ELIJA ELIJA Najmanja iva strukturna i funkcionalna jedinica

ĆELIJA

ĆELIJA Najmanja živa strukturna i funkcionalna jedinica

ĆELIJA (3 D)

ĆELIJA Svi živi organizmi se sastoje od ćelija i njihovih produkata Homeostaza zavisi od funkcije svih, različitih tipova ćelija

ĆELIJA (jednoćelijski organizam) ćelijska membrana jedro citoplazma sa organelama

Ćelijska membrana

Ćelijska membrana

Ćelijska membrana selektivno propustljiva dinamična stuktura koju čine: proteini (55%) - otvori - enzimi - antigeni - receptori fosfolipidi (25%) - difuzija O 2 i CO 2 holesterol (13%) - stabilnost ugljeni hidrati (3%) - glikoproteini i glikolipidi - elektronegativnost drugi lipidi (4%)

Jedro Kontrolni centar ćelije dvoslojna membrana (nastavlja se na ER), otvori hromatin- DNK, proteini (hromozomi (46) Jedarce (DNK, ribozomalna RNK, proteini)

Jedro Zašto kontrolni centar? Geni za funkciju svake ćelije organizma (somatske ćelije) i Genetski materijal za reprodukciju (polne ćelije)

Geni- delovi strukture DNK

Citoplazma (izmedju ćelijske membrane i jedra) rastvor, organskih i neorganskih molekula (bistri deo - citosol) organele

Organele

Endoplazmatski retikulum (ER) membranozni tubuli od ćelijske do jedarne membrane, sadrže endoplazmatski matriks koji je u vezi sa prostorom izmedju dve jedarne membrane l l granulirani ER (ribozomi)- sinteza proteina glatki ER- sinteza lipida

Ribozomi male strukture, sinteza protein + ribozomalna RNK l slobodni ili na membrani granuliranog ER

Goldžijev kompleks (aparat) 4 -5 pljosnatih vezikula blizu jedra, tesno povezanih sa ER l l l sinteza ugljenih hidrata depo i izlučivanje drugih materija koje dopremaju ER vezikule ("transportne vezikule”) stvaranje lizozoma

Lizozomi - intraćelijski digestivni sistem dvoslojna membrana Granule - digestivni enzimi l l

Mitohondrije (energetske centrale) l l dvoslojna membrana unutrašnji nabori sa oksidativnim enzimima DNK za autoreplikaciju aerobna faza ćelijskog disanja (CO 2, H 2 O, ATP i toplota)

Organele Sekretorne vezikule (ER- Goldži luče u citoplazmu, koje kao sekretorne granule izlučuju kroz ćelijsku membranu, npr. proenzimi ćelija pankreasa) Centriole, blizu jedra (za deobno vreteno) Cilije (treplje), mikrovili (čupice), flagele (bič) – pokreti

Centriole Po 9 mikrotubula Formiranje d. vretena

Flgela, mikrovili (el. mikroskop), cilije

Opšte funkcije ćelija

Opšte funkcije ćelije Deoba (izuzetak nervne i mišićne ćelije) Biosinteza Respiracija

Specijalizovane funkcije ćelija

Specijalizovane funkcije Kontraktilnost - mišićne Primanje i prenošenje električnih impulsa – nervne Biosinteza i sekrecija – žljezdane Biosinteza i sekrecija antitela - plazmociti Apsorpcija – enterociti, tubularne ćelije bubrega. . .

Sekretorne vezikule /n. završetak aksona/

Genska osnova Funkcije ćelije Razmnožavanja (reprodukcija ćelije) Mitoza i mejoza Difеrencijacije

Genska osnova ćelijske funkcije Ć. deoba Druge funkcije

Genska kontrola ćelijske funkcije Gen je deo molekula DNK (deo strukture), koji “nosi zapis”- kod

Genska kontrola ćelijske funkcije U jedru se sintetizuje glasnik RNK (informaciona, messenger RNK), prema KOD - u 1. Transkripcija (prepisivanje sa DNK) Glasnik RNK odlazi u citoplazmu/ ribozome 2. Translacija (prenošenje “zapisa” na ribozome)

Genska kontrola ćelijske funkcije Transportna RNK donosi aktivirane aminokiseline do ribozoma, koje se ugrađuju u molekul belačevine prema kodu (prema strukturi informacione RNK)

Sinteza proteina Transkripcija Sinteza Infomacione RNK (i. RNK) u jedru Translacija Izlazak i. RNK iz jedra i vezivanje za ribozom Transportna - t. RNK donosi aminokiseline na ribozom prema kodu koji je prepisan na i. RNK. Aminokiseline se spajaju peptidnim vezama u molekul proteina

Reprodukcija ćelije

Reprodukcija ćelije Replikacija dupliranje celokupne DNK u jedru uz pomoć DNK polimeraza i DNK ligaza

Reprodukcija ćelije Novostvoreni lanac DNK vodoničnim vezama vezan za originalni lanac Enzimi razmotavaju i odvajaju nove lance i ispravljaju greške u transkripciji Ako greška ostane ona se označava kao mutacija

Reprodukcija ćelije DNK i proteini (histoni) čine hromozome (46) Udvojeni hromozomi ostaju vezani na jednоm mestu - centromeri do početka deobe Udvojeni a još”vezani” hromozomi se zovu hromatide

Mitoza

Normalan kariotip muškarca (hromozomi vidljivi u zaustavljenoj deobi)

Razmnožavanje ćelija Neprekidno tokom života Ćelije kostne srži Epitel creva Germinativni slojevi kože Veoma retko Glatke mišićne ćelije Ne reprodukuju se tokom života poprečno-prugaste mišićne i nervne ćelije

Deoba – samoobnavljanje (dinamika) Enterociti: 2 - 3 dana Eritrociti: 120 dana Neutrofilni granulociti: 30 dana Matična ćelija hematopoeze ima osobine: 1. samoobnavljanja 2. diferentovanja u sve krvne ćelije U normalnim uslovima procesi samoobnavljanja i diferentovanja svih ćelija su strogo kontrolisani

Diferencija ćelija Fizičke i funkcionalne promene u toku proliferacije, koje razlikuju ćelije - ćerke od ćelija-majki. Proces strogo kontrolisan

Diferencija ćelija

Diferencija ćelija Dosta nepoznatih činilaca, uglavnom prigušivanje nekih gena a ekspresija (ispoljavanje) drugih gena P. Matična ćelija → eritrocit P. Matična ćelija→polimorfonuklearni leukocit P. Matična ćelija→ limfocit

Primer diferencijacije Pluripotentna matična ćelija eritrocit Neutrofilni granulocit

Mejoza

Mejoza Redukciona deoba Ćelija majka 46 hromozoma, ćelija ćerka 23 hromozoma Sazrevanje polnih ćelija

ĆELIJSKA MEMBRANA BIOLOŠKI TRANSPORTI Transmembranski transporti (transporti kroz ćelijsku membranu)

ĆELIJSKI TRANSPORT 1. TRANSMEMBRANSKI TRANSPORT Mali molekuli ulaze i izlaze ćelije 2. IZLUČIVANJE U/ IZ ĆELIJE Makromolekuli koje ćelija sintetiše i ostavlja i/ili izlučuje u unutrašnju sredinu ili izvodne kanale

Ćelijska membrana Polupropustljiva - selektivno propustljiva Razdvaja ekstracelularnu od intracelularne tečnosti Omogućava komunikaciju intra- i ekstracelularnog prostora

Dominantne koncentracije jona i molekula Ekstracelularno Na+ Cl. Ca++ K+ fosfati- intracelularno proteini -

1. TRANSMEMBRANSKI TRANSPORTI Difuzija Olakšana difuzija kotransport Aktivni transport ( uz UTROŠAK ENERGIJE) OSMOZA (vode) Pinocitoza (većih molekula)

Transmembranski transporti Transporti kroz ćelijsku membranu (Gasovi i Liposolubilne)

Difuzija Prosta difuzija od veće ka manjoj koncentraciji 1. Kroz lipidni dvosloj liposolubilni molekuli (O 2, CO 2, N, alkohol) 2. Kroz proteinske kanale (voda, urea, neki joni)

Olakšana difuzija kretanje u bilo kom smeru do postizanja odredjene kokncentracije (Vmax) Kroz proteinske (kanale*) nosače (glukoza, aminokiseline) *veličina kanala i električni naboj u unutrašnjosti kanala odredjuju njihovu selektivnost

Olakšana difuzija

Osmoza Kretanje vode uzrokovano koncentracionom razlikom

koncentracija Količina rastvorene supstance u odredjenoj zapremini (litar) rastvora Gr / litar Mol / litar gr ili volumen (ml) / 100 ml = procentni rastvor (%) napr. 70% alkohol, 3% hidrogen

Osmoza Količinski, kroz ćelijsku membranu u oba smera, najviše prođe vode kroz membranu eritrocita u oba smera prođe u sekundi 100 puta veća količina vode nego što je njegova zapremina, ali! Količina vode, (zapremina rastvora) sa obe strane membrane je nepromenjena, što znači Neto - prolazak vode ima vrednost 0 (nula)

Osmoza Ako je različita koncentracija rastvorene/ih čestica u ćeliji i van ćelije neto-kretanje vode će se zavisno od toga povećati Veća/e koncentracija u ćeliji: voda ulazi u ćelija bubri Veća/e koncentracija u ECT : voda izlazi iz ćelije, ćelija se smežurava

Koncentraciona razlika Rastvor 1 2 m. Mol / L Glikoze Rastvor 2 5 m. Mol / L Glikoze voda Ćelijska membrana

pre H 2 O Osmoza H 2 O rastv. supst. Polupropustljiva membrana posle

Osmoza Pre osmoze na levoj strani membrane broj molekula vode : broj jedinica rastv. supstance 15 : 4 Posle osmoze na levoj strani membrane broj molekula vode : broj jedinica rastv. supstance 20 : 4 Membrana se rastegla

Osmotski pritisak Veličina pritiska potrebna da zaustavi osmozu Odredjen BROJEM čestica / litar tečnosti (molarna koncentracija za čestice koje ne disosuju)

MOL 1 MOL je jedna od sedam osnovnih jedinica SI sistema Količina gradiva (materije) koja sadrži toliko elementarnih jedinica koliko ima atoma u tačno 0. 012 kg C 12, ta količina je poznata kao Avogadrov broj i iznosi 6. 022 x 1023 čestica

Osmotski pritisak Pritisak koji je potreban da zaustavi osmozu Određuje ga BROJ ČESTICA na kg vode, bez obzira na vrstu i veličinu molekula Osmol je onaj broj grama supstance koji u rastvoru daje 6. 022 x 1023 čestica (180 gr glukoze)

Osmotski pritisak rastvora je direktno prporcionalan broju osmotski aktivnih čestica u rastvoru bez obziru na veličinu molekula m. t. Albumina 70 000 = 1 Osmol m. t. Glukoze 180 = 1 Osmol m. t. Natrijum-hlorida 58. 5 = 2 Osmol

Aktivni transport Transport materija kroz membranu Ćelijska membrana od manje koncentracije ka većoj koncentraciji Konc.

Aktivni transport Kretanje jona ili molekula nasuprot gradijenta* koncentracije elektrohemijskog pritiska joni: Na, K, Ca, Fe, H, Cl, J, l neki šećeri i većina aminokiselina l *zato je potrebna energija

Aktivni transport (Na – K pumpa)

Kotransport Istovremeni transport Na i molekula glukoze ili aminokiselina Istovremeno vezivanje za transportni protein (konformacione promene) unos Na i glukoze Energija iz razlike u koncentraciji Na

Kotransport

2. IZLUČIVANJE U/ IZ ĆELIJE Makromolekuli (insulin, neurotransmiteri, enzimi. . . ) sintetisani u ćeliji Izlučuju se u/van ćelije pomoću sekretornih vezikula (i Goldžijevog aparata) Mehanizam ovog transporta otkrili: J. E Rotmhman, R. W. Schekman i T. C Sϋdhof Dobitnici Nobelove nagrade za medicinu 2013 godine

Goldžijev kompleks (aparat) 4 -5 pljosnatih vezikula blizu jedra, tesno povezanih sa ER depo i izlučivanje drugih materija koje dopremaju ER vezikule ("transportne vezikule”)

Sekretorne vezikule /n. završetak aksona/