Medicinska Biologija B1 *Prerađena verzija Juraj Jug, 2013. 1. STANICA 1.1. Općenito o stanici 1) Osnovna građevna jedinica – jedinica biološke aktivnosti omeđena staničnom membranom 2) Ima vlastiti metabolizam 3) Mogućnost samoreplikacije (umnažanja) 4) Relativno je samostalna (primjer jednostanični organizmi) - - - Sve stanice su omeđene plazma membranom koja sadrži polupropusnu barijeru In vitro kultura stanica je metoda uzgajanja stanica izoliranih iz tkiva višestaničnih organizama na hranjivoj podlozi, laboratoriju ili u posebnim uređajima Glavna podjela živih stanica vrši se prema prokariotima i eukariotima Sve stanice su potekle od jedne prije 3,8 milijardi godina kada se samoreplicirajuća RNA okružila fosfolipidnom membranom. Karakteristika stanice Veličina Jezgrina ovojnica Prokariotska stanica 1-10 μm Samostalni, kružni, bez nukleosoma Mitohondriji i kloroplasti 1-10 μm Samostalni, kružni, bez nukleosoma Odsutan Odsutni Eukariotska stanica 10-100 μm Višestruki, linearni, vezani na nukleosome Prisutan Prisutni Golgijevo tijelo Endoplazmatski retikulum, lizosomi i peroksisomi Mitohondriji Klorofil Ribosomi Mikrotubuli, intermedijarni filamenti, mikrofilamenti Odsutni Izvan kloroplasta Mali Odsutni Prisutni U kloroplastima Veliki Prisutni / / Mali Odsutni Odsutan Odsutni Danas više od 10 milijuna vrsta živi na Zemlji, a svaka se vjerno reproducira (većina su jednostanični organizmi) Svi nose nasljednu informaciju u obliku DNA, a danas je poznato da se gen čovjeka može unijeti i u DNA bakterije (eksprimacija gena) Usporedbom genoma predstavnika iz svake grane stabla vidi se puno zajedničkih gena, a tijekom evolucije su se pojavili novi geni: a) Intragenskom mutacijom b) Duplikacijom gena (sličan gen u istoj stanici) c) Pucanjem dvaju gena i njihovim premještanjem (novi gen) d) Horizontalni transfer gena (između dvije vrste uz pomoć virusa) Karakteristike gena: a) Svaka DNA iste građe i replicira se na identičan način b) Svi živi organizmi imaju RNA kao međuprodukt i svi proizvode proteine c) Veličina genoma nije u korelaciji s kompleksnosti organizma 2 PROKARIOTI - Mali i jednostanični organizmi koji često imaju staničnu stijenku (jedan citoplazmatski odjeljak – DNA, RNA, proteini i nukleoid) - Vrlo rano u evoluciji se dijele na: 1) ARCHAEBACTERIA : a) Metanogeni – žive u anaerobnim uvjetima, proizvode metan (močvare, kanalizacija i crijeva) b) Termoacidofili – žive na termalnim izvorima i vulkanima c) Halofili – žive u ekstremno slanim uvjetima 2) EUBACTERIA: - Imaju puno veće genome od archaebacteria, imaju postojeće organele, citoskelet i jezgru, a membrana im je bez stanične stijenke (elastična) EUKARIOTI - Vjerojatno su se razvili kao predatori - Citoskelet stanici omogućuje promjene oblika (DNA je u jezgri – zaštita od pucanja kod pokretanja stanice) - Razvitak poboljšan uz endosimbiotsku teoriju o ulasku mitohondrija i kloroplasta u stanicu (hibridni genomi u mitohondrijima i kloroplastima + jezgra) - Imaju velike genome (čovjek ima 1000 puta više parova baza od bakterija i 20 puta više gena) - Veliki broj gena kodira proteine koji služe za regulaciju aktivnosti ostalih gena EKSPERIMENTALNI MODELI: 1) Eschericia coli – jednostavan genom od oko 4 milijuna parova baza, kodira oko 4000 proteina i brzo se razvija (dijeli se svakih 30 min). Pomaže kod razumijevanja replikacije DNA, dekodiranja genetskog koda, ekspresije gena i razumjevanja sinteze određenih proteina. 2) Kvasci (Saccharomyces cerevisiae) – najjednostavniji eukarioti, genom od 14 milijuna parova baza, 16 kromosoma, imaju citoskelet i organele. Moguće je promatrati – replikaciju DNA, transkripciju, obradu RNA, sortiranje proteina i stanični ciklus 3) Plijesan (Dictyostelium discoideum) – jednostanični eukariot koji ima genom 10 puta veći od E. coli (uz obilje hrane živi kao jednostanična ameba – hrani se bakterijama, kvascima,…). Može agregirati u višestanične strukture pa čini granicu između jednostaničnih i višestaničnih organizama, a posjeduje i staničnu signalizaciju. Mobilna je pa se na njoj mogu uočavati i uzroci pokreta. 4) Nematode (Caenorhabdatis elegans) – genom od 100 milijuna parova baza, veći od jednostaničnih, jednostavan organizam. Pri razvitku višestaničnog organizma dolazi do diferencijacije stanica – posebno dobro izraženo. 5) Vinska mušica (Drosophila melanogaster) – važan organizam za razvojnu biologiju i genetiku 6) Kralježnjaci: a) Xenopus laevis – rani embrionalni razvoj, velika jaja i razvija se izvan tijela majke b) Miš – pojave primjenjive na čovjeka, veliki broj mutanata, stvaranje transgeničnih jedinki. Najčešće u primjeni kao modeli za ljudske bolesti - FRAKCIONIRANJE STANICA – proces koji obuhvaća lizu stanice, izolaciju pojedinih organela te izolaciju specifičnih proteina karakterističnih za svaku pojedinu vrstu stanice. Mogu se razbiti mikserom ili homogenizatorom. Prema veličini izdvajaju se ultracentrifugom, a ovisno o brzini rotacije različite organele odvajat će se na različitim nivoima (centrifugiranje u gradijentu gustoće) 3 - KROMATOGRAFIJA – stavljanje ekstrakta tkiva ili stanica na vrh duge cilindrične kolone ispunjene kromatografskom smolom ili gelom (neki proteini putuju brže pa se na taj način frakcioniraju) - ELEKTROFOREZA – metoda bazirana na činjenici da ako se protein nađe u električnom polju da će se kretati ovisno o svom naboju i veličini. Modificirana verzija ove naziva se SDS poliakrilamid elektroforeza. Poliakrilamid je medij koji služi kao podloga za putovanje, a SDS je negativno nabijen deterdžent koji se veže na hidrofobne dijelove proteina uzrokujući njihovo razdvajanje u polipeptidne lance. Rezultat elektroforeze je mješavina proteina razdvojena u brojne proteinske pruge (bandove) poredane prema molekularnoj težini i obojene nakon završetka elektroforeze. Primjenjuje se na uzorcima seruma ili urina bolesnika kod kojih se sumnja na određene bolesti. MIKROSKOPI - Tipična životinjska stanica 10-20 μm promjera je petine najmanjeg vidiljivog predmeta - Kao početak stanične biologije uzima se 1838. Godina kada su Schwann i Schleiden otkrili da su sve biljke i životinje građene od stanica - 1665. Robert Hook – otkriće mikroskopa omogućilo je proučavanje stanica - Svaki mikroskop ima ograničenje da ne može razlučiti predmete manje od valne duljine zraka koje koristi (svjetlosni – valna duljina vidljive svjetlosti – do 700 nm) 1) SVJETLOSNI – svjetlost prolazi kroz stanicu, živa stanica je prozirna pa se obično boja i fiksira. Boja povećava kontrast preparata ali mu ne mijenja sastav. Najbitnija karakteristika svjetlosnog mikroskopa je njegova moć razlučivanja, a razlikujemo scaning (obični) i imerzijski objektiv. 2) MIKROSKOP S TAMNIM POLJEM – svjetlo obasjava objekt sa strane pa preparat svijetli na tamnoj podlozi. 3) FLUOROSCENTNI MIKROSKOP – fluoroscentne molekule apsorbiraju svjetlo jedne valne duljine, a emitiraju drugu (veću duljinu). Filter je složen tako da propušta samo valnu duljinu koja se emitira pa predmet svijetli u pozadini. Koristi se najčešće kod živih stanica. 4) KONFOKALNA MIKROSKOPIJA – kombinira fluoroscentnu mikroskopiju s elektronskom analizom slike (3D rezultat). Mali snop svjetla (laser) se usmjeri na uzorak do određene dubine, a emitirano fluoroscentno svjetlo se nakuplja na detektoru (kameri). 5) ELEKTRONSKI MIKROSKOP – valna duljina elektrona se povećava ako im raste brzina. (100 000 V daje λ = 4 pm, a zbog aberacije leća moć razdvajanja mikroskopa pada na oko 0,1 nm – 1000 puta više od svjetlosnog). Fiksacija preparata se obično vrći solima teških metala koji daju kontrast za odbijanje elektrona (gusti materijali). a) TEM (Transmisijski elektronski mikroskop) – sličan princip kao i svjetlosni mikroskop b) SEM (Skenirajući elektronski mikroskop) – koristi se za cijele stanice, a elektroni se odbijaju od površine koja je prekrivena teškim metalima. VIRUSI - Najpoznatije vrste posebno značajne u biologiji su bakteriofagi, RNA virusi (retrovirusi) od kojih je najpoznatiji virus HIV-a, DNA adenovirusi (uzročnici prehlade). - Sposobni su unositi genetski materijal u stanicu kako bi preživjeli PROTEINI - svaki polipeptidni lanac sadrži amino skupinu (aminoterminalni kraj ili N terminalni kraj) i na drugom kraju slobodnu karboksilnu skupinu (karboksi-terminalni kraj ili Cterminalni kraj) - razlikujemo 4 vrste strukturne organizacije proteina: 1) Primarna struktura – redoslijed aminokiselina je određen nukleotidnom sekvencom gena 2) Sekundarna struktura – protein se savija u α uzvojnicu ili β ploču vodikovim vezama 4 - - - - - 3) Tercijarna struktura – prostorno organizirana struktura uzvojnice u globularni oblik učvršćena kovalentnim vezama (npr. Disulfidni mostovi) 4) Kvaterna struktura – spajanje dva ili više istih ili različitih polipeptidnih lanaca (primjer je hemoglobin) chaperoni su tzv. molekularni pratioci jer omogućuju savijanje polipeptidnog lanca u korektnu konformaciju pri čemu se sprečava vezanje drugih proteina za upravo sintetizirane lance α uzvojnica karakteristična je za transportne proteine membrana i receptore β nabrana ploča nalazi se najčešće u samoj srži proteina - substrukture koje se formiraju iz bilo kojeg dijela polipeptidnog lanca u relativno nezavisno i kompaktno područje unutar proteina nazivamo proteinske domene. One mogu imati različite uloge (najčešće regulacijsku i katalitičku). Mnogi današnji proteini nastali su miješanjem više proteinskih domena pri čemu se opseg mogućih radnji proteina povećao. Vrlo bitne mobilne domene tijekom evolucije nazvani su moduli Ligand je supstanca koja se veže za protein (obično mala molekula, ion ili makromolekula) o kojoj ovisi biološka funkcija samog proteina (za enzime to je supstrat) SH2 modul je danas karakterističan za tzv. protein-protein interakcije kojima sam protein veže drugi protein Kinaza omogućava proteinu prijenos fosfatne skupine s ATP-a na organsku molekulu (ugljikohidrat, aminokiselinu, glicerol,...) pri čemu se mijenja konformacija proteina i on se najčešće aktivira. Fosfataza potiče reakciju suprotnu od kinaze te tako uklanja fosfatnu skupinu (najčešće inaktivira aktivnost proteina) Proteini se obično označavaju koeficijentom sedimentacije, S (Swedberg) 1.2. Stanična membrana Funkcije: 1) Barijera za prolazak tvari 2) Selektivni transport tvari 3) Prepoznavanje i komunikacija s drugim stanicama i tvarima 4) Konverzija energije Građa: - Sve membrane imaju istu strukturu – fosfolipidni dvosloj, a razlikuju se samo u kvantitativnom odnosu lipita i proteina u membrani. - Predstavljena kao model tekućeg mozaika (Singer – Nicholson) jer nikad ne miruje - Sadrže proteine: a) Integralni – teško se izdvajaju iz membrane b) Periferni – lako se izdvajaju iz membrane i nalaze se samo na jednoj strani membrane c) Transmembranski – prolaze kroz oba sloja fosfolipida - Svi fosfolipidi membrane su amfipatske molekule (hidrofilna glava i hidrofobni rep) koje spontano formiraju dvosloje u vodenoj okolini spontano tvoreći kuglu. (energetski najpovoljnije) - Unutar dvosloja fosfolipida nalazimo fluidnost molekula liposoma - Membrana nikad ne miruje – stalno pomicanje uz pomoć fosfolipida različitih glava, veličina, oblika, naboja i vezivanja različitih proteina. Udio nezasićenih masnih kiselina doprinosi da je membrana manje viskozna i više tekuća. Moguće fleksije, rotacije, lateralne difuzije unutar monosloja pa čak i flip-flop efekt dva monosloja fosfolipida. 5 - Kolesterol smanjuje fluidnost membrane, sprečava spontano formiranje kugli i pojačava nepermeabilnost jer je prehidrofoban da bi stvorio samostalan sloj. Kod eukariota obično se nalazi jedna molekula kolesterola na jednu molekulu fosfolipida. - Fosfolipidni sloj je asimetričan što je bitno za normalno funkcioniranje membrane. - Fosfolipidi membrane mogu biti neutralni – fosfatidilkolin, sfingomijelin (u vanjskom monosloju), fosfatidiletanolamin (u unutarnjem sloju),… i negativni – fosfatildilserin (isključivo u unutarnjem sloju membrane) – ako se prebaci u vanjski sloj služi kao signal za indukciju makrofaga i fagocitoze mrtve stanice. - Glikolipidi se nalaze samo u vanjskoj sloju lipidnog dvosloja membrane (manje od 5% svih lipida membrane) te se udružuju u mikroagregate vezujući se vodikovim vezama. Najsloženiji glikolipidi su gangliozidi koji su negativno nabijeni i obično se nalaze na živčanim stanicama. Sfingomijelin i glikolipidi su grupirani u polukrutim otocima bogatim kolesterolom koji je važan u endocitozi. Tvore epitelne stanice (apikalni dio) koji štiti stanicu od niskog pH i enzima, a uz to su i receptori za bakterijske toksine koji uzrokuju koleru i proljev. - Glikokaliks – površina stanice pokrivena ugljikohidratnim pokrovom koji štiti staničnu površinu od međustanične interakcije. Omogućuje adheziju leukocita na endotel krvnih žila (upale kad leukociti napuste cirkulaciju). - Lektini služe za prepoznavanje stanica (mogućnost adhezije) - Proteini su idealni za izgradnju strukture membrane jer mogu biti i nepolarni i hidrofobni (usidruju proteine u membranu), a s druge strane i polarni i hidrofilni (strše van u vanstaničnu tekućinu i citoplazmu). PERMEABILNOST MEMBRANE - Membrana najčešće propušta male hidrofobne molekule i male polarne molekule (voda), a za velike polarne molekule i ione joj treba posebna vrsta transporta. - Uloga proteina membrane: a) Kanalni proteini – kontroliraju prolaz molekula iz veće koncentracije u manju b) Transportni proteini – omogućuju prolaz molekulama iz veće koncentraciju u manju c) Receptorni proteini – primaju podražaje iz drugih stanica d) Enzimi – ubrzavaju kemijske reakcije na membranama e) Identifikacijski proteini – razlučuju vrste tvari jedna od druge f) Citoskeletonsko sidro – potpora unutrašnjem dijelu membrane i vezivanje proteina citoskeleta VRSTE TRANSPORTA KROZ MEMBRANU 1) AKTIVNI (protiv koncentracijskog gradijenta) a) primarni – troši ATP (uniport) b) sekundarni – troši ostale molekule koje se kidaju prilikom transporta i daju energiju za prijenos - Korištenjem ionsko-kemijskog gradijenta kao nastavka primarnog transporta dobivamo: SIMPORT – suprenošenje, jedna molekula daje energiju za zajednički prijenos s drugom – npr. Epitelne stanice crijeva rade simport natrija u apikalnom dijelu stanice – transport glukoze u stanicu nasuprot koncentracijskom gradijentu (korištenje energije ulaska Na) ANTIPORT – nasuprotno prenošenje – Na-K pumpa UNIPORT – prenošenje u jednom smjeru 2) PASIVNI (niz koncentracijski gradijent) a) difuzija – čestice prolaze kroz kanal pri čemu nema potrošnje energije, a da se pritom ne koriste niti proteini nosači b) olakšana (facilitirana) difuzija – prolazak odabranih čestica uz manji otpor uz pomoć permeaze 6 3) VEZIKULARNI – a) Endocitoza – pinocitoza za male molekule, a fagocitoza za velike b) Egzocitoza - OSMOZA – difuzija otapala kroz membranu pri kojoj se ne vežu molekule koje se prenose nego se formiraju hidrofilne pore kroz lipidni dvosloj membrane. Smjer kretanja određen je elektrokemijskim gradijentom. - Vrste transmembranskih proteina: a) Kanalni proteini – interakcija s molekulom za transport se događa preko pora, a svi rade na principu jednostavne ili olakšane difuzije transporta niz koncentracijski gradijent. b) Proteini nosači – većinom transmembranski proteini - permeaze ili transporteri koji vežu specijalne molekule i prolaze konformacijske promjene, a molekula ulazi u stanicu (aktivni transport – može se događati i nasuprot koncentracijskom gradijentu). Proces je sličan funkcioniranju enzima, pa se molekule koje se prenose ponašaju kao supstrati. Najpoznatija vrsta transporta je Na-K pumpa u kojoj se energija dobivena prolaskom Na kroz membranu niz koncentracijski gradijent koristi za tjeranje druge molekule van (protiv koncentracijskog gradijenta) – kod Na-K pumpe druga molekula koja se tjera van je također natrij – antiport c) ABC transporteri (ATP binding casette) – sadrže evolucijski očuvane regije koje vežu ATP – daje energiju za prijenos molekula Na-K pumpa: - Natrijevih iona ima više u izvanstaničnoj tekućini, a kalija u unutarstaničnoj te se ovim putem održava koncentracijski gradijent navedenih iona. - Elektrogena - uzrokuje protjecanje ionske struje kroz membranu. Primjer antiporta jer tjera molekule suprotno od koncentracijskog gradijenta. - Koristi 25% ukupne količine ATP-a stanice, a služi za: 1) Održavanje osmotske ravnoteže i volumena stanice 2) Ostvarivanje električnih signala živčanih i mišićnih stanica 3) Pomaže aktivan transport ostalih molekula (glukoza) - TIJEK REAKCIJA: a) Citoplazmatski natrij se veže na protein na membrani i stimulira fosforilaciju ATP-a. b) Fosforilacija uzrokuje promjenu konformacije proteina membrane c) Promjena konformacije proteina uzrokuje izbacivanje vezanog natrija izvan stanice i vezivanje vanstaničnog kalija d) Vezivanje kalija uzrokuje otpuštanje fosfora e) Gubitak fosfora vraća protein u prvobitno stanje f) Vezani kalij se oslobađa unutar stanice i sve se ponavlja - - - Primjer za protein koji se transportira uz pomoć ATP-a (ABC transporter) je CFTR protein (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) – spada u ABC transportere i ima vezujuće mjesto za ATP (ATP binding cassette). Iz iste grupe proteina je i MDR protein (multi drug resistance protein) koji iz stanica raka izbacuje citotoksične lijekove. Funkcionira kao kanal za ione klora u epitelnim stanicama – defektan protein dovodi do nemogućnosti izbacivanja vode iz stanice i stvara se sluz i nakuplja se klor, pa dolazi do cistične fibroze. Primjer su pluća u kojima klor izlazi iz stanice i za sobom vodi vodu pa zajedno razrjeđuju sekret dišnog trakta. Mutacijom tog proteina dolazi do povećanje gustoće sekreta. Primjena tog proteina se vidi i kod žlijezda znojnica koje nepovratno izbacuju klor u obliku znoja. Cistična fibroza je recesivna autosomalna bolest (najčešće ju dobiva bijela rasa), a uzrokuje abnormalno ljepljiv sekret epitelnih stanica, otežano disanje, bakterijske infekcije i začepljene vodove gušterače. 7 ERITROCITNA MEMBRANA - Najbolje proučena membrana od svih, nazvana „Bijeli duhovi“ – 52% proteina, 40% lipida i 8% ugljikohidrata. Proteini membrane su usidreni na citoskelet. - Elektroforezom (fragmentacijom DNA) je identificirano 15 proteina, a više od 60% čine spektrin, glikoforin, band 3, band 4.1 i ankirin. - Spektrin je duga filamentozna molekula na citoskeletu, a krajevi molekule vežu se na aktin koji joj daje fleksibilnost (nalazi se samo na unutrašnjoj membrani) - Glikoforin je transmembranski protein koji je glikoziliran na vanjskom licu nepoznate funkcije, a band 4,1 ga veže za mrežu citoskeleta unutar stanice. - Ankirin sprečava pomicanje band 3 proteina jer ga veže s jedne strane citoskeleta, dok s druge strane veže spektrin. - Band 3 protein je veliki transmembranski protein koji služi za transport HCO3- u zamjenu za Cl- (omogućava transport CO2) - Mutacijom gena za kodiranje spektrina dolazi do sferocitoze – eritrociti gube oblik i pucaju kada se provlače kroz kapilare (dolazi do anemije) - Mutacijom gena za kodiranje band 3 proteina dolazi do pojave sfernih eritrocita (sferocitoza) – nemogućnost formacije skeleta. Spektrin ne može vezati band 4,1 te nastaju okrugli i neelastični eritrociti. - Eliptocitoza nastaje ako spektrin nije u mogućnosti formirati tetramere nego formira dimere (protein nije funkcionalan). - Distrofin ostvaruje vezu između aktinskih filamenata i plazma membrane u mišićnoj stanici. Čuva mišićne stanice od stresa prilikom kontrakcije. Transmembranski proteinski kompleks se s jedne strane veže na distrofin, a s druge strane na vanstanični matriks. Mutacijom dolazi do Duchennove mišićne distrofije FUNKCIJE MOLEKULA MEMBRANE: a) Lipidi – hidrofobna barijera, fluidnost b) Proteini – specifičnost membrane, specifičan transport, prepoznavanje i komunikacija c) Ugljikohidrati – prepoznavanje i komunikacija MEĐUSTANIČNE VEZE - Najviše razvijene u epitelnim stanicama: nepropusni spojevi, adhezijski spojevi, dezmosomi, hemidezmosomi, tijesni spoj, kemijske sinapse. 1) Nepropusni spojevi (Tight junctions) – sprečavaju kretanje apikalnih membranskih proteina u bazalni dio stanice, zatvaraju prostor između epitelnih stanica (ako začepe međustanični prostor u apikalnom dijelu stanice glukoza ne može natrag u crijevo) 2) Tijesni spoj (Gap junctions) – omogućuju prolaz malim molekulama iz stanice u stanicu, a građeni su od transmembranskih proteina (tvore kanale kroz membranu). Izgrađeni su od 6 proteina koneksina pa tvore kompleks konekson (stanice raka imaju jako malo gap junctionsa) 3) Adhezijski spojevi (Zonula adherens) – vezanje međusobno dvije stanice, a prepoznaju se samo isti kadherini E (epitelni), N (neuralni) ili M (mezenhimalni). Unutar stanice se veže β katenin, a preko njega aktin. 8 4) Dezmosomi – čine čvrstu vezu između epitelnih i mišićnih stanica – 2 tipa kadherina – dezmoglein, dezmokolin (s unutarnje strane se nalaze brojni intermedijarni filamenti koji su indirektno vezani u dvije susjedne stanice i održavaju tkivo čvrstim). Poremećaj dovodi do pemphigusa koja je autoimuna bolest razvoja mjehura na koži. 1.3. Membranski sustavi stanice, organele - Svaka organela ima specifičnu funkciju u stanici te vlastite membrane koje su jedinstvene kombinacije lipida i proteina, određuje što će ući u koju organelu. a) ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM – mreža cisterni unutar citoplazme koja ima dinamičku strukturu, a dijeli se na: 1) Hrapavi – prisutstvo ribosoma koji su mjesto sinteze proteina (osim na membrani retikuluma ribosomi se sintetiziraju u poliribosomima u citoplazmi – inicijacija SVIH proteina počinje na slobodnim ribosomima u citoplazmi). Kontinuiran s obzirom na jezgrinu ovojnicu. Daje proteine topljive u vodi te transmembranske proteine. - U citoplazmi se nalazi i skladište slobodnih ribosomskih podjedinica pa ako protein nosi signalnu sekvencu usmjerava se na ribosom na retikulumu, a ako nema ostaje u citoplazmi. Signalna sekvenca dovodi polipeptid na membranu endoplazmatskog retikuluma, a on počne rasti i ulazi u lumen stanice preko translokatora. Odvaja se signalna sekvenca, a na kraju i cijeli zreli polipeptidni lanac. Signalnu sekvencu za retikulum prepoznaje SRP (signal recognition particle) ako stalno kruži između citosola i membrane ER. Kada ju prepozna, ulazi u lumen kroz translokator. - Signalna sekvenca na polipeptidu je ključna za pravilan transport proteina. Primjer: enzim alanin glikozilat aminotransferaza (AGT) kojem je promijenjena signalna sekvenca pa ne odlazi u peroksisome nego u mitohondrij gdje nema funkciju. - Primarna hiperoxaluria je pojava bubrežnih kamenaca u djetinjstvu. - U lumenu edoplazmatskog retikuluma peptidni lanac je razmotan i dolazi do njegove obrade: I) Pravilno namatanje proteina – Chaperoni (pomažu namatanju) – primjer BiP binding protein. Važna glikozilacija. Glukoza na oligosaharidu pokazuje nekompletno savijen protein. Calnexin ga pravilno namata, a glukozu odstranjuje kada dođe signal glukozil transferaza za vezivanje na chaperon membrane. Takav protein napušta retikulum. II) Glikozilacija proteina – zaštita proteina od proteolize (razgradnje). Većina proteina koji se proizvode na membrani endoplazmatskog retikuluma su glikoproteini (proteini koji na sebi nose oligosaharidni lanac vezan O ili N glikozidnom vezom). Glikozilacija se odvija za vrijeme prolaza proteina kroz membranu, a završava u Golgijevom tijelu. Za nju je potreban oligosaharid koji se dodaje na asparagin, a njegovu količinu osigurava dolihol (izoprenoidni alkohol u membrani) – daje N vezane glikoproteine (preko NH2+ bočne skupine asparagina) 2) Glatki – mreža cijevčica , vrši detoksifikaciju, sintetizira lipide. a) Biosinteza lipida – enzimi potrebni za biosintezu su smješteni na citoplazmatskom licu retikuluma. Novonastali lipidi se uvijek nalaze u vanjskom monosloju membrane. Novonastale lipide premještaju enzimi flipaze, ali oni ostaju u retikulumu. Lipidi koji odlaze u druge organele putuju s odgovarajućim proteinima nosačima (lipidi su hidrofobni) koji ih donose do ciljnih organela. 9 b) Skladište iona kalcija – sarkoplazmatski retikulum je najvažniji oblik glatkog retikuluma u mišićima. Prilikom depolarizacije membrane otpušta se velika količina iona kalcija i dolazi do kontrakcije mišića. c) Sadrži citokrome P450 – katalizira reakcije kojima se lijekovi ili štetni metaboliti mogu pretvarati u dovoljno topljive da bi se izlučili iz tijela. Nalazi se u membrani glatkog endoplazmatskog retikuluma jetre. b) GOLGIJEVO TIJELO - Organel sastavljen od plosnatih i okruglih vezikula koji služe kao veza između ER i plazma membrane - smješten blizu jezgre, a svako ima cis ili ulazno lice, središnji dio i trans ili izlazno lice. - U cis Golgijevom tijelu dolazi do fosforilacije manoze koji daje signal da taj protein ide u lizosom. (transport klatrinom) – za ulazak u peroksisom je potrebna sekvenca i receptor. - Enzimi svake regije Golgija imaju različit položaj i različit sastav. - Uloge: 1) Završetak glikozilacije proteina koja je započeta na hrapavom retikulumu. Ovisno o proteinu može se odvijati i na vanjskoj i na unutrašnjoj strani membrane retikuluma. 2) Sortiranje produkata (najčešće proteina) pristiglih iz retikuluma 3) Pakiranje u vezikule – prijenos do membrane, lizosom, sekretorne vezikule 4) Biosinteza ugljikohidrata - VEZIKULARNI TRANSPORT – proteini koji se iz retikuluma predaju Golgiju, predaju se vezikulama (da se to stalno događa retikulum bi gubio membrane pa se zato istovremeno vezikule odvajaju od Golgija i vraćaju u retikulum – egzocitoza sekretornih vezikula). COP II vezikule transportiraju produkte do Golgija, a COP I vraćaju vezikule natrag na retikulum. c) LIZOSOMI - Probavne organele stanice obavijene lipidnim dvoslojem koje sadrže hidrolitičke enzime: proteaze, DNAze, RNAze, sulfataze,… - Lizosomski enzimi u retikulumu dobivaju manozni nastavak, a u cis Golgiju dolazi do fosforilacije manoze i prepoznavanja da je namijenjen lizosomima. - Formiranje lizosoma vrši se stvaranjem ranih endosoma i njihovim sazrijevanjem u kasne endosome (pH se spušta na 5.5). Vezikule sa lizosomskim enzimima se fuzioniraju s kasnim endosomima u kojima je već postignut povoljan pH za djelovanje kiselih hidrolaza i nastaju lizosomi. Lizosomi ostaju kiseli jer im kiselina osigurava sigurnost dok u neutralnoj citoplazmi uopće nisu aktivni i ne mogu napraviti štetu stanici. - Endosom i primarni lizosom zajedno čine sekundarni lizosom. - Materijal u lizosome može ući: 1) Biosintetski – ulazak hidrolitičkih enzima nastalih u retikulumu obavijenih vezikulama bogatim klatrinom. 2) Autofagija – probava unutar stanice preko progutanog materijala (najčešće stare organele i nepravilno sintetiziranih proteina) 3) Endocitoza – ulazak materijala kojeg stanica treba probaviti. a) Fagocitoza – ulazak većih čestica (npr. bakterija) – invaginacija membrane s fagosomom povezanim s vezikulama Golgijevog tijela s lizosomskim enzimima (fagolizosom). Specijalizirane stanice koje tvari probavljaju na ovaj način više od ostalih su neutrofili, monociti i makrofagi. b) Pinocitoza – ulazak tekućine i manjih molekula također pomoću vezikula c) Endocitoza putem receptora – LDL, željezo, faktori rasta,… 10 LDL čestice omogućavaju prijenos kolesterola putem krvi. Vanjski dio je monosloj lipida i Apo-B proteina, a unutrašnjost čini nepolarna srž kolesterola. LDL čestice se unose endocitozom (ima receptore, nastaju obložene udubine i obložene vezikule – receptori se odvajaju od proteina i recikliraju). Ako se receptori ne proizvode ili se proizvode a ne mogu vezivati LDL čestice na sebe dolazi do pojave dominantne autosomalne bolesti obiteljske hiperkolesterolemije koja uzrokuje taloženje kolesterola u organima i krvnim žilama, a posebno se izražava na kapcima očiju i koljenima. Transport željeza u stanicu – protein transferin transportira željezo iz probavnog sustava ili jetre u ostala tkiva. Na apotransferin se vežu dva iona željeza pa on postaje ferotransferin. Na stančnoj membrani nalaze se receptori za ferotransferin (u udubljenjima obloženim klatrinom), a uz pomoć lizosoma oslobađaju se željezo, receptori i apotransferin koji izlazi iz stanice i koristi se ponovno. Faktori rasta – receptore za faktore rasta lizosomi imaju posvuda po membrani. Dolazi do vezivanja liganda (receptor + faktor rasta) koji ide do udubljenja obloženih klatrinom. - Mutacije u genima za lizosomske enzime uzrokuju više od 30 bolesti kod ljudi. Najpoznatija je Gaucherova bolest koja je uzrokovana nedostatkom βglukocerebrodizadazom koji se normalno nalazi u liposomima (cijepa ceramid). Ako ga nema ceramid se akumulira unutar lizosoma makrofaga i monocita. Jetra i slezena se jako povećavaju. d) PEROKSISOMI - Organele okružene membranom, pune različitih enzima koji dolaze iz citoplazme, razgrađuju vodikov peroksid. Humana stanica ima oko 500 peroksisoma. Ime su dobili po tome što sadrže jedan ili više enzima koji koriste molekularni kisik da odstrane vodikove atome sa specifičnih supstrata u reakciji oksidacije koja proizvodi vodikov peroksid. - Enzimi: 1) Katalaza – peroksisom odstranjuje vodikove atome sa supstrata uz pomoć kisika i stvara vodikov peroksid koji se koristi za oksidaciju fenola, alkohola i formaldehida u jetri i bubrezima pa ga katalaza razlaže na vodu i kisik. 2) β i ω– oksidacija masnih kiselina – razlaganje do acetil CoA i drugih produkata 3) Oksidativni enzimi – razgrađuju aminokiseline, purine, metanol, masne kiseline. - ako dođe do pogreške u produciranju signalne sekvence i receptora na peroksisomima oni ostaju prazni – Zellwegerov sindrom koji dovodi do mnogobrojnih defekata mozga, jetre, bubrega,…) - svi proteini namijenjeni peroksisomima sintetiziraju se slobodnim ribosomima u citoplazmi. Fosfolipidi dolaze u peroksisome preko transportnih proteina glatkog endoplazmatskog retikuluma. Kada protein i fosfolipid uđu dolazi do rasta peroksisoma i njegove diobe. LIPOSOMI - fosfolipidni mjehurići građeni od neutralnih fosfolipida – lecitin i kolesterol. Svojstvo - amfipatskih molekula – imaju hidrofilnu glavu i hidrofobni rep. Veličina im ovisi o uspješnosti umetanja tvari, stabilnosti i uspješnosti oslobađanja tvari (veliki liposomi se lako pune i zadržavaju u krvnim žilama ali su razgradivi i netoksični) Nastaju spontanom agregacijom lipidnih molekula u vodenom okružju a) Konvencionalni liposomi (prvi) – građeni od fosfoacitilkolina i kolesterola iz jajeta. Imaju kratko trajanje cirkulacije u organizmu – endotel ih brzo fagocitira i miče iz cirkulacije. b) Steroidni stabilizirani liposomi – derivat polietilen glikol koji se koristi kao liposomska ovojnica i inertan je u ljudskom tijelu. Povećanje liposomske cirkulacije i smanjivanje fagocitoze od strane retikuloendotelnog sistema. c) Termosenzitivni liposomi – mijenjaju se iz gela u tekućinu i otpuštaju lijek 11 - - - PRIMJENA – značajno porasla razvojem znanosti i mikrobiologije. Najčešće se koriste kao prijenosnici lijekova (mogu se napuniti lijekom i koristiti za liječenje raka – bitni u onkologiji). Amfipatske molekule ih čine svestranim prenosiocima lijekova topljivih u vodi ili u lipidima. Zaštićuju lijek od razgradnje (nalazi se unutar ovojnice) te je inaktivan dok ne dođe na svoje mjesto. Koriste se i u farmaceutskoj industriji i kozmetici (kreme, parfemi,…) pa čak i u nuklearnim znanostima. OTPUŠTANJE LIJEKA – stapa se s nekim drugim dvoslojem kao što je stanična membrana i otpušta lijek u stanicu. Ako ima niski ili visoki pH mogu obavljati difuziju, a često su meta makrofaga koji ih fagocitiraju i otpuštaju lijek. Najpoznatija bolest koju uzrokuje mutacija prenosioca kolesterola – LDL-a (Low density lipoprotein) je ateroskleroza (ne mora biti uvijek genski uvjetovana). Receptori za njega su transmembranski glikoproteini koji zatim normalno čine endocitozu kolesterola, a LDL odlazi u liposome. Familijarna hiperkolesterolemija je dominantna monogenska bolest koja uzrokuje sporo uklanjanje LDL-a iz krvi i veliku produktivnost LDL čestica. MONOKLONALNA PROTUTIJELA - Proizvedena od klonova originalnog β-limfocita – plazma stanice. Zbog genskog aranžmana moguće je proizvesti monoklonalno protutijelo za bilo koju supstancu. Ovisno o udjelu hibridoma u protutijelu postoji humani MKAT i kimerički MKAT (životinjski) - Antigen je svaka čestica koju naše tijelo prepozna kao opasnu i reagira na nju, a antitijelo je produkt organzima kao odgovor na prepoznavanje antigena. - Korištenje u imunoterapiji – obećavajući tretman protiv tumora (imunoterapija) – djeluju na stanice raka, ali ne uništavaju zdrave stanice. - Proces dobivanja – životinjama se ubrizga antigen na dva do tri tjedna i njihova tijela počnu proizvoditi antitijela koja se izdvajaju u krv (nedostatak: različito djelovanje kod životinja i ljudi i može dovesti do jakih alergijskih reakcija). - Danas se generira MKAT pomoću ljudskih bakteriofaga umjesto mišjih stanica. - Hibridomi ne propadaju pa postaju beskonačan izvor za MKAT. Antitijela su toliko različita da mogu djelovati na gotovo svaki tip raka. - Uloge MKAT-a: a) Označavanje stanica raka da bi ih imunološki sustav mogao lakše prepoznati i uništiti b) Sprečavaju aktivnost stanica koje omogućuju diobu stanica raka c) Blokiraju stanice koje dovode krvne žile stanicama raka d) Smanjuju broj regulacijskih T-limfocita koji koče imunološki sustav 1.4. Citoskelet - Služe kao strukturna potpora stanice, daju pokretljivost stanici i pokreću organele i tvorbe unutar stanice. 1) INTERMEDIJARNI FILAMENTI - Nisu prisutni u svim eukariotskim stanicama nego samo kog kralježnjaka, nematoda i mekušaca (u nuklearnoj lamini, epitelnim, živčanim i mišićnim stanicama). - Čvrsta vlakna nalik na uže dijametra oko 10 nm obično specifična za pojedinu vrstu stanica. Izuzetno su stabilni, nepolarni, te se razlikuju po veličini. Za formiranje filamenata ne trebaju ATP niti GTP. Građeni su od intermedijarnih proteina. Grade nuklearnu laminu, protežu se i kroz citoplazmu kao potpora stanici. Nisu polarne strukture kao ostali. 12 a) Vimentini – prisutni u fibroblastima, endotelnim stanicama žila, leukocitima,… sudjeluje u održavanju oblika stanične membrane. Protein dezmin vezuje susjedne miofibrile glatkih mišića i ima važnu ulogu u stabilizaciji kontrahiranih glatkih mišića. b) Neurofilamenti – protežu se duž aksona, a zajedno s mikrotubulima čine citoskelet živčanih stanica (nema ih u drugim tipovima stanica). Mikrotubuli su položeni uzdužno, dok su neurofilamenti položeni poprjeko i važni za rast stanice. c) Keratini – preko 20 različitih, grade kosu, nokte,… citokeratini grade epitelne stanice (oblažu unutarnje šupljine tijela). Mutacijom gena za keratin dolazi do autosomalne dominantne bolesti epidermolysis bullosa koju karakteriziraju mjehurići kože. d) Lamini – nalaze se na unutarnjoj strani jezgrine ovojnice. Tri vrste lamina tvore nuklearnu laminu. Razgrađuju se za vrijeme mitoze, a uspostavljaju se opet u telofazi. Fosforilacija lamina daje signal za razgradnju jezgrine ovojnice 2) MIKROTUBULI - Primarni organizatori citoskeleta, određuju položaj organela i sudjeluju u intercelularnom transportu vezikulama - dugački, cilindrični, građeni od tubulina (heterodimer koji ima α i β podjedinice). Promjera oko 25 nm, tvrđi od filamenata. Grade centrosom i obično su jako dugački. 13 protofilamenata zatvara cjevčicu u obliku mikrotubula. - Polarne strukture (negativni kraj čini α tubulin koji spontano gubi podjedinice, a pozitivni kraj čini β tubulin koji brzo raste). Mogu biti u obliku samostalnih cjevčica, dvostrukih i trostrukih cjevčica. - U interfaznoj stanici krajevi mikrotubula su uloženi u matriks centrosoma - Centriol je izgrađen od 9 trostrukih cjevčica, a 2 centriola izgrađuju centrosom (on se umnaža prije diobe stanice, a bitan je za normalnu mitozu) a) Polarni mikrotubuli – odgovorni za guranje polova diobenog vretena prema polovima stanice u anafazi b) Kinetohorni mikrotubuli – odgovorni za pokretanje kromosoma, a vezani su za kinetohoru c) Astralni mikrotubuli – odgovorni za točnu orijentaciju kontraktilnog prstena i šire se od svakog centriola - Mikrotubuli omogućuju transport unutar stanice pomoću motornih proteina: I) Dineini – transport organela (u mitozi se kreću prema negativnom kraju mikrotubula). Koriste ATP za pokretanje. Ako ih nema uzrokuju sterilnost i respiratorne smetnje. II) Kinezini – transport organela, sinaptičkih vezikula (aksona) pa se u mitozi i mejozi kreću prema pozitivnom kraju mikrotubula. - Sadrže teške lance (ATP-aza), glava (kao motor) koja hidrolizom ATP-a daje energiju za pokretanje - Laki lanci u repu vezuju teret kojeg prenose pa se nalaze na suprotnom dijelu mikrotubula - Mikrotubuli grade i trepetljike i bičeve epitelnih stanica respiratornih putova i jajovoda – 9 dvostrukih cjevčica + 2 u sredini, a bazalno tjelešce trepetljika i bičeva sadrži 9 trostrukih cjevčica što je identično centriolu. - Uzrokuju Kartagenerov sindrom – kombinacija nepokretnih spermija zbog nedostatka dineinskih ručica i infekcija dišnih putova zbog nefunkcionalnih trepetljika. 3) AKTINSKI FILAMENTI (Mikrofilamenti) - građeni od aktina u obliku heliksa. Dijametra oko 7 nm, organizirani su kao linearni, mrežoliki i trodimenzionalni gelovi. Najviše ih ima u korteksu ispod plazma membrane. Najčešće grade mrežu unutar citoplazme. Trombociti mijenjaju oblik zahvaljujući mreži aktina. 13 - - - - - Aktinski filament je izgrađen od G-aktina koji nastaje polimerizacijom slobodnog monomera pri čemu nastaje polarna struktura s pozitivnim i negativnim krajem. Protein koji omogućava polimerizaciju je profilin, a timozin ju sprječava. Pokretanje stanica omogućuju lamelipodiji MIKROVILI – grade epitelne stanice crijeva, nemaju mogućnost polimerizacije i depolimerizacije. Građeni su od 20-30 aktinskih filamenata međusobno učvršćenih vilinom, a za plazma membranu su pričvršćeni miozinom. Na 100 aktina dolazi 1 molekula miozina. Bakterije koriste mikrofilamente za vlastito pokretanje. Primjer je Listeria monocytogenes koja inducira polimerizaciju aktina i pričvrsti filamente kao rep pa dolazi do membrane i na kraju ju izvija dok ne prijeđe na susjednu stanicu. Miozini omogućuju pokretanje mikrofilamenata Važni za oplodnju (ta vrsta mikrofilamenata nije polarna) – interfilamenti Od tankih aktinskih (I pruge) i debelih miozinskih vlakana (A pruge) građena je sarkomera u poprečno prugastim mišićima. Na njih se vežu još 2 proteina – tropomiozin i troponin Citostatici su lijekovi koji djeluju na citoskelet tako što onemogućavaju depolimerizaciju ili polimerizaciju mikrotubula i mikrofilamenata pa nema funkcije diobenog vretena (nema diobe) 1.5. Energetika stanice, mitohondrij - Dobivanje energije u stanici vrši se na 2 načina: a) Anaerobno – glikoliza – iz glukoze nastaje piruvat, te uz njega laktat uz stvaranje 2 ATP-a. b) Aerobno – stanično disanje – 32 molekule ATP-a po jednoj molekuli glukoze. To je stanični proces koji se javio kasnije i omogućuje stanici dobivanje energije iz različitih izvora uz upotrebu kisika. Odvija se na unutrašnjoj membrani, a ne u citoplazmi. Kod prokariota je to plazma membrana, a kod eukariota je ona rezervirana za transporte pa se stanično disanje obavlja na unutrašnjoj membrani mitohondrija (dvostruka membrana). Oba procesa temelje se na transportu elektrona i pumpanju protona te koriste isti enzim ATP-sintazu za protok protona i sintezu ATP-a MITOHONDRIJI - mali štapičasti cilindri promjera 0,5 -1 μm, slični bakterijama, a izuzetno su plastični i mobilni. U stanici ih ima jako puno, a u mišićnim stanicama njihov broj je varijabilan. Dijele se cijepanjem kao bakterije. Obavijeni su dvojslojem membrana koje dijele međumembranski prostor i matriks mitohondrija. - Vanjska membrana mitohondrija sadrži transportni protein porin dok su ostali enzimi membrane uključeni u sintezu lipida (u matriksu se mogu metabolizirati) - Matriks mitohondrija sadrži koncentriranu mješavinu stotina enzima za Krebsov ciklus te oksidaciju piruvata i masnih kiselina, nekoliko identičnih kopija mitohondrijske DNA. - Unutarnja membrana mitohondrija je savijena i čini kriste koje povećavaju površinu unutrašnjosti. Lipidni dvosloj joj sadrži puno kardiolipina pa je zato nepermeabilna za ione. Bogata je proteinima respiratornog lanca, ATP-sintazom i transportnih proteina. - Koristi šećere, masne kiseline i proteine, nukleinske kiseline (svi skupa ulaze u Krebsov ciklus) – iznimka su moždane stanice koje za dobivanje energije koriste samo glukozu. U respiratorni lanac ulaze elektroni koji su potekli od NADH i FADH2. 14 - - - - - - Na unutrašnjoj membrani mitohondrija nalazi se lanac za prijenos elektrona - 2 elektrona se odvajaju od NADH i putuju po lancu za prijenos elektrona (na kraju lanca se predaju kisiku i daju vodu). Oslobođena energija prenošenjem elektrona koristi se za pumpanje vodikovih iona natrag u intermembranski prostor. Na unutrašnjoj membrani se stvara elektrokemijski gradijent koji tjera protone natrag u matriks kroz ATPsintazu pa se ta energija protoka protona koristi za konverziju ADP u ATP. Smeđu mast nalazimo kod novorođenčadi i životinja koje hiberniraju. Mitohondriji iz njih uglavnom stvaraju toplinu, a protok protona ne ide kroz ATP sintazu nego kroz enzim termogenin (energija protoka stvara toplinu) MITOHONDRIJSKA DNA – kodira samo 13 proteina, 2 rRNA, 16 mRNA i 22 tRNA, a ostatak molekula za mitohondrije kodira jezgrina DNA (80%). Svi proteini koji su potrebni za rad mitohondrija sintetiziraju se na slobodnim ribosomima u citoplazmi (signalna sekvenca za mitohondrije). Nema histona i introna. PODRIJETLO MITOHONDRIJA – imaju dvostruku membranu, kružnu DNA (nema histona), rRNA sekvence kao bakterijske. Vjeruje se da su stanice fagocitirale mitohondrij kao tadašnju aerobnu bakteriju i ušle s njima u simbiozu. Respiratorni lanac mitohondrija za vrijeme prijenosa na molekulu kisika gubi 2-3% elektrona pa nastaju slobodni radikali (oksidansi) pri čemu se oštećuje mtDNA (starenje uzrokuje njihovo propadanje) te može doći do mutacije. Takav mitohondrij se prenosi u stanice kćeri i majčinskim nasljeđivanjem se širi populacijom. Nefunkcionalni mitohondriji pogađaju mnoge organe u tijelu. Najpoznatija bolest uzrokovana pogrešnim radom mitohondrija je Leberova optička neuropatija – nemogućnost pomicanja očnog mišića zbog nedostatka ATP-a s čime propada i optički živac 1.6. Stanična jezgra - Funkcije jezgre stanice su: pohrana genomske DNA, kontrola cijele stanice, replikacija DNA, transkripcija i obrada RNA JEZGRINA OVOJNICA – odvaja sadržaj jezgre od citoplazme, a molekule između njih se izmjenjuju porama. Transport tvari je selektivan, a on regulira ekspresiju gena kod eukariota. Dvostruka ovojnica: a) Vanjska membrana – nastavlja se na endoplazmatski retikulum (slična građa) b) Unutrašnja membrana – nalazi se uz nuklearnu laminu vezana za heterokromatin (kondenzirani) 15 - - - - - - - - - + jezgrine pore – mjesto spajanja vanjske i unutarnje membrane te mjesto komunikacije jezgre i sadržaja citoplazme Pora je veliki proteinski kompleks od 50 različitih proteina nukleoporina. Što je jezgra više aktivna ima više pora – sisavci 3000 – 4000. Čini ju 8 strukturnih podjedinica koje okružuju centralni kanal. NLS (nuclear localization signals) – signalne sekvence za transport u jezgru koje se očituju specifičnim slijedom aminokiselina (počevši od N ili C terminalnog kraja) Transport kroz pore teče u oba smjera: 1) Iz citoplazme u jezgru: histoni, DNA, RNA polimeraza, transkripcijski faktori, splicing faktori (sinteza u citoplazmi na slobodnim ribosomima te ulaskom u jezgru dobivaju svoje funkcije), ribosomski proteini (stukturni proteini lamine i matriksa) 2) Iz jezgre u citoplazmu: mRNA, ribosomske podjedinice, tRNA Za mehanizam transporta su potrebna dva proteina a) Importin ili eksportin (ulazni/izlazni receptori) b) RAN protein koji na sebe veže GDP Kada nuklearni protein dođe do membrane aktivira se RAN s importinom i vuče na sebe GDP te ulazi kroz poru. Da bi do toga došlo citosolni ulazni receptori prepoznaju NLS proteina koji se unosi u jezgru i vežu ga. RAN GEF dodaje fosfatnu skupinu na kompleks GDP. GDP postaje GTP i mijenja konformaciju importina, a protein se otpušta u jezgru. Receptori za ponavljajuću sekvencu nukleoporina (FG ponavljanje) se disociraju. RAN GAP pri izlasku RAN GTP-a van vrši hidrolizu kompleksa. Kod eksporta se događa obrnuti slijed reakcija, a kao vezivni protein se koristi eksportin. Nuklearna lamina se nalazi odmah ispod unutarnje ovojnice, a gradi ju fibrozna mreža koja je potpora jezgri i sudjeluje u mitozi. Izgrađena od intermedijarnih filamenata lamina. Fosforilacijom laminina dolazi do ponovnog sastavljanja jezgrine ovojnice (omogućava citokinezu) Blobel i suradnici pokazali su da su proteini usmjereni na retikulum, a slični adresni dodatci proteine usmjeravaju i na druge organele u stanici Alan Smith i suradnici dokazali su aminokiseline potrebne za unutrašnji transport. Pokusom su dokazali i da T antigen vrste SV40 je potreban virusu za replikaciju DNA u inficiranoj stanici DNA se u jezgri pohranjuje u obliku kromatina – zaštita i pakiranje DNA, ali je zato vrlo pristupačna za ekspresiju gena. Trećinu kromatina čini DNA, trećinu histoni, trećinu nehistonski kromosomski proteini (regulatorni i strukturni proteini) Histoni su mali bazični proteini H1, H2A, H2B, H3 i H4 – identični su u svim stanicama jednog organizma. Kroz evoluciju na njima se događaju minimalne varijacije. H2A, H2B, H3 i H4 predstavljaju srž do koje se namata DNA u dva navoja, a zajedno s H1 čine nukleosom. Nukleosom i DNA spona koja veže nukleosome čini nukleofilament (11nm). On zatim čini kromatinsko vlakno od 30 nm – organiziraju se u kromosomske domene u interfazi mitoze te kontroliraju ekspresiju gena preko lokusne regije LCR. Nehistonski kromosomski proteini – različiti tipovi proteina uz enzime koji su odgovorni za replikaciju DNA, ekspresiju gena i kostur jezgre, topoizomeraza. Kondenzacija kromatina: a) Namatanje DNA oko proteina (skraćuje se 7 puta) – nastaje nukleofilament b) Solenoid (40 puta kraći) c) Vlakno organizirano u obliku petlji na proteinskom kosturu (kromatida je 50000 puta kraća od nukleofilamenata) Vrste kromatina: I) Eukromatin – manje kondenzirane regije kromosoma, transkripcijski je aktivan, područja koja formiraju 30 nm debelo vlakno u obliku petlji 16 II) - - - Heterokromatin – jače kondenzirane regije kromosoma, transkripcijski nije aktivan. Odgovoran je za fizički integritet kromosoma. a) Konstitutivni heterokromatin – uvijek heterokromatičan, nikad se ne prepisuje (telomere, centromera, sateliti) b) Fakultativni heterokromatin – regije u jednoj stanici mogu biti eukromatične, a u drugoj heterokromatične – Barrovo tjelešce – jedan od dva X kromosoma je inaktivan Jedan kromosom sadrži (od gore prema sredini) – telomere, ishodišta replikacije, gene, centromeru i to sve u 2 kromatide. Geni se nalaze između centromere i telomera (stotine do tisuće gena), kod sisavaca geni sadrže introne. Postoji i repetitivna DNA u telomerama, centromeri i satelitima koja sadrži gene za rRNA i histone Centromera drži dvije kromatide zajedno i sudjeluje u odvajanju kromatida za vrijeme diobe. Ona je mjesto na koje se prihvaća kinetohora, a na nju niti diobenog vretena. Na telomerama se nalaze ponovljene sekvence koje se nekoliko tisuća puta ponavljaju. (TTAGGG) Kraći krak kromosoma se označava s p, a dulji krak s q Vrste kromosoma: 1) Metacentrični – uobičajena vrsta kromosoma pa je centromera u sredini 2) Submetacentrični – centromera je pomaknuta prema gore ili dolje 3) Akrocentrični – centromera se nalazi na samomo vrhu ili dnu kromosoma između satelita. Uglavnom služe kao geni za rRNA. Oko gena za rRNA se formira jezgrica. U jezgrici se događa transkripcija RNA, procesiranje informacija i slaganje ribosoma 1.7. Centralna dogma molekularne biologije, replikacija DNA - - - - - Sve stanice od bakterija do ljudi prenose svoju genetsku informaciju na identičan način. Prenosi se u jednom smjeru tako da kada stigne do jednog proteina ne može ići i do drugih. Centralnu dogmu postavili su 1958. Francis i Crick. DNA molekula izvodi replikaciju (udvostručenje) iz koje se prepisuje (transkriptira) RNA koja se na kraju prevodi (translatira) u protein. Regulacija ekspresije gena je efikasnija ako postoje kontrolni elementi između DNA i proteina (što je više koraka između veći je stupanj kontrole) pa se zbog toga informacija koju nosi gen multiplicira u puno kopija mRNA iz samo jedne kopije DNA. Kod eukariota na taj način DNA ostaje zaštićena u jezgri i udaljena od kemijskih reakcija u citoplazmi. Struktura DNA – dvostruka uzvojnica s dva antiparalelna polinukleotidna lanca (DNA je polimer nukleotida). Nukleotid čini nukleozid + fosfat, a nukleozid je sastavljen od dušične baze i šećera. 4 su glavne dušične baze (adenin, gvanin – purini; timin i citozin – pirimidini + uracil u RNA). U svim proučavanim molekulama DNA omjer purina i pirimidina je 1:1. Nukleotidi čine polinukleotidni lanac u kojem su dušične baze usmjerene u unutrašnjost lanca. Lanci se povezuju fosfodiesterskim vezama (na fosfatnim grupama vezanima za deoksiribozu). Svaki polinukleotidni lanac je orijentiran u suprotnom smjeru pa su lanci antiparalelni. Dušične baze se sparuju po komplementarnom principu A-T, C-G i vežu se vodikovim vezama. Upravo to specifično vezivanje parova baza služi kao kalup za sintezu drugog lanca. Replikacija DNA je zato semikonzervativna jer u novoj molekuli DNA samo se jedan lanac sintetizira, a drugi ostaje sačuvan. Enzimi koriste svaki lanac DNA kao kalup za sintezu novog. Budući da nukleotidi sadrže fosfatne grupe cijela DNA molekula nosi negativan naboj 17 - - - - - - - - DNA polimeraza je enzim koji replicira DNA. Uvijek radi u smjeru 5'-3'. Točnost mu je velika, a greška se pojavljuje u prosjeku sa svakim milijarditim nukleotidom. Brzina replikacije je 3000 nukleotida u minuti. Izvan replikacije DNA polimeraza isto tako popravlja nastale greške u kopiranju u suprotnom smjeru (3'-5') – lektorska ili urednička sposobnost replikacije. Replikacija počinje odvajanjem lanaca koje je uzrokovano enzimima (DNA je vrlo stabilna molekula): a) DNA helikaza – uz pomoć hidrolize ATP-a odvaja lance. Koristi energiju ATP-a i stvara replikacijski mjehurić s dvije replikacijske rašlje (replikacija teče u oba smjera). Replikacijske rašlje su lokalizirano mjesto u obliku slova Y za koje je utvrđeno da se pomiče duž dvostruke uzvojnice DNA. b) SSB proteini (single strand binding) – čvrsto se vezuju na jednolančanu DNA i sprečavaju savijanje i sparivanje na mjestima gdje su dijelovi komplementarni. Kod prokariota postoji samo jedno ishodište replikacije (rašlja napreduje dok se ne završi udvostručenje lanaca. Kod eukariota se replikacijski mjehurići aktiviraju u nakupinama Početak novosintentiziranog lanca naziva se RNA primer početnica ili klica. DNA polimeraza treba slobodan OH kraj da može vezati nukleotide, a njih joj stvara RNA primaza koja formira primer. Primer se odvaja egzonukleaznom aktivnošću DNA polimeraze. Kod eukariota se svakih 100-200 nukleotida nalazi novi primer. Sinteza svakog Okazaki fragmenta završi kad DNA polimeraza dotakne sljedeći primer. Odstranjivanje primera vrši DNA polimeraza, a ponovnu sintezu DNA vrši novi enzim DNA ligaza. Vodeći lanac napreduje u smjeru otvaranja rašlji, a usporeni u suprotnom smjeru DNA polimeraza nije čvrsto vezana za DNA dok putuje pa se lako otpušta. Oko lanca postoji kližuća stezaljka koja se kao prsten omota oko lanca pa mu treba i pomoćni protein i ATP. Clamp eukariota (PCNA – proliferating cell nuclear antigen) i DNA polimeraza putuju zajedno do sljedećeg primera. Kada ga dotaknu DNA polimeraza klizne i odlazi do novog primera vezujući se na novi PCNA. Kod prokariota DNA helikaza i DNA primaza putuju zajedno pa skupa tvore primosom. Kod eukariota DNA polimeraza ∂ nastavlja polimerizaciju vodećeg i usporenog lanca, a DNA polimeraza α započinje svaki Okazaki fragment. Da bi se lanci mogli odvojiti dvostruki heliks se mora rotirati. Kako ne bi došlo do prekomjerne rotacije postoji protein DNA topoizomeraza: a) DNA topoizomeraza I – cijepa fosfodiestersku vezu na jednom lancu i radi pukotinu b) DNA topoizomeraza II – cijepa fosfodiesterske veze na oba lanca Dio iznad pukotine se slobodno rotira, a ostatak ne. Nakon završene replikacije DNA topoizomeraza ponovno spaja pukotinu. Obično na meti lijekova – inhibicija topoizomeraze i zaustavljaju prebrzu replikaciju obično bakterijskog DNA. DNA polimeraza može sintetizirati samo u smjeru 5'-3' i ne može započeti sintezu novog lanca. Na usporenom lancu isto tako ne može popuniti prazninu nakon odstranjivanja primera na samom kraju kromosoma. Telomere su krajevi kromosoma sa nekoliko tisuća puta ponovljenim redosljedima TTAGGG. Mogu se produljivati i skraćivati, a kromosomima daju stabilnost. Kromosom postaje kraći nakon svake replikacije, kad duljina telomera dosegne kritičnu točku, diobe prestaju i dolazi do starenja. Dioba je onemogućena jer se krajevi kromosoma slijepe. Koristeći enzim telomerazu, stanice raka dodaju na kraj ponavljajuće sekvence. Reverzna transkriptaza koristi RNA koja je dio enzima kao kalup za sintezu DNA molekula. 18 1.8. Transkripcija i translacija - Beadle i Tatum postavljaju 1941. Hipotezu: „Ako geni kontroliraju strukturu i aktivnost enzima, mutacija gena mora narušiti proizvodnju enzima i to mora biti nasljedno“ - Ozračili su i izolirali 2000 sojeva gljivice Neurospora koja inače raste na minimalnom mediju. Ozračene gljivice su rasle na minimalnom mediju samo ako bi im se dodala određena aminikiselina iz čega su zaključili da geni određuju sintezu aminokiselina (jedan gen = jedan enzim) - 1950. Otkrivena je srpasta anemija, bolest u kojoj je glutaminska kiselina zamijenjena s valinom pa se struktura hemoglobina promijenila. Jedna jedina aminokiselina može promijeniti čitavu strukturu i funkciju proteina. - Transkripcija se vrši prepisivanjem iz kalupa DNA u molekulu RNA - Translacija se vrši prevođenjem s RNA u slijed aminokiselina proteina. TRANSKRIPCIJA a) PROKARIOTI – prokariotski gen u nukleoidu sadrži promotor koji je zapravo sekvenca gena koja privlači RNA polimerazu da započne transkripciju na mjestu koje određuje promotor. Kodirajuća sekvenca je regija DNA koja se prepiše i odgovara transkriptu. Terminator je regija nizvodno od kodirajuće regije koja određuje mjesto završetka transkripcije. - RNA polimeraza je enzim koji prepisuje s kalupa DNA i veže se na promotor (σ faktor). Otvara dvostruku uzvojnicu DNA i prepisuje u smjeru 5'-3'. Dio DNA koji je prepisan ponovno formira u dvostruku uzvojnicu i tako sve dok ne dođe do terminatora. Kodirajući lanac DNA je stoga identičan RNA molekuli koja se prepisala, a lanac za kalup je postao komplementaran lancu RNA. - Terminator je specifična sekvenca koja transkripcijom formira strukturu ukosnice, a ona destabilizira vezu DNA-RNA pa se transkript odvaja. - mRNA dolazi na ribosome i dolazi do translacije - prokarioti koriste istu RNA polimerazu za prepisivanje sva 3 tipa RNA molekula. b) EUKARIOTI – transkripcija se odvija u jezgri, a translacija u citoplazmi. Nakon transkripcije rezultat je pre-mRNA koja zahtjeva obradu da bi kao zrela mRNA otišla u citoplazmu. Geni su drugačiji od prokariotskih jer imaju kodirajuće i nekodirajuće regije. - Promotor (TATA box – evolucijski sačuvana signalna sekvenca promotora; smještena neposredno ispod mjesta transkripcije dug 100-200 pb) započinje transkripciju vezivanjem RNA polimeraze II. Nekodirajuće i kodirajuće regije (introni i egzoni) elongiraju transkripciju, a terminator na kraju zaustavlja transkripciju. Obradom RNA introni se odstranjuju jer ne kodiraju nikakvu uputu za budući protein. - Različite RNA za obradu i za translaciju trebaju proteine: 1) snRNA (small nuclear RNA) – zajedno s proteinima formira komplekse potrebne za obradu eukariotske RNA 2) mRNA (messenger RNA) – kodira aminokiselinsku sekvencu polipeptida 3) tRNA (transport RNA) – donosi aminokiseline do ribosoma za vrijeme translacije 4) rRNA (ribosomska RNA) – zajedno s proteinima formira ribosome i katalizatore reakcija. - Sve skupa eukarioti koriste 3 različite RNA polimeraze za prepisivanje 4 tipa RNA molekula: I) RNA polimeraza I – 5.8S, 18S i 28 S rRNA – akrocentrični kromosomi (13,14,15,21,22) – oko gena koji ona prepisuje se formira jezgrica II) RNA polimeraza II – mRNA, za početak transkripcije treba transkripcijske faktore – TFIID (Transcript factor II) koji se veže na promotor i prepoznaje 19 TATA box. TBP (TATA binding protein) se veže na TATA box. TFIIA stabilizira vezu TFIID s DNA molekulom. Zatim se veže TFIIB koji veže RNA polimerazu II, a onda TFIIF otvara uzvojnicu za što joj TFIIE daje energiju djelujući kao ATPaza. Zadnji se veže TFIIH koji sadrži helikazu i odmata lanac. TFIIS onemogućava preranu terminaciju transkripcije. Kada dodatak P dođe RNA polimeraza se otpušta i transkripcija počinje. Gljive roda Amanita sintetiziraju toksični amanitin koji inhibira RNA polimerazu II. III) RNA polimeraza III – tRNA, snRNA, 5S rRNA - 5.8 S, 18S, 28S nastaju iz velikog prekursora 45S rRNA - 5S rRNA se prepisuje izvan jezgrice jer se geni za njega nalaze na 1. Kromosomu. Proteini ribosomskih podjedinica nastaju u citoplazmi pa se transportiraju u jezgru, spajaju s rRNA i izlaze kao zrele ribosomske podjedinice iz jezgre u citoplazmu - OBRADA mRNA (započinje dok traje transkripcija) a) Obrada 5' kraja i dodavanje kape – na rep polimeraze se dodaje P grupa i dolazi do vezivanja novih proteina na rep. Na slobodan kraj mRNA se dodaje metilguanozin (kapa) što ima važnu ulogu u translaciji za razlikovanje jer tRNA i rRNA nemaju kapu. b) Splicing – izrezivanje introna iz pre-mRNA nakon prepisivanja s kalupa DNA. Pokus hibridizacije mRNA adenovirusa s DNA pri čemu dolazi do izlaska jednolančane petlje po sredini hibridne molekule – isti pokus u prokariota daje drukčiju sliku pa nema izlaska petlje. U splicing su uključene male RNA molekule snRNA (sudjeluje i RNA polimeraza III) vezane s 6-10 proteinskih molekula snRNP. snRNA se mora nakon prepisivanja vezati s proteinima koji se nalaze u citoplazmi i ponovno vratiti u jezgru da bi obavljao daljnji splicing. Izrezivanje samih introna temelji se na prepoznavanju 5' i 3' introna i branch pointa. 5 tipova snRNA vezanih sa proteinima čini snRNP (U1,U2,U4,U5,U6). 1) U1 prepoznaje 5' kraj introna kojeg čine komplementarne baze sa snRNA 2) U2 prepoznaje branch point 3) Vezivanje ostalih – U5 se veže na 5' i 3' kraj - Svaki intron započinje s GU, a završava s AG, a prilikom splicinga stvori se forma nazvana spiceosom. Budući da se dio pre-mRNA izreže nastaje mRNA koja je kraća od prethodne. c) Obrada 3' kraja – poli A rep koji daje stabilnost mRNA. Zajedno s RNA polimerazom putuju i proteini CstF (Cleavage stimulation factor F) i CPSF ( Cleavage and polyadenilation splicing factor) koji se prebacuju na 3' kraj mRNA te poli A polimeraza dodaje oko 200 A nukleotira supstrata ATP-a i poli A binding proteina. - Potpuno obrađena mRNA ulazi u citoplazmu kroz kompleks pora jezgrine ovojnice aktivnim transportom. mRNA veže mnoge proteinske komplekse i snRNP i hnRNP koji obilježavaju potpuno obrađeni transkript. TRANSLACIJA - Prijevod jezika nukleinskih kiselina na jezik proteina, a prvi važan sudionik je mRNA proizvedena transkripcijom. Za transkripciju se koriste ribosomi, tRNA i aminokiseline. - tRNA djeluje kao molekularni prevodioc koji prevodi triplete kodona nukleinskih kiselina u aminokiselinu proteina. Nosi antikodone komplementarne kodonima na mRNA. tRNA je jednolančana molekula od 80 nukleotida. Prepisuje ju RNA polimeraza III, a svaka tRNA završava sa slobodnim dijelom CCA na koji se vezuje aminokiselina. - Da bi translacija bila uspješna tRNA mora obaviti: 1. Vezati na sebe odgovarajuću aminokiselinu iz citoplazme 2. Prepoznati odgovarajući kodon na mRNA - Kodon određuju tri baze iako DNA sadrži 4 baze pri čemu se za 20 aminokiselina stvaraju različiti kodoni koji sudjeluju u stvaranju iste aminokiseline. 20 - - - - START kodon je uvijek AUG, a STOP kodoni su UAA, UAG i UGA Vezivanje aminokiselina na odgovarajuću tRNA je omogućeno enzimima aminoacil tRNA sintetazama. On je kompleksan enzim koji katalizira vezivanje aminokiseline na tRNA. RIBOSOMI su organele koje koordiniraju translaciju izgrađene od 2 podjedinice (proteini + rRNA). Posjeduju vezujuće mjesto za mRNA na maloj podjedinici. Na velikoj podjedinici imaju 2 mjesta: a) P mjesto – nosi tRNA koja na sebi ima rastući polipeptidni lanac b) A mjesto – nosi tRNA koja donosi sljedeću aminokiselinu koja će se dodati na lanac Ribosom veže jednu molekulu mRNA i 2 molekule tRNA koje podjedinice drže zajedno. Povezuje aminokiseline s tRNA na A mjestu s rastućim polipeptidnim lancem na tRNA na P mjestu. mRNA ima UTR (untraslated regions) koje se ne prevode, a kapa mRNA omogućuje vezivanje mRNA na ribosom. 1. INICIJACIJA – mRNA se veže na malu ribosomsku podjedinicu, a prva tRNA koja nosi AUG (Metionin) veže se na START kodon sa svojim UAC antikodonom. Velika podjedinica veže se na malu formirajući funkcionalni ribosom, a tRNA se smjesti na P mjesto ribosoma. 2. ELONGACIJA – nakon završene inicijacije aminokiseline se dodaju jedna po jedna na prvu AUG. Dolazi do prepoznavanja kodona i vezivanja sljedeće tRNA s novom aminokiselinom na A mjesto i formiranja peptidne veze između njih. Nakon toga dolazi do translokacije lanca na aminokiselinu koja je na tRNA na A mjestu. tRNA na P mjestu ostaje prazna i mRNA se pomiče za jedan kodon te oslobađa A mjesto. 3. TERMINACIJA – ne postoji tRNA koja prepoznaje STOP kodon pa kada se STOP kodon nađe na A mjestu otpušta se kompletna tRNA s P mjesta, a od nje se otpušta polipeptidni lanac. STOP kodone prepoznaju posebni proteini (terminacijski faktori) koji se vežu direktno na kodon samo kad se on nalazi na A mjestu ribosoma. Vezanje tog transkripcijskog faktora mijenja aktivnost peptidil transferaze koja katalizira adiciju vode na tRNA na P mjestu ribosoma što uzrokuje odvajanje C kraja aminokiseline s tRNA na P mjestu i otpuštanje cijelog polipeptidnog lanca. 21 VAŽNE MOLEKULE I NJIHOVA FUNKCIJA Molekula Funkcija FOSFOLIPIDI MEMBRANE Fosfatidilkolin Lipid vanjskog sloja membrane – nema naboj Sfingomijelin Lipid vanjskog sloja membrane – nema naboj Fosfatidilserin Lipid unurašnjeg sloja membrane – negativnog naboja Fosfatidiletanolamin Lipid unutrašnjeg sloja membrane – nema naboj Glikolipidi Lipidne molekule koje prenose šećere koji štite od niskog pH i imaju ulogu u prepoznavanju stanica Gangliozidi Negativno nabijeni lipidi koji se uglavnom nalaze u živčanim stanicama – služe za promjenu naboja membrane Glikokaliks Sloj glikoproteina koji služe kao zaštita od oštećenja stanice ERITROCITNA MEMBRANA Spektrin Najzastupljeniji protein membrane koji se pojavljuje u obliku tetramera. Krajevi su mu vezani za aktin (protofilamenti), a s njim gradi mrežastu strukturu unutar same stanice. Nalazi se na unutrašnjoj strani membrane. Daje elastičnost eritrocitu. Ankirin Vezuje citoskelet spektrina za membranu, ali i za citoplazmatski dio band 3 proteina. Band 3 Važan za transport CO2 iz tkiva u pluća – mijenja HCO3- za ClGlikoforin Transmembranski glikoprotein smješten na vanjskoj strani membrane Aduktin Omogućuje povezanost spektrina i glikoforina za elastičnost eritrocita Band 4.1 Veže glikoforin za mrežu citoskeleta ABC TRANSPORTERI MDR – Multi drug Izbacuje lijekove iz stanice (i strane tvari) resistance protein CFTR Izbacuje ione klora iz stanice – mutiran kod cistične fibroze MIKROTUBULI Tubulin Protein koji izgrađuje mikrotubule – ima α (-) i β (+) podjedinice koje zajedno čine protofilament Kinezini Odgovorni za transport organela, mitozu i mejozu – idu prema + kraju Dineini Idu prema – kraju, grade proteinske ručice bičeva i trepetljika Neksin Učvršćuje veze između susjednih parova MIKROFILAMENTI Timozin i profilin Kontroliraju koncentraciju monomera (omogućavaju ili neomogućavaju polimerizaciju monomera) Miozin II Nalazi se u mišićnim stanicama te im glava ima ATP-aznu aktivnost, dok im je rep polimeriziran Miozin I Nalazi se u nemišićnim stanicama Vilin Veže strane kružnog mikrovila (npr. u crijevima) Taksol Stabilizira mikrotubule i onemogućuje depolimerizaciju INTERMEDIJARNI FILAMENTI Keratin Gradi epitelne stanice Vimentin Gradi leukocite, endotel krvnih žila uz dezmin Neurofilamenti Citoskelet živčane stanice te su odgovorni za debljinu, promjer i 22 prijenos impulsa Lamini Grade unutrašnju stranu jezgrine ovojnice ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM Translokator Kanalni protein koji omogućava ulazak spojeva u lumen Oligosaharil Enzim koji donosi oligosaharid na unutrašnjem licu membrane transferaza Dolihol Izopreni alkohol koji osigurava dovoljnu količinu glikoproteina vezivanjem oligosaharida na proteine Flipaza Premiješta novonastale lipide iz vanjskog u unutrašnji monosloj Citokrom P450 Katalizira reakcije pretvaranja netopljivih štetnih tvari u topljive kako bi se lakše razgradili (na glatkom ER) GOLGIJEVO TIJELO Klatrin Glavni građevni element mnogih vezikula Adaptin Omogućuje vezanje klatrina na lipidni dvosloj i receptore membrane COP II Nosi proteine od ER do Golgija COP I Nosi proteine unutar Golgija te prema staničnoj membrani Manoza Šećer čija fosforilacija pokreće transort proteina u lizosome TRANSPORTNE MOLEKULE LDL (low density Čestice za prijenos kolesterola u krvi – vežu na sebe apoB protein. lipoprotein) Ferotrasferin Transport željeza u stanicu PEROKSISOMI Katalaza Pretvara vodikov peroksid u vodu i kisik MITOHONDRIJ Kardiolipin Molekula za prijenos elektrona u stanici Porin Transportni protein koji tvori kanale za prolaz proteina ATP sintaza Enzim koji katalizira sintezu ATP-a Termogenin Koristi energiju protoka protona za stvaranje topline umjesto ATP-a Heat-shock proteini Odmataju proteine koji ulaze u mitohondrije JEZGRA Helikaza Otvara DNA uzvojnicu za replikaciju Topoizomeraza Sprječava zaplitanje i napinjanje uzvojnice I – prekida fosfodiesterske veze II – prekida jedan dvostruki heliks SSB proteini Stabiliziraju i izravnavaju jednolančanu DNA DNA primaza Ugrađuje početnicu (slijed od 10 nukleotida RNA) DNA polimeraza Katalizira ugradnju DNA nukleotida od 5'-3' DNA ligaza Povezuje fragmente DNA u lanac Inicijacijski proteini Vežu se na ishodište replikacije i pomažu formiranju replikacijskih rašlji Klizna štipaljka Drži DNA polimerazu vezanu uz DNA (clamp) Nukleoporini Izgrađuju pore jezgre u obliku diska Kondenzini Koriste energiju za kondenzaciju kromosoma SV40T antigen Protein koji omogućuje virusu da izbjegne staničnu kontrolu i razmnožava se brže od stanice domaćina 23 PCNA (proliferating Molekula potrebna za aktivnost polimeraze δ cell nuclear antigen) TRANSKRIPCIJSKI FAKTORI TFIID Veže bazalni transkripcijski faktor na TATA box (TBP – TATA binding protein) TFIIA Stabilizira vezu TFIID i DNA TFIIB Veže RNA polimerazu II TFIIF Otvara DNA uzvojnicu TFIIE Djeluje kao ATP-aza – daje energiju za transkripciju TFIIH Oslobađa polimerazu iz kompleksa TFIIS Sprječava preranu terminaciju kompleksa RNA polimeraza I Prepisuje gene za rRNA (prisutni u jezgri) – kodira 28S, 18S, 5.8S rRNA RNA polimeraza III Prepisuje gene za tRNA, 5S rRNA, snRNA, scRNA ARS (aminoacil Veže metionin za tRNA tRNA sintetaza) RNA polimeraza II mRNA, treba navedene transkripcijske faktore 24