1. BIOLOGIJA CELICEBiologija celice je podroje biologije, ki obravnava najmanje sestavine organizma oz tkiv (oblika, funkcija, nastanek). Biologija celice je torej veda o zgradbi in delovanju celice. Je dinamina veda, ki se hitro razvija. Meji na molekularno biologijo, ki obravnava spoznanja o odnosih med molekulami v celici; navezuje pa se tudi na morfoloke vede (anatomija, histologija) ter na vedo, ki prouuje delovanje fiziologijo. Uporaba celine biologije: - veterina, medicina (odkritja na podroju normalnega delovanja celice so omogoila odkritja in razumevanje celice pri patolokih stanjih, boleznih. - Biologija, biotehnologija, farmacija, agronomija, genetika

Fiziologija je veda o delovanju ivega organizma in njegovih delov v procesih, ki so podlaga Patologija prouuje bolezenske strukture, njihove funkcionalne spremembe v organizmu, patoloka anatomija in morfologija. Morfologija je veda o zunanji podobi, o snovanju in preoblikovanju oblik v ivalstvu in rastlinstvu (histologija, anatomija). Makroskopska anatomija je veda o zunanji in notranji zgradbi ivih bitij (ivali, lovek, rastline). Mikroskopska anatomija: tu opazujemo notranjo zgradbo, za kar potrebujemo ustrezno napravo (lupa, mikroskop): prepoznavanje biolokih sestavin z optinim mikroskopom; notranja anatomija je veda o zgradbi organov, o organskih sistemih histologija Histologija je veda o zgradbi organov, organskih sistemov. Sem pritevamo e embriologijo, vedenje o razvoju osebkov. Sama histologija se deli na splono in specialno. o Splona histologija se ukvarja s osnovnimi tkivi; epiteliji, vezivi, miinim in ivnim tkivom. Vsa tkiva so zgrajena iz celic, ki so specifine za posamezno tkivo po obliki ali po funkciji. Za vsako tkivo je znailna tudi matina celica, ki izgrajuje in oblikuje tkiva. Gastrulacija nastajanje tkiv z diferenciacijo celic nastanejo posamezne tipine celice s po tremi klinimi listi (ektoderm, mezoderm, endoderm) Oploditev zaetek embrionalnega razvoja (ovum+spermij=spermovij) Stopnje: brazdanje, morula, blastocista (embrionalni vozli) povratni procesi. Tem stopnjam sledi gastrulacija, ki je nepovratni proces: iz blastocist se diferencirajo celice, ki potujejo na doloena mesta (3.klini listi). Nastanejo 4 osnovna tkiva. Vse motnje pa so vidne na novem osebku. Brez embriologije ni histologije!. Procesi pri normalnem, zdravem organizmu: embrio (1/3nosenosti pri loveku) fetus novorojenec Patoloka anatomija: gre za ugotavljanje sprememb, tudi sprememb na celici. Lahko je makro- ali mikroskopska. Spoznanja iz genetike: spremembe v genetskem razvoju povzroijo posledice na organizmu; prouevanje dednih bolezni! Saj elimo potomce brez patolokih sprememb.

2. METODE CELINE BIOLOGIJEObstajajo tevilne metode celine biologije, ki so pomembne za prouevanje zgradbe same celice in njenega delovanja. Uporabljamo jih tudi pri diagnostiki (metoda za prepoznavanje vzroka bolezni) ter pri prouevanju dednosti. 1. Mikroskopija - svetlobna svetlobni mikroskop - elektronsko-mikroskopska elektronski mikroskop; transmisijski ali vrstini oz scan mikroskop. - Mikroskopija je glavna metoda celine biologije, ki omogoa da lahko preuujemo celico. Raba e.-m. metode omogoa prouevanje ultrastrukture (notranja zgradba) celic oz. prouevanje ultramorfologije (notranja organiziranost) celic in njihovih celinih organel.

1

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9.

Citokemija Histokemija Imunocitokemija In situ hibribizacija Metoda tunel Slui za dokazovanje fragmentacije DNA. Metode loevanja in analize molekul v celici npr. gelska elektroforeza, s pomojo elektrine energije potujejo molekule po gelu in se izloajo na doloenem mestu. Gojenje celic in vitro Gre za gojenje ivega organizma (celic, tkiv) v posodi poskusi in vitro, ne na ivem organizmu. Poznamo tudi in vitro oploditev: v doloenem mediju (insemenizacija), v fazi morule se vstavi v sluznico maternice. Kvantitativne metode Na tak nain merimo, tejemo ter izraunamo neko relativno vrednost; stereologija.0,1MM ALI VE 100M-1 M 10M-0,2MMANJ OD ORGANI TKIVA ULTRASTRUKTURA CELICE, CELINE SESTAVINE, VIRUSI ATOMI IN MOLEKULE LUPA IN OKO SVETLOBNI MIKROSKOP ELEKTRONSKI MIKROSKOP

ANATOMIJA HISTOLOGIJA CITOLOGIJA IN MOLEK. BIO.

1NM

POMEMBNA ODKRITJA NA PODROJU CELINE BIOLOGIJE 1931 1. transmisijski mikroskop 1939 1. komercialni transmisijski mikroskop 1953 Odkritje dvojne vijanice 1957 Plazmina membrana sinteza DNA v zunajcelinem sistemu 1965 1. scan mikroskop 1966 Lizoencimi (lipaza)

2.1. Osnove mikroskopiranja in vrste mikroskopovKAJ JE MIKROSKOP? Je optina naprava , sestavljena iz sistema le. Ta lei v isti optini osi in nam tako omogoa opazovanje predmetov pod vejim zornim kotom ter z vejo loljivostjo kot pri opazovanju s prostim oesom. Bistvena je poveava slike, ki je zmnoek poveav objektiva in okularja, ki da konno poveavo. Pomembna je tudi kvaliteta slike, saj elimo videti im ve detajlov. Merilo za kvaliteto slike je loljivost. Loljivost (d) je najmanja razdalja med dvema tokama, ki ju e lahko razloimo kot dve loeni toki in sta pri tem jasni. Manji d pomeni boljo loljivost. Loljivost je odvisna od valovne doline svetlobe in od numerine aperture nekega objektiva. Numerina apertura je sposobnost objektiva, da sprejeme doloeno koliino uklonskih arkov. Odvisna je od delovne razdalje (opazovano telo+objektiv) ter od odprtinice objektiva samega. Loljivost: d=(0,61*valovna dolina)/(n.a.) Lomni kolinik med objektivom in elno leo mora biti im blie 1. V prostor damo oljno kaplljico in vanjo pomoimo objektiv dobra l.oljivost mikroskopa oz danega objektiva. Pomen: Brez mikroskopa ni znanja o celici. Nujno je potreben za prouevanje celic. Je izum, pomemben za nastanek citologije. 1590 1628 Jensen (NL) sestavi prvo optino napravo iz 2 le, ki sta delovali kot okular(konkavna lea) in objektiv (konveksna lea). Tubus je sistem le. Po zamisli Keplerja (nemki astronom) Schneider skonstruira mikroskop z obema konveksnima leama, ki je imel razmeroma

2

iroko vidno polje in je prototip sodobnega mikroskopa. Deloval je na naravno svetlobno energijo. 1665 1684 Po nasvetu Abbe-ja, da bi bilo pametno uporabiti umetno svetlobo, to prvi stori Robert Hook in opie prvo celico celula v pluti. Hygens izdela okular z dvema sistemoma le. Zbiralna in procesna lea. Ta je e danes v vseh okularjih svetlobnih mikroskopov. Abbe preui kondenzor-napravo, ki zbere svetlobo iz umetnega vira. Ve ko kondenzor zbere svetlobe, bolja je loljivost. Podjetje ZEISS prvo na svetu izdela 1. klasini mikroskop.

1886

Mikroskopiranjev svetlem ali temnem vidnem polju Objekte opazujemo s pomojo svetlobe, ki se razpri s pomojo kondenzorja. Od strani dobimo temno vidno polje, arki ne padajo direktno v objektiv. Objektiv sprejeme razprene arke, kar vidimo kot svetle obris prozorne, neobarvane strukture.

Fazno-kontrastni mikroskop Opazujemo prozorne strukture, ki se med seboj razlikujejo le v optini gostoti oz v lomnem koliniku. (strukture v ivi celici (brez barve, fiksacije), opazovanje vseh mitotinih figur (gibanje kromosomov)). Fluorescenni mikroskop (Hg arnica) Opazujemo preparate, v katerih so prisotne fluorescirajoe molekule. Te absorbirajo svetlobo kraje valovne doline (UV) in pri tem oddajajo svetlobo dalje valovne doline; oranno, zeleno. klorofil, vitamin A. Sekundarna fluorescenca preparat pobarvamo s fluorokromi. Konfokalni mikroskop Omogoi opazovanje preparatov, debelejih od 10m in tudi 3D sliko (predstavo). Celica je telo, ima 3 dimenzije! Z laserskimi arki reemo in pregledujemo preparat. Skeniramo razline globine tkiva ali celice. Preparati so lahko veliki tudi nekaj sto m. Ob opazovanju dobimo optine rezine, iz katerih lahko sestavimo 3D sliko. Polarizacijski mikroskop Polarizirana svetloba Stereomikroskop Za opazovanje makroskopskih preparatov in manjih organizmov. Invertni mikroskop Opazovanje celinih struktur neposredno v posodi (petrijevki), kjer rastejo. Osvetlitev od zgoraj, podobno, kot pri elektronskem transmisijskem mikroskopu. Elektronski transmisijski mikroskop Z njim preuujemo ultrastrukturo celice. Loljivost je 1-2nm. Za nastanek slike uporabljamo elektronski arek kot vir svetlobe. Svetloba gre v nasprotni smeri drug vir svetlobe). Telo je osvetljeno od zgoraj. Valovanje elektronov je izjemo hitro, valovna dolina je kratka. Slika na ekranu ali filmu nastane zaradi presevanje elektronov skozi preparat. Ti elektroni se nato elastino sipajo na atomih tekih kovin, s katerimi smo obdelali preparat za prouevanje z el.tr.m. (soli tekih kovin vnesemo v asu priprave preparata). Vir elektronov je segreta katoda, med katodo in anodo je visoka napetost. 100% vakuum, da ne bi prilo do sipanja elektronov ko potujejo po cevi tubusu. Elektromagnetske lee (ne steklene) oz. sistem EM le. Kondenzor zbere snop elektronov na preparat. Objektiv povea sliko predmeta, projektiv (isto kot okular na svetlobnem) e povea sliko objektiva in jo projicira na ekran ali fotofilm. Vrstini ali scan mikroskop Omogoa neposredno opazovanje povrine preparata. Vir je svetloba in elektroni.

3. PREPARATI CELIC Poznamo ve nainov priprave: za svetlobno in elektronsko mikroskopijo. Vrste preparatov:

3

-

svei mikroskopski preparati; trajni histoloki preparati; pol tanke rezine; ultra tanke rezine za elektronsko mikroskopijo.

Svei preparati Opazujemo celice, ki lahko ivijo loeno od drugih celic (praivali, spolne celice, celice v kulturi, krvne celice) ali pa z mehanskim vplivom pretrgamo vezi v celici in pripravimo preparat na objektu predmetno stekelce, ki ga poloimo na objektno mizico. Kot sve preparat lahko opazujemo tudi prosojna tkiva: krge, plavuti, prsna mrea, druge mrene Priprava ni teka, saj ni potrebno rezanje rezine. Preparat opazujemo v kapljici vode ne sme se posuiti. Zato potrebujemo izotonino raztopino, s katero prilagodimo okolje tkivu. Slabost sveih preparatov: slab kontrast zaradi prosojne strukture. Kontrast poveamo z vitalnim barvanjem: Primer: Janusovo zelenilo; lahko nam obarva mitohondrije in pomaga pri ugotavljanju njihove aktivnosti v preuevanem tkivu. Janusovo zelenilo prodre skozi plazmino membrano, ne da bi jo pri tem pokodovalo. Obarva se zelenkasto. Trajni histoloki preparati Bistveno: v tkivu prepreimo morfoloke spremembe, ki nastanejo zaradi odmrtja celice. Koke tkiv moramo fiksirati fiksacija. 1) Perfuzija V krvoilni sistem osebka vpeljemo fiksativ. iv organizem je v globoki anasteziji. Fiksativ nadomesti fizioloke raztopine kri. Noben poskus ni human, vendar skuamo delati tako, da ival im manj trpi. Za vsak poskus na ivih ivalih v raziskovalnem delu je potrebno zaprositi za dovoljenje pri ustreznem veterinarskem inpektorju (VURS). Razgradnja celice: do razgradnje pride zaradi hidrolitinih encimov, ki so v lizosomu. e se membrana lizosoma pokoduje, vdrejo encimi v citoplazmo in zanejo z razgradnjo. 2) Fiksacija Hitreja kot je, bolj je uinkovita. S fiksacijo prepreimo avtolizo, lastno raztapljanje, ki nastane hitro po smrti celice. Prepreimo pa tudi vstop drugih agensov (bakterije), da ne pride do kontaminacije tkiva. Poznamo fizikalno in kemijsko fiksacijo. - Fizikalna fiksacija: o Suenje na zraku: npr krvni razmaz: kapljico krvi kanemo na rob stekelca in z drugim predmetnim stekelcem ustvarimo tanek film razmaemo. Posuimo na zraku in uporabimo barvilo griemza. o Fiksacija z zamrzovanjem: uporabimo jo, ko bi nek kemijski fiksativ ali povianje temperature, ki ju sicer uporabljamo pri pripravi trajnih histolokih preparatov uniila tiste celine sestavine, ki jih elimo opazovati. Npr: prisotnost encimov, maob Fiksacija poteka tako hitro, ker ne elimo, da bi prilo do kristalizacije. Vidni kristali nam namre uniijo celino strukturo. Da bi bil postopek im hitreji uporabljamo tekoi duik s temperaturo - 190C, vasih pa tudi tekoi helij s temperaturo -269C. - Kemijska fiksacija: Uporabimo doloen fiksativ ali meanico fiksativov. Fiksativ deluje predvsem na proteinske strukture v celici. V njej ustavi ivljenjske procese, celica pa se pri tem ohrani ne pride do pokodb. Formaldehid Glutaraldehid el.mikr.; zamrzneta beljakovine v citoplazmi Kloroform Bouin Formolkalcij Ledocetna kislina svetlobna mikroskopija Fiksativ izberemo glede na vrsto tkiva in glede na to, kaj elimo opazovati (videti). Pri fiksaciji moramo upotevati: o pH fiksativa = 6-8 o osmolarnost fiksativa

4

o temperaturo fiksacije (obiajno sobna, za elektronsko pa hladilnik) Trajanje fiksacije: 24ur, lahko tudi dlje. Npr. kostno tkivo moramo demineralizirati, to pri zobu traja zelo dolgo. Velikost preparata za fiksacijo: za histologijo kocka 1cm3, elektronska m. velikost buckine glavice. 3) Izpiranje fiksativa Sledi fiksaciji, za izpiranje uporabimo vodo ali fizioloko raztopino. 4) Dehidracija Preparat dehidriramo z naraajoo koncentracijo alkohola: 50-100% 5) Bistrenje preparata Za bistrenje uporabimo ksilol. 6) Suenje preparata Koek potopimo v tekoi parafin, ga damo v termostat in ga priblino en dan segrevamo pri temperaturi 5060C. Tako pridemo do faze, ko parafin popolnoma prepoji preparat. Ko koek vzamemo iz termostata imamo strjen blok. 7) Priprava rezin Blok razreemo na rezine in si pri tem pomagamo z mikrotomom. Odstranimo odveni parafin. Konna debelina rezine je cca 7m za histoloko rezino. *Mikrotom je aparatura za rezanje rezin. Na poseben no mikrotoma se prilepi rezina; rezino damo v toplo vodo, kjer se raztegne. Tako rezino ulovimo na predmetno stekelce, ki ga lahko prej premaemo s sredstvom za laje lepljenje (jajni beljak - kontaminacija). 8) Barvanje Odstranimo parafin v ksilolu. Ker barvamo v vodotopnih barvilih moramo rezino rehidrirati. *Rehidracija: ksilol absolutni alkohol c(alkohola):100-50%, koncentracija pada. Nato vse skupaj potopimo v vodo. Temu sledi barvanje. Za barvanje uporabljamo 2 barvili: - hematoksilin modro (Obarva bazine strukture v celici; jedro, nukleinske kisline; - eozin ali eritrozin (kislo barvilo, obarva citoplazmo in ostale strukture v celici ronato do rdeeronato). Obiajna barvanja so HE barvanja, ker uporabimo obe barvili.Po barvanju preparat speremo z vodo, dehidriramo z alkoholom, damo v ksilol ter na preparat kanemo malce umetne smole (da dobimo enak lomni kolinik kot ga ima steklo) in pokrijemo s krovnim stekelcem. Tako smo dobili (parafinski) trajni histoloki preparat, ki traja od 40-50let, e ni vdora zraka.

Poltanke rezine Svetlobna mikroskopija e elimo v celici opazovati lipide, oznaiti proteine s protitelesi ali opazovati encimsko aktivnost, ne smemo uporabiti fiksativa z alkoholi, zato pripravimo zamrznjene rezine. Tkivo prav tako fiksiramo, po fiksaciji ga damo v hidrofilen medij kapljico vode in na hitro zamrznemo. Pri tem uporabimo aparaturo kriostat (-25 do -35C) hlajena aparatura, kot mikrotom v zamrzovalniku. Po rezu s kriostatom lahko takoj barvamo. PRIPRAVA poltankih rezin: Pripravljamo jih predvsem za prouevanje z elektronsko mikroskopijo, Ker so tkivni koki zelo majhni, lahko namre hitro izgubimo koek, ki nas zanima (pri pripravi ultra tankih rezin). Poltanke rezine torej pripravljamo zato, da ne bi esa izgubili. Velikost rezin pa je 1mm*1m mono opazovanje tudi s svetlobnim mikroskopom. Za rezanje uporabimo ultramikrotom: aparaturo, ki pomaga pri rezanju rezin s pomojo mikroskopa. Uporablja se tudi pri elektronski mikroskopiji. Ultramikrotom za rezanje uporablja stekleni ali diamantni no. Osnove za pripravo preparata so podobne kot pri svetlobni mikroskopiji, le da je tkivni koek veliko manji uporabljamo kapsule, kot za antibiotike. Koek se nahaja na dnu kapsule. V kapsulo damo umetno smolo epon ali araldit namesto parafina. Stresemo v termostat, dobimo tkivni vzorec. S pomojo Britvice si izreemo piramido in jo vpnemo v

-

5

ultramikrotom. Prislonimo rezilo (steklen no) in v kadiko nakapamo vodo. Rezina splava po vodi, dobimo trak, ki ga damo na mreico (velikost buckine glavice), prilepimo enega ali ve trakov. Za elektronsko mikroskopijo delamo ultra tanke rezine. Postopek je isti, preparat 10x manji (od 1mm do 1m). Poltanke rezine toluidinsko modrilo: rezino preverimo pod svetlobnim mikroskopom, da vidimo ali vsebuje delek, ki ga iemo. Preparate za elektronsko mikroskopijo obarvamo oz kontrastiramo s solmi tekih kovin. Pri svetlobni mikroskopiji vidimo obrise celic in celinih struktur, jeder Pri elektronski mikroskopiji pa vidimo strukturo jedra, jedrce, strukturo ostalih celinih organel. Pri vrstinem mikroskopu ne vidimo v notranjost celic ampak samo povrino, pri transmisijskem pa se elektroni odbijajo in projicirajo tudi 3D sliko notranosti.

4. OZNAEVANJE IN BARVANJE4.1. OZNAEVANJE MOLEKUL V CELICAH Histokemijske metode Z njimi kvalitativno ugotavljamo posamezne kemijske sestavine znotraj celic in v zunajcelinem prostoru. S temi metodami lahko natanno doloimo mesto nahajanja doloenih kemijskih sestavin v celici. Osnova reakcij histokemijskih metod je specifina vezava na doloeno kemijsko substanco v celici. Pri teh reakcijah uporabljamo reagente, ki po vezavi na doloeno kemijsko skupini spremenijo barvo. Tako dokazujemo prisotnost snovi v celici. Bistvene kemijske sestavine v celici Celica je dinamino organizirana celota iz vode, organskih molekul in anorganskih ionov. Vsi ti sodelujejo pri metabolizmu celice in izgrajujejo posamezne celine strukture. 70-80% vode, 1-2% anorganskih snovi ostalo so organske molekule (sladkorji, nukleotidi, maobne kisline, aminikisline.

4.1.1. Aminokisline (DNA, RNA)Nukleinska kislina je polimerna molekula, sestavljena iz niza oz. vrste nukleotidov, ki so povezani s fosfodiestrsko vezjo. Vsak nukleotid je sestavljen iz pentoze (riboza, deoksiriboza), purinske baze (adenin, gvanin) in pirimidinske baze (citozin, timin) ter fosforne kisline. DNA Sestavljena je iz dveh polinukleotidnih verig, ki potekata antiparalelno. (fosfodiestrska vez med 3` in 5` Catomom v deoksiribozi potekajo v nasprotnih smereh) Ti dve verigi tvorita dvojno vijanico molekule DNA. Polinukleotidni verigi DNA povezujejo vodikove vezi med duikovimi bazami. Te vezi vedno povezujejo po eno purinsko in eno pirimidinsko bazo. Komplementarnost baz: A + 2x H vez + T C + 3x H vez + G RNA Sestavljena je le iz ene polinukleotidne verige v kateri so lahko nekateri odseki medsebojno komplementarni. Ti deli molekule lahko tvorijo dvojno vijanico v okviru ene verige nukleotidov. Pri RNA se namesto timina vee uracil (izjeme so redke). Tipi RNA (med seboj se razlikujejo po funkciji in velikosti): mRNA obveevalna (messenger) tRNA prenaalna (transfer) rRNA ribosomalna VLOGA nukleinskih kislin Nukleinske kisline so nosilci dedne informacije. Ob vsaki delitvi celice se DNA identino podvoji, tako, da nastali celici dobita enaki dedni informaciji od katerih je odvisna sinteza proteinov v celici. Z DNA se prepisujejo molekule RNA, ki neposredno sodeluje pri sintezi proteinov. Evkarionti

6

DNA je zbrana predvsem v jedru. Tam je vezana na bazine proteine histone, manji del DNA pa je tudi v mitohondrijih in kloroplastih. RNA je prisotna v jedru sestavlja jedrce(nucleolus) in je tudi v citoplazmi ter ribosomih.

4.1.2. Ogljikovi hidratiV biolokih sistemih so prisotni kot: - monosaharidi: - pentoze (riboza, deoksiriboza); - heksoze (glukoza, galaktoza, manoza, fruktoza); - disaharidi (laktoza, saharoza); - oligo- in polisaharidi (glikogen, celuloza, krob). V sestavljenih oligo- in polisaharidih so poleg enostavnih sladkorjev prisotni tudi njihovi derivati: glukozamin, glukuronska kislina. Ti so lahko acetilirani ali pa vsebujejo veplovo ali fosforno kislino, ni pa nujno. POMEN ogljikovih hidratov v celici - monosaharidi in disaharidi so pomemben vir energije; - polisaharidi in oligosaharidi: o enostavni polisaharidi predstavljajo rezervo; o sestavljeni oligo in polisaharidi so pomembna sestavina membranskih in sekrecijskih glikoproteinov. Veejo se tudi na lipide glikolipidi. o oligosaharidi v rastlinah celina stena.

4.1.3. Lipidi Enostavni lipidi *alkoholni estri maobnih kislin, npr. gliceridi, nevtralne maobe, voski *Vloga: rezervna substanca, delno tudi vir energije. Sestavljeni lipidi *poleg alkohola in maobne kisline vsebujejo tudi druge molekule. Fosfolipidi - ena -OH skupina glicerola zaestrena s fosforno kislino, ostali OH pa z maobno kislino. - fosforna kislina v molekuli fosfolipida je lahko zaestrena: - s holinom (fosfatidilholin ali lecitin) - z etanolaminom (fosfatidiletandamin ali cefalin) - s serinom (fosfatidilserin). Molekule fosfolipidov so bipolarne (imajo hidrofilen in hidrofoben del) zato se v vodi urejajo v dvojne plasti hidrofilni deli so obrnjeni proti vodi, hidrofobni pa drug proti drugemu. VLOGA fosfolipidov: Pomembna sestavina membrane, prisotni so v vseh biolokih membranah. (glikolipidi in holesterol = membrana) Sfingolipidi Alkoholna komponenta molekule je aminoalkohol sfingozin. Poleg m.k. se nanj estrsko vee e fosforilholin ali sladkor (v cerebrozidih). VLOGA LIPIDOV v membrani: Lipidi lahko predstavljajo signalne oz sporoilne molekule za prenos informacij iz celice in v celico. Imajo pomembno vlogo pri prnposu sporoil preko plazmine membrane. So sestavni del membranskih receptorjev, ki so sposobni sprejeti signal od zunaj in prenesti informacijo v celico preko membrane. Med lipide sodijo tudi steroidni hormoni = splolni hormoni (estrogen in testosteron ).

7

4.1.4. ProteiniPolimerne molekule iz niza aminikislin, ki se med sabo povezujejo s peptidno vezjo. Vsak protein ima specifino zaporedje aminokislin, ki predstavlja primarno zgradbo proteina. Konjugirani proteini: na polipeptidno verigo je vezana e prostetina skupina: - oligosaharid v glikoproteinih in proteoglikanih; - lipidna molekula v lipoproteinih; - pigmentna molekula v kromoproteinih. (hem v hemoglobinu) Histokemijske metode Prisotnost doloenih kemijskih sestavin celice lahko tudi prikaemo s pomojo histokemijskih reakcij, ki omogoajo identifikacijo kemijskih sestavin celice in lokalizacijo v histolokem preparatu. Histokemijske metode tako omogoajo predvsem kvalitativno ugotavljanje posameznih kemijskih sestavin v celicah, zunajcelinem prostoru ali v tkivu. Z njimi lahko tudi natanno doloimo mesto nahajanja kemijskih sestavin v histolokem preparatu. Osnova vseh histokemijskih reakcij je specifina vezava barvila na doloeno substanco v celici oz v preparatu. Ta substanca je lahko fizioloka sestava celice ali pa nastane po specifini reakciji iz molekul, ki so v celici prisotne: hidroliza DNA in oksidacija molekul sladkorjeve elimo videti reakcijski produkt, mora biti ta netopen, stabilen in obarvan. Pri svetlobni mikroskopiji uporabljamo doloena barvila, pri elektronski pa atome tekih kovin. Substanca, ki jo dokazujemo med postopkom ne sme spreminjati svoje lokacije v celici. Metoda je bolj informativna, e je tem bolj specifina za posamezno molekulo oz funkcionalno skupino molekule. 1) Dokazovanje nukleinskih kislin Feulgenova reakcija DNA Schiffov reagent: z njim ugotavljamo prisotnost aldehidnih skupin, ki se sprostijo na deoksiribozi pri selektivni hidrolizi DNK, pri kateri se z deoksiriboze spustijo purinske baze. Ob prisotnosti aldehidov se barvilo obarva rdeevijolino. - 1. stopnja: kisla hidroliza z 1M HCl, T=60C odstranimo purinske baze z DNA - 2. stopnja: obarvanje s Schiffovim reagentom Kisla hidroliza deluje le na molekule DNA in ne na RNA, zato se v tej reakciji obarvajo samo mesta, kjer je prisotna DNA, torej jedro. Mono pozitivno reakcijo v jedru da heterokromatin, v nukleolu (jedrcu) je reakcija negativna, prav tako v citoplazmi. 2) Dokazovanje ogljikovih hidratov 1. PAS-reakcija enostavni polisaharidi, nevtralni proteoglikani Periodic Acid Schiff: s periodno kislino oksidativno razcepimo vez med C-atomoma v molekuli sladkorja ali aminosladkorja. Dobimo dialdehid, ki da pozitivno reakcijo s Schiffovim reagentom. o + reakcija: glikogen, krob, celuloza, nevtralni proteoglikani, (eodna sluznica), nekateri glikolipidi in glikoproteini. 2. Alciansko modrilo in Goldnerjeva reakcija kisli proteoglikani in kisli mukopolisaharidi a. Alcian-modro; kationsko barvilo, v tkivu se dobro veena molekule s prostimi COOH in SO3- skupinami (karboksilne in sulfatne). Reaktivna mesta se obarvajo intenzivno modrozeleno. b. Goldner reaktivna mesta se obarvajo rahlo zeleno. 3) Dokazovanje lipidov 1. Barvila sudan (OilRed rdee; Sudan 1,2 rdee; sudan rno rno) Barvila so dobro topna v lipidih. Raztopino pripravimo z alkoholom. Barvilo je bolj topno v lipidih, zato maobne kapljice difundira in jih obarva. 2. Osmijev tetraoksid Os8+ (OsO4), elektronsko mikroskopiranje. Nenasiene maobne kisline reducirajo Os8+ v nije osmijeve okside, zato se nenasiene maobne kisline v celici obarvajo rno oz temno sivo. Je pa tudi del fiksativa za obarvanje vseh membran v celici.

8

4.2. SPECIFINO OZNAEVANJE CELINIH SESTAVIN4.2.1. Encimska histokemijaMetode encimske histokemije omogoajo prikazovanje prisotnosti in aktivnosti specifinega encima v celici, na osnovi njegovega delovanja na substrat. Substrat + encim = reakcijski produkt Ugotavljamo prisotnost specifinega reakcijskega produkta. Med razlinimi produkti, ki nastanejo pri reakciji nastane tudi en primarni reakcijski produkt- Ta vstopi v reakcijo s specifinim reagentom. Nastane konni reakcijski produkt. Ta mora biti netopen, kemijsko stabilen in obarvan (elektronsko gost), da ga lahko vidimo. Konni reakcijski produkt nam na nivoju svetlobne in elektronske mikroskopije pokae natanno mesto delovanja encimov celici. Ko so encimi v celici vezani na specifine membranske sisteme in organele nam encimska histokemija tako prikae tudi prisotnost teh celinih struktur. Markerski encim je tak encim, ki doloa celini organel. - lizosom: kisla fosfataza - mitohondrij: sukcinska dehidrogenaza - transmembranski transport: alkalna fosfataza (kjer so membrane rdeerjavo) Z encimsko histokemijo ugotavljamo prisotnost kislih hidrolaz v celici: fosfataze, esteraze. Prikazujemo pa tudi oksidaze, peroksidaze, dehidrogenaze. Marker za peroksidaze je katalaza. V peroksisomih nastaja H2O2, katalaza razgradi 2H2O2 2H2O + O2 in preprei pokodbe celice, brez nje pa pride do razkroja celice.

4.2.2. Imunooznaevanje = imunocitokemijaPotrebujemo protitelesa, da z njimi ugotavljamo prisotnost celinih sestavin, predvsem proteinov. Protitelesa se veejo na antigen. Je zelo specifina metoda; za vsak antigen lahko izdelamo njegovo specifino protitelo. Tkivo mora biti im manj pokodovano, zato ga fiksiramo z zamrzovanjem s tekoim duikom ali kratko kemijsko fiksacijo. Pri tem ne spremenimo lastnosti antigenov v tkivu. Zamrznjene rezine inkubiramo s protitelesi. To so Primarna protitelesa. Loimo direktno in indirektno oznaevanje. - Direktno oznaevanje Na primarno protitelo se vee izbran oznaevalec, vezavo protitelo-antigen lahko opazujemo s svetlobnim mikroskopom, pa tudi s pomojo elektronske mikroskopije. - Indirektno oznaevanje Uporabljamo neoznaeno primarno protitelo in nato e oznaeno sekundarno protitelo, ki se pripne na primarno kompleks. Celoten kompleks se nato vee na antigen. Tako oznaujemo prisotnost hormonov (npr.kalcitonin) v celicah.

4.2.3. In situ hibridizacija 4.2.4. Metoda tunelUporablja se za dokaz fragmentov DNA, ki nastanejo pri propadu nucleusa oz celinega jedra. (apoptoza=fizioloki propad)

4.2.5. Gelska elektroforezaGre za loevanje molekul oz oznaevanje doloene molekule na osnovi potovanja po gelu. Molekule se loijo po velikosti. potovanje nabitih molekul v elektrinem polju Tako lahko loimo proteine, DNA in RNA.

9

Ko molekule potujejo so veje poasneje. Glede na as poti se razporedijo v ve pasov, pri emer so manje molekule vije kromatogram na gelu. Molekule, ki so razporejene po velikosti lahko nato izreemo in nadalje obdelamo.

4.2.6. Gojenje celic in vitroV stekleni posodi lahko gojimo tkivne ali celine kulture. Kulture omogoijo preivetje celic mnogocelinega organizma in seveda tudi gojenje celic izven telesa, v neivem okolju. Za preivetje moramo pripraviti takne pogoje, ki so bili blizu pogojem v organizmu. Gojenje v tkivnih in celinih kulturah pogojuje definicijo celice: Celica je najmanja organizirana enota neke ive snovi, ki je sposobna obstajati neodvisno v primernem neivem mediju. Sasoma ima sposobnost nadomeanja lastne snovi s sintezo novih materjalov iz snovi, ki jih prevzame iz okolja definicija potrjuje preivetje celic in vitro! - Za gojenje in vitro potrebujemo: o Gojie (hranilni medij) osnovne hranilne snovi so: aminokisline, glukoza, vitamini, soli; o Sterilno okolje: dodamo antibiotike, da ne bi prilo do kontaminacije; o Ustrezna temperatura: sesalci - 37C; o Petrijevke: steklo ali kvalitetna plastika; o Atmosfera; o Zrak: 5% ogljikovega dioksida zaradi rasti celic. 1) Kultura eksplantata Majhen koek tkiva (tkivo se prehranjuje z difuzijo) odvzamemo v sterilnem okolju in prenesemo v ustrezno gojie. Pri tem tkiva ne razdelimo na celice, ampak pustimo zgradbo, kot je. V ustreznem gojiu lahko takno tkivo preivi tudi ve tednov. 2) Celina kultura Iz odvzetega tkiva pripravimo posamezne celice, tako, da prekinemo stine komplekse med celicami. proteolitini encimi: tripsin kolagenaza raztopi vezi med celicami. Celino kulturo najlaje pripravimo iz embrionalnih celic.

o Primarna kultura: celice dobljene neposredno iz tkiv. tevilo delitev celic v primarni kulturi jeomejeno. Nesmrtne celice dolgo preivijo trajna celina kultura. HELA kultura karcinomske epitelne celice loveka; BHK kultura fibroblasti (vezivne celice) iz ledvic hrka; 3T3 kultura fibroblasti mijega embrija. Morfoloko se razlikujejo od primarnih kultur. Celice trajne celine kulture se morfoloko razlikujejo od primarnih kultur. Ohranijo osnovne lastnosti, ki omogoajo preivetje v kulturi, fizioloke lastnosti pa se spremenjene. o Konfluentna kultura Da se celice lahko delijo morajo biti pritrjene na trdo podlago, zato dno petrijevke premaemo s fizioloko plastjo zunajcelinega matriksa. polstinica-celice se prilepijo na matrix. Ker je matrix hrapav, se celice delijo in mnoijo po celi povrini, dokler ne prerastejo matriksa. Med celicamo se ustvarijo medcelini kontakti stinice, zato razmnoevanje ni ve mono. kontaktna inhibicija: rakaste celice kontaktne inhibicije ne razvijejo in se obnaajo isto drugae; se gibajo, slabo se pritrdijo na matrix, rastejo ena ez drugo, v kulturah je bistveno veja gostota celic kot pri nespremenjenih celicah. POMEN gojenja in vitro S pomojo kultur preuujemo ivo celico. Z njo lahko eksperimentiramo, ne da bi pri tem posegali v iv organizem. manj poskusov na ljudeh in ivalih

5. CELICA

10

1858 Virchow prvi definira celico: Vsa poznana bitja so nastala iz najmanj ene celice. Vsako veje bitje je videti kot vsota vitalnih delcev, od katerih vsak nosi znailnosti ivljenja (elemente za ivljenje). Kjer nastaja celica, je morala pred njo obstajati celica. Omnis cellula a cellula. NASTANEK celice EVOLUCIJA - Nastanek Zemlje. - Kmalu za kemino evoluciji; najdbe ob pomoi mikrofosilov v najstarejih zemeljskih skladih izpred 3,5 milijarde let. Bioloka evolucija traja cca 4 miliarde let. Sledi kemina evolucija izpred 5 milijard let. - KEMINA EVOLUCIJA o Zemlja je e oblikovala svojo atmosfero. o Zaetek z enostavnimi molekulami: Atmosfera+energija =sestavljanje - aminokisline, ogljikovi hidrati, nukleotidi, sledi polimerizacija, nastanejo biopolimeri o 1950: Berkley (ZDA): simulacija nastanka monomerov in biopolimerov. o 3 faze nastajanja ivljenja: biomonomeri, biopolimeri, nastanek membran=pojav prvih ivih sistemov pred 4 milijardami let. o Pojav malih molekul tirih osnovnih kemijskih razredov: aminokislin, sladkorjev, nukleotidov in maobnih kislin je omogoilnastanek bolj kompleksnih molekul: fosfolipidov in fosfolipidne membrane, polipeptidov in polinukleotidov. Predvidevamo, da je prva celica nastala, ko so se fosfolipidne membrane v meanici prebiotine juhe spontano zdruile v membranske strukture. Te strukture so obdajale delce, ki so se lahko samopodvojevali. Iz molekul RNA in proteinov. o Okoli te strukture se izoblikuje z membrano loena struktura oblikovanje polprehodnega sistema. RNA dobi kvaliteto, ki jo povezuje z nastankom proteinov. Posledica: pride do izraanja nukleotidnih sekvenc RNA. o Na molekulo RNA so vezane 3 stopnje razvoja: Polimeri RNA so imeli sposobnost samoreplikacije, ki temelji na interakciji med komplementarnimi baznimi pari. RNA pridobi sposobnost usmerjanja sinteze proteinov. Membrana obda strukturo: RNA+proteini ele nato RNA prevzame funkcijo dedne mase celice. Na prvotni pomen RNA kot dedne zasnove nas spominjajo RNA virusi, ki ne morejo preiveti brez ive celice. Za sintezo sebi lastnih proteinov se je ob tej dedni zasnovi ob prisotnosti nukleinskih kislin razvil tudi ribosom. *Ribosom je prva celina organela, nujno potrebna za vsako celico.

5.1. PROKARIONTSKA CELICASestavljena je iz membrane okoli protoplazemske vsebine, citosola, ribosomov in nukleinske kisline. V prvi celici je bilo e nekaj encimov, ki so omogoili transmembranski transport. Tako, enostavno zgradbo ima prokariontska oz. bakterijska celica. Najenostavneji organizmi v naravi so bakterije, ki imajo skromno razvit membranski sistem (razen zunanja membrana), notranja membrana pa ne loi dednega materjala od citosola. PROKARIONTI So enostavno zgrajene bakterije, enocelini organizmi. (Enocelini so lahko tudi nekateri evkarionti protozooji/praivali) - ARHEBAKTERIJE ivijo v specifinem vodnem mediju, npr. movirjih, morskih globinah, slanih izvirih, v solinah, termalnih kislih izvirih (reducirajo ogljikov dioksid v metan). - EUBAKTERIJE V zemlji, vodi, drugih organizmih gram+ 1) ANAEROBNE BAKTERIJE

11

Razvile so se prve. Ko so porabile gradivo iz prebiotine juhe, so morale razviti lasten encimski sistem za izgradnjo lastnih molekul. Meni se, da je glikoliza eden najstarejih mehanizmov kemijskega razkroja. *Bistvo glikolize: glukoza se razkroji v odsotnosti kisika anaerobna reakcija (v primarni atmosferi kisika ni bilo). Glikoliza je e vedno prisotna v vseh ivih organizmih (nastanek mlene kisline, sproanje energije iz ATPja). Ko bakterije porabijo probiotino juho zanejo koristiti duik in ogljikov dioksid. Za korienje teh dveh plinov pa je potrebno veliko energije. Da so bakterije lahko izkoristile ogljikov dioksid se je morala razviti fotosinteza. 1. reakcija: fosforilacija nukleotidov, pri tem nastane visoko energijski ATP. To je e vedno prisotni pri cianobakterijah oz modrozelenih algah, ki so sposobne izkoriati ogljikov dioksid, ogljik in duik. So najbolj samozadostni organizmi. S pomojo ATPja (ko ga imamo) pride do aerobne oksidacije, do dihanja (reakcija s prenosom kisika) kar uporablja veina organizmov v naravi. Bakterije, ki so prile v kontakt s kisikom so propadle, e niso bile prilagojene ali pa so se skrile v movirja, morske globineali pa so preivele v simbiozi z aerobnimi bakterijami virus je simbiont Na osnovi tega razlagamo nastanek evkariontov in mnogoceliarjev Prokarionti so majhni enocelini organizmi. Poznamo: - svedraste celice spyllum; - spirohete (cca 10m); - mikroplazme (najmanji prokarionti. Vsem prokariontom je skupno, da njihov dedni zapis, genom, ni obdan s posebno membrano, pa pa moli v citoplazmo. Prokarionti razen ribosomov nimajo drugih celinih organel. Tipien in najbolj preuevan predstavnik prokariontov je bakterija Escherichia Coli. E.Coli: o Meri: 2m*0,8m; o Celina vsebina: citosol, protoplazemska vsebina; o Vsebino obdaja ovojnica in vlaknata dedna snov, ki je v celici kroni kromosom; o V citosoli so ribosomi, tevilna zrnca. Ko bakterija hitro raste se tevilo ribosomov zelo povea. E.Coli ima znatno ve ribosomov od ostalih tipov celic. Ribosomi ob kronem kromosomu so lahko urejeni v skupine 5-8 ribosomov = polisomi. Polisomi so mesta prpisovanja DNA v mRNA, kar omogoa takojnje prevajanje molekule mRNA v proteinske molekule. E.Coli je racionalno zgrajen organizem. Taka zgradba omogoa hitro sintezo beljakovin, ki je temelj celine delitve. E. Coli se lahko v ugodnih pogojih (T=37C) deli v 20 minutah z enostavno cepitvijo. V citosolu bakterij je visoka koncentracija prostih E in visok dele suine (~30%) pri evkariontih pa le 10%. Fizioloko je E.Coli prisotna v prebavilih sesalcev (debelo revo), vendar ni kodljiva, e je ni preve. Ta bakterija je izjemno uspena v sposobnosti sinteze lastne snovi v neivem okolju, zato se odlino razmnouje. To je razlog, da je najbolj preuevana bakterija. Fotosintetske bakterije imajo tudi membransko organelo (edine!). Gre za skladanico membran, ki so opremljene z encimskimi kompleksi. OKSIDACIJA PROKARIONTOV Encimi za oksidacijo oblikujejo respiratorno obliko, ki je vezana na notranjo celino membrano. KROMOSKOMSKO PODROJE = NUKLEOID Kromosom prokarionta je korna molekula iz deoksiribonukleinske kisline in ima genetsko informacijo za cca 2000-3000 razlinih beljakovin (priblino 1mm DNA). Zavzema cca 1/5 oz 20% notranjosti E.Coli, okoli DNA pa so nanizna ribosomi, ki jih je med 20000 in 30000. Bakterija E.Coli torej vsebuje vse tipe RNA, razne proteine, vodo in vodotopne hidrolitine encime. CELINA MEMBRANA PROKARIONTOV Posebnost prokariontov je celina membrana, ki je 3-plastna.: notranja membrana, periplazemska plast, zunanja membrana. - Notranja membrana neposredno obdaja citosol in je prava celina membrana, torej lipidni dvoslojnik. Vanj sovgrajene molekule beljakovin in vsi encimi respiratorne verige (flavoproteini, citohromi, kinomi). Respriratorni encimi s svojim delovanjem zniujejo koncentracijo H+ ionov v citosolu v

12

-

-

primerjavi z okolico. Posledica tega je elektrini naboj med zunanjostjo in notranjostjo celice, ki ga imenujemo membranski potencial. Periplazemska plast je sestavljena iz kovalentno vezanih ogljikovih hidratov in aminokislin. Zaradi specifine zgradbe jo imenujemo tudi peptidoglikanska plast. Ta plast je pri nekaterih bakterijah zelo tanka (gram-; E.Coli), lahko pa je tudi precej debela (bacili). Zaradi debeline se ta plast pri bacilih intenzivno obarva z jodom ter kristalvijolinim barvilom. Prvi je to opazil mikrobiolog Gram, zato bakterije z debelo peptidoglikansko plastjo imenujemo gram pozitivne bakterije. Poleg te lastnosti ima periplazemska plast e beljakovine, ki so ivljenjskega pomena za bakterijo: o Hidrolitini encimi prinejo z razkrojem hrane, potrebne za bakterijo; o Vezalne beljakovine pomagajo pri transportu hranilnih snovi skozi notranjo celino steno. o Kemoreceptorji za loevanje hranilnih snovi od strupov za nas lahko usodni. Pri nekaterih bakterijah so v periplazemsko plast vpeti e gibalni elementi, biki ali migetalke. Periplazemski gel je peptidoglikanska snov, elatinasta, skoznjo difundirajo periplazemske beljakovine. Zunanja membrana je dobro preuena le pri gram- bakterijah; gram + bakterije pa imajo na povrini le sledove nekakne membrane. Pri gram- bakterijah je zunanja membrana sestavljena iz fosfolipidov, prisotni pa so tudi lipoproteidi, ki zunanjo membrano pritrjujejo na peptidoglikansko plast. Poleg tega so prisotne e specifine beljakovine, potrebne za transmembranski transport molekul. Te beljakovine imenujemo pore oz porini. Skoznje prehajajo majhne molekule z difuzijo. Receptorji ali transportne beljakovine omogoijo vejim beljakovinam, da lahko vstopijo v notranjost celice. Ker imajo gram+ bakterije dobro razvito peripazemsko plast, imajo le sledove zunanje membrane.

DELITEV PROKARIONTOV Notranja membrana se zane gubati in guba (mezosom) sega v notranjost celice. Na mezosom se vee kroni kromosom. Guba se prine spuati v notranjost celice in se podaljuje. Na sredini celice se oblikuje septa ali pretin, in sicer z notranje celine membrane in periplazemske plasti. Ko septa dosee drugo stran celice, se celica enostavno preipne. Dobimo dve novi herinski celici, ki imata enake lastnosti kot izvorna celica. Vsaka ima svoj kroni kromosom. SPORULACIJA Nekatere bakterije (bacili) lahko sporulirajo. Pri tem se ustvarijo spore (kot seme rastlin). Sporulacija je obrambna funkcija za preivetje v neugodnih ivljenjskih pogojih. Spore so metabolino neaktivne, so odporne na zunanjo temperaturo in na suenje. V spori je obmoje dedne snovi, malo je citosola, predvsem pa je debela celina membrana. (rod bacullus - anthrax) MIKROPLAZME PPLO ( pleuropneumonia like organisms) So najmanje bakterije: 0,125-0,150m. Mikroplazme so negibljivi mikrobi, ki so lahko razlinih oblik: zrnati, paliasti, nitasti. Imajo sorazmerno debelo celino steno (7,5nm), nimajo pa vseh 3 plasti stene. Predvsem imajo razvito lipoproteidno membrano. V citosolu je molekula DNA, molekule za sintezo proteinov in ATP (s presnovo sladkorjev) ter vse ostale molekule, ki preivijo kemijske reakcije, nujne za obstoj in delitev mikroplazme brez prisotnosti gostitelja. RIKECIJE So prokarionti a obvezni paraziti in nujno potrebujejo gostitelja. Imajo lastno DNA, RNA, postopno rastejo in se delijo na dve herinski celici clamidia psittaci povzroa psitakozo. HIPOTETINO NAJMANJA CELICA Da lahko izvaja vse reakcije, da raste in se razmnouje, potrebuje celica encime za katalazo vsaj 100 reakcij, e vsako reakcijo vodi po ena encimska molekula, bi vse molekule med delovanje potrebovale priblino 40nm prostora v premeru. Ker celica potrebuje e celino membrano, bi zato imela premer cca 50nm. V takni celici bi bilo cca 1,5*106 atomov.

5.1.1. VirusiVelikost: 20-30nm. Niso prave celice, ne da se jih kultivirati na brezcelinem rastiu.

13

Odkriti so bili po nakljuju, ko je leta 1933 Schlesinger odkril bakteriofage. Ker jih je teko videti tudi z elektronskim mikroskopom so se razvile razline metode za dokazovanje virusov: - celine kulture; - serologija (ugotavljanje prisotnosti na osnovi specifinih reakcij med virusi in imunoglobulini. - In situ hibridizacija. Virus ni prava celica, ker nima lastnega metabolizma. Za rast in razmnoevanje mora vstopiti v pravo celico nekaken parazit. Viruse loimo po obliki (kroglasti, valjasti ali ovalni, paliasti in poliedrini) ter po dednini (DNA ali RNA virusi). Virusi preusmerjajo celini metabolizem po vstopu v celico. Razlini virusi lahko vstopajo v razline celice. Tiste, ki napadajo bakterije imenujemo bakteriofagi. Zunajcelino oblika virusa (viron) oz virusni delec sestavlja virusni genom in pa pridruene beljakovine in lipidi, ki varujejo genom pred uinki okolja, omogoajo vstop v gostitelja. Kapsida ali beljakovinski pla je iz ene ali ve vrst beljakovin. Kapside so lahko polasti zvitki heliksi ali pa ikozaedrina telesa z 20 povrinskimi ploskvami. Ko viron vstopi v celico se popolnoma spremeni. Genom se sprosti, osvobodi se dodatkov, ki ga varujejo. Genom se spremeni v takno obliko, da se lahko replicira in pretvori svoj genski zapis v ustrezne beljakovinske molekule, ki spremenijo kvaliteto celice. BISTVENA RAZLIKA MED VIRUSOM IN CELICO Celica za obstoj, razvoj in razmnoevanje nujno rabi sposobnost nadomeanja lastne vsebine s sintezo novih sestavin iz snovi, ki jih prevzame iz okolice. Virusi pa kaejo le nekatere lastnosti, ki so tipine za ivljenje. Sami ne morejo producirati snovi iz neive tvari v njihovi okolici, zato za razmnoevanje in preivetje nujno potrebujejo ivo okolje oz gostiteljsko celico.

5.1.2. Prokarionti vs evkariontiSplono Organizmi Organiziranost Velikost Delitev Dedna snov t. Razlinih kromosomov Kromosomi s histoni Jedrce Genetska zamenjava Oblika DNA Jedrna ovojnica Celine organele Ribosomi ER GA Lizosomi in peroksisomi PROKARIONTI Bakterije, cianobakterije V glavnem enocelina 1-10m Enostavna razdelitev PROKARIONTI 1 Ne Ne Enosmerna s plazmidi Krona Ne PROKARIONTI 70s (30s+50s) Ne Ne Ne EVKARIONTI Protisti, glive, rastline, ivali Veinoma mnogocelina z diferenciacijo celic 5-150m (veina) Mitoza ali mejoza EVKARIONTI Ve kot 1 Da Da Z zdruitvijo gamet Zelo dolga dvojna vijanica linearna Da EVKARIONTI 80s (60s + 40s) Da Da Da

14

Mitohondriji Kloroplasti Mikrotubuli in mikrofilamenti Peptidoglikan. celina stena Funkcionalna stanja Pinocitoza in fagocitoza Elektronski transport Citoplazemsko strujanje Metabolizem

Ne Ne Ne Da (razen arhebakterije)

Da Rastline Da Ne

PROKARIONTI Ne Samo skozi celino membrano Ne Aeroben + anaeroben

EVKARIONTI Vasih, po potrebi Skozi vse membrane (tudi do organel) Da Aeroben

* Citoplazemsko strujanje = gibanje citosola oz same citoplazme. *Pinocitoza, mikropinocitoza je splona, neselektivna oblika endocitoze. Celica iz okolice prevzema tekoino in koloidne delce raznih snovi. Pinocitoza pri razlinih tipih celic poteka razlini hitro. Na povrini celice se pojavljajo vdolbinice kaveole. Iz katerin nastanejo pinocitotini meiki. *Endocitoza je proces, ko celica zajame veje koliine snovi, ki se nahaja zunaj nje. e pri tem zajame trdne delce tujke (virusi, bakterije, prah) jo imenujemo fagocitoza oz celino poiranje. e pa zajame tekiino, govorimo o celinem pitju oz pinocitozi. Pri sprejemanju in izloanju snovi sodeluje celina membrana. Na mestu endocitoze se vse bolj ugreza, popolnoma zaobjame snov iz okolja in ustvari meurek vezikel, ki se odcepi v notranjost. Vsebina se zdrui s prebavno vakuolo. fagocitoza = makrofagi *Eksocitoza je nasprotna endocitozi, celica izloa veje koliine snovi, ki so se v njej sintetizirale in metabolite (v sekrecijskih veziklih) nadomesti se odcepljena celina membrana.

5.2. EVKARIONTSKA CELICARazvoj bolj kompleksnih celic. - Kopienje dednega materjala na doloenem mestu v celici jedro; - Jedro je omejeno z jedrno ovojnico (membranski sistem!), ki loi dedni material od ostalega citosola; - Evkarionte smatramo kot prave celice. Prvi pa so se pojavili pred 1,5 milijarde let. EVKARIONTI Zanje so znailne membranske organele in mitohondriji. Meni se, da do mitohondriji in kloroplasti ostanek aerobnih bakterij. Mitohondrij je edino mesto respiracije oz. dihanja. O preteklosti lahko sklepamo zaradi velikosti, oblike, kronega kromosoma, ribonukleinske kisline, monosti samopodvojevanja. Evkarionti so lahko: - enocelini organizmi: tudi nekateri evkarionti so lahko enocelini organizmi praivali so iz ene same ivljenjske enote, iz ene same celice. - mnogocelini organizmi: za mnogoceline organizme, sestavljene iz samo evkariontskih celic je znailno, da so celice diferencirane, kar pomeni, da so specializirane za posebne naloge. ele ko so celice diferencirane sluijo celotnemu organizmu. Diferencirane enote so odvisne druga od druge, motnja pri eni enoti se lahko kae na celotnem organizmu. (npr. motnje v ivnem sistemu: negibljivost delov ali celega organizma hromost zaradi ene same pokodbe). Pri bakterijah lahko ena sama celica samostojno preivi in ne potrebuje diferenciacije! BIOLOKI SISTEMI

15

Posamezne celice mnogocelinega organizma so organizirane bioloke enote, ki se funkcijsko dopolnjujejio ter tako oblikujejo bioloke sisteme, ki delujejo z razlino stopnjo neodvisnosti. V mnogocelinem sistemu so celice organizirane v 4 skupine tkiv: epiteliji, veziva, maobno in ivno tkivo. Evkariontske celice so lahko razlino velike veina: 5-150m; najmanje 100-150nm Pri mnogocelinih organizmih se celice razlikujejo po obliki, velikosti in specifinih dejavnostih. (npr. visokoprizmatina celica, sestavina epitelijev, prebavna cev; ivna celica-nevron, celica s citoplazemskimi podaljki, pri slonu ali irafi lahko tudi dalji od 1m) Med ivljenjskim ciklusom (celini krog) vsaka celica postopno raste do dvojne velikosti, nato pa se deli. Po delitvi nastaneta dve identini herinski celici razen pri mejozi, ko nastanejo 4 razline semenice (zaradi prekrianja). Virusi te sposobnosti nimajo. Ko se v celici namnoijo, jo zapustijo in ne spreminjajo lastnosti ne delijo se na tak nain. Evkariontska celica je lahko rastlinska ali ivalska (loveka; razlike v zgradbi ni). Znailna zanjo je visoka organiziranost, kompleksna zgradba. Tri bistvene sestavine evkariontske celice so: celina membrana, jedro (vsaj razvojna faza, zreli eritrociti nimajo jedra) in citoplazma. Poznamo enojedrne ter dvo- ali vejedrne evkariontske celice. Oblika, zgradba in tevilo jedr v celici je odvisno od naloge, ki jo celica opravlja. Evkariontska celica ima dobro razvit membranski sistem. Plazmina membrana (lipidni dvoslojnik) obdaja celino vsebino citoplazmo (citosol-tekoi del, celini organeli, citoskelet). Organele v citoplazmi so lahko membranske ali nemembranske. Dvojna ali enojna membrana organel loi vsebino od okolja. Celine organele so: endoplazemski retikulum (gladek in zrnat), golgijev aparat, mitohondrij, lizosom, sekretna zrna, ribosomi (lahko so posamini, vezani na membranogER ali v skupinah 6-8:polisomi), centriol, lipidne kaplje, lipofuscini, barve. Membrane celinih organel loijo razlina metabolna stanja razline funkcije. CITOSKELET Sestavljajo nitke, vlakna in filamenti, ki jih gradijo razne beljakovine. (aktinski, miozinski, intermediarni filamenti, mikrotubuli) JEDRO oz NUCLEUS ima dvoplastno jedrno ovojnico z beljakovinsko vsebino. Vsebuje DNA, RNA, nukleosome in jedrce oz nucleolus. CELICA je najmanja organizirana enota ive snovi, ki je sposobna obstajati neodvisno v primernem neivem okolju. Ima sposobnost nadomeanja lastne snovi, ki jih prevzame iz okolja, kar je nujno potrebno za samostojno preivetje. Celica kot del mnogocelinega organizma Celica je samostojna enota mnogocelinega organizma. V organizmu so posebne skupine celic, ki so prilagojene doloenim nalogam. Prilagojenost celice doseejo med razvojem diferenciacija celic. Med razvojem se celice specializirajo za opravljanje doloenih funkcij, gre za prilagajanje zgradbe, oblike in funkcije. *diferenciacija je proces, pri katerem se pojavijo stalne razlike med celicami, ki vse izvirajo iz iste izhodine celine skupine iz 3 klinih listov v embrionalnem razvoju dobimo maso razlinih celic. S specializacijo postane celica stabilna in se ne more ve vrniti v nediferencirano stanje. Diferenciacija celic se dogaja v organizmu celo ivljenje, najbolj razvita pa je v embrionalnem razvoju. 1) V zigoti, ki nastane iz semenice in jajeca je podana osnova novega osebka to je dedni material jajeca in semenice, ki sta se zdruila v fazi oploditve. 2) Nov osebek nosi lastnosti starev, v zigoti pride fo delitev. Znailna je hitra mitotina delitev, ki jo imenujemo tudi proliferacija, pravzaprav pa s celino proliferacijo oznaujemo vsako poveano tevilo celic.

16

3) Zgodnja delitev celic = brazdanje nam da novo celino strukturo, ki jo imenujemo morula. Pri brazdanju se povea tevilo celic, velikost embria pa ostane ista. V moruli pride do razmika celic, ustvarijo pa se doloene strukture; mehuraste tvorbe blastule oz blastociste. 4) V blastocisti tkiva e niso opredeljena. Do te stopnje je razvoj kvantitativen, vea se le tevilo celic. Od stopnje blastociste dalje se celice kvalitativno spreminjajo; iz embrionalnega vozlia (celice v notranjosti blastociste) se razvijejo 3 klini listi. 5) 3 klini listi so ektoderm (zunanji), mezoderm (celice, ki se vrinejo vmes) in endoderm (notranji). Iz njih se razvijejo tiri osnovna tkiva. 6) Histogeneza oblikovanje tkiv, temu sledi organogeneza iz tkiv se oblikujejo organi. Mitotska celina mnoitev proliferacija in diferenciacija celic si sledita v doloenem zaporedju. Vse motnje, ki nastanejo do diferenciacije celic so povratne, kar nastopi kasneje, pa so vse nepovratne. (hipertrofija=preve celic; hiperplazija=povean volumen celic). Visoko diferencirane celice praviloma izgubijo dlitveno sposobnost, lahko pa opravljajo le natanno doloene naloge.

5.2.1. Osnovna klasifikacija vijih evkariontskih celic po dejavnostih1. Celice s poudarjeno delitveno sposobnostjoa) Vse potentne celice To so tiste celice, ki imajo potencialno sposobnost, da lahko tvorijo vse oblike specializiranih celic (somatske in spolne) v nekem izgrajenem telesu. (npr. oplojena jajna celica) V nadaljnem razvoju totalno potenco jajeca zadrijo le spolne celice (jajece in spermij). To je prenos, pomemben za nadaljnjo generacijo. Somatske celice potentnosti ne zadrijo! Razvoj telesa je odvisen od diferenciacije celic rezultat diferenciacije: celice se lahko producirajo le v druini celic v katero sodijo (miina celica ne more postati ivna). Na konni stopnji diferenciacije lahko celice povsem izgubijo delitveno sposobnost. b) Visoko specializirane somatske celice (ne morejo nadomestiti) Delitveno sposobnost izgubijo e ob rojstvu. Matine, osnovne, celice so se tekom diferenciacije izrabile ali uniile ivna celica c) Visoko specializirane somatske celice (obstajajo zarodne celice, lahko nadomestijo) Po opravljeni nalogi se odstranijo iz organa. Obstajajo organizmi (zarodne celice), ki omogoijo, da se visoko specializirane somatske celice lahko nadomestijo (velja le za iste druine celic). Npr: veskladni epitelij, koa na podplatih - vrhnja plast se spremeni v keratin ter odmira, zarodne celice v bazi se nenehoma delijo, da se lahko keratinskaplast nemoteno lui. Visoko specializirane somatske celice so med razvojem uspele obdrati delitveno sposobnost reproduktivna sposobnost. - organi, kjer imajo celice dolgo ivljenjsko dobo; - celine delitve po konani rasti ne opazimo; - jetra.

2. Celice s posebno organizirano zgradboOrganizirane so tako, da imajo specifino zgradbo citoplazme, ki slui opravljanju doloenih nalog. V taknih celicah opazimo dve aktivnosti: - biosintezo lastnih gradbenih materialov; - opravljanje svoje specifine funkcije. (npr. miine celice gradijo miofilamenti in so aktivne, da se lahko krijo; npr. fagocitmakrofag, monocit; celica, sposobna sprejeti tujek, ga razpozna in sprejme v svojo citoplazmo, ki vsebuje lizosome za razgradnjo tujka fagocitna aktivnost je najbolji primer dvojnosti; lizosom z encimi razgradi mikrob pri tem pa se lizosom porabi in celica mora narediti novega s pomojo sinteze proteinov preko golgijevega aparata.) Sistem nastajanja matinih celic: - ni za ivne celice; - ni za srno miico pokodovano tkivo po infarktih nadomesti vezno tkivo z drugo funkcijo-brazgotinjenje.

17

3. Celice za tvorbo in izloanje snovi v okolicoV tovrstnih celicah opazimo biosintetsko aktivnost, ki je odvisna od potreb organizma proizvedene snovi so beljakovinske narave. Osnovna dejavnost: biosinteza proteinov; celico prepoznamo po aktivnem jedru, jedrcu, razvitemu ER, obilnem GA (tudi do trije na celico) in veliko mitohondrijih. Takne biosintetsko aktivne celice so naprimer endokrine celice (hormoni), plazmaciti, fibroblasti, hondroblasti, osteoblasti...

5.2.2. Delitvena sposobnost celicGre za odnos med delitveno sposobnostjo in delovno specializacijo. - Oplojeno jajece je vsepotentna celica; sposobno je oblikovati vse oblike specializiranih celic. Totalno potenco zadrijo le spolne celice, somatske pa ne. o Tvorba somatskih, spolnih celic o Diferenciacija je nepovratna, celice se lahko po specializaciji za doloeno funkcijo reproducirajo le znotraj doloene druine celic, ne morejo oblikovati drugih druin. Dokonno diferencirane celice izgubijo sposobnost delitve reproduktivno sposobnost. pri sesalcih eritrociti izgubijo jedro, izkljuno opravljanje funkcije. - Celice, ki z rojstvom izgube sposobnost delitve o Nekatere visoko specializirane somatske celice; o Organizem jih ne more nadomestiti, e se izrabijo ali uniijo; o ivna celica! - Celice, ki se nenehno troijo in obnavljajo: o Veliko vrst celic po opravljeni funkciji propade in se odstrani iz organizma; o Imajo mehanizem za nadomeanje in sicer nove populacije zarodnih celic iste druine (mesta z neprekinjeno nastajajoimi celicami (ravnoteno s porabljenimi); o Epiteliji (prebavila, koa); o Krvne celice (eritropoezaeritrociti). - Celice z zadrano delitveno sposobnostjo o Izjema: specializacija ne nasprotuje toliko reproduktivni sposobnosti, ki se po dokonnem razvoju organa, ki ga sestavljajo ne uveljavlja ve; o Organi z dolgo ivljenjsko dobo celic; hepatociti - v je jetrih odraslih osebkov so zelo redke delitve. e operativno odstranimo del jeter se celice spet zanejo mnoiti in velikost jeter se obnovi. - Zaviralci sposobnosti delitve o Celice, ki neskonno proliferirajo imajo spremenjeno kromosomsko vsebino niso ve normalne. o Vse takne celice, ki se v kulturi neskonno delijo po presaditvi v osebek, identien izhodnemu osebku rastejo kot rakave celice in uniujejo osebek izgubijo sposobnost kontrole rasti. o Normalne celice v kulturi imajo omejeno tevilo delitev reproduktivna sposobnost somatskih celic je omejena. o Izguba sposobnosti kontrole rasti = izgubljena obutljivost za kontrolne faktorje celine rasti. o Celica izgubi sposobnost diferenciacije in ne more izvajati normalnih funkcij. Energijo namesto za delo izkoria za rast.

5.3. Celini krogDel celinega ciklusa je tudi delitev. ivljenjski cikel celice: - interfaza (ko se celica ne deli) - delitveno obdobje* (meioza spolne celice in mitoza somatske celice)Dolina ciklusa se razlikuje glede na vrsto celice. Dolina interfaze je razlina, dolina mitoze pa razmeroma konstantna. *Podvoji se kromosomski material in se z mitotino delitvijo enakomerno razporedi med dve herinski celici.

18

5.3.1. InterfazaJe najdalja faza v celinem ciklusu. Za interfazo je znailno, da so kromosomi despriralizirani. V interfazi je tudi najveja biosintetska aktivnost. V obdobju interfaze se celina biomasa poveuje, v doloeni fazi interfaze pa se podvoji tudi genetski material. To je mejnik, ki fazo deli na tri stopnje: 1) G1 preduplikacija (tu dolina najbolj varira); G=GAP Pomeni vrzel, odmor med mitozo in S stopnjo. Navadno je najdalja, njena dolina pa je odvisna od diferenciacije celice. Nediferencirane embrionalne celice imajo najkrajo G1 fazo. V tej fazi celica opravlja svojo obiajno funkcijo. Posebnost so nevroni ivne celice, ki imajo fazo G0: Ta se ne nadaljuje v fazi S in G2. 2) S sintetina ali duplikacijska; V fazi S se podvoji kromosomski material, stopnja pa traja od 6-8ur. 3) G2 poduplikacijska. Je vrzel med S fazo in mitozo ter traja 30-120 minut. Celica je na mitozo (delitev) pripravljena e v interfazi in sicer v S stopnji, ko ima e podvojen dedni material, nato pa le e aka na primeren trenutek za zaetek mitoze.

5.3.1.1. Interfazno jedro oz nucleusJedro evkariontskih celic je lahko razlinih oblik ovalno, segmentirano, kroglasto, ledviasto, zaeto Oblika in tevilo jeder v celici je odvisno od njene funkcije in od mesta, kjer se celica nahaja. - Zreli eritrociti nimajo ve jedra; - trombociti niso celice, so celini fragmenti. Jedrno citoplazmensko razmerje je konstantno za doloen tip celice (limfocit-ve jedra; plazmatka-ve citoplazme, ekscentrino jedro, biosinteza)Jedrna membrana: notranja in zunanja, vmes je perinuklearni prostor. Vsebina jedra: - nuklearni matriks; - vlaknate strukture kromatin; - nucleoplasma; - jedrce oz nucleus (lahko jih je ve). Vsebina je viskozna amorfna masa, v kateri so raztopljene razne snovi (proteini). Kromosomi so v interfaznem jedru v obliki mono zvitih kromatinskih nitr = kromatin (heterokromatin-zvit, evkromatin-odvit, biosintetska aktivnost). A) Heterokromatin Je viden, barvljiv, temneji, elektronsko gost, zvit in specifino razporejen. Poznamo periferni, intermediarni (kariosomi) heterokromatin in heterokromatinski prstan oz jederco pridrueni heterokromatin. Kromocentri so mesta, kjer se periferni heterokromatin pripenja na ovojnico. Najdemo jih tudi na heterokromatinu, ki je ob jedercu perinuklearni heterokromatin. Elektronsko svetleja mesta. B) Evkromatin Je razvit v interfaznem jedru in je popolnoma dekondenziran. Elektronsko svetel prostor v interfaznem jedru. Nuklearni oz jederni matriks: fibrilarna, vlaknasta mrea, ki jo tvorijo beljakovine. Nukleoplazma je tekoa in vsebuje snovi, raztopljene v jedru. JEDRNA MEMBRANA - znainlost evkariontske celice; - loi jedrno vsebino od citoplazme, kjer se odvijajo drugi metabolni procesi.

19

Ovoj sestavlja: par koncentrinih membran, ki sta loeni z medprostorom-perinuklearni prostor,, irokim 10-50nm; notranja in zunanja membrana se mestoma zdruita, oblikujeta prostor, jedrno poro; - Zunanja membrana mestoma prehaja v gER in je gradnik njegove membrane, tako se povee perinuklearni prostor v cisterno gER. Kot na zunanjo membrano gER so tudi na zunanjo jedrno membrano pripeti ribosomi. Jedrni membrani sta lipiodna dvoslojnika, ki se zdruita v jedrnih porah. Jedrne pore: - kroni prostori; - razlina koliina in gostota na jedrni ovojnici odvisno od funkcije celice; - neaktivna celica majhno tevilo (npr. eritrociti ptia: 2-4 pore/m2; - aktivna celica ogromno tevilo (npr. oocit: 60+ por/m2; - v povpreju ima evkariontaska celica okoli 3000 jedrnih por. LAMINA FINROSA IMF opora jedru - na notranju povrini notranje membrane; - struktura vlaknatega videza; - vlakna tvorijo mreo, ki je lahko prekinjena ali neprekinjena; - pomen: lamina fibrosa se pripenja na notranjo membrano in na ta nain uvrsti steno jedra. Nanjo se pripnejo kromatinske nitke nukleoproteidna vlakna iz heterokromatina; - sestava: vlaknata struktura je beljakovinske narave. Filamente tvorijo proteioni lamini (ve vrst: B1, A, B2, C) iz druine polipeptidov, kot so IMF citoskeleta v celici. Premer vlaken je 10nm; - med mitozo lamina fibrosa razpade specifina kinaza povzroi fosforilacijo laminov. PORNI KOMPLEKS Slui prehodu snovi: - RNA iz jedra; - Prehod raznih makromolekul; - Proteini v/iz jedra; - Ribosomi v citoplazmo. Pretok proteinov in RNA je voden, kar pomeni, da potrebuje energijo (aktiven transport). Brez energije (posivni transport) lahko potujejo le majhne molekule. Plazmina membrana prepreuje prehod makromolekul, skozi pore pa te lahko potujejo. Porni kompleks ustvarita zunanja in notranja jedrna membrana na mestih zdruitve. Jedrna pora je omejena s proteini, ki so urejeni v globule (4 notri, 4 zunaj). Globuli se pripnejo na mesta, kjer jedrni ovojnici prehajata ena v drugo. Uvrujejo jih proteinski filamenti, ki so nitasti na citoplazemsko stran, na stran jedra pa imajo strukturo koare. V sredini pornega kompleksa je centralna granula, ki olaja prehod snovi skozi membrano oktagonalna simetrija. Premer jedrne pore je ~60nm, skoznjo pa se razteza annulus, cilindrina beljakovinska snov iz 3 obrokov. Porni kompleks = pora + annulus Annulus mono zmanja premer pore. - centralni kanal 30-50nm, prilagaja se velikosti molekul od 9-40nm. - ATP-aza zagotavlja energijo za prehod molekul RNA v jedru Ribonukleoproteidne enote Poleg jedrca je RNA tudi drugod v jedru: - perikromatinska zrna (40-45nm); so elektronsko gosta, obkroena z elektronsko svetlin dvorom; ob robovih heterokromatina; pri zavrti sintezi rRNA se koliina povea; zrna so posamina; - interkromatinska zrna (20-25nm); v skupinah nad kariosomi; - perikromatinska vlakna ; ob robu heterokromatina, vlaknata RNA, izdelek ribosoma, predhodnik zrnc; odstrani ribonukleaza; pri nekaterih jedrih so iz grobih vlaknatih mas in so redko razporejena (zavita telesa). ZGRADBA DNA Sestavljena je iz dveh polinukleotidnih verig, ki potekata antiparalelno (3`5` in 5`3`) glede na poloaj fosfodiestrskih vezi med atomoma dveh sosednjih deoksiriboz.

20

Ti dve verigi tvorita dvojno vijanico DNA. Polinukleotidni verihi sestavlja deoksiriboza, fosforna kislina, purinski duikovi bazi (adenin in gvanin) in pirimidinski bazi (citozin in timin). Verigi povezujejo vodikove vezi med duikovimi bazami, ki so si komplementarne (A=T, CG). DNA raste v smeri 5`3`. DNA je nosilka dednega zapisa in usmerja lastno replikacijo ter prepis v RNA. CHARGAFFOVA PRAVILA Razmerje med A in T je ena 1:1 in razmerje med G in C je 1:1, vendar je razmerje A+T parov in G+C parov lahko razlino. Veje rastline in ivali imajo preseek A+T. Med A in T v deoksiribonukleotidu se tvorita po 2 duikovi vezi, med G in C pa po tri. Koliina citozina je enaka gvaninu, ker mora vsak citozin v eni verigi imeti komplementarni gvanin v drugi. Podobno velja tudi za timin in adenin. Sekvence baz v antiparalelnih polinukleotidih so komplementarne, niso pa enake. SUPERZVITA DNA nedostopna, zato se mora odviti Taka DNA je zvita okoli proteinov, da je lahko stlaena v celico. Strukturo DNA+protein imenujemo nukleosom in je najpomembneji del kromatina. Zaporedna enota superzvite DNA na nukleosomu meri ca. 200 baznih parov. Nukleosom je globularno telo 10-11nm veliko. RIBONUKLEOPROTEIDNE ENOTE Nukleoproteidi so ribosomske podenote; potrebne za sintezo beljakovin v citoplazmi. JEDRCE OZ NUCLEOLUS Elektronsko gosta struktura v jedru, vidna tudi pri svetlobni mikroskopiji. Sestoji iz fibrilarnega (svetlo) in granularnega (temno) obmoja. Glavna naloga jedrca je sinteza RNA na podlagi matrice DNA in proizvodnja ribosomov. - eno ali ve (jedra leznih celic 10+, ker te celice izloajo in proizvajajo velike koliine proteinov) tevilo jedrc kae visoko biosintetsko aktivnost celice. - Nastane v interfazi zaradi delovanja nukleolarnega organizatorja oz jedrcu pridruenega heterokromatina, ki ima informacijo za tvorbi rRNA. - Cona filamentosa nitasto podroje v osrednjem delu = nitke RNA - Cona granulosa nitke RNA nitastega podroja se zdruijo s proteini, ki pridejo iz citoplazme. Izoblikuje se zrnato podroje s 40S in 60S ribosomskimi podenotami. Kljub temu, da pravimo, da je celica v interfazi v fazi mirovanja se moramo zavedati, da je interfazno jedro delavno jedro.

5.3.2. MitozaIzraz so prvi uporabili leta 1870, ko so opisali kromosome nitastega videza, ki se pojavijo tik pred celino delitvijo. Sestoji iz 4 stopenj. Je hitra, traja cca 2 uri. *Celice, ki se ne delijo so nulte celice, matine, ki akajo na delitev. Stopnje mitoze: - profaza (1,5h); - metafaza (20 min); - anafaza (4 min); - telofaza (45 min). Mitoza je proces delitve pri somatskih celicah. Je nain delitve jedra, ki zagotovi nespremenjeno kromosomsko garnituro v herinskih celicah. (Mitoza = kariokineza = posredna jedrna delitev, citokineza= delitev celice). Pri mitozi se jedro popolnoma reorganizira. V jedru se pojavijo mono barvljiva nitasta telesa oz kromosomi, ki zamenjajo kromatinska zrna interfaznega jedra. znailnost mitozne slike kariokineza delitev jedra, obiajno jo spremlja e citokineza, delitev celice. Pri miinih skeletnih celicah ta ne nastopi, celice so vejedrne. Citokineza je postopek, pri katerem se eno celino telo razdeli na dve genetsko identini herinski celici, ki imata priblino enako koliino citoplazme. Novo nastali celici sta genetsko razlini kot materinska celica. Mitoza ohranja tevilo kromosomov, daje nove celice, ki omogoajo rast celine skupine, obstoj ter obnovo organizma. Loimo:

21

-

zaprto mitozo: pri enocelinih evkariontih (kvasovke). Delitveno vreteno se oblikuje znotraj neokrnjene jedrne ovojnice (tudi kondenzacija kromosomov); odprto mitozo: pri veini rastlin in ivali jedrna ovojnica med mitozo razpade.

Podvojitev centriolov - S faza celinega cikla: DNA 2x, centrosom 2x - Centrosom/centriola: 2x pravokoten mikrotubul. Amorfni material, ki obdaja centrosom imenujemo centrosfera. o Proti koncu G1 celinega cikla se centriola prineta odmikati drug od drugega. o V S fazi se zane pravokotno na osnovna razmaknjena centriola pojavljati drug centriol. Centrosom: 2 centiola, ki leita pravokotno drug na drugega. Je podroje citoplazme v bliini jedra sestavljeno iz pravokotnih centriolov in centrosfere. Iz centrosfere arkasto izhajajo mikrotubuli delitvenega vretena. Mitotini aparat: V citoplazmi se ustvari mitotini aparat, ki ga tvorita dva astra vsak na svojem polu, ki ju oblikuje par centriolov. V fiksnem preparatu je aster skupina vlaken, ki konvergira proti centriolu. Iz astrov se izdelajo mikrotubuli, ki oblikujejo delitveno vreteno in se pripenjajo na kromosome, ki so razporejeni v ekvatorialni ravnini jedra. Vsak aster, ki obdaja centrosfero in mitotino vreteno vlee kromosome na svojo stran. V zakljuni fazi citokineza se citoplazma razdeli na dve enaki loeni celici. ZGRADBA KROMOSOMOV V MITOZI Kromosom : struktura v jedru celice, ki nosi gene. Sestavljen je iz DNA, histonskih in nehistonskih proteinov. V celinem ciklu so kromosomi vidni le med mejozo in mitozo, ker imajo tedaj poveano tevilo in specifino zgradbo. Homologni kromosom sestavljata 2 kromosoma istega tipa. En od oeta in en od matere. Osnovna sestavina kromosoma je kromatida iz dvojne vijanice DNA, ki se je podvojila v S fazi. V mitozi je kromosom podvojen, sestavljata pa ga dve sestrski kromatidi, ki se stikata na podroju centromere. Tu je konstitutivni heterokromatin, ki ostane neprepisan skozi celoten celini cikel. Na povrino centromere se prilega beljakovinska struktura, ki jo imenujemo kinetohor (med profazo mitoze). Na kinetohor se pritrdijo mikrotubuli delitvenega vretena. Na nivoju elektronske mikroskopije vidimo, da ima kinetohor 3 ali 4 plastno zgradbo: - notranja ploa se neposredno prilega centromeri , sodeluje pri oblikovanju in stabilnosti kinetohora; - zunanja ploa je bogata s proteini in ima pomembno vlogo pri vezavi mikrotubulov na kinetohor. Ploi kinetohora sta loeni z elektronsko svetlim obmojem 3 lamelarna zgradba kinetohora. e na zunanjo ploo niso vezani mikrotubuli se na strani zunanje ploe opazijo nitasti proteini, ki veejo mikrotubule. To je fibrozna corona (4. lamela). Veplastni kinetohor je viden le med mitozo. Med interfazo ima centromera le videz zgoene kepe heterokromatina, ki je ne moremo loiti od ostalih podroij heterokromatina v jedru. Telomera je distalni konec kromosomske roke. Encim telomeraza preprei krajanje telomere, ki je znailno za telomere pri staranju. Mitoza je zapleten proces, pri katerem se energija porablja. Skoraj vsa energija se porabi za razdelitev podvojenih kromosomov. V obdobju mitoze so zato vse ostale naloge celice zmanjane na minimum. Zmanjano je prepisovanje DNA v RNA, prevajanje mRNA v polipeptide, slab odziv na zunanje draljaje.

5.3.2.1. Stopnje mitoze1. PROFAZA Prehod iz G2 v mitozo se zane z opazno kondenzacijo kromosomov in z razpadom jedrca. Kondenzacija se pogosto zane na periferiji jedra (omejena podroja). Oblikujejo se znailne pare niti: sestrske kromatide, ki so prvi opisane leta 1870 (mehanizem, ki omogoa kondenzacijo pa ele v zadnjih 10 letih). Pri tem sodeluje kondenzin, kompleks petih proteinov, ki pomaga pri zdruevanju kromosomov. Profaza se zane v jedru z razpadom jedrca. V citoplazmi kraji mirkotubuli obdajajo podvojena centriola, ki se zaneta razmikati in potujeta ob jedrni ovojnici. Spremembe citoskeleta: veina mikrofilamentov razpade, tudi tisti, ki gradijo lamino fibroso ter aktinski oz stresni filamenti. Med mitozo je zato celica morfoloko kroglaste oblike.

22

Spremembe citoplazemskih organel: ER in GA razpadeta na manje meike oz vezikle. 2. PROMETAFAZA Zane se nenadno, z razpadom jedrne ovojnice. Mikrotubuli (iz centrosomov) penetrirajo skozi luknje v ovojnici v jedro, kjer se pripno na kinetohore kromosomov. Ker so mikrotubuli prosti nestabilni, se jih za 5x povea stabilnost. Po razpadu jedrne ovojnice je ER razpren po celici v obliki veziklov. Kinetohor je 3-lamelaren. Vsaka sestrska kormatida ima svoj kinetohor. Oba kinetohora sta pod kotom 180 drug na drugega. Samo eden od kinetohorov je obrnjen proti polu delitvenega vretena. Organizacija delitvenega vretena: Za zrelo delitveno vreteno je znailna bilateralna simetrina struktura centriola, ki sta se v metafazi pomikala ob jedrni ovojnici v prometafazi doseeta nasprotna celina pola. Mikrotubuli se pripno na kinetohor. Na vsakem polu celice je tako aster iz katerega v vse smeri arijo mikrotubuli iz centrosoma. Loimo 3 oblike mikrotubulov: 1. Kinetohorni mikrotubuli segajo od celinega pola do kinetohora. - konec: poasi rasto proti centriolu + konec: hitro rasto proti kinetohoru Na ta nain (+,-) je onemogoeno gibanje, ki razporedi kromosome na sredino med pola. Pravimo, da se oblikuje metafazna ploa. 2. Interpolarni mikrotubuli segajo na drugo polovico celice in se ne pripenjajo na kinetohor. Pogoste so reakcije med njimi in tovrstnimi mikrotubuli nasprotnega pola. 3. Astralni mikrotubuli se irijo iz astra in so orientirani proti celini membrani. Tu se povezujejo s celinim cortexom, ki je oblikovan iz aktinskih filamentov in se nahaja tik pod celino membrano. Ta povezava omogoi pravilen poloaj vretena. 3. METAFAZA Pojavi se kromosomska metafazna ploa; kromosomi se zberejo v ekvatorialni ravnini (vsi!) kontrolna toka! Vsi kromosomi morajo imeti dipolarno orientacijo en kinetohor gleda na en pol, drug pa na drugega. Tok mikrotubulov in oscilacija: Dolina kinetohornih mikrotubulov je priblino konstantna, eprav se mikrotubuli spreminjajo; na + konec se pripenjajo enote tubulina, na koncu pa se odstranjujejo (v=10/s). Enote tubulina tako potujejo od + dela proti delu. To imenujemo tok mikrotubulov oz trademilling. Kromosomi metafazni ploi se ves as preprivajo in odkrivajo. Delajo manje ekskurzije po ekvatorialni ravnini. cca 1,4 m/min. 4. ANAFAZA Zane se, ko so vsi kromosomi urejeni, kar sovpada z loevanjem sestrskih kromatid. Anafazo delimo na: - anafaza A: loevanje kromatid in potovanje proti celinima poloma (mikrotubularni tok) - anafaza B: podaljanje celinega telesa; posledica je krajanje kinetohornih in daljanje polarnih mikrotubulov. 5. TELOFAZA Ponovno se oblikuje jedrna ovojnica na povrini na polih kondenziranih sestrskih kromatid. V tem obdobju se zane tvoriti tudi celina brazda. 6. CITOKINEZA Razdeli celico na 2 identini herinski celici, pri emer pomaga kontraktilni obroek. Na celinem ekvatorju se aktinski filamenti razporedijo pod membrano in se poveejo z miozinskimi filamenti (tip II). Miozinski in aktinski filamenti skupaj oblikujejo tenzijo, pritisk na membrano, ki ga omogoi lahkotno sproanje kalcijevih ionov. Tenzija oblikuje brazdo, pride do kontrakcije celice. Pri herinski brazdi sta celici povezani s citoplazemskim mostiem. Ta vsebuje polarne mikrotubule obdane z gosto amorfno snovjo. vmesno, srednje ali flemingovo telo. REZULTAT mitoze je celica, diploidna (2n), torej z diploidnim tevilom kromosomov.; dve identini kopiji materinske celice. Mitoza NE prispeva k variabilnosti! MOLEKULARNI NADZORNI SISTEM ne dopua, da bi se izvedla naslednja faza celinega kroga, e ni bila dokonana predhodna. Delitev je torej uravnavana na molekularnem nivoju.

23

CDK - ciklin odvisna kinaza; je encim za nadzor progresije celice v celinem krogu. Ciklini uravnavajo aktivnost CDK in kontrolirajo nadaljevanje celotnega celinega kroga. Veejo se na molekule CDK v razlinih stopnjah in s tem doloajo katere proteine bo CDK fosforilizirala. Ciklini nadzirajo dve toki mitoze. Njihova prisotnost je potrebna za njen zaetek, odsotnost pa za konec. Pri sesalcih je za uravnavo celinega kroga potrebnih vsaj 8 razlinih ciklinov in vsaj 6 razlinih ciklina odvisnih baz. Zdruevanje ciklinov in CDK je specifino, odkrili so le nekaj kombinacij vezav: Ciklin E + CDK II : prehod G1S Ciklin B + CDK I : prehod G2 mitoza Pri obeh prehodih lahko celica ustavi napredovanje cikla, e niso doseene ustrezne okoliine napredovanja dve toki nadzora! - Dejavniki, ki lahko ustavijo napredovanje kroga, e niso doseeni pogoji za delitev. - Pri napakah ni popravkov mutacije, lahko pride tudi do spremembe celice v rakasto celico. Med mitozo se znailna jedrna membrana raztopi, jedra ve ne prepoznamo, izgubi pa se tudi jedrce. Namesto kromatinskih zrn se pojavijo nitasti kromosomi, ki so vzdolno iz dveh polovic oz kromatid, ki sta speti v podroju centromere. Geni so osnovne enote na kromosomu, ki usmerjajo aktivnost celice. Vsaka od herinskih celic po delitvi dobi natanen posnetek materinske celice, torej isti genski sestav v kromosomih. V pripravi na mitozo se geni podvojijo, kar zadeva podvojitev dvojne vijanice DNA (S faza interfaze). Razcepitev kromosoma na dve kromatidi je tako strukturni pojav saj kromosom in kromatide poleg DNA vsebujejo tudi druge komponente. Na doloeni stopnji se kromatidi povsem loita dobimo tetraploidno celico (4n kromosomov).

5.3.3. MejozaMejoza je proces zorenja spolnih celic. Sestavljena pa je iz dveh delitev: - mejoza 1 (redukcijska delitev); - mejoza 2 (ekvacijska delitev). Med obema delitvama je interfaza interkinesis. Rezultat mejoze pa je celica s haploidnim tevilom kromosomov. 1) MEJOZA 1 Pred mejozo 1 se podvoji DNA v S fazi celinega kroga. Za redukcijsko delitev je znailna dolga profaza 1, ki je vestopenjska (preleptoten, leptoten, zigoten, pahiten, diploten, diakineza), sledi metafaza, anafaza in telofaza s citokinezo, nato pa kratka interfaza brez S faze. Emu sledi mejoza 2, ki je podobna mitozi. PROFAZA 1 *Preleptoten = preleptonema Kromosomi so tanki, teko opazni, le spolni kromosomi so vidni kot kompaktna telesa (heteropiknotina). *Leptoten=leptonema Je kratek, traja le nekaj ur. Kromosome vidimo kot dolge niti, ki oblikujejo kapljiaste zadebelitve kromomere. *Zigoten=zigonema=amfiten Kratka stopnja profaze 1. Homologni kromosomi se prino urejati v pare: - ? Ne povsem zdruena homologa. Homologni kromosomi se najprej postavijo drug ob drugega, DNA sekvence poiejo komplementarno zaporedje drugega kromosoma. - Sinaptonemalno kompleks =0,15-0,20m Oblikuje se med prilenima kromosomoma in nekako zdruuje homologna kromosoma. Zgradba sinaptonemalnega kompleksa spominja na cesto. Sprednji del = centralni element=vmesna snov ima dve stranski roki=lateralna elementa. Preni elementi povezujejo lateralna elementa z vmesno snovjo. *Pahiten oz pahinema Proces oblikovanja sinaptonemalnih kompleksov se poplnoma oblikuje v pahinemi. Znailna je dvojna zgradba niti (bivalenina). 4. kromatide, 2 kromosoma v vzdolni drubi (kromatidna tetrada). V sinaptonemalnem kompleksu lahko opazimo rekombinacijske vozlie (mejoza povea genetsko raznovrstnost) na mestih, kjer pride do prekrianja. Pahinema je dolga, lahko traja tudi nekaj let. *Diploten=diplonema=diplofaza

24

Homologna kromosoma prineta z razdruevanje, sinaptonemalni kompleks izgine. Diploten je dolga stopnja. Predvsem pri enskah je aktivnost kromosomov velika. DNA se prepisuje v RNA za material, ki se bo uporabil v prvih delitvah med embrionalnim razvojem. Pri dvoivkah dobijo kromosomi znailno obliko zank: lumpbrush kromosomi. Zanke vidimo, ker Dna prilegajo nastajajoi transkripti in ustrezni proteini. Zdruenost s hiazami preno prekrianje, crossing over, vsaj en hiazem na bivalent. *Diakineza Kromosomi se krajajo in debelijo, zmanja se tevilo hiazem oz mest, kjer je prilo do crossing over. Pride do gibanja hiazem vzdolkromosomskih rok proti telomeri terminalizacija. Homologi so na koncu speti le e s svojimi konci, jedrce izgine. Obe sestrski kinetohori sta pri mejozi na isti strani, kar omogoi potovanje celotnega homolognega kromosoma proti enemu polu celice. PROMETAFAZA 1 Kondenzacija kromosomov dosee vrhunec, razpade jedrna ovojnica. Mikrotubuli delitvenega vretena se veejo na kromosome podobna mitozi METAFAZA 1 Kromosomi se razporedijo v ekvatorialni ravnini (mitoza). Centomere so pripravljene na razdelitev. ANAFAZA 1 Sestrski kromatidi vsakega homologa se gibljeta proti ustreznemu celinemu polu. Podalja se celino telo. TELOFAZA 1 Oblikuje se jedrna ovojnica. CITOKINEZA 1 Rezultat delitve sta 2 diploidni celici. Temu sledi kratka interfaza brez S faze podvojevanja dednega materiala. 2) MEJOZA 2 Je zelo podobna mitozi. Ima tiri stopnje: - profaza 2 (kratka, pojav delitvenega vretena); - metafaza 2 (ekvatorialna ravnina); - anafaza 2 (potovanje na pola); - telofaza 2 (4 jedra s po eno kromatido, kromosom). SAMEC vs SAMICA Samec spermatogonij spermatogeneza 4 spermatide s haploidnim tevilom kromosomov (n) gredo v proces spermatogeneze oz preoblikovanja kroglaste spermatide v spermij (biek, akson). Samica oogonij Pri samicah je proces esto ustavljen za dalja obdobja. Pri vretenarjih se vsi primarni oociti ustvarijo pred rojstvom. Te celice vstopijo v mejozo 1, ki se ustavi v profazi. Pod vplivom spolnih hormonov nekateri primarni oociti zakljuijo redukcijsko delitev. Dobimo sekundarne oocite. Sledi dalja prekinitev v metafazi mejoze 1. Delitev po konani mejozi 1 je neenaka. Dobimo 4 celice. Ena celica vsebuje vso citoplazmo, nastanejo pa tudi 3 polarna telesca, ki propadejo. 2.mejoza Ob ovulaciji nastopi (se sprosti) sekundarni oocit, ki se ob fertilizaciji ele razvije. Iz sekundarnega oocita spet dobimo 1 jajece in eno polarno telesce. Jajece potrebuje material za razvoj embria!

5.4. Odmiranje celictevilo celic v tkivu je omejeno in je odvisno od delitev in odmiranja celis, kar pa je naraven, fizioloki proces. Z mitotskimi delitvami se nadomeajo celice, ki so odmrle zaradi fiziolokih dejavnikov (epiteliji) ali pa take, ki so odmrle zaradi travme (arenje sonca). Poznamo dve vrsti odmiranja celic: nekroza in apoptoza.

25

1) NEKROZA Je patoloka celina smrt, ki nastopi zaradi ekstremnih sprememb v okolju (hipotermija, sprememba pH, pomanjkanje kisika, pokodba) Pri spremembi okolja se pokoduje zunanja celina ovojnica oz plazmalema. Tako v celico vdrejo razni agensi (voda, ioni) in povzroijo nabrekanje celinih organel. Pride do raztopitve oz lize celice, lize citoplazme. Pri tem se sprostijo encimi KF iz lizosomov, ki najprej uniijo lastno celico nato pa postopoma e sosednje celice, dobimo t.i. vnetni odgovor. (trn v nogi boleina vnetje propadli makrofagi) 2)APOPTOZA Celina smrt, ki nastopi v fiziolokih okoliinah, pri tem pa ne pride do prekinitve membrane. Je aktiven, genetsko voden proces, nekaken samomor celice. Apoptoza se redno pojavlja pri oblikovanju tkiv. tevilne apoptoze so potrebne v asu embrionalnega razvoja, pa tudi tedaj, ko je potrebno vzdrevati stalno tevilo celic v e diferenciranem tkivu, saj sicer lahko pride do benignih ali malignih tumorjev. Apoptozo lahko povzroi preve ali premalo rastnih faktorjev, virusne infekcije ali pa motnje v regulaciji celinega ciklusa. Apoptoza je 3-fazen proces: - indukcijska faza: razlini signali usmerjajo celico na pot apoptoze; - kontrolna faza: celica se odloi kaj se bo z njo zgodilo, lahko preivi apoptozo ali pa umre; - faza razgradnje: je nepovratna, opazimo lahko tevilne morfoloke in biokemijske spremembe, npragregacija kromatina (zgoevanje), kondenzacija citoplazme, razpad na apoptotska telesa odstranijo MF, cepljenje DNA z endonukleazami (odmrtje pred morfolokimi spremembami). Apoptotska telesa se odstrani z makrofagi ali sosednje celice z fagocitozo. Epitelna apoptotska telesa pa se lahko odluijo (izriniejo iz epitela) v lumen nekega organa (koa). Pri apoptozi ne zaznamo vnetnega procesa. Najznailneja je sprememba jedra, v katerem se kromatin zgoanje in formira ostro loene skupine na periferiji jedrne ovojnice. Mitohondriji ostanejo nespremenjeni. Apoptozo prikaemo z metodo tunel. AVTOFAGIJA in AVTOLIZA Lizosomi vsebujejo tevilne hidrolitine encime, kisle fosfataze, ki cepijo bioloke snovi v kislem pH. V ivi, zdravi celici so ti encimi v notranjosti organela z enojno membrano, delujejo pa le ob stiku z materialom za razgradnjo. e se pokoduje lizosomalna membrana se encimi sprostijo in raztopijo lastno celico. To imenujemo avtoliza Avtofagosom nastane, ko se lizosom zdrui z doloenim delom citoplazme oz celinim organelom. Lizosomalni encimi ta del razgradijo, ta proces pa imenujemo avtofagija oz samortje. Na ta nain celica odstrani organele, ki ji niso ve potrebni. Glukagon v jetrih lahko sproi avtofagijo, poveanje citolizosomov in zmanjnje primarnih lizosomov.

5.5. Endomembranski sistemVsaka evkariontska celica je zgrajena iz jedra in citoplazme, ki ju ovija plazmina membrana. DNA je od ostalih delov citoplazme loena z jedrno ovojnico, ki je povezana s citoplazemskim organelom - ER. V citoplazmi celice se odvija najve procesov. Citoplazma je prepredena s sistemom notranjih membran, ki citoplazmo razdelijo na tevilne predelke, kar pa je osnovna znailnost evkarionta. Vse strukture znotraj citoplazme, ki so omejene s celino membrano so celine organele, ki imajo znailno biokemijsko sestavo, zgradbo, strukturo in funkcijo. Membrana vsej citoplazemskih organel je lipidni dvoslojnik in je v tem smislu po lastnostih enaka plazmini membnrani. Membrane se lahko med seboj zdruujejo ali razdruujejo, med njimi in znotraj njih pa potekajo pomembni metabolni oz biosintetski procesi. Preko membran poteka tudi izmenjava snovi: - med lumnom organele in citoplazmo (ven); - med citoplazmo in lumnom organela (notri). Strukture: endoplazemski retikulum(ER), Golgijev aparat (GA), lizosomi, endosomi, drobne (sekrecijske) vakuole, mitohhondriji (M), peroksisomi (P), kloroplasti (K). Pri M, K in P ima membrana drugano strukturo. Vse, kar se nahaja izven citoplazemskih organel imenujemo citosol ali celini matriks. Ta vsebuje: - ribosome;

26

elemente citoskeleta (mikrotubule, miozinske in aktinske filamente, intermediarne filamente); specializacije apikalne povrine (biek centriol, bazalno telo; migetalke- centirol, bazalno telo; mikrovili aktinski filamenti). Znotraj celinih organel so spravljeni doloeni encimi, ki regulirajo delovanje posameznih organel. Difuzijske bakterije predstavljajo oviro, povezano s funkcijo celice. SESTAVINA PLAZMINE MEMBRANE Plazmina membrana je lipidni dvoslojnik, debela je priblino 7nm (6-10nm).Membrana ima 3-lamelarno zgradbo, dve elektronsko gosteji in eno elektronsko redkejo plast. To trilamelarno zgradbo imenujemo membranska enota. - hidrofilni del: fosfatna glava zunaj (2nm); - hidrofobni del: alifatski repi vmes (3,5nm); - hidrofilni del: fosfatna glava - k citoplazmi (2nm). Membransko enoto sestavljajo predvsem lipidi in beljakovine. Vsebujejo pa tudi oligosaharide, pripete na lipid (glikolipidi) ali na peptid (glikopeptidi). Najpogosteji fosfolipidi v evkariontih so: fosfatidil serin, fosfatidil etanolamin (noter) in fosfatidil holin, sfingomielin (ven). Veina membnran vsebuje tudi glukolipide in steroide holesterol. Beljakovinske enote oz globuli v membrani so glavna sestavina veine biolokih membran, pomembne pa niso le kot mehanina sestavina, pa pa tudi kot nosilke oz prevodnice pri transportu. Lahko imajo regulatorne ali razpoznavne lastnosti. V membrani so beljakovinske narave tudi tevilni encimi, receptorji razlinih vrst. Veina ima razlino tevilo beljakovinskih molekul (najmanj ivna celica, najve pa mitohonsdrijska membrana). Te molekule so neposredno vkljuene v lipidni dvoslojnik. Nekatere z obema terminalnima koncema molijo iz membrane. V membransko enoto so nekovalentno privreni beljakovinski kompleksi z razlinimi funkcijami. Membranske enote celice so specializirane: - zunanja 10nm; - notranje 5-7nm (ER; GA). Memnrana je asimetrilna zaradi glukokaliksa na zunanji strani ter zaradi raznih diferenciacij membran, ki so povezane z endocitozo in eksocitozo. MEMBNRANSKI FLUIDNI MOZAINI MODEL The fluid mosaic model Zdruuje pomembna spoznanja o zgradbi celine membrane, Gre za to, da so glavne membranske sestavine (lipidi, beljakovine, oligosaharidi) vanjo vsajene (pritrjene) z nekovalentnimi vezmi. Zato membrano lahko razprijo topila, denaturanti in detergenti, eprav ti ne razlomijo pravih kemijskih povezav. Zaradi nekovalentnih vezi lahko lipidi in proteini ter oligosaharidi v membrani opravijo doloena gibanjaPravimo, da imajo membrane navidez tekoo strukturo, ter da so lipidi in proteini razporejeni mozaino. Prva sta the fluid mosaic model opisala Singer in Nicholson. MEMBRANSKA ENOTA (k videzu in nastanku prispevajo predvsem beljakovine) Plazmina membrana lipidni dvoslojnik je troplas TEKONOST MEMBRANE Zasnova tekonosti membrane upoteva, da se lahko lipidi in proteini gibljejo lateralno oz bono v lipidnem dvoslojniku oz v ravnini. To dokazujejo z vezavo delcev zlata ali ogljika na membrano, pa tudi z opazovanjem gibanja protiteles, ki se veejo na celine receptorje. Limfocit + protitelo za doloen membranski Ag Kopienje Ag na tistem koncu, kjer sta GA in centrosom. Tu se oblikujejo pinocitotine invaginacije in meiki v katerih je kompleks Ag-PT. Z znianjem temperature strdimo membrano in zadevo upoasnimo. Zdruitev dveh celic z razlinimi Ag (povrinsko) Z virusom Sendai pospeimo zdruitev membran mije in loveke celice. Dobimo heterokariontsko celico z dvema jedroma. e vsako celico (membrane) oznaimo z razlinim fluorescentnim markerjem (FiTC rhodamine) najprej po zdruitvi opazimo obmoje dveh membran, ki pripadata prejnjima celicama, nato pa se membrani Ag pomeajo do te mere, da jih ne moremo ve razlikovati. FAGOCITOZA IN PINOCITOZA - ENDOCITOZA FAGOCITOZA

-

27

Zunanja plazmina membrana tesno obda delce, ki jih celica sprejme. Te delce v celici opazumo, kot fagosome oz vakuole. Obdani so z membrano. PINOCITOZA Na enak nain lahko celica sprejema tudi raztopljene makromolekule iz tekoin. EKSOCITOZA Je nasprotna endocitozi. Membransko obdani meiki se pridruijo membrani, ki se na ven razpre. Z endocitozo se velik del zunanje membnrane izdvoji in odda v notranjost celice, kar mora celica uravnati s stalnim dodajanjem drugih membran k zunanji. povratna pinocitoza, eksocitoza Na tam nain se poveuje tudi mem brane med celino rastjo. FAGOCITOZA Pomemben mehanizem prehranjevanja protozoojev. Pri mnogocelinih organizmih pa funkcijo obrambe pred prahom, kolodi, tujki, bakterijami prevzame drug obrambni mehanizem. visoko organiziran proces Razdelitev membrane na pododdelke ni pri vseh celicah enaka, odvisna je predvsem od funkcije celice. Vse evkariontske celice naj bi imele popoln komplet celinih organel, ki so potrebne za produkcijo energije, razne metabolne procese, za biosintezo in za razgradnjo. Celica lahko razgradi samo sebe avtofagija, avtoliza ali pa razgrajuje tujke (veliko lizosomov s kislo fosfatazo). tevilo posameznih organel je zelo razlino glede na tip celice (prokariont, jetrna celica, celice pankreasa, revesna epitelna celica). - Prokariont: reven, ne vsebuje organel. - Hepatocit: je celica s specializacijo za konstituitivno sekrecijo oz za izloanje. To je bipolarna celica, v njej so mesta sinteze, transporta sintetiziranih snovi, za izloanje snovi v zunajcelini prostor. Sekrecija pri hepatocitu ni uravnavana. Celica je metabolino aktivna zato ima ve organel vzdol biosintetskih poti. Po drugi strani pa hepatocit sprejema kisik, hrano, kri, zato ima razvito tudi endocitotsko pot za sprejem sn