Cellbiologi
Maria Ankarcrona
Nov 2010
1
Instuderingsfrågor (från den 15/11)
1. Beskriv uppbyggnaden av den eukaryota cellens
cellmembran.
2. Vilken funktion fyller cellmembranet?
3. Ge exempel på fördelar med den sk
membranfluiditeten (rörligheten).
4. Beskriv hur olika ämnen transporteras över ett
cellmembran.
Cellorganellerna
Cellstrukturer som finns i alla eukaryota celler och som har ett
avgränsande membran och specialiserade enzymer.
• Cellmembranet
• Cellkärnan
• Endoplasmatiska retiklet och
ribosomerna
• Golgi apparaten
• Mitokondrien
• Lysosomen och peroxisomen
3
Cellkärnan
Cellkärnan omges av ett
dubbelmembran som
har porer.
• Cellkärnan innehåller
DNA (deoxyribonukleinsyra)
som tillsammans med protein
bildar kromatinet.
• 46 kromosomer förmedlar
det genetiska arvet från
generation till generation
samt styr metabolismen i den
enskilda cellen.
NukleolPlats för syntes av
ribosomernas RNA
ER- Det yttre kärnmembranet
övergår i endoplasmatiska
retiklet.
Elektronmikroskopiska bilder på kärnan och dess membran
Kärnan
Kromatinet består av
•DNA
•Proteiner:
a) histoner
b) icke-histoner
Förutom kromatinet finns nukleolen och nukleosol=
nukleoplasma
Då cellen delar sig omvandlas
kromatinet till kromosomer
Kärnan
Upptar ca 10% av cellvolymen.
Kärnhöljet består av ett dubbelmembran som har porer.
Det är genomsläppligt för vattenlösliga molekyler genom
porerna.
Större molekyler såsom nukleära proteiner tex RNA och
DNA-polymeras förs in I kärnan genom aktiv transport.
DNA -lite historik
• 1860-tal Mendel, tjeckisk munk beskriver
ärflighetslagar efter studier på ärtor.
• 1953 Watson och Crick beskriver DNAmolekylens struktur och funktion.
• 1956 fastslås att människan har 46
kromosomer
Watson & Crick med en modell av DNA-spiralen
DNA= deoxyribonukleinsyra
• Alla celler i kroppen har lika DNA-uppsättning
(genom).
• Det är ordningsföljden på nukleotiderna A, G,
C, T som är det genetiska budskapet.
• DNA molekylen är en dubbelspiral som är
ordentligt packad för att minimera utrymmet
den upptar och för att skyddas optimalt.
• DNA är en mall för bildande av mRNA
(ribonukleinsyra). Genom sk RNA-splitsning
kan en gen koda för flera olika proteiner.
DNA
• Humana genomet innehåller ca 3 x 109
nukleotid-baspar och 23 000 gener
(arvsanlag).
• Generna (ca 1.5% av genomet) kodar för
protein övrigt är “junk DNA”.
• Längden på en DNA molekyl är ca 1.5 m
Nukleinsyror bygger upp vårt DNA och
RNA
Nukleinsyror är kedjor av sk nukleotider.
En nukleotid består av: 1 bas, 1 fosfatgrupp och 1
sockergrupp.
(En nukleosid består av: 1 bas och 1 sockergrupp).
I kärnan sker syntesen av nukleinsyror: DNA och
RNA (medan proteiner tillverkas I cytoplasman).
Nukleotider bygger upp
vårt DNA och RNA.
Bild ur: Molecular biology
of the cell av B. Alberts et al
Många nukleotider binds
ihop till en kedja som
kallas för nukleinsyra
Bild ur: Molecular biology
of the cell av B. Alberts et al
Terminologi
• Nukleotider innehåller baser= De 4 baser som bygger
upp DNA (Adenin, Guanin, Cytosin, Tymin) respektive
RNA molekylen (Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil).
• DNA replikation= DNA kopieras till identisk kopia.
• Transkription= Översättning av DNA till RNA
• Translation= syntes av protein från RNA
• Exon=kodande DNA medan intron=icke kodande DNA
• Kromosom=46 st hos homo sapiens, DNA molekylslingor
som uppdelas i gener. I ett kromosompar är den ena från
modern och den andra från fadern.
Rast
17
Endoplasmatiska retiklet (ER)
Endoplasmatiska retiklet är ett
kanalsystem av membran som
är en direkt fortsättning av
kärnans yttermembran.
Funktion: I ER…..
1. lämnar ribosomerna nybildade proteiner för vidare
bearbetning (glykosylering), transport och
destinationsbestämning.
2. bildas fosfolipider och kolesterol för membranuppbyggnad.
3. lagras calcium-joner.
ER och ribosomerna
Smooth ER (SER) har inga ribosomer bundna till
membranet och syntetiserar t ex fettsyror och
fosfolipider.
Rough ER (RER) har ribosomer bundna till
Membranytan och producerar proteiner
för export.
Ribosomerna står för proteinbildning.
De kan vara bundna till ER eller fria i cytoplasman. De
fria bildar cellens egna proteiner.
Sortering av proteiner
•Proteiner som bildas på ER bundna ribosomer styrs in i ER av
signalpeptider = co-translationell transport.
•Sorteringen av proteiner som ska till kärnan och mitokondrien sker
efter proteinet är färdigt= post-translationell transport.
Bildas på fria ribosomer.
Olika destination för proteiner som bildats i cellen
Golgi-apparaten
Trimning, sortering och paketeringsmaskin för de proteiner cellen
framställer och som kommer från ER. Produkterna får ett membranhölje.
Golgi finns i högre koncentration i celler med sekretorisk aktivitet eller
upplagringsuppgift.
Cis-Golgi. Trimning (såsom glykosylering,
proteolytisk klyvning) av sockerarter på proteiner
(sk fortsatt posttranslationell modifiering)
Trans-Golgi: sorteringav proteiner till lysosomer,
sekretoriska vesikler, plasmamembranet eller
ut ur cellen.
Sammanfattning
Mitokondrierna
Cellen måste producera energi (ATP=adenosin trifosfat, 1 glukos=38
ATP) vilket sker i cytosolen och i specialiserade cell organellermitokondrier.
Mitokondrien anses vara en bakterie som under evolutionen
inkorporerats i cellen.
Mitokondrierna har sitt eget DNA (cirkulärt) motsvarande 22 gener vilket
kodar för just mitokondriella proteiner +mRNA. Mitokondriellt DNA
överförs från modern enbart dvs ingen förändring sker normalt i detta
DNA mellan generationerna.
Mitokondrierna utgör ca 22% av cellens volym.
Mitokondrien
yttre membran
inre membran
matrix
”intermembrane space”
0.5–1 µm i diameter
Mitokondriens uppgift är att producera energi
i en form som cellen kan använda sig av:
ATP=adenosintrifosfat.
Processer som äger rum i mitokondrien:
4. Fettsyraoxidationen-matrix
3. Citronsyracykeln-matrix
1.Cellandningen-innermembranet
2. ATP-syntes från ADP-innermembranet
Mitokondrien
-cellens kraftverk som producerar energi
i form av ATP
Mitokondrier är långa
dynamiska strukturer
Välfungerande och intakta mitokondrier nödvändiga
för cellens funktion, men…..
mitokondrier innehåller även ”dödsproteiner” som släpps
ut när cellen är stressad vilken leder till att cellen dör i apoptos.
Från cytoplasman kommer fettsyror och pyruvat (från glykolysen) vilka
i mitokondriens matrix oxideras till acetyl-CoA.
De fyra processerna:
Fettsyraoxidationen (4): kallas också ß-oxidationen vilken bryter ner
fettsyror till acetyl-CoA.
Citronsyracykeln (3): i denna enzymkedja oxideras acteyl-CoA vidare
och reducerade koenzym bildas såsom NADH och FADH2 (innehåller
energirika elektroner) samt CO2.
Cellandningen (1): e- från NADH och FADH2 överförs till syre
(elektrontransportkedjan/respirationskedjan) vilket ger vatten.
Protongradienten som uppstår driver sedan ATP-syntesen
ATP-syntesen (2): ATP bildas från ADP
mha ATP-syntetas (oxidativ fosforylering)
och lämnar sedan mitokondrien för att
användas vid olika energikrävande
processer i cellen.
Lysosomerna
• Vesiklar i cytoplasman med hög halt
av spjälkande enzym sk sura
hydrolaser (40 st). Dessa bryter ner
proteiner, fetter och kolhydrater. Lågt
pH. Om de läcker ut i cytoplasman
gör de ingen större skada. Varför?
• Lysosomen bryter ned endogent
åldrade molekyler samt främmande
material (tex bakterier).
Beståndsdelarna återanvänds. För
varje nedbrytning ansamlas dock
osmältbart restmaterial vilket är en del
i åldrandeprocessen.
Tre vägar för nedbrytning i lysosomen
•Fagocytos
•Endocytos
•Autofagi
Peroxisomer
•Vesikulära organeller med enkelmembran
•Innehåller oxidativa enzymer (oxidas II och katalas)
som använder syre
•Viktiga för ämnesomsättningen av fetter (fettsyra till
acetyl CoA)
• Avgiftar toxiska molekyler
•Finns framförallt i njurens och leverns celler
Cytoskelettet (proteinfilament)
Uppgift:
1. Ger cellens dess form
2. Förankrar cellen
3. Förutsättning för cellens rörelse
(förflyttning, delning samt intracellulär transport )
3 typer av cytoskeletala strukturer:
•
Mikrotubuli-finns centralt i cellen kring kärnan och organsierar
•
•
Intermediärfilament-förankrar cellen och ger stabilitet.
Aktinfilament- finns innanför plasmamembranet och ger mekanisk
cytoskelettet vid celldelning och transport av cellorganeller och molekyler.
styrka åt cellen. Myosin binder till aktin och de kan förskjutas längs med
varandra och ge upphov till en kontraktion. Finns dessutom i mikrovilli.
Instuderingsfrågor om cellorganellerna
16/11
1. Vad kännetecknar en cellorganell?
2. Vilka cellorganeller finns i den eukaryota cellen?
3. Beskriv kortfattat respektive cellorganellsfunktion.
4. Vilka tre typer av cytoskelett har den euaryota
cellen samt vilken funktion har dessa?
