POČETNA STRANA    BIOLOGIJA     FLASH ANIMACIJE    AUTORI

 

 

 

ĆELIJSKI SKELET [CITOSKELET]
Citoskelet je izgrađen od preko 20 vrsta citoplazmatičnih proteina koji omogućavaju promenu oblika ćelije, kretanje organela i same ćelije kao i međusobno povezivanje ćelija. Osnovni strukturni delovi citoskeleta su:
• mikrofilamenti  među   kojima su najznačajniji oni u mišićnim ćelijama; miozinski filamenti zajedno sa drugim faktorima [joni Ca++, ATP idr.] omogućavaju klizanje aktinskih filamenata što dovodi do kontrakcije mišićnih ćelija;

• mikrotubule [mikrocevčice] su u obliku šupljeg cilindra; u ćeliji se mogu nalaziti kao pojedinačne ili grupisane u snopove; izgrađene su od proteina tubulina;


• prelazni [intermedijerni] filamenti dobili su ime po tome što im je prečnik nešto veći od mikrofilamenata, a manji od prečnika mikrotubula; koliko je za sada poznato, imaju ih samo životinjske ćelije; grade ih veoma različiti proteini

JEDRO [NUCLEUS]
Najupadljivija, velika organela eukariotskih ćelija je jedro. Sam latinski naziv - nucleus [jezgro], govori o značaju jedra za ćeliju. U njemu se nalazi DNK [geni] u kojoj je zapisano sve ono što ćelija treba da uradi da bi se održala u životu i prilagodila na promene u okolini. Jedro reguliše [upravlja] sve procese u ćeliji, u njemu se obavlja i sinteza DNK[replikacija] i svih vrsta RNK [transkripcija].

Jedro se sastoji od jedrove opne [nuklearnog ovoja] i jedrovog soka [nukleoplazme]. Nuklearni ovoj je izgrađen od dve membrane : spoljašnje i unutrašnje između kojih se nalazi perinuklearni prostor. Nuklearni omotač sadrži otvore [nuklearne pore] preko kojih se obavlja razmena materija između nukleoplazme i citoplazme ćelije. Nukleoplazma je unutrašnjost jedra odvojena od citoplazme unutrašnjom jedrovom membranom. U nukleoplazmi se nalaze hromozomi - hromatin i jedarce [nukleolus].

Hromatin
Hromatin se uočava u interfaznom jedru [to je jedro ćelije koja nije u deobi, već se nalazi u tzv. interfazi]. On je u obliku hromatinskih vlakana koja se, kada se obrade određenim enzimima, vide kao niska perli. Tokom ćelijske deobe dolazi do kondezovanja hromatinskih vlakana tako da ona postaju samostalna telašca - hromozomi. Naziv hromatina [hromozoma] potiče od grč. chromos što znači boja, odnosno, lepo se boji određenim baznim bojama. Hromatin se sastoji od DNK, male količine RNK i dve vrste proteina: histona i nehistonskih proteiona.

Hromozomi
Hromozomi su telašca karakterističnog oblika koja se u jedru mogu uočiti za vreme deobe. Najbolje se uočavaju za vreme metafaze mitoze pa se tada i izučavaju i nazivaju metafazni hromozomi. Broj hromozoma je stalan i karakterističan za svaku biološku vrstu i naziva se kariotip.

Telesne [somatske] ćelije imaju diploidan [grč. diploos = dvostruk] broj hromozoma [obeležava se kao 2n]. Telesna ćelija čoveka ima 46 hromozoma ili dve garniture po 23 hromozoma, pri čemu jedna garnitura potiče od majke, a druga od oca pa se tako obrazuje 23 para homologih hromozoma.

Polne ćelije ili gameti [kod čoveka su to spermatozoidi i jajna ćelija] sadrže upola manji broj hromozoma u odnosu na telesne ćelije, nazvan haploidan [grč. haploos = jednostruk] - obeležen kao n. Ako telesna ćelija ima dve, onda će polna ćelija imati jednu garnituru hromozoma. Broj hromozoma u polnim ćelijama čoveka je 23.

Svaki metafazni hromozom se sastoji od dve sestrinske hromatide i centromere [primarnog suženja]. Ove delove sadrže svi hromozomi, dok se samo kod nekih javlja i sekundarno suženje.
Jedarce [nucleolus]
Jeadrce se nalazi u nukleoplazmi od koje nije odvojeno membranom. Vidljivo je u interfaznom jedru, dok prividno nestaje za vreme deobe. Obrazuje se u predelu sekundarnog suženja hromozoma, pa se taj deo naziva organizator jedarceta. U jedarcetu se sintetišu delovi ribozoma, pa je stoga ono krupno u jedru ćelija koje vrše intenzivnu sintezu proteina. Jedro može da sadrži jedno ili veći broj jedaraca

ĆELIJSKI CIKLUS
Ćelijski ciklus je život ćelije između dve deobe, pri čemu je jedna deoba uključena u ciklus. Prema tome ćelijski ciklus se sastoji od dve faze - faze deobe [D-faza] i interfaze. Interfaza obuhvata period u toku koga se ćelija priprema za deobu. Pre deobe ćelija mora da udvostruči svoju masu, da bi sve svoje delove podjednako podelila između kćerki-ćelija. Faza deobe kod eukariotskih ćelija obuhvata podelu jedra [kariokineza] i podelu citoplazme i njenih organela [citokineza]. Ćelijski ciklus ima različito vreme trajanja kod različitih ćelija [kod bakterija najčešće traje 20 min, a različitih ljudskih i životinjskih ćelija od 16 - 25 sati].

Interfaza
Interfaza [lat. inter = između] je period ćelijskog ciklusa između dve deobe. Ona je najduža faza u životu ćelije zato što se za vreme te faze obavljaju obimne pripreme za deobu. Deli se na tri faze - presintetička [G1], sintetička [S] i postintetička [G2]. U ključnoj, S fazi, obavlja se replikacija DNK kojom se molekuli DNK dupliraju [od jednog molekula nastanu dva potpuno identična molekula DNK]. Tako ćelija u G2 fazi ima duplo veću količinu DNK nego u G1 fazi. U interfazi se kao najznačajniji proces, pored replikacije, vrši i rast ćelije. Da bi ćelija ušla u deobu ona prvo mora da poraste i da duplira količinu DNK.

Faza deobe
Ćelija koja je završila interfazu i pripremila se za podelu na dve nove ćelije, ulazi u deobu. Prokariotske ćelije se dele amitozom [direktnom ili prostom deobom], dok se eukariotske dele mitozom ili mejozom.
 

 

 

Mitoza
Mitozom se dele somatske ćelije sa diploidnim brojem hromozoma, pri čemu se količina DNK pravilno rasporedi novonastalim ćelijama. Kćerke ćelije dobijaju međusobno jednak broj hromozoma [obe su diploidne] i količinu DNK, a istovremeno imaju i jednak broj hromozoma kao majka-ćelija [2n] od koje su nastale. Mitoza se deli na 4 faze: profazu, metafazu, anafazu i telofazu [poređane su po redosledu dešavanja], među kojima profaza traje najduže, a metafaza najkraće. Na samom početku mitoze hromozomi se uočavaju kao dugački konci, po čemu je i sama deoba dobila ime [grč. mitos = konac].

Mejoza [redukciona deoba]
Deoba kojom se obrazuju polne ćelije naziva se mejoza. Pri tome se jedna diploidna ćelija dva puta deli i nastaju četiri haploidne ćelije . S obzirom da se broj hromozoma u kćerkama ćelijama u odnosu na majku ćeliju smanjuje na pola, ova deoba se naziva i redukciona [lat. reductio = smanjenje]. Redukcija broja hromozoma obavlja se u prvoj deobi, označenoj kao mejoza I, kada se majka-ćelija [2n broj hromozoma] podeli na dve kćerke-ćelije [n broj hromozoma]. U drugoj deobi, mejozi II, se obe kćerke-ćelije [sa n brojem hromozoma] podele tako da nastaje ukupno 4 ćelije. Pošto je mejoza II ustvari mitoza [naziva se ekvaciona mitoza] te 4 ćelije imaju haploidan broj hromozoma.

Obrazovanje polnih ćelija [gameta] čoveka naziva se gametogeneza [genezis = postanak]. Razlikuju se dva tipa gametogeneze: spermatogeneza [obrazovanje spermatozoida] i ovogeneza [obrazovanje jajne ćelije, ovum = jajna ćelija]. Pri spermatogenezi od jedne ćelije mejozom postaju 4 spermatozoida i svi su funkcionalni [imaju sposobnost da oplode jajnu ćeliju]. U ženskom polu od jedne ćelije takođe nastaju 4 ćelije, ali je samo jedna od njih funkcionalna - jajna ćelija, dok ostale tri propadaju

 

 

 

 

 

Transkripcija je sinteza RNK molekula kao kopije dela jednog lanca DNK (gena) koju katalizuje enzim RNK polimeraza, drugim rečima transkripcija je ništa više do pretvaranja genetske informacije iz oblika DNK u RNK. Vrši se u jedru eukariota, odnosno nukleoidu prokariota u 5'→ 3' pravcu. Da bi se izvršila transkripcija (prepisivanje) lanci DNK moraju da se iz spiralno uvijenih prebace u linearni oblik (u ovom koraku DNK molekul izgleda kao merdevine), i zatim se lanci razdvoje, gde jedan od njih služi kao kalup prema kome se ređaju komplementarni nukleotidi RNK: naspram adenina DNK postavlja se uracil RNK, a naspram guanina DNK – citozin RNK:

  • A → U

  • G → C

Transkripcija ima mehanizme koji tokom same tranckripcije kao i nakon procesa idu duž novonastalog lanca i popravljaju greške, ali su mehanizmi manje efektivni od mehanizama nađenih pri replikaciji DNK molekula, tako da proces transkripcije ime viši stepen varijacija i grešaka.

Transkripcija DNK je ključni korak u prenošenju informacije od DNK do proteina. Sinteza i-RNK počinje kada je ćeliji potreban određeni protein.

Za aktivnost RNK-polimeraze, slično kao i za DNK-polimerazu, potrebno je prisustvo DNK lanca-matrice. Međutim, za razliku od DNK-polimeraze, za RNK polimeraze nisu potrebni prajmeri. Novosintetisani lanac RNK je uvek i po smeru i po redosledu nukleotida identičan onom lancu koji nije prepisivan (samo što umesto timina sadrži uracil):


 

  • DNK molekul: 3' AAATTCCCG 5'

  • RNK molekul: 5' UUUAAGGGC 3'


 

 

Tok transkripcije


Transkripcija se odvija kroz tri faze: fazu inicijacije, elongacije i terminacije.

 

Inicijacija

  • Enzim RNK polimeraza se sastoji od sebi svojstvene sekvence nukleotida. Da bi transkripcija počela, enzim RNK polimeraza mora da prepozna tu istu sekvencu na molekulu DNK, koja se nalazi u regionu nazvanom promoter. Mesto početka transkripcije je označeno sa +1, tako da sve što se nalazi na desno od tog mesta se označava sa + (plus), dok sve sekvence koje su ulevo od tog mesta su obeležene sa - (minus). U samoj transkripciji postoje mnogo faktora, koji na ovaj ili onaj način utiču na sam proces, i svaki od tih faktora ima sebi svojstvenu sekvencu. Tako da bi lakše pronašli određene sekvence, onda im dodeljujemo mesto na DNK lancu i time olakšavamo nalaženje specifičnih faktora, na primer, 5'- GCGC -3' kutija se nalazi na mestu -35 i time možemo lakše da se orijentišemo i pronalazimo sekvence od značaja. U ovom koraku DNK je i dalje nerazdvojen, tj dva lanca su spojena i ovaj sistem se naziva zatvoreni kompleks.

  • U ovom koraku lanci DNK molekula se razdvajaju i sada molekul postaje otvoreni kompleks.

  • RNK polimeraza ide duž molekula DNK i sintetiše novi lanac na osnovu postojećeg DNK lanca, i ceo proces je veoma sličan DNK replikaciji, ali u RNK molekulu timin je zamenjen uracilom. Kao što je gore navedeno, transkripcija se vrši u 5' → 3' pravcu. Ceo proces transkripcije je moguć zahvaljujući sigma faktoru koji usmerava transkripciju.

  • Faza inicijacije se završava kada se sigma faktor odvoji od mehanizma za trankskripciju i faza elongacije može da počne.

Elongacija


Enzim RNK polimeraza ide duž DNK i sintetiše komplementarni RNK molekul. Tokom elongacije, enzimi idu duž lanca i vrše popravke nastale tokom transkripcije koja je beoma brz proces. Dva od najznačajnija načina popravke su:

  • Pirofosforolitičko editovanje pri kome RNK polimeraza odmah nakon nalaženja pogrešno sparenih nukleotida, izbacuje jedan nukleotid koji se zamenjuje pravilnim

  • Hidrolitilko editovanje pri kome RNK polimeraza stimulisana Gre faktorom ide unazad od pravca transkripcije i popravlja pogrešno postavljene nukleotide.

U fazi elongacije RNK polimeraza odvija jedan zavoj DNK pri čemu se lanci razdvajaju. Jedan od lanaca služi kao matrica prema kome RNK polimeraza ređa komplementarne nukleotide RNK u 5'-3' pravcu.

Terminacija

Ređanje nukleotida RNK vrši se sve dok RNK polimeraza ne stigne do niza nukleotida, odnosno specifične sekvence, koji se nazivaju terminacioni (stop) signal . Na tom mestu se transkripcija zaustavlja, a novonastali molekul RNK se oslobađa sa matrice ( do tada je bio za matricu vezan samo svojim 3' krajem) . To predstavlja poslednju fazu terminacije.


 

Transkripcije kod Eukariota i Prokariota

Kod prokariota prepisana RNK (primarni transkript) predstavlja zrelu RNK koja se odmah može uključiti u sintezu proteina. Kod eukariota se, međutim, transkripti moraju u jedru dodatno obraditi da bi postale zrele RNK sposobne da otpočnu sintezu proteina. Tek tako obrađene šalju se u citoplazmu gde će se obaviti sinteza proteina. Dodatna obrada prepisanih RNK sastoji se u modifikaciji njihovih krajeva (5' i 3' kraja) i u isecanju intronintrona i spajanju egzonegzona. Mehanizam iskrajanja introna mora biti takav da obezbedi maksimalnu preciznost, jer bi greška u samo jednom nukleotidu potpuno promenila sve kodone u i-RNK od tog mesta nadalje i proizvela pogrešnu informaciju za sintezu proteina.

Takođe jedna od bitnih razlika između prokariotske i eukariotske transkripcije je ta što kod eukariota postoje tri enzima RNK polimeraze

  • RNK polimeraza I se nalazi u nukleolusu i odgovorna je za transkripciju ribozomalnih RNK molekula rRNK.

  • RNK polimeraza II se nalazi u nukleusu i odgovorna je za transkripciju informativne RNK iRNK i ѕa određene male nuklearne RNK molekule mnRNK.

  • RNK polimeraza III je odgovorna za transkripciju transportne RNK molekule, tj tRNK