1. Вовед
Клетката претставува основна структурна и функционална единица на живите организми. Во биологијата и генетиката, клетките се поделени во две основни групи:
- Прокариотски клетки (prokaryotes)
- Еукариотски клетки (eukaryotes)
Оваа поделба е фундаментална затоа што тие се разликуваат во организацијата на наследниот материјал, присуството на јадро, сложеноста на клеточната структура и механизмите на генетска регулација.
2. Прокариотска клетка – основни карактеристики
2.1 Дефиниција
Прокариотските клетки се наједноставните клетки кои немаат вистинско јадро и немаат мембрански ограничени органели. Најчести прокариоти се:
- бактерии
- археи
Прокариотите се еволутивно постари и се смета дека претставуваат најстарите форми на живот на Земјата.
2.2 Главни структурни карактеристики на прокариотска клетка
Прокариотската клетка има:
а) Клеточна мембрана
фосфолипиден двослој
служи за транспорт на материи и одржување на клеточната хомеостаза
б) Клеточен ѕид
кај бактериите најчесто е составен од пептидогликан (муреин)
кај археите ѕидот е различен (псевдомуреин)
Клеточниот ѕид обезбедува механичка заштита и форма.
в) Цитоплазма
водена средина со ензими, соли и органски материи
во неа се одвиваат основните метаболички процеси
г) Нуклеоид
регија во цитоплазмата каде се наоѓа ДНК
нема нуклеарна мембрана
д) Рибозоми (70S)
неопходни за синтеза на протеини
помали и поедноставни од еукариотските
ѓ) Плазмиди
мали кружни ДНК молекули
носат гени за антибиотска резистенција, токсини и др.
е) Флагели и пили (фимбрии)
флагели: движење
пили: прицврстување и конјугација (пренос на ДНК)
2.3 Генетски карактеристики на прокариотите
Геномот е најчесто една кружна ДНК молекула. Не е спакувана во хистони (освен археи кои имаат слични протеини).
Организација на гени: гените често се организирани во оперони, еден промотор може да контролира повеќе гени.
Пример: lac operon кај E. coli.
Транскрипција и транслација
Кај прокариотите:
транскрипцијата (синтеза на mRNA) и транслацијата (синтеза на протеин) се случуваат истовремено во цитоплазмата. Ова е важна разлика од еукариотите.
3. Еукариотска клетка – основни карактеристики
3.1 Дефиниција
Еукариотските клетки се покомплексни клетки кои имаат:
- вистинско јадро со нуклеарна мембрана
- бројни мембрански органели
Еукариоти се:
- животни
- растенија
- габи
3.2 Главни структурни карактеристики на еукариотска клетка
Еукариотската клетка има:
а) Клеточна мембрана
фосфолипиден двослој со холестерол
регулира транспорт и клеточна сигнализација
б) Цитоплазма и цитосол
средина каде се наоѓаат органелите
во цитосолот се одвиваат многу метаболички процеси
в) Мембрански органели
Еукариотските клетки содржат органели кои имаат посебни функции и се одделени со мембрани, како:
- митохондрии
- ендоплазматичен ретикулум
- Голџиев апарат
- лизозоми
- пероксизоми
- хлоропласти (кај растенија)
г) Цитоскелет
- микротубули
- микрофиламенти (актин)
- интермедијарни филаменти
Важен за форма, транспорт и клеточна делба.
4. Јадро на еукариотската клетка (Nucleus)
4.1 Дефиниција
Јадрото е најважната органела кај еукариотите, бидејќи претставува центар за:
- чување на ДНК
- репликација
- транскрипција
- регулација на генска експресија
4.2 Составни делови на јадрото
1. Нуклеарна мембрана (Nuclear envelope)
- двојна мембрана
- ја одделува ДНК од цитоплазмата
- поврзана со грубиот ендоплазматичен ретикулум
2. Нуклеарни пори (Nuclear pores)
протеински комплекси кои овозможуваат селективен транспорт
пропуштаат:
- mRNA и tRNA (кон цитоплазма)
- протеини и ензими (кон јадро)
3. Нуклеоплазма
внатрешна течност со ензими и протеини
4. Хроматин
Хроматинот е комплекс од:
- ДНК
- хистони
- нехистонски протеини
Хроматинот постои во две форми:
- еухроматин (активен, лабаво спакуван, транскрипциски активен)
- хетерохроматин (густо спакуван, транскрипциски неактивен)
5. Нуклеолус (Nucleolus)
структура во јадрото без мембрана
место каде се синтетизира:
- rRNA
- рибозомски субединици
Нуклеолусот е критичен за создавање рибозоми.
4.3 Функции на јадрото
Главните функции на јадрото се:
- складирање и заштита на генетскиот материјал
- контрола на клеточниот циклус
- репликација на ДНК
- транскрипција (синтеза на RNA)
- процесирање на RNA (сплајсинг, капирање, полиаденилација)
- регулација на генската експресија
5. Клеточни органели со генетско значење
Органели со генетско значење се оние кои директно содржат ДНК или учествуваат во генетската регулација и синтеза на протеини.
5.1 Хромозоми
Кај еукариотите:
ДНК е организирана во линеарни хромозоми
секој хромозом содржи:
- центромер
- теломери
- гени
Хромозомите се кондензираат при клеточна делба (митоза/мејоза).
5.2 Митохондрии
Генетска улога
Митохондриите имаат:
- сопствена кружна ДНК (mtDNA)
- сопствени рибозоми
- делумно независна синтеза на протеини
Митохондријалната ДНК се наследува мајчински.
Функција е создавање ATP преку оксидативна фосфорилација, регулација на апоптоза (програмирана клеточна смрт).
Клиничко значење
Мутации во mtDNA доведуваат до:
- митохондријални болести
- невролошки и мускулни синдроми (пример: MELAS)
5.3 Хлоропласти (кај растенија и алги)
- имаат сопствена ДНК
- учествуваат во фотосинтеза
- потекнуваат од ендосимбиотска теорија (како и митохондриите)
5.4 Рибозоми
Рибозомите се органели за синтеза на протеини.
Прокариоти:
70S рибозоми
Еукариоти:
80S рибозоми (во цитоплазма)
70S во митохондрии и хлоропласти
Рибозомите се клучни за „превод“ на генетската информација од mRNA во протеин.
5.5 Ендоплазматичен ретикулум (ER)
Рапав ER (RER)
има рибозоми на површината
синтетизира протеини за мембрана и секреција
Мазен ER (SER)
синтетизира липиди и стероиди
детоксикација на супстанции
5.6 Голџиев апарат
- модификација и пакување на протеини
- гликозилација на протеини
- создавање секреторни везикули
Важен е за создавање функционални протеини и нивна правилна дистрибуција.
5.7 Лизозоми и пероксизоми
Лизозоми содржат ензими за разградување на макромолекули
Пероксизоми детоксикација на H₂O₂
β-оксидација на масни киселини
Иако не содржат ДНК, тие индиректно влијаат на генетската стабилност преку детоксикација и спречување оксидативни оштетувања.
6. Главни разлики меѓу прокариотска и еукариотска клетка
6.1 Јадро
- Прокариоти: немаат јадро, ДНК е во нуклеоид
- Еукариоти: имаат вистинско јадро со мембрана
6.2 ДНК
- Прокариоти: кружна ДНК + плазмиди
- Еукариоти: линеарни хромозоми во јадро
6.3 Хистони
- Прокариоти: нема или минимално
- Еукариоти: присутни, ДНК е организирана во нуклеозоми
6.4 Органели
- Прокариоти: немаат мембрански органели
- Еукариоти: имаат многу органели
6.5 Рибозоми
Прокариоти: 70S
Еукариоти: 80S
6.6 Репродукција
Прокариоти: бинарна фисија (делење)
Еукариоти: митоза и мејоза
6.7 Генска експресија
Прокариоти: транскрипција и транслација истовремено
Еукариоти: транскрипција во јадро, транслација во цитоплазма
6.8 Големина
Прокариоти: 1–5 μm
Еукариоти: 10–100 μm
7. Генетска регулација: прокариоти vs еукариоти
Прокариоти
- гените често се групирани во оперони
- брза адаптација
- регулација преку промотори и репресори
Еукариоти
сложена регулација преку:
- транскрипциски фактори
- епигенетски механизми (метилација на ДНК, модификации на хистони)
- сплајсинг и процесирање на RNA
Еукариотите имаат многу пософистициран систем за контрола на генската експресија.
8. Ендосимбиотска теорија – генетско објаснување
Ендосимбиотската теорија објаснува дека:
- митохондриите потекнуваат од древни бактерии
- хлоропластите потекнуваат од цијанобактерии
Докази:
- сопствена кружна ДНК
- 70S рибозоми
- двојна мембрана
- делат независно од клетката
9. Заклучок
Прокариотските и еукариотските клетки претставуваат два основни типа клеточна организација. Прокариотите се едноставни клетки без јадро и мембрански органели, додека еукариотите се сложени клетки со јадро и специјализирани органели. Од генетски аспект, најважна разлика е организацијата на ДНК и комплексноста на генската регулација.
Јадрото кај еукариотите е централна структура која го штити геномот и го регулира клеточниот циклус, додека органелите како митохондриите и хлоропластите претставуваат дополнителни генетски системи со сопствена ДНК.
No comments:
Post a Comment