Sejtciklus, replikáció Flashcards
SEJTCIKLUS
Összehangoltan és szigorúan szabályozott folyamatok
összessége, amelyekkel a sejt biztosítja a genetikai
állománya, valamint az organellumok és
makromolekulák megduplázását, majd szegregációját.
Statikus sejtek:
elveszítik osztódó képességüket
pl: idegsejt
Expandáló sejtek:
valamilyen külső oknál fogva
képesek csak osztódni – sérülés
Megújuló sejtek:
egész életükön át képesek
osztódni pl: őssejtek
Sejtciklus szakaszai
G1 - A sejt funkciójának megfelelően működik, és/vagy felkészül a replikációra (nyugalmi szakasz) S - A DNS megkketőződése G2 - utószintézis fázisa, a sejtosztódáshoz kellő képletek alakulnak ki (nyugalmi szakasz) pl: centriolum M: osztódási fázis - miózis, metózis Statikus sejtek: G0
G0
–Statikus sejtek ide kerülnek, és itt is maradnak
–Expandáló sejtek ide kerülnek, külső hatásra vissza
G1-be
– Megújuló sejtek nem kerülnek G0-ba
24 órára vetítve az egyes szakaszok
Osztódási fázis: M - 1 óra • Nyugalmi fázis = interfázis G0,G1,S,G2 - 23 óra G1- 11 óra S - 8 óra G2 - 4 óra
DNS szerkezete prokariótákban
- Cirkuláris
- Rövidebb
DNS szerkezete prokariótákban
- Lineáris
- Hosszabb
- Nem egy molekula, hanem ahány kromatida van
Ember: 23 pár (10 a kilencediken bázis)
Replikáció problémái
- Sokszor:
- Gyorsan: 1000 nukleotid/ mp – (3600km/h)
- Pontosan: 1/ 100 000 000 hiba - 99%-át a sejt javítja,
replikációnként 0-1 marad
Irány
Mindig 5’-3’ irányban zajlik
- SZÁLELVÁLASZTÁS (iniciáció)
replikációs villa kialakul (a szálak elválasztásánál
kialakuló képlet)
Enzim: helikáz / topoizomeráz
Stabilizáló fehérjék megakadályozzák a visszacsavarodást.
Replikációs origó
meghatározott szekvenciájú DNS szakasz,
melyet az enzim felismer.
Prokariótáknál 1 ilyen, eukariótáknál sok.
- PRIMER – SZINTÉZIS
A DNS termelő enzim (DNS-polimeráz) nem képes az
új szálat elkezdeni, ezért helyette a primáz (RNS
polimeráz) az origótól kezdve rövid szakaszon a DNS-
sel komplementer RNS szakaszt szintetizál (= primer).
• Innentől kezdve a DNS polimeráz már tudja folytatni a
láncot, és szintetizálni 5’-3’ irányba.
DNS – SZINTÉZIS (elongáció)
a már megépített primerekhez kapcsolódva a DNS
polimeráz beépíti a megfelelő komplementer
nukleotidokat a templát (= minta) szálakhoz.
• egyik szálon folytonosan haladhat a szintézis, 5’-3’
irányban – ez a folytonos szál / vezető szál
• a másik szál irányultsága azonban ellentétes, itt 3’-5’
irányban haladna a szintézis*, ami nem lehetséges, –
ez a szakaszos szál / késlekedő szál
REPLIKÁCIÓ FOLYAMATA
* Vagy a teljes DNS molekulát szét kellene csavarni, és az ellentétes végén kezdeni a szakaszos szál szintézisét. Nem biztonságos! Soha nem csináljuk.
A polimerázok csak 5’-3’
irányban építenek
DNS – SZINTÉZIS a késlekedő szálon:
Addig nyílik a replikációs villa amíg a késlekedő szálon
is megjelenik egy origo
• Itt is primer készül, de fordított irányba, mint a másik
szálon
• Itt is a DNS polimeráz folytatja a szintézist, fordított
irányba, egészen addig, amíg az előző primerig ér
• Ezután tovább nyílik a villa, míg új origó jelenik meg, és
megismétlődik a folyamat
Okazaki fragmentumok
A két origo közötti rész a késlekedő szálon. RNS primer és DNS szakaszok
HIBAJAVÍTÁS:
előfordul, hogy rossz nukleotid épül be a láncba
• az elsődleges javítást maga a DNS polimeráz III
végzi, kivágja a rossz nukleotidot és jót szintetizál a
helyére (így a hibák 99%-a kijavítódik)
TERMINÁCIÓ
a DNS polimeráz I kivágja az RNS darabokat, és a
helyére, 5’-3’ irányba a templáttal komplementer
DNS-t szintetizál
• végül a ligáz enzim kapcsolja össze a darabokat,
foszfodiészter kötéssel, az előző nukleotid 5. C
atomján lévő foszfátcsoport OH-t a következő
nukleotid 3. C atom OH csoportjával
Szemikonzervatív replikáció
félig megmaradó
• a kettős spirál két szála zipzárként kettéválik
• mindkét szál mintaként (templátként) szolgál egy új
szál szintéziséhez
• ennek során az eredeti szállal és egymással
megegyező szerkezetek jönnek létre
Az új molekulák egyik szála teljes egészében a régi, a
másik teljes egészében új.
Ennek igazolása a MESELSON-STAHL kísérlet.
Meselson-Stahl kísérlet 3 elképzelhető megoldása
szemikonzervatív: mindkét molekula félig régi, félig új szálból
• konzervatív: egy csak régi, egy csak új szálakból álló molekula
• mozaikos: mindkét molekula tartalmaz régi és új komplementer
szakaszokat
A MESELSON-STAHL KÍSÉRLET menete
kólibaktériumokat tenyésztettek 15N (nehéz nitrogén – 7 proton + 8
neutron) tápoldatban több generáción át, így a DNS nehezebbé
(sűrűbbé vált)
• átoltották a baktériumok egy részét normál, 14N-es tápoldatba
• az osztódó baktériumsejtek számát mérték
• egy osztódás után (amikor a sejtszám a duplájára nőtt) mintát
vettek, a sejteket elölték, izolálták a DNS-t, és meghatározták a
sűrűségét. Ugyanezt tették a második osztódást követően is.
A Meselson-Stahl kísérlet eredménye
az első osztódás után csak közepes sűrűségű DNS-t kaptak. Ez kizárta a konzervatív modellt, amely szerint 50-50%-ban nehéz-DNS-t és normál-DNS-t kellett volna kapniuk. Az eredmény azonban mind a szemikonzervatív, mind a mozaikos modellel összhangban volt. a második osztódás után 50-50%-ban volt a mintában közepes és könnyű (normális sűrűségű), DNS. Ez a szemikonzervatív modellt igazolta, de a mozaikos modellt kizárta, mert 50%-ban megjelent az a forma, amelyben két, tisztán 14N-es izotópot tartalmazó lánc alkotott egy közös duplaszálú DNS-t. A mozaikos modell alapján mindig homogén sűrűségű DNS-t kellett volna izolálniuk, de annak sűrűsége generációról generációra haladva egyre jobban közelítette volna a könnyű DNS normális sűrűségét.
Eukarióta replikáció
több ponton kezdődik (több replikációs origó a szálban),
mindenhol felnyílik a kettős lánc
• sok replikációs villa alakul ki, amelyek folyamatosan
jobban és jobban felnyílnak
• végül a két új kész DNS kettős spirál teljesen elválik
egymástól
Prokarióta replikáció
Egy origóból indul a szintézis, a replikációs villa
folyamatosan nyílik fel 2 irányba, míg a két új DNS
molekula elválik egymástól.
DNS csomagolás célja az eukariótákban
- Helytakarékosság
- Védelem
(Több, hierarchikus szinten)
Nukleoszóma
a kettős hélix hiszton (magfehérje) komplexekre tekeredik,
komplexenként 2,5 fordulattal (146 bp) →
• gyöngyfüzérszerű szerkezet
• nukleoszómák között nukleáz-érzékeny helyek (1-80 bp)
Szolenoid
a nukleoszómákra csavarodott DNS helikálisan újra feltekeredik (= kromatinfonal) • ebben a formában a DNS transzkripciósan nem aktív
Kromoszóma
több lépésben újra hajtogatódik, és fehérjékre rögzül (= kondenzálódik) → KROMOSZÓMA DE! így csak az osztódást közvetlenül megelőzően, már a replikáció után néz ki! Ez így valójában 2 DNS molekula!
Mitózis
CÉLJA: az anyasejttel megegyező
kromoszómaszámú (pl.: diploidból diploid), azzal
tökéletesen egyforma genetikai tartalmú utódsejtek
létrehozása. (számtartó sejtosztódás)
• állati testi sejtek, növényi testi ÉS ivarsejtek !!!
Profázis (előszakasz)
- A kromoszómák kondenzálódnak
- A sejtmaghátya felszívódik
- A sejtváz fehérjefonalaiból kialakul az osztódási orsó (sejtkp.)
Metafázis (középszakasz)
- A kromoszómák a sejt középső síkjába (ekvatoriális) rendeződnek
- Befűződési pontjuknál kapcsolódnak az orsóhoz
Anafázis (utószakasz)
- A testvérkromatidák a befűződési pontnál elválnak és az orsó a sejt ellentétes pólusaira húzza őket
Telofázis (Végszakasz)
- Két új sejtmaghártya kialakul
- Az orsók eltűnnek
- Megkezdődik a sejtplazma kettéválása
Végül: citokinézis, a két sejt fizikailag elválik egymsától
Meiózis
CÉLJA: az eukarióta anyasejt kromoszómaszámának
(2n) felét tartalmazó (n), a genetikai információ
frissülését (szaporodás) szolgáló utódsejtek
létrehozása. (számfelező sejtosztódás)
• állati ivarsejtek, növényi spórák
• két főszakaszra, azon belül 4-4 szakaszra osztható
I/1. Profázis (előszakasz)
– kromoszómák kondenzálódnak → 4 kromatidás rendszer – átkereszteződés, rekombináció – a sejtmaghártya feldarabolódik – húzófonalak bekötődnek a kromoszómákhoz
REKOMBINÁCIÓ:
a homológ
kromoszómák közötti genetikai
anyag kicserélődés átkereszteződés (crossing over) következtében.
Homológ kromoszómák
Azonos alakú és méretű kromoszómák ugyanazon tulajdonságokra vonatkozó géneket tartalmaznak egyforma sorrendben.
allél
Az allél a kromoszóma egy adott lókuszán elhelyezkedő gén variációja. Példa rá több virágfaj színének változása virágzáskor. A folyamatot egy gén szabályozza, amelynek számos változata lehet, így fehér, piros színt eredményezve a virágban.
