er organismer som trenger tilførsel av organisk materiale fordi de selv ikke er produsenter. ytre membran indre membran

FASIT TIL BIOKJEMIEKSAMEN 30. MAI 2005

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Oppgave: MED1100-3_OPPGAVE4_H17_ORD

Genfeil i kreftsvulster nøkkelen til en mer persontilpasset behandling?

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Protein Sorting- Kap. 17

Samling 1 Cellebiologi

Naturfag for ungdomstrinnet

Samling 1 Cellebiologi

Reproduksjon av dyrevirus. Adsorpsjon Penetrasjon og avkledning Replikasjon og transkripsjon Syntese og samling (assembly) av viruskapsid Frigjøring

Idrett og energiomsetning

Hensikten med forsøket er å isolere eget DNA fra kinnceller, se hvordan det ser ut og hva det kan brukes til videre.

Universitetet i Oslo

BI Celle- og molekylærbiologi

Kurs 1 Cellebiologi. Soneterapi og massasjeterapi

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembraner. Læringsmål IA: Beskrive ulike mekanismer for transport over membraner

... Vi bruker ordet epidemi når en smittsom sykdom rammer mange mennesker i samme område. Å bli infisert betyr å få smittestoff inn i kroppen.

Cellen Med hovedvekt på eukaryote celler

EKSAMEN I BI1001 CELLE OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Nukleinsyrer basal innføring

Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen (98691), Anita Skarstad (51266)

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

FLERVALGSOPPGAVER GENETIKK

Transkript:

Medisin stadium 1A Geir Slupphaug, IKM Den eukaryote cellen I

Celler finnes i utallige varianter

Prokaryote celler Prokaryote celler deles inn i archaebakterier og eubakterier. De er relativt små (1-5 μm) og har en enkel oppbygning: Cellevegg Plasmamembran Celleinnholdet inneholder ikke membranavgrensede organeller Genomene (DNAet) er små og ligger åpent organisert i form av en nukleoid. Denne inneholder 1000-4000 gener Tarmbakterien Eschericia coli

Basert på undersøkelser av gen- og proteinsekvenser, har en funnet ut at de levende organismene en finner i dag, har et felles opphav, og at de første primitive eukaryote celler oppsto for ca 2.7 milliarder år siden

Hvordan oppsto eukaryote celler? De fleste eukaryote celler er ca 1000 x større (i volum) enn prokaryote celler (lengde: 10-100 μm). I tillegg inneholder de: Et cytoskjelett - et nettverk av proteinfilamenter som gir mekanisk styrke, sørger for bevegelse, og tjener som transportbånd En cellekjerne som inneholder det genetiske materialet (DNAet), og som er omsluttet av en membran. Dette genomet er mye større enn hos prokaryoter og består av mange, lineære DNA-molekyler En rekke organeller, som f. eks. mitokondrier ( energifabrikker ) Animalske celler har, i motsetning til de fleste prokaryoter og planteceller, ikke en egen cellevegg. De kan derfor endre formen sin og omslutte andre celler og partikler, og ta disse opp ved såkalt fagocytose En tror derfor at primitive forgjengere til eukaryote celler kan ha tatt opp ulike bakterier, og inngått i symbiose med disse. Over tid har bakteriene blitt omdannet til ulike cellulære organeller

Fagocytose av bakterien E. coli av en makrofag (eukaryot etecelle ). Bilde tatt ved scanningelektronmikroskopi (SEM) Samme vist i større forstørrelse ved transmisjonselektronmikroskopi (TEM)

Denne såkalte endosymbiont-teorien støttes av at: Mitokondrier har omtrent samme størrelse som bakterier Mitokondrier har sitt eget arvemateriale (DNA) Mitokondrier har en egen type ribosomer (proteinfabrikker) En tror derfor at mitokondrier har oppstått ved opptak av frittlevende oksygenmetaboliserende (aerobe) bakterier Tilsvarende tror en at plantenes kloroplaster har oppstått ved opptak av fotosyntetiserende bakterier (cyanobakterier) En har også funnet at gjennom evolusjonen, har mye av det opprinnelige arvematerialet i mitokondriene (og kloroplastene) blitt flyttet over til cellekjernen.

Cellens byggesteiner Diameter: Prokaryoter <1-10 μm + + + + ph 7.4 Uorganiske ioner: Na + K + Mg 2+ Ca 2+ Cl - 5-15 mm 140 mm 30 mm 1-2 mm 4 mm Eukaryoter 10-120 μm Makromolekyler: 22% proteiner, nukleinsyrer og polysakkarider Småmolekyler: 70% vann 3% monosakkarider 2% lipider 0.4% aminosyrer 0.4% nukleotider

Cellens hovedstrukturer og -funksjoner Plasma membran Cellekjernen Lipider proteiner Kjernemembran Nukleoplasma Omslutter cellen Regulerer transport inn/ut Kontrollsentral Inneholder den I Animalsk celle Nukleolus ER genetiske informasjonen Syntese, transport, modifikasjon Organeller Golgi Lysosomer Modifikasjon, sortering Nedbrytning Peroksysomer Mitokondrier Fettomsetning mm. Energifabrikker II Cytoplasma Cytosol Cytoskjelettet Ribosomer Mekanisk struktur, bevegelse Proteinsyntese Molekyler Div. metabolske reaksjoner

Plasmamembranen Fettsyrer Plasmamembranen er hovedsakelig bygd opp av fosfolipider. Dette er fettstoffer bygd opp fra glyserol, ved at to fettsyrehaler og en fosfatgruppe har bundet til glyserolmolekylet Triglyserider (triacyl-glyseroler Dette gir fosfolipidmolekylet en polar (hydrofil=vannelskende) og en upolar (hydrofob=vannavstøtende) ende Små, upolare molekyler kan diffundere rett gjennom membranen, mens små, polare molekyler og makromolekyler (proteiner og RNA) må passere gjennom porer i membranen Fosfolipider

Fosfolipid-bilaget gjør plasmamembranen til en viskøs hinne med en hydrofob kjerne, og to hydrofile overflater I membranen finnes det i tillegg en rekke proteiner, samt kolesterol og glykolipider De øvrige membranene i cellen har omtrent samme grunnoppbygning som plasmamembranen, selv om sammensetningen av fosfolipider, proteiner etc. kan variere. Fosfolipid-bilaget

Cellekjernen (nucleus( nucleus) Cellekjernen innholder størstedelen av cellens genom (arvematerialet, DNA). Den er cellens kontrollsentral, og er omgitt av en kjernemembran, og kjerneinnholdet kalles nukleoplasma Illustration by David S. Goodsell

Celler har ulik genomstørrelse Prokaryoter og lavere eukaryoter har ofte et lite DNA-innhold (små genom), mens høyere eukaryoter har genom som kan være flere tusen ganger større

Kjernemembranen SEM-bilde av porene i kjernemembranen. Kjernemembranen inneholder 3000-4000 slike porer Kjernemembranen tjener som en barriere for å skille nukleoplasma fra cytoplasma. Den støttes opp av et underliggende fibernettverk som kalles den nukleære lamina Selve membranen består av to lipiddobbeltlag, og det ytterste henger sammen med det endoplasmatiske retikulum (ER) Små, upolare molekyler kan diffundere rett gjennom kjernemembranen, mens små, polare molekyler og makromolekyler (proteiner og RNA) må passere gjennom porer i membranen Kjernemembranen løser seg opp rett før cellene skal dele seg, og gjendannes raskt etter at celledelingen er komplett

Denne kontrollen av transport inn/ut av kjernen gjør at eukaryote celler kan finregulere genuttrykket (genekspresjonen) mye mer enn prokaryoter. Ved å begrense tilgangen av proteiner som påvirker genavlesningen (RNAtranskripsjonen), kan bestemte gener skrues av og på. Cellen kan også kontrollere skjebnen til RNAet som dannes fra de aktive genene. Eukaryot RNA kan nemlig omformes (prosesseres) på ulike måter i cellekjernen, før det sendes ut til cytoplasma Computermodell av kjerneporekomplekset. I midten sitter et lokk som kan åpnes og lukkes etter behov

Aukleære og polynukleære celler Selv om de aller fleste celler har en cellekjerne, kan unormal celledeling føre til at en dattercelle får to kjerner, og den andre ingen. Det finnes også enkelte celletyper som taper kjernen som en naturlig del av modningen som f. eks. modne røde blodceller erythrocytter. Andre celler vil normalt ha mange cellekjerner som f. eks muskelceller

Kromatin Kromatin er et nettverk av DNA og protein som er pakket sammen i lange fibre. Med TEM kan en se tett pakkede områder (heterokromatin) og løst pakkede områder (eukromatin) Heterokromatin Eukromatin Nukleolus TEM-bilde av cellekjerne EM-forstørrelse av kromatinfragment viser at det har en perler på en snor - struktur

Perler-på en snor -utseendet skyldes at DNAet ligger krøllet rundt store proteinkompleks som kalles histoner. Disse kan igjen organisere seg sammen slik at DNAet blir tett pakket Under celledeling (mitose) blir denne pakkingen så tett at kromosomene blir synlige i mikroskopet. Selv utenfor mitosen vil ukondenserte kromosomer okkupere distinkte territorier i kjernen Dette gjør at en kopi av hvert kromosompar lett kan trekkes ut til hver av dattercellene i forbindelse med celledelingen Krom 2 Krom 9

DNA-dobbelhelixen DNA (Deoxy ribonucleic Acid) er bæreren av den genetiske informasjonen. Dobbelhelix-strukturen til DNAet ble kartlagt av Watson/Crick og Franklin i 1953

Strukturen til nukleotider

Nukleolus Mammalske cellekjerner inneholder 1-4 nukleoli. Disse er hovedsetet for produksjon av ribosomer, som så transporteres ut til cytoplasma Ribosomene i høyere eukaryoter består blant annet av 4 ulike rrna-molekyl, med betegnelsene 5S, 5.8S, 18S og 28S En tror også at nukleolus er viktig for andre funksjoner, som f. eks. RNA-prosessering rrna DNA Elektronmikrografi av kromatin i nukleoli. To rrna-gener avskrives til rrna Bestemte fargeteknikker kan benyttes innen mikroskopien for å synliggjøre ulike cellebestanddeler. Her er en celle farget med et fargestoff som farger DNA blått, og bestemte proteiner i nukleoli, røde

RNA RNA (RiboNucleic Acid) har nesten samme grunnstruktur som DNA, bortsett fra at sukkergruppen er ribose, i stedet for deoksyribose og at Tymin (T) er erstattet med Uracil (U). Selv om ikke RNA danner den klassiske dobbelhelixstrukturen, kan basene danne basepar. Ulike RNA-molekyl kan derfor opptre i svært komplekse strukturer. De tre hovedtypene RNA i cellen er: mrna: Budbringer RNA (koder for proteiner) rrna: Ribosomalt RNA (byggesteiner for ribosomer) trna: Transfer-RNA ( bærere av aminosyrer) RNA-molekyler kan danne komplekse strukturer, som i dette trna-molekylet

DNA-mRNA mrna-protein Hovedfunksjonen til cellekjernen er å avskrive (transkribere) gener til mrna (messenger-rna). mrnaet transporteres ut til cytoplasma, hvor ribosomene oversetter (translaterer) den genetiske informasjonen og produserer ulike proteiner Denne proteinproduksjonen foregår på ribosomene

Ribosomer Mammalske celler inneholder ca 5-10 mill. ribosomer. Voksende celler kan produsere opptil 10 000 ribosomer per minutt! 60S Eukaryote ribosomer er ca 20 nm i diameter, og består av to subenheter, som kalles 40S- og 60S-subenhetene I høyere eukaryoter er disse satt sammen av til sammen 4 ulike rrnamolekyl og en rekke ulike proteiner (65% RNA, 35% protein) De tre største rrna-ene produseres i nukleoli, mens det minste (5S) produseres i kjernen utenfor nukleoli. Proteinene som inngår i oppbyggingen av ribosomene må importeres fra cytoplasma via kjerneporene 40S Ribosomer består av to subenheter Protein RNA

Frie ribosomer Ribosomer bundet til endoplasmatisk retikulum (ER). Kalles rough ER (RER) i motsetning til smooth ER (SER) Ribosomer bundet til ER produserer vanligvis proteiner som skal eksporteres ut av cellen (f. eks. antistoffer ut av hvite blodceller - lymfocytter) Frie ribosomer produserer vanligvis proteiner som skal brukes inne i cellen (strukturproteiner, enzymer osv.)