Biologia Ogólna - Wykład 4 PDF

BIOLOGIA OGÓLNA Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową organizmów Ko...

BIOLOGIA OGÓLNA Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową organizmów Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową organizmów Komórkę stanowi przestrzeń ograniczona błoną komórkową. U większości Eukaryota, roślin, grzybów i niektórych Protista dodatkowo, od strony zewnętrznej, występuje niewykazująca metabolizmu ani własnych mechanizmów wzrostowych struktura – ściana komórkowa Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową organizmów Komórkę stanowi przestrzeń ograniczona błoną komórkową. U większości Eukaryota, roślin, grzybów i niektórych Protista dodatkowo, od strony zewnętrznej, występuje niewykazująca metabolizmu ani własnych mechanizmów wzrostowych struktura – ściana komórkowa Wewnątrz tej przestrzeni znajduje się tzw. protoplazma oraz szereg wewnętrznych organelli pełniących rozmaite funkcje życiowe komórki Komórki różnych organizmów wykazują znaczne różnice zarówno morfologiczne, jak i biochemiczne. Mogą one stanowić samodzielny organizm jednokomórkowy lub być elementem składowym organizmu wielokomórkowego. Komórki różnych organizmów wykazują znaczne różnice zarówno morfologiczne, jak i biochemiczne. Mogą one stanowić samodzielny organizm jednokomórkowy lub być elementem składowym organizmu wielokomórkowego. Budowy komórkowej nie mają wirusy, i w związku z tym nie wykazują oznak życia poza komórkami żywicieli (i zgodnie z obecnymi poglądami systematycznymi nie są klasyfikowane, jako organizmy żywe). Komórki organizmów żywych zawierają kilka rodzajów związków chemicznych o różnej strukturze i właściwościach. Komórki organizmów żywych zawierają kilka rodzajów związków chemicznych o różnej strukturze i właściwościach. Największą masę w komórce stanowi woda, nawet do 90%. To ona stanowi środowisko reakcji biochemicznych, a także czasami jest ich substratem lub produktem. Zawartość pozostałych związków podaje się najczęściej z pominięciem masy wody – w przeliczeniu na suchą masę komórki. Komórki organizmów żywych zawierają kilka rodzajów związków chemicznych o różnej strukturze i właściwościach. Największą masę w komórce stanowi woda, nawet do 90%. To ona stanowi środowisko reakcji biochemicznych, a także czasami jest ich substratem lub produktem. Zawartość pozostałych związków podaje się najczęściej z pominięciem masy wody – w przeliczeniu na suchą masę komórki. 40-60% suchej masy stanowią białka, które pełnią różne funkcje, od budulcowej, poprzez regulacyjną, katalityczną, transportową i wiele innych. Komórki organizmów żywych zawierają kilka rodzajów związków chemicznych o różnej strukturze i właściwościach. Największą masę w komórce stanowi woda, nawet do 90%. To ona stanowi środowisko reakcji biochemicznych, a także czasami jest ich substratem lub produktem. Zawartość pozostałych związków podaje się najczęściej z pominięciem masy wody – w przeliczeniu na suchą masę komórki. 40-60% suchej masy stanowią białka, które pełnią różne funkcje, od budulcowej, poprzez regulacyjną, katalityczną, transportową i wiele innych. Kwasy nukleinowe, DNA i RNA, odgrywają najważniejszą rolę w przekazywaniu informacji genetycznej oraz biosyntezie białek Węglowodany pełnią głównie funkcję energetyczną i zapasową Lipidy stanowią podstawę strukturalną błon biologicznych Cytoplazma zbudowana z RNA i białek zapewniających funkcje życiowe komórki Cytoplazma zbudowana z RNA i białek zapewniających funkcje życiowe komórki Rybosomy – zbudowane z dwóch podjednostek (dużej i małej), wykształconych z białek i RNA Rybosom – kompleks białek z kwasami nukleinowymi służący do produkcji białek w procesie translacji. Rybosomy zbudowane są z rRNA i białek. Katalityczna aktywność rybosomu związana jest właśnie z zawartym w nim rRNA, natomiast białka budują strukturę rybosomu i działają jako kofaktory zwiększające wydajność translacji. Rybosomy występują u wszystkich organizmów żywych, zarówno u Prokaryota, jak i Eukaryota, a także we wnętrzu organelli – plastydów i mitochondriów Cytoplazma zbudowana z RNA i białek zapewniających funkcje życiowe komórki Rybosomy – zbudowane z dwóch podjednostek (dużej i małej), wykształconych z białek i RNA DNA – umieszczony w cytoplazmie w postaci pojedynczego chromosomu. DNA jest kolisty, silnie zwinięty i związany z białkami Gęsto upakowany DNA często nazywany jest nukleoidem Cytoplazma zbudowana z RNA i białek zapewniających funkcje życiowe komórki Rybosomy – zbudowane z dwóch podjednostek (dużej i małej), wykształconych z białek i RNA DNA – umieszczony w cytoplazmie w postaci pojedynczego chromosomu. DNA jest kolisty, silnie zwinięty i związany z białkami Gęsto upakowany DNA często nazywany jest nukleoidem Plazmidy – małe cząsteczki DNA pozachromosomowego – zawierają geny, które nie są niezbędne do życia komórki, ale mogą nadawać cechy w pewnych sytuacjach dla niej korzystne (np. mogą kodować lekooporność) Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Cechy plazmidów: posiadają sekwencję ori (ang. origin) odpowiadającą za proces inicjacji replikacji; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Cechy plazmidów: posiadają sekwencję ori (ang. origin) odpowiadającą za proces inicjacji replikacji; kodują informację, która nie znajduje się na chromosomowym DNA (np. odporność na antybiotyki); Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Cechy plazmidów: posiadają sekwencję ori (ang. origin) odpowiadającą za proces inicjacji replikacji; kodują informację, która nie znajduje się na chromosomowym DNA (np. odporność na antybiotyki); replikacja zawartej w nich informacji odbywa się z udziałem enzymów, które mogą być kodowane przez DNA chromosomowe. Niektóre plazmidy zawierają jednak informację o wszystkich potrzebnych do tego procesu białkach; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Cechy plazmidów: posiadają sekwencję ori (ang. origin) odpowiadającą za proces inicjacji replikacji; kodują informację, która nie znajduje się na chromosomowym DNA (np. odporność na antybiotyki); replikacja zawartej w nich informacji odbywa się z udziałem enzymów, które mogą być kodowane przez DNA chromosomowe. Niektóre plazmidy zawierają jednak informację o wszystkich potrzebnych do tego procesu białkach; przed podziałami mogą zostać włączone do chromosomu tworząc tzw. episomy. Po zakończeniu procesu replikacji ponownie oddzielają się od genomowego DNA; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Cechy plazmidów: posiadają sekwencję ori (ang. origin) odpowiadającą za proces inicjacji replikacji; kodują informację, która nie znajduje się na chromosomowym DNA (np. odporność na antybiotyki); replikacja zawartej w nich informacji odbywa się z udziałem enzymów, które mogą być kodowane przez DNA chromosomowe. Niektóre plazmidy zawierają jednak informację o wszystkich potrzebnych do tego procesu białkach; przed podziałami mogą zostać włączone do chromosomu tworząc tzw. episomy. Po zakończeniu procesu replikacji ponownie oddzielają się od genomowego DNA; ilość i rodzaje plazmidów zależą od gatunku bakterii. Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Rodzaje plazmidów: typu R – kodują cechy odporności na antybiotyki, np. ampicylinę; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Rodzaje plazmidów: typu R – kodują cechy odporności na antybiotyki, np. ampicylinę; typu F – Przenoszone są podczas koniugacji. Warunkują wytworzenie fimbrii. W formie F’ mogą dodatkowo przenosić geny przejęte z chromosomu; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Rodzaje plazmidów: typu R – kodują cechy odporności na antybiotyki, np. ampicylinę; typu F – Przenoszone są podczas koniugacji. Warunkują wytworzenie fimbrii. W formie F’ mogą dodatkowo przenosić geny przejęte z chromosomu; kolicynowe – kodowane przez nie białka – kolicyny służą do zabijania innych bakterii; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Rodzaje plazmidów: typu R – kodują cechy odporności na antybiotyki, np. ampicylinę; typu F – Przenoszone są podczas koniugacji. Warunkują wytworzenie fimbrii. W formie F’ mogą dodatkowo przenosić geny przejęte z chromosomu; kolicynowe – kodowane przez nie białka – kolicyny służą do zabijania innych bakterii; degradacyjne – zawierają informację o budowie białek rozkładających nietypowe związki chemiczne – np. toluen, kwas salicylowy; Plazmidy zostały odkryte w latach 70-tych XX w. i szybko przyczyniły się do rozwoju inżynierii genetycznej. Rodzaje plazmidów: typu R – kodują cechy odporności na antybiotyki, np. ampicylinę; typu F – Przenoszone są podczas koniugacji. Warunkują wytworzenie fimbrii. W formie F’ mogą dodatkowo przenosić geny przejęte z chromosomu; kolicynowe – kodowane przez nie białka – kolicyny służą do zabijania innych bakterii; degradacyjne – zawierają informację o budowie białek rozkładających nietypowe związki chemiczne – np. toluen, kwas salicylowy; wirulencji – nadają bakteriom cechy chorobotwórcze (np. plazmid T1 Agrobacterium tumefaciens - guzowatość korzeni). Pokrycie ciała: - błona komórkowa (cytoplazmatyczna) - ściana komórkowa Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli Błony komórkowe bakterii nie zawierają steroidów, które organizmom wyższym zapewniają sztywność osłon Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli - W błonie znajdują się różnorodne białka: transportujące, uczestniczące w metabolizmie energetycznym i receptorowe Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli - W błonie znajdują się różnorodne białka: transportujące, uczestniczące w metabolizmie energetycznym i receptorowe - Wielkocząsteczkowe białka integralne mogą przenikać przez całą jej grubość Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli - W błonie znajdują się różnorodne białka: transportujące, uczestniczące w metabolizmie energetycznym i receptorowe - Wielkocząsteczkowe białka integralne mogą przenikać przez całą jej grubość - Białka peryferyjne „przyklejają” się do komórek za pomocą interakcji jonowych „+ -” Błona komórkowa: - Półprzepuszczalna, dwuwarstwowa - Składa się z fosfolipidów, np. fosfatydylocholiny, zbudowanej z hydrofilowej główki i hydrofobowych łańcuchów kwasów tłuszczowych - W błonach niektórych bakterii występują hopanoidy – podobne do steroli - W błonie znajdują się różnorodne białka: transportujące, uczestniczące w metabolizmie energetycznym i receptorowe - Wielkocząsteczkowe białka integralne mogą przenikać przez całą jej grubość - Białka peryferyjne „przyklejają” się do komórek za pomocą interakcji jonowych „+ -” - Transport przez błony nieograniczony mają tylko cząsteczki hydrofobowe i drobne cząstki nie obdarzone ładunkiem, pozostałe muszą być przenoszone dzięki białkom transportowym Ściana komórkowa Znajduje się na zewnątrz błony komórkowej Ściana komórkowa Znajduje się na zewnątrz błony komórkowej Jest peptydoglikanem (często nazywanym mureiną) zbudowanym z cukrów i aminokwasów Ściana komórkowa Znajduje się na zewnątrz błony komórkowej Jest peptydoglikanem (często nazywanym mureiną) zbudowanym z cukrów i aminokwasów Rolą ściany komórkowej jest ochrona komórki przed lizą osmotyczną w środowiskach o małej sile jonowej Unikatowe cechy mureiny: 1. Obecność NAM – cukier ten nie występuje w komórkach eukariotycznych 2. Obecność D-aminokwasów, w białkach zwykle występują L-aminokwasy Ściana komórkowa Znajduje się na zewnątrz błony komórkowej Jest peptydoglikanem (często nazywanym mureiną) zbudowanym z cukrów i aminokwasów Rolą ściany komórkowej jest ochrona komórki przed lizą osmotyczną w środowiskach o małej sile jonowej Unikatowe cechy mureiny: 1. Obecność NAM – cukier ten nie występuje w komórkach eukariotycznych 2. Obecność D-aminokwasów, w białkach zwykle występują L-aminokwasy Ściany komórkowe niektórych bakterii mogą dodatkowo zawierać kwas tejchojowy i jego pochodne – kwasy lipotejchojowe (regulują autolizę), estry woskowe, kwasy mykolowe (rodzaj kwasów tłuszczowych) Błona zewnętrzna Występuje u niektórych grup bakterii (tzw. gramujemnych) Błona zewnętrzna Występuje u niektórych grup bakterii (tzw. gramujemnych) Zbudowana jest z fosfolipidów oraz kilku unikatowych struktur: Błona zewnętrzna Występuje u niektórych grup bakterii (tzw. gramujemnych) Zbudowana jest z fosfolipidów oraz kilku unikatowych struktur: Białka poryny wytwarzają pory pozwalające na bierną dyfuzję drobnych cząstek do przestrzeni peryplazmatycznej Błona zewnętrzna Występuje u niektórych grup bakterii (tzw. gramujemnych) Zbudowana jest z fosfolipidów oraz kilku unikatowych struktur: Białka poryny wytwarzają pory pozwalające na bierną dyfuzję drobnych cząstek do przestrzeni peryplazmatycznej Lipoproteiny, tzw. lipoproteina Brauna – odpowiada za przyciąganie błony wewnętrznej i zewnętrznej Błona zewnętrzna Występuje u niektórych grup bakterii (tzw. gramujemnych) Zbudowana jest z fosfolipidów oraz kilku unikatowych struktur: Białka poryny wytwarzają pory pozwalające na bierną dyfuzję drobnych cząstek do przestrzeni peryplazmatycznej Lipoproteiny, tzw. lipoproteina Brauna – odpowiada za przyciąganie błony wewnętrznej i zewnętrznej Cząsteczki LPS – tworzą zewnętrzną warstwę błony zewnętrznej Zewnętrze komórki - Śluzy - Otoczki Są barierą przepuszczalności do komórki, chronią komórkę przed fagocytozą, wysychaniem, uczestniczą w przyczepianiu się bakterii do podłoża Komórka zwierzęca Retikulum endoplazmatyczne – sieć błonowych pęcherzyków i kanałów biorących udział w procesach metabolicznych, składa się z regionów szorstkich z rybosomami i gładkich bez rybosmów Komórka zwierzęca Retikulum endoplazmatyczne gładkie – synteza lipidów, metabolizm węglowodanów, detoksykacja używek i toksyn, magazynowanie jonów wapnia Komórka zwierzęca Retikulum endoplazmatyczne gładkie – synteza lipidów, metabolizm węglowodanów, detoksykacja używek i toksyn, magazynowanie jonów wapnia Retikulum endoplazmatyczne szorstkie – synteza białek sekrecyjnych, np. insulina Komórka zwierzęca Aparat jądrowy (jądro komórkowe): - Otoczka jądrowa – podwójna błona otaczająca jądro, „preforowana” przez kompleksy porowe, pozostaje w kontakcie z retikulum endoplazmatycznym - Jąderko – nieobłoniona struktura biorąca udział w produkcji rybosomów, każde jądro zawiera jedno lub wiele jąderek - Chromatyna – materia zawierająca DNA i białka, podczas podziałów komórkowych jest widoczna jako chromosomy Komórka zwierzęca Rybosomy – kompleksy biorące udział w syntezie białek Komórka zwierzęca Aparat Golgiego – organella komórkowe aktywne w syntezie, modyfikowaniu, sortowaniu i uwalnianiu różnych produktów komórki Jest to swoiste centrum „logistyczne” – tutaj trafiają różnorodne produkty, są sortowane, magazynowane i wysyłane w odpowiednie miejsca Komórka zwierzęca Lizosomy – organella trawiąca, w której hydrolizowane są cząsteczki Komórka zwierzęca FAGOCYTOZA Komórka zwierzęca AUTOFAGIA Komórka zwierzęca Mitochondrium – organella, w której zachodzi oddychanie komórkowe oraz powstaje większość puli ATP Komórka zwierzęca Peroksysom – organella o różnych, wyspecjalizowanych funkcjach metabolicznych; w niej jako produkt uboczny powstaje nadtlenek wodoru, który ulega dalej przekształceniu w wodę Komórka zwierzęca Cytoszkielet – struktura utrzymująca kształt komórki, uczestniczy w ruchu komórki, zbudowany jest z białek. W jego skład wchodzą: - Mikrofilamenty - Filamenty pośrednie - Mikrotubule Komórka zwierzęca Cytoszkielet – struktura utrzymująca kształt komórki, uczestniczy w ruchu komórki, zbudowany jest z białek. W jego skład wchodzą: - Mikrofilamenty - Filamenty pośrednie - Mikrotubule Z cytoszkieletem związany jest centrosom – region w któym formowane są mikrotubule Komórka zwierzęca Wić (flagellum) – narząd ruchu obecny u niektórych Protista i niektórych komórkach zwierząt Mikrokosmki – wypustki błony zwiększające pole jej powierzchni Błona komórkowa – otacza komórkę Komórka roślinna Elementy wspólne dla komórki roślinnej i zwierzęcej: jądro komórkowe, retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, cytoszkielet, aparat Golgiego, mitochondrium, peroksysom, błona komórkowa Komórka roślinna Wakuola centralna (tonoplast) – organella dobrze widoczna w starszych komórkach. Jej funkcja jest magazynowanie, rozkład zbędnych produktów metabolicznych, hydroliza makrocząsteczek. Zwiększanie jej objętości inicjuje wzrost komórki roślinnej Komórka roślinna Chloroplast – organella odpowiedzialna za fotosyntezę – przekształcanie energii świetlnej (światła słonecznego) w energię chemiczną wiązań organicznych Komórka roślinna Ściana komórkowa – zewnętrzna warstwa utrzymująca kształt komórki i chroniąca ją przed uszkodzeniami mechanicznymi. Zbudowana jest z celulozy, innych polisacharydów i białek Komórka roślinna Ściana komórkowa – zewnętrzna warstwa utrzymująca kształt komórki i chroniąca ją przed uszkodzeniami mechanicznymi. Zbudowana jest z celulozy, innych polisacharydów i białek Plasmodesma – kanał cytoplazmatyczny biegnący w poprzek ścian komórkowych, łączący cytoplazmy sąsiednich komórek. CYKL KOMÓRKOWY CYKL KOMÓRKOWY Efektem podziału komórkowego są zazwyczaj dwie genetycznie identyczne komórki potomne – „klony” CYKL KOMÓRKOWY Efektem podziału komórkowego są zazwyczaj dwie genetycznie identyczne komórki potomne – „klony” Funkcje podziałów komórkowych: CYKL KOMÓRKOWY Efektem podziału komórkowego są zazwyczaj dwie genetycznie identyczne komórki potomne – „klony” Funkcje podziałów komórkowych: 1. Reprodukcja – organizmy jednokomórkowe dzieląc się produkują dwa identyczne organizmy potomne CYKL KOMÓRKOWY Efektem podziału komórkowego są zazwyczaj dwie genetycznie identyczne komórki potomne – „klony” Funkcje podziałów komórkowych: 2. Wzrost i rozwój – podziały komórkowe po zapłodnieniu CYKL KOMÓRKOWY Efektem podziału komórkowego są zazwyczaj dwie genetycznie identyczne komórki potomne – „klony” Funkcje podziałów komórkowych: 3. Odnawianie tkanek – podziały komórkowe szpiku kostnego w nowe erytrocyty KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. DNA komórek eukaryotycznych jest bardzo długie – np. przeciętna komórka ludzkiego ciała zawiera DNA o długości około 2 metrów KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. DNA komórek eukaryotycznych jest bardzo długie – np. przeciętna komórka ludzkiego ciała zawiera DNA o długości około 2 metrów Wewnątrz jądra komórkowego DNA jest upakowane w postaci chromosomów KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. DNA komórek eukaryotycznych jest bardzo długie – np. przeciętna komórka ludzkiego ciała zawiera DNA o długości około 2 metrów Wewnątrz jądra komórkowego DNA jest upakowane w postaci chromosomów Każdy chromosom posiada jedną bardzo długą cząsteczkę DNA, która przenosi od kilkuset do kilku tysięcy genów! KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. DNA komórek eukaryotycznych jest bardzo długie – np. przeciętna komórka ludzkiego ciała zawiera DNA o długości około 2 metrów Wewnątrz jądra komórkowego DNA jest upakowane w postaci chromosomów Każdy chromosom posiada jedną bardzo długą cząsteczkę DNA, która przenosi od kilkuset do kilku tysięcy genów! Geny – jednostki DNA określające cechy dziedziczne organizmu KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Genom – komórkowa zawartość DNA – informacja genetyczna komórki. DNA komórek eukaryotycznych jest bardzo długie – np. przeciętna komórka ludzkiego ciała zawiera DNA o długości około 2 metrów Wewnątrz jądra komórkowego DNA jest upakowane w postaci chromosomów Każdy chromosom posiada jedną bardzo długą cząsteczkę DNA, która przenosi od kilkuset do kilku tysięcy genów! Geny – jednostki DNA określające cechy dziedziczne organizmu Chromosm eukaryotyczny zbudowany jest z chromatyny, kompleksu DNA i białek towarzyszących KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Każdy gatunek Eukaryota zawiera w jądrze komórkowym każdej swojej komórki charakterystyczną dla siebie liczbę chromosomów KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Każdy gatunek Eukaryota zawiera w jądrze komórkowym każdej swojej komórki charakterystyczną dla siebie liczbę chromosomów, podzielonych na dwa zestawy, przy czym każdy zestaw pochodzi od jednego rodzica KOMÓRKOWY MATERIAŁ GENETYCZNY Każdy gatunek Eukaryota zawiera w jądrze komórkowym każdej swojej komórki charakterystyczną dla siebie liczbę chromosomów, podzielonych na dwa zestawy, przy czym każdy zestaw pochodzi od jednego rodzica MITOZA MITOZA Podział mitotyczny komórki poprzedza interfaza, podczas której w jądrze komórkowym są duplikowane pojedyncze chromosomy MITOZA Podział mitotyczny komórki poprzedza interfaza, podczas której w jądrze komórkowym są duplikowane pojedyncze chromosomy Centromer – wyspecjalizowany region, w którym obie chromatydy chromosomu sa najmocniej połączone Profaza a) następuje kondensacja chromatyny b) chromosomy zaczynają być widoczne c) ujawnia się struktura chromosomu d) chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia (centromer) e) formuje się wrzeciono podziałowe (kariokinetyczne) f) zanik jąderka g) centriole rozchodzą się i każda dobudowuje sobie nową Chromatyda – ramię (połowa) chromosomu Wrzeciono podziałowe – struktura zbudowana z włókien białka, bierze udział w polaryzacji chromosomów Prometafaza a) fragmentacja otoczki jądrowej b) chromosomy łączą się mikrotubulami wrzeciona podziałowego i przemieszczają się do płaszczyzny równikowej komórki Metafaza a) rozpad błony jądrowej (w tym momencie rozpoczyna się metafaza) b) następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do centromerów c) chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową. Anafaza a) następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne (jest to właściwym początkiem anafazy) b) chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki c) podział organelli na równe zespoły Telofaza a) wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa b) wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim c) chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny d) dochodzi do cytokinezy (czasami proces ten dokonuje się już w anafazie) e) powstają dwie diploidalne komórki potomne Cytokineza – podział cytoplazmy MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Osobniki potomne otrzymują od rodziców geny w postaci dziedziczonych chromosomów. MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Osobniki potomne otrzymują od rodziców geny w postaci dziedziczonych chromosomów. Geny są genetycznym łącznikiem z organizmami rodzicielskimi i programują specyficzne cechy, które ujawniają się zapłodnionego jaja do dorosłego organizmu MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Osobniki potomne otrzymują od rodziców geny w postaci dziedziczonych chromosomów. Geny są genetycznym łącznikiem z organizmami rodzicielskimi i programują specyficzne cechy, które ujawniają się zapłodnionego jaja do dorosłego organizmu MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Jedynie organizmy rozmnażające się bezpłciowo produkują potomstwo będące idealnymi kopiami (klonami) rodziców MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Organizmy rozmnażające się płciowo produkują potomstwo, które posiada zestaw genów samca i samicy MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Organizmy rozmnażające się płciowo produkują potomstwo, które posiada zestaw genów samca i samicy Aby to nastąpiło, organizmy rodzicielskie muszą wyprodukować komórki haploidalne – z pojedynczym zestawem chromosomów (u człowieka 23) MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Mejoza - proces podziału redukcyjnego jądra komórkowego, z którego powstają 4 jądra o połowie chromosomów (po jednym z każdej pary) komórki wyjściowej. MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Mejoza - proces podziału redukcyjnego jądra komórkowego, z którego powstają 4 jądra o połowie chromosomów (po jednym z każdej pary) komórki wyjściowej. Mejoza jest wykorzystywana do produkcji gamet. Jej celem jest stworzenie komórek potomnych z dokładnie połową liczby chromosomów komórki macierzystej. MEJOZA I PŁCIOWE CYKLE ROZWOJOWE Mejoza - proces podziału redukcyjnego jądra komórkowego, z którego powstają 4 jądra o połowie chromosomów (po jednym z każdej pary) komórki wyjściowej. Mejoza jest wykorzystywana do produkcji gamet. Jej celem jest stworzenie komórek potomnych z dokładnie połową liczby chromosomów komórki macierzystej. Podczas mejozy zachodzą dwa sprzężone ze sobą podziały: 1. I podział mejotyczny (mejoza I – podział redukcyjny) 2. II podział mejotyczny (mejoza II – podział zachowawczy, czyli ekwacyjny; przebieg podobny jak w mitozie). DZIEDZICZENIE DZIEDZICZENIE Grzegorz Mendel (1822-1884) − zakonnik, opat zakonu augustianów w Brnie na Morawach, prekursor genetyki. Zajmował się badaniami nad dziedziczeniem cech grochu zwyczajnego. DZIEDZICZENIE Pierwsze prawo Mendla (prawo czystości gamet) – każda gameta wytwarzana przez organizm posiada tylko jeden allel z danej pary alleli genu. Wynika z tego, że każda komórka płciowa musi zawierać po jednym allelu z każdej pary DZIEDZICZENIE Pierwsze prawo Mendla (prawo czystości gamet) – każda gameta wytwarzana przez organizm posiada tylko jeden allel z danej pary alleli genu. Wynika z tego, że każda komórka płciowa musi zawierać po jednym allelu z każdej pary DZIEDZICZENIE Drugie prawo Mendla (prawo niezależnej segregacji cech) – geny należące do jednej pary alleli są dziedziczone niezależnie od genów należących do drugiej pary alleli, w związku z czym w drugim pokoleniu potomnym (F2) obserwuje się rozszczepienie fenotypów w stosunku 9:3:3:1 DZIEDZICZENIE Dziedziczeniem mendlowskim rządzi rachunek prawdopodobieństwa: - zasada mnożenia – prawdopodobieństwo jakiegoś zdarzenia złożonego jest równe iloczynowi pojedynczych prawdopodobieństw zdarzeń - zasada dodawania – prawdopodobieństwo zdarzenia, które może zajść na dwa lub większą liczbę niezależnych od siebie, wzajemnie wykluczających się sposobów, jest sumą pojedynczych ich prawdopodobieństw. DZIEDZICZENIE Wzorce dziedziczenia z obu praw Mendla są często o wiele bardziej skomplikowane i mniej przewidywalne DZIEDZICZENIE Niezupełna dominacje jednego z alleli (allele mogą być dominujące i recesywne) – fenotyp powstające heterozygoty jest pośredni pomiędzy dwoma fenotypami homozygot – recesywnym i dominującym DZIEDZICZENIE Kodominacja – ekspresji ulegają oba fenotypy DZIEDZICZENIE Allele wielokrotne – w całej populacji niektóre geny mają więcej niż dwa allele – np. allele grup krwi DZIEDZICZENIE Allele wielokrotne – w całej populacji niektóre geny mają więcej niż dwa allele – np. allele grup krwi Plejotropia – jeden gen wpływa na wiele cech fenotypowych DZIEDZICZENIE Epistaza – fenotypowa ekspresja jednego genu wpływa na ekspresję innego genu Gen Ee decyduje o odkładaniu się ciemnego barwnika w sierści DZIEDZICZENIE Dziedziczenie poligeniczne – pojedyncza cecha fenotypowa pozostaje pod wpływem dwóch lub większej liczby genów 3 odrębne geny wpływają na dziedziczenie koloru skóry AaBbCc liczby alleli ciemnej skóry DZIEDZICZENIE Wiele chorób genetycznych dziedziczy się jako proste cechy recesywne. Dotknięte nimi osobniki (homozygoty recesywne) to dzieci fenotypowo prawidłowych hterozygotycznych nosicieli. DZIEDZICZENIE Niektóre choroby są dziedziczone w wyniku ekspresji alleli dominujących DZIEDZICZENIE Niektóre choroby są dziedziczone w wyniku ekspresji alleli dominujących