Dr. Röhlich Pál prof. emeritus

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Kromoszómák.
Advertisements

Utazás a sejtben Egy átlagos emberi sejt magja megközelítőleg 510-15 gramm mennyiségű és 1,8-2 méter hosszúságú (3000 millió bázispárnyi) DNS-ből,
Sejtmag és osztódás.
A sejtalkotók és működésük
A sejtmag szerkezete és működése és működéseI. Dr. habil. Kőhidai László SE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2008.
Készítette: Bacher József
A sejtalkotók felépítése és működése.
DNS replikáció DNS RNS Fehérje
DNS replikáció DNS RNS Fehérje
DNS replikáció: tökéletes másolat osztódáskor
DNS replikáció DNS RNS Fehérje
A humán genom projekt.
Nukleinsavak – az öröklődés molekulái
Természetismeret DNS RNS A nukleinsavak.
Fehérjeszintézis Szakaszai Transzkripció (átírás)
Az intergénikus régiók és a genom architektúrájának kapcsolata Craig E Nelson, Bradley M Hersh és Sean B Carrol (Genome Biology 2004, 5:R25) Bihari Péter.
C mIg H mIg L TCR  TCR  T-SEJT  C V Antigén receptor TCR A B- ÉS T-SEJTEK ANTIGÉN FELISMERŐ RECEPTORAI HASONLÓ SZERKEZETŰEK TCR =  +  A.
Az immunoglobulin szerkezete
Az élő szervezeteket felépítő anyagok
A génszabályozás prokariotákban és eukariótákban
Kedvenc Természettudósom:
Nukleotidok, nukleinsavak
A sejtmagon kívüli genom
génszabályozás eukariótákban
Az Örökítőanyag.
Génexpresszió (génkifejeződés)
MUTÁCIÓ ÉS KIMUTATÁSI MÓDSZEREI
A kromoszómák működése, jellemzői:
Öröklődés molekuláris alapjai
A nukleinsavak.
A nukleinsavak.
Nukleusz A sejt információs rendszere
Epigenetika és életmód
DNS chipek, DNS hibridizáció
Egészségügyi mérnököknek 2010
Nukleotid típusú vegyületek
NUKLEINSAVAK MBI®.
AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE. AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ SEJTHEZ KÖTŐDÉS LEBOMLÁS TRANSZPORT Könnyű lánc (L) Nehéz.
C mIg H mIg L TCR  TCR  T-SEJT  C V Antigén receptor TCR A B- ÉS T-SEJTEK ANTIGÉN FELISMERŐ RECEPTORAI HASONLÓ SZERKEZETŰEK TCR =  +  A.
A genetika (örökléstan) tárgya
Nukleinsavak és a fehérjék bioszintézise
Nukleotid típusú vegyületek: nukleinsavak és szabad nukleotidok
Sejtmag és osztódás.
A P elem technikák: enhanszerek és szupresszorok azonosítása
nukleoszómák (eukarióta)
Nukleinsavak énGÉN….öGÉN.
Replikáció, transzkripció, transzláció
Immunbiológia - II. A T sejt receptor (TCR) heterodimer CITOSZÓL EXTRACELLULÁRIS TÉR SEJTMEMBRÁN kötőhely  lánc  lánc VV VV CC CC VV VV
PLAZMA SEJT ANTIGÉN CITOKINEK B-SEJT A B – SEJT DIFFERENCIÁCIÓT A T-SEJTEK SEGÍTIK IZOTÍPUS VÁLTÁS ÉS AFFINITÁS ÉRÉS CSAK T-SEJT SEGÍTSÉGGEL MEGY VÉGBE.
DNS szintézis, replikáció Információ hordozó szerep bizonyítéka Avery-Grifith kísérlet Bakterifágos kísérlet.
34. lecke A fehérjék felépítése a sejtben. Lényege: Lényege:  20 féle aminosavból polipeptidlánc (fehérjelánc) képződik  A polipeptidlánc aminosav sorrendjét.
24. lecke Nuklein- vegyületek. A nukleotidok Összetett szerves vegyületek építőmolekulái: építőmolekulái:  5 C atomos cukor (pentóz)  Ribóz  Dezoxi-ribóz.
Nukleinsavak. Nukleinsavak fontossága Az élő szervezet nélkülözhetetlen, minden sejtben megtalálható szénvegyületei  öröklődés  fehérjék szintézise.
AZ ÉLET MOLEKULÁI.
Polimeráz Láncreakció:PCR, DNS ujjlenyomat
Replikáció Wunderlich Lívius 2015.
DNS replikáció DNS RNS Fehérje
Humángenetika Makó Katalin.
A nukleinsavak szerkezete
A sejtmag szerkezete és működése I. Dr. habil. Kőhidai László
Nukleinsavak • természetes poliészterek,
A DNS replikációja Makó Katalin.
Dr. Röhlich Pál prof. emeritus
Sejtorganellumok az exocytotikus útvonalon
A génexpresszió és az ezzel kapcsolatos struktúrák
Izomszövet Dr. Katz Sándor.
Sejtmag, kromatin, kromoszóma. Replikáció.
Génexpresszió és az azzal kapcsolatos sejtorganellumok
Sejtmag, kromatin, kromoszóma. Replikáció.
EPIGENETIKA OLYAN JELENSÉGEKKEL FOGLALKOZIK, AMELYEK KÖVETKEZTÉBEN
Előadás másolata:

Dr. Röhlich Pál prof. emeritus A sejtmag Dr. Röhlich Pál prof. emeritus ÁOK 2011/2012 I. félév: A sejtbiológia alapjai 2011 09. 20.

A sejtmag mikroszkópos képe Alak: különböző sejttípusokban különböző és jellegzetes (kerek, megnyúlt, pálcika, lapos, karéjozott, vesealak …) Nagyság: mag/plazma arány, nagyság funkcionális állapottól is függ, sejttípusokban különböző Szám: általában 1, lehet több is (többmagvú óriássejt), magnélküli sejtek (pl. vörösvértest, lencserost) óriássejtek létrejöhetnek: * sejtek fúziója révén (syncytium), pl. harántcsíkolt izomrost * a sejtmag osztódásával, melyet nem követ a cytoplasma osztódása (plasmodium) Fejlődő fehérvérsejtek (csontvelőkenet)  Csontvelői óriássejt (megakaryocyta)  

A sejtmag részei: kromatin: bazofilan festődő állomány, lehet laza szerkezetű (eukromatin) és tömött (heterokromatin), fő alkotóelemei a DNS és fehérjék magvacska (nucleolus): 1 v. több rögöcske, bazofil festődés, fő komponensei a rRNS és ribosoma előalakok magburok v. maghártya: a magot borító „hártya”, valójában kettős membrán pórusokkal heterokromatin magvacska eukromatin   magburok

A kromatin  A DNS-ről pár szóban Két zseniális tulajdonság: A sejtmag legfontosabb komponense, a genetikai információ hordozója Hosszú, láncszerű makromolekula. Gerince: cukor – foszfát lánc (a cukor dezoxiribóz). A láncból oldalirányban N-tartalmú bázisok állnak ki. 4-féle bázis: adenin, guanin, thymin, cytosin. Építőegység: nukleotid (cukor+bázis+foszfát) Két párhuzamos lánc alkot egy DNS molekulát, ezeket a bázisok között H-hidak tartják össze. Ellentétes polaritás: 5’ vég mellett a másik láncon 3’ vég. Báziskomplementaritás: A-T és G-C között, a láncok tehát komplementerek. Két zseniális tulajdonság: 1. Kódolás: 4-féle bázis sorrendiségével 20-féle aminosavat és ezen keresztül sokezer különböző fehérjét kódol! (genetikai információ). 3 bázis (triplet) határoz meg a fehérjében 1 aminosavat. 2. Genetikai információ továbbadása: a DNS-láncok komplementaritása biztosítja a genetikai információ továbbadását új lánc szintézisekor (önreprodukció). DNS-hibák javításának a lehetősége is az ép szál segítségével. 

heterokromatin erősen kondenzált DNS, (itt nincs transzkripció) A DNS kondenzálódása A 2 m DNS elhelyezése egy kb. 10 µm-es térben! A DNS fehérjék segítségével feltekeredik, a létrejövő kompakt struktúra a kromatin. A DNS legtömörítettebb állapotában (metafáziskromoszóma) 10.000x-re rövidül meg. A nyugvó sejtmagban a DNS a kondenzálódás különböző szintjein van. DNS EM nyaklánc nucleosoma kromatinfonál EM kromatinfonál hurkok   FM  Nucleosoma: 8 db. erősen bázikus fehérjéből (H2A, H2B, H3, H4 histonból) felépülő lapos testecske, ennek oldalára tapad a DNS egy-egy hurokkal heterokromatin erősen kondenzált DNS, (itt nincs transzkripció) eukromatin laza DNS

Kromoszómák és kromatin Minden egyes kromoszóma egy hosszú DNS molekulának felel meg (hisztonnal és egyéb fehérjékkel együtt). A kromoszómák (és azok különböző részei) a DNS tömörítés különböző fokozatait mutatják egy átlagos sejtmagban: erősen kondenzált: heterokromatin, lazán vagy nem tömörült: eukromatin Haploid kromoszómakészlet: 23 különböző kromoszóma (22 autoszóma + 1 nemi kromoszóma) Diploid kromoszómakészlet (testi, szomatikus sejtekben): 46 kromoszóma: 1 haploid készlet az apától + 1 haploid készlet az anyától. Nemi kromoszómák: férfiban: XY, nőben: XX nőben Nőben az egyik X kromoszóma erősen kondenzált, heterokromatikus és inaktív: nemi kromatin vagy Barr-test). Sötét, heterokromatikus struktúra, többnyire a maghártya alatt (vékony nyilak). férfiban 

A lineáris kromoszóma szerkezete funkcionális szempontból: Lineáris kromoszómák A DNS molekula (lineáris kromoszóma) funkcionális jelentősége: Gének: Olyan DNS szakaszok, melyek fehérjék vagy különböző RNS-ek szintéziséhez szükséges információt hordozzák. Egy kódoló szakaszból, promotorból és több génregulációs helyből állnak. Egyetlen kromoszóma több száz vagy akár ezer gént tartalmazhat. De: a gének összessége mindössze a DNS kb. 5%-át teszi ki! A közbülső DNS szakaszoknak különböző funkcióik lehetnek: ismétlődő (repetitív) szekvenciák (pl. a kromoszómák végein a telomerák vagy a centromera régió), transposonok (rövid, „ugráló” DNS szakaszok), kis gátló funkciójú RNSeket (miRNS, siRNS) kódoló szekvenciák, stb. Sok nem-kódoló DNS-szekvencia jelentősége még ma sem ismert. X-gén génregulációs helyei promotor A-gén kódoló szakasza X-gén replikációs kezdőhely telomer t-RNS gén telomer promotor Z-gén kódoló szakasza Y-gén génregulációs helyei ismétlődő szakaszok Z-gén regulációs helyei Y-gén promotor promotor centromer régió (ismétlődő szakaszok) rRNS-gének A lineáris kromoszóma szerkezete funkcionális szempontból: 

A genetikai információ továbbadása I. DNS-replikáció (DNS-szintézis): új DNS-lánc szintézise a régi mentén a bázisok komplementaritása szerint. A replikáció jelentősége: a DNS megkettőződése a sejtosztódás előtt, így mindkét leánysejtbe ugyanaz a genetikai állomány kerül. A sejtmagban történik. Néhány jellegzetesség: a két régi lánc szétválik, a régi láncok mintául szolgálnak az új lánc szintéziséhez (bázis-komplementaritás!), az új lánc a 3’ végen nő új nukleotidok rákötődésével, DNS-polimeráz enzim közreműködésével. Óriási pontosság.  

II. Transzkripció (RNS-szintézis) RNS szintézise DNS mentén: meghatározott információ „átírása” a DNS-ről egy új RNS darabra. RNS: egyetlen láncú nukleinsav, thymin helyett uracyl, dezoxiribóz helyett ribóz mRNS transzkripció: a génexpresszió 1. fázisa, a fehérjét kódoló gén átíródik mRNS-re. Átalakítás után kijut a cytoplasmába és ott a fehérjeszintézishez (transzláció) szolgáltatja a mintát. tRNS és rRNS transzkripció: tRNS és rRNS átírása a megfelelő génekről. Mindkét RNS (fehérjékhez kötve) a transzláció fontos segédeszköze a cytoplasmában. További kis RNS-ek transzkripciója.

A transzkripció vázlata  Mechanizmus: hasonló a DNS-replikációéhoz, de … RNS szintetizálódik, csak az egyik DNS-láncról (kodogén-lánc) történik átírás, start- és véghely a DNS-láncon, RNS-polimerázok, promotor 

Az RNS-transzkriptum átalakítása (processzálás) Végmódosítások: 5’ végen sapka (cap) kötődik rá: guanin-nukleotida, fordított helyzetben 3’ végen nagyszámú adenin-nukleotida szintetizálódik (polyadenyl-farok) Splicing: intronok kivágása Intronok: felesleges RNS-szakaszok, ezek kivágódnak, majd lebontódnak Exonok: megmaradó szakaszok, összekötésük után ezek alkotják a mRNS-t A splicingban kis RNS-protein komplexek (spliceosomák) játszanak szerepet A mRNS-hez fehérjék kötődnek 

A transzkripció szabályozása A génexpresszió szabályozása az élet egyik legfontosabb, központi mozzanata Szerepe: a szervezet kifejlődésekor (differenciálódás: bizonyos fehérjék megjelennek, mások letiltódnak) felnőtt szervezetben a környezethez való adaptálódás, sejtosztódás, külső jelekre válasz … Szabályozás több szinten, egyik legfontosabb szint a transzkripció. Génregulációs helyek (génkontroll-régiók) a DNS-láncon. Ide génregulációs fehérjék (specifikus transzkripciós faktorok) kötődhetnek. Ezek együttese hat a promotor régióhoz kötődő fehérjék, az ún. általános transzkripciós faktorok és az RNS-polimeráz komplexére. Kedvező kölcsönhatás esetén az RNS-polimeráz megindul, és a start-bázistól kezdve RNS-t (primer transzkriptumot) szintetizál. 

Magburok („maghártya”) A mag széli struktúrái (kívülről befelé): 1. Magburok: perinuclearis cisterna (külső és belső membrán, köztük perinuclearis tér), kapcsolatban áll a durva felszínű endoplasmás reticulummal. Külső membránon ribosomák. Belső membránon kötőhelyek laminoknak és kromatinnak. maglamina: 10 nm-es filamentumokból álló rácsozat (lamin fehérjékből álló ún. intermedier filamentumok). A magburok mechanikai támasztéka, lebontásakor (pl. sejtosztódáskor) a burok vesiculákra esik szét. 2. Széli heterokromatin: kromoszómák általában kihorgonyzódnak a magburokhoz, heterokromatikus részük a maglaminához tapad. pórus cytoplasma külső membrán belső membrán a mag belső tere   A magburok keresztmetszete EM felvételen

A DNS a magburok által körülvett térbe záródik be A DNS a magburok által körülvett térbe záródik be. A cytoplasmával a közlekedést ellenőrzött kapuk, a magpórusok biztosítják. Bonyolult szerkezetű, óriási fehérjekomplexek (ún. póruskomplexek) illeszkednek a pórusokba, amelyeken szabályozott transzport zajlik a cytoplasma és a mag között. Pórusok a magburkon   Fagyasztva-tört preparátum, EM felv. Póruskomplexek a magburok lapszerinti metszetén, EM felv.

Pásztázó EM felvétel a magburok belső oldaláról A pórusok 8 széli komplexből állnak, középen csatorna, EM kép, negatív festés. A póruskomplex szerkezete    Számuk: több száz v. ezer/sejtmag Nagyság: 50 nm átmérő, centrális csatorna 10 (-25) nm Össztömeg: 125 millió Da, 30 különböző fehérje építi fel Pásztázó EM felvétel a magburok belső oldaláról

Transzport a magpórusokon keresztül Szükségessége: fehérjeszintézis a cytoplasmában történik, az ehhez szükséges eszközök (mRNS, tRNS, rRNS) a sejtmagban íródnak át a DNS-ről Magfehérjék a cytoplasmából a magba (ilyenek: replikációban, transzkripcióban, transzkripció-szabályozásban, RNS-processzálásban, DNS-kondenzálásban szerepet játszó, valamint RNS-kötő fehérjék) RNS kifelé a magból a cytoplasmába (mRNS, rRNS a hozzákötődő fehérjékkel és a tRNS) 50 kD-nál nagyobb molekulák speciális transzporttal jutnak át. A transzport sebessége: 500 molekula/sec, mindkét irányban! Magimport és export jelek: magfehérjéken rövid peptidszakasz(ok)  magimport jel rendben, fehérje a sejtmagban magimport jel hibás, fehérje a cytoplasmában marad A transzport mechanizmusa többféle. Jellemző példa: a fehérje magimportjelét egy importreceptor fehérje ismeri fel, ezt a komplexet a RanGDP fehérje viszi át a póruskomplex csatornáján a magba, ott a GDP GTP-re cserélődik a Ran fehérjén, mire a receptor elereszti a magfehérjét. A receptor a RanGTP-vel együtt visszajut a cytoplasmába.

Felhasznált illusztrációk forrása:  Röhlich: Szövettan, 3. kiadás, Semmelweis Kiadó Budapest  Alberts – Johnson – Lewis – Raff – Roberts – Walter: Molecular biology of the cell. 5. kiadás, Garland Science  Campbell – Reece: Biologie, Spektrum, Berlin  Saját prep. és/vagy felvétel, ill. rajz