Dr. sc. Ivana Restović irestovic@ffst.hr STANICA I DNA dr. sc. Ivana Restović irestovic@ffst.hr Stanični i životni ciklus.

Presentación del tema: "Dr. sc. Ivana Restović irestovic@ffst.hr STANICA I DNA dr. sc. Ivana Restović irestovic@ffst.hr Stanični i životni ciklus."— Transcripción de la presentación:

1 dr. sc. Ivana Restović irestovic@ffst.hr
STANICA I DNA dr. sc. Ivana Restović Stanični i životni ciklus

2 STANIČNI I ŽIVOTNI CIKLUS
Protisti i prokarioti stanični ciklus = životni ciklus stanična dioba = reprodukcija Eukarioti mitoza mejoza Životni ciklus - događaji od reprodukcije jedne generacije do reprodukcije druge generacije. Stanični ciklus - događaji između dviju dioba.

3 STANIČNI CIKLUS INTERFAZA DIOBA Kontroliran nizom proteina – kinaza,
G1, S i G2 faza DIOBA mitoza mejoza Kontroliran nizom proteina – kinaza, čimbenici rasta odgovorni za staničnu proliferaciju (diobe u skladu s potrebama organizma).

4 Humane st. trajanje ciklusa od 24 sata:
G1-faza oko 11 sati, S-faza oko 8 sati, G2- faza oko 4 sata i M-faza oko 1 sat

5 INTERFAZA G2 – faza Razdoblje između dviju staničnih dioba. G0 – faza
priprema stanice za diobu, sinteza proteina nužnih za mitozu. G0 – faza stanice koje se ne dijele, već obavljaju određenu djelatnost, njihove jezgre su radne jezgre. Razdoblje između dviju staničnih dioba. Faze interfaze: G1 – faza (eng. gap = rupa, prekid) sintetiza proteina i staničnih dijelova, volumen stanice se povećava. S – faza (eng. synthesis = sinteza, spajanje) udvostručenje DNA.

6

7 Kromosom Tjelešca koja se boje,
histone protein chromosome DNA Tjelešca koja se boje, građen od dvostruke niti DNA molekule – kromoneme, DNA molekule namotane oko bjelančevina 8 histonskih molekula. Kromomere - jače obojena mjesta na kromosomu. Interfaza - despiraliziran u obliku kromatinskih zrnaca, u diobi stanice - vidljivi, spiralizirani kromosomi. Prokariotske stanice Nukleoid, gola, prstenasta molekula DNA (“bakteriokromosom”). Eukariotske stanice - kromosom u jezgri.

8 Kromosomi Dvije kromatide
spojene na utanjenom, neobojenom mjestu – centromera, nastale udvostručavanjem (replikacijom) DNA molekule u S-fazi interfaze, prije ove faze bili su jednostruki. Kinetohore ili pričvrsnice - mjesta u području centromere na koja se vežu niti diobenog vretena, tijekom diobe kromosomi se rastavljaju na dvije kromatide koje odlaze u dvije novonastale stanice.

9 Kromosomi Tjelesne (somatske) stanice -broj kromosoma dvostruk, diploidan-2n održava se mitozom. Spolne stanice (gamete) -broj kromosoma polovičan, haploidan-n nastaje mejozom. Svaka vrsta ima točno određen i stalan broj kromosoma. Morfološka i kemijska individualnost: razlikuju se prema izgledu, obliku i veličini. 2n čovjeka = 46 2n vinske mušice = 4 2n čimpanza = 48 2n crveni luk = 16 2n domaća kokoš = 78 2n kvaščeve gljivice = 32 2n miš = 40 2n štakor = 42

10 Kromosomi GENOM haploidna garnitura kromosoma. KARIOTIP
Homologni kromosomi dva ista kromosoma u jednom paru. Autosomi svi isti kromosomi, čovjek 22 para. Spolni kromosomi ili gonosomi tip XY (muški spolni par) i tip XX (ženski spolni par). Kromosomi GENOM haploidna garnitura kromosoma. KARIOTIP diploidna garnitura kromosoma čovjeka, svrstani u parove prema veličini, označeni brojevima od 1-23.

11 Human female karyotype
46 chromosomes 23 pairs

12 Human male karyotype 46 chromosomes 23 pairs

13 Geni - kromosomska teorija nasljeđivanja
Nalaze se u kromosomima, poredani u nizu – linearno, locus gena točno određeno mjesto gena u kromosomu. Izvankromosomski geni u mitohondrijima i kloroplastima.

14 Mitoza Dioba nespolnih (tjelesnih) stanica,
jedna stanica s 2n brojem kromosoma - nastaju dvije stanice kćeri s 2n brojem kromosoma. 4 faze: profaza metafaza anafaza telofaza mitoza

15 Mitoza u stanica crvenog luka (Allium cepa)

16 Mejoza-redukcijska ili zoridbena dioba
Dioba tijekom koje nastaju spolne stanice – gamete ženska spolna stanica - jajna stanica muška spolna stanica - spermij

17 Mejoza Oogeneza mejoza u ženskom organizmu,
nastaje jedna ženska spolna stanica - jajna stanica (jaje) i tri polocite koje propadaju, ženske spolne žlijezde - jajnici (ovariji). Spermatogeneza mejoza u muškom organizmu, nastaju 4 muške spolne stanice – spermiji, muške spolne žlijezde - sjemenici (testisi). Organizmi koji se spolno razmnožavaju započinju život u trenutku oplodnje.

18 Oplodnja Stapanje gameta - jajne stanice i spermija,
gamete su haploidne stanice (n) imaju polovičan broj kromosoma nastaje oplođena jajna stanica ili zigota. ujedinjuje u sebi dvije skupine kromosoma, majčeve i očeve, diploidna stanica (2n) - dvostruki broj kromosoma. Mejoza miješanja genetičkog materijala, nastaju nove kombinacije gena, potomci se razlikuju od svojih roditelja, razlikuju se i međusobno.

19 Mejoza replikacija DNA Mejoza I odvaja homologne parove
Meiosis 1 Mejoza I odvaja homologne parove Meiosis 2 Mejoza II odvaja sestrinske kromatide

20 Mejoza II mejotička dioba (ekvacijska-mitoza):
profaza II, metafaza II, anafaza II, telofaza II I mejotička dioba (redukcijska): profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I odvajanje homolognih parova kromosoma (2n  1n) “redukcijska dioba” razdvajanje sestrinskih kromatida (1n  1n) * kao mitoza * mejoza

21 Mitosis vs. Meiosis

22 Učinak mejoze i mitoze mejoza  fertilizacija  mitoza + razvitak gametes 46 23 46 23 46 46 46 46 46 23 meiosis 46 46 egg 46 46 23 zygote fertilization mitosis & development mitosis sperm

23 Značaj spolnog razmnožavanja
Omogućava genetičku varijabilnost! Genetička rekombinacija za vrijeme mejoze. Nezavisno raspoređivanje kromosoma. Slučajno raspoređivanje homolognih kromosoma u Mejozi 1! crossing over slučajna fertilizacija Koji spermij će oploditi koje jaje? Razvoj evolucije Varijabilnost za prirodnu selekciju! Metafaza 1

24 Varijabilnost nastala genetičkom rekombinacijom
Nezavisno raspoređivanje kromosoma. Gamete potomaka imaju različitu kombinaciju gena od roditelja. Slučajno raspoređivanje u ljudi osigurava 223 ( ) različitih kombinacija gameta! offspring from Mom from Dad new gametes made by offspring

25 Varijacije nastale crossing overom
Stvara kompletno nove kombinacije svojstava na svakom kromosomu! od 8 milijuna različitih gameta  “nemjerljivo”

26

27 Kategorije procesa starenja:
STARENJE Gomilanje nasljednih mutacija do kritične razine. Gomilanje metaboličkih oštećenja, poremećaj metabolizma do smrti. Kategorije procesa starenja: promjena specifičnih organela, oštećenja na submikroskopskoj razini (više veza DNA i histona), gomilanje tvari u stanicama (keratin u epitelnim st. ili hemoglobin u eritrocitima), postmitotsko gomilanje pigmenata (stvaranje lipofuscina) u dugoživućim stanicama (neuroni, mišići, kosti), promjena u strukturi makromolekula iz topljivih u netopljivi oblik (kolagen).

28 APOPTOZA – programirana smrt
Dnevna eliminacija 5x1011stanica krvi. Uklanjanje tijela ličinke tijekom metamorfoze. Živčani sustav kod sisavaca – stvara se 50% više neurona koji se u toku razvoja unište (ostaju oni s pravilnim vezama). Virusi mogu inducirati programiranu smrt. KASPAZA - egzekutor programirane smrt. Pojačana aktivnost lizosoma – samouništenje. Ekstracelularni matrix (hormoni – tiroksin).

29 APOPTOZA

30 MOLEKULSKA OSNOVA NASLJEĐIVANJA - DNA

31 Dvostruka zavojnica molekule DNA

32 Nukleotid molekule DNA
nucleotide PO4 Osnovni građevni element molekule DNA: šećer deoksiriboza, dušična baza, fosfatna skupina. N base 5 CH2 O 4 1 ribose 3 2 OH

33 Dušične baze molekule DNA
Purinske: adenin (A), gvanin (G). Pirimidinske: timin (T), citosin (C). Sparivanje A : T 2 vodikove veze C : G 3 vodikove veze

34 Kostur molekule DNA Povezivanje nukleotida 5
base Povezivanje nukleotida 3 stvara vezu s fosfatom koji se veže s 5 idućeg nukleotida DNA. CH2 5 O 4 1 C 3 2 O –O P O O base CH2 5 O 4 1 3 2 OH 3

35 Antiparalelni lanci Nukleotidi u DNA su povezani fosfatom i šećerom između 3 i 5 ugljika: DNA molekula ima određeni “smjer”, komplementarni lanci “idu” u suprotnom smjeru. 5 3 3 5

36 Povezivanje dvaju lanaca DNA
vodikove veze 5 3 kovalentna fosfodiesterska veza 3 5

37 SEMIKONZERVATIVNA REPLIKACIJA DNA
Lanci se razdvajaju, svaki lanac služi kao kalup za novu DNA molekulu, princip komplementarnog spajanja.

38 DNA polymerase III enzyme
DNA polimeraze DNA polimeraza III gradi DNA 1000 baza/sec DNA polimeraza I Dodaje, popravlja i uklanja primere 20 baza/sec DNA polymerase III enzyme

39 DNA polimeraze DNA polimeraza I popravlja štetu cijelog života,
čita DNA i ispravlja pogreške, popravak pogrešno sparenih baza, uklanjanje abnormalnih baza, popravlja štetu cijelog života, smanjuje pogreške od 1 na NA 1 na 100 milijuna baza.

40 Replikacija DNA - Brzo i precizno!
E. coli 5 milijuna parova baza u jednom kromosomu, < 1 sat za umnažanje, diobom nastaju 2 iste stanice kćeri. Ljudska stanica kopira svojih 6 bilijuna baza, dijeli se u stanice kćeri u svega nekoliko sati: izuzetno precizno, samo ~1 pogreška na 100 milijuna baza, ~ 30 pogrešaka u staničnom ciklusu.

41 Od gena do proteina

42 DNA RNA protein “Centralna Dogma” Put genetičke informacije u stanici
transkripcija translacija DNA RNA protein replikacija

43 DNA RNA RNA – ribonukleinska kiselina šećer riboza nukleotidne baze
uracil umjesto timina U : A C : G jedan lanac vrste RNA mRNA, tRNA, rRNA... transcription DNA RNA

44 Transkripcija Stvaranje mRNA transkribiran DNA lanac = lanac kalup
netranskribiran DNA lanac = kodirajući lanac iste sekvence kao RNA sinteza komplementarnog RNA lanca transkripcijska petlja enzim RNA polimeraza Kodirajući lanac 3 A G C A T C G T 5 A G A A A G T C T T C T C A T A C G DNA T 3 C G T A A T 5 G G C A U C G U T 3 C unwinding G T A G C A rewinding mRNA RNA polymerase Lanac kalup build RNA 53 5

45 Transkripcija u Prokariota
Bakterijski kromosom Transkripcija mRNA stanična membrana Stanična stijenka

46 Transkripcija u Eukariota
Stvaranje RNA Translacija Protein

47 DNA mRNA protein Od gena do proteina transkripcija translacija
aa transkripcija translacija DNA mRNA protein mRNA napušta jezgru kroz jezgrine pore ribosomi proteini sintetizirani na ribosomima koristeći informacije od mRNA jezgra citoplazma

48 Translacija Kodoni blokovi od 3 nukleotida dekodirani u sekvencu aminokiselina

49 Genski kod Genski kod isti za SVA živa bića! Kodon je redundant
dokaz zajedničkog podrijetla svih živih bića Kodon je redundant nekoliko kodona za svaku aminokiselinu Startni kodon AUG metionin Stop kodoni UGA, UAA, UAG

50 DNA mRNA protein Od gena do proteina transkripcija translacija
aa transkripcija translacija DNA mRNA protein ribosomi jezgra citoplazma

51 Struktura transfer RNA
Struktura “skijaške čizme” antikodon na kraju “skijaške čizme” amino kiselina pričvršćena na 3 kraju

52 TACGCACATTTACGTACGCGG AUGCGUGUAAAUGCAUGCGCC
Kako kodone prevesti u aminokiseline? 3 5 DNA TACGCACATTTACGTACGCGG 5 3 mRNA AUGCGUGUAAAUGCAUGCGCC kodon 3 5 tRNA UAC Met GCA Arg amino kiselina CAU Val anti-kodon

53 Ribosomi spajaju antikodon tRNA s kodonom mRNA Struktura
organeli ili enzimi? Struktura ribosomalna RNA (rRNA) & proteini 2 podjedinice velika mala E P A

54 Stvaranje polipeptida
1 2 3 Inicijacija spajanje tRNA s mRNA i ribosomskim podjedinicama Elongacija dodavanje aminokiselina i rast polipetidnog lanca Terminacija stop kodon – zaustavlja se rast polipetidnog lanca Leu Val release factor Ser Met Met Met Met Leu Leu Leu Ala Trp tRNA C A G U A C U A C G A C A C G A C A 5' U 5' U A C G A C 5' A A A U G C U G U A U G C U G A U A U G C U G A A U 5' A A U mRNA A U G C U G 3' 3' 3' 3' A C C U G G U A A E P A 3'

55 Sumarno... RNA polymerase DNA amino acids tRNA pre-mRNA mature mRNA 3'
exon intron tRNA pre-mRNA 5' cap mature mRNA aminoacyl tRNA synthetase polyA tail 3' large ribosomal subunit polypeptide 5' tRNA small ribosomal subunit E P A ribosome

56 HVALA NA PAŽNJI!