Біологія клітини. Лекція 4

1.

Біологія клітини
Лекція 4

2.

Структурно-функціональна організація
клітинних ядер (продовження)
Питання:
1. Організація ядерних пор
2. Регуляція ядерних цитоплазматичних взаємовідносин
3. Структура хроматину
4. Забезпечення цілісності ядерної організації клітини, роль
неспринів

3.

4.

Між ядром та цитоплазмою є інтенсивний обмін різноманітних
молекул. Із ядра в цитоплазму переносяться різноманітні типи РНК.
Із цитоплазми у ядро транспортується велика кількість ядерних
білків (гістони: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4; негістонові білки, фактори
транскрипції та ін.), фосфоліпіди, іони та ін. В цьому процесі беруть
участь ядерні пори.

5.

Структурна організація хроматину в клітинному
ядрі
• Хроматин еукаріотичних клітин організовано з
систему
дискретних
перманентно
петель
прикріплених
до
доменів,
елементів
ядерного матриксу.
• Точки прикріплення ДНК до ядерного матриксу
локалізовані в сайтах регуляції транскрипції.
• ДНК так пов'язана з ядерним матриксом, що вона
формує аналоги плазмід.
• Транскрипційна
активація
та
репресія
здійснюється в межах окремих доменів ДНК.
генів

6.

• Одним із найскладніших і нерозв'язаних питань залишається питання
координації функцій ядра і цитоплазми, як єдиної системи.
• Ситуація трохи прояснилася після відкриття у ссавців сімейства білків, які були
названі (nuclear envelope spectrin repeat proteins) - Nesprins. У 2005 р. (Warren,
2005) та низкою інших дослідників.

7.

Структурно-функціональна організація
мітохондрій
Мета: Розглянути можливе походження мітохондрій, унікальність
структурно-функціональної організації та роль у життєдіяльності клітини
й організму загалом, тобто познайомиться з основами мітохондріології
Питання
1. Структурна організація мітохондрій та їх функції в клітині.
2.Компартменталізація
функціональної
оганізації
мітохондрій.
Особливості мембран мітохондрій.
3. Характеристика генетичного апарату мітохондрій.

8.

Структура мітохондрій
Діаметр от 1 до 70 мкм
Евглени, хлорели мають одну гігантську мітохондрію на
всю клітини. У звичайних клітинах еукаріот від 3 до 5 тис.
мітохондрій і можуть займати до 20 % об'єму клітини

9.

• Мітохондрії вперше описані в 1850 рр. у м'язових клітинах.
• Активні дослідження мітохондрій розпочалося в 40-50 рр. 20 століття.
• Цикл Кребса відкрито 1952-1953 рр.
• Пітер
Мітчелл
відкрив
хеміосмотичну
теорію
окисного
фосфорилювання. Показав, що синтез АТФ у мітохондріях відбувається
завдяки електричному градієнту на внутрішній мембрані мітохондрії,
так званій спряженій мембрані. Отримав нобелівською премією з хімії
за 1978 рік «за внесок в розуміння процесу перенесення біологічної
енергії, зроблений завдяки створенню хеміосмотичної теорії»

10.

11.

Роль мітохондрій у апоптозі клітин

12.

Шляхи загибелі клітини

13.

У мітохондрії можна виділити кілька компартментів:
• зовнішня мембрана
• міжмембранний простір
• внутрішня мембрана
• мітохондріальний матрикс
У кожному компартменті відбуваються різні біохімічні
процеси.

14.

Зовнішня мембрана 7 нм, співвідношення ліпіди до білка 2:1.
Основний білок мембрани - білок парин - каналоутворювальний,
формує пори 2-3 нм. Молекули та іони до 5 кДа, вільно проникають
через мембрану. До складу мембрани входять монооксигенази,
ацитил-СоА-синтетази, фосфоліпаза А2 тощо.

15.

Міжмебранний простір 10-20 нм, локалізований цитохром-С
та інші білки

16.

Внутрішня мембрана. Співвідношення білок/ліпід 3:1. До
складу мембрани входить кардіоліпін, до його складу входить 4
жирні кислоти, він не проникний для протонів. 70 % білків
внутрішньої мембрани є трансмембранними білками, ферменти
дихального ланцюга і АТФ синтазні комплекси.

17.

Матрикс мітохондрій
У ньому локалізовані ферменти окиснення пірувату, цикл
Кребса та генетичний апарат мітохондрій.

18.

Генетичний апарат мітохондрій
• Кільцева ДНК, у людини представлена 16 569 нуклеотидними
парами, у 105 разів менша за ДНК ядра.
• Кодує 2 типи рРНК, 22 типи тРНК і 13 ферментів дихального
ланцюга (менше половини білків).
• Рибосоми 55S, у бактерій 70S, в еукаріотів 80 S.
• У мітохондріях відсутня мала рРНК.
• Мітохондріальна ДНК не піддається рекомбінації, що дало змогу
дослідити геніологію від Єви (200 тис. )