A SEJT

Sejtbiológia

A biológia egyik tudományterülete, melynek témakörei:

1. A sejt szerkezete

2. Sejtfolyamatok (sejtlégzés, anyagtranszport, fehérjeszintézis, sejthalál, stb.)

3. Sejtosztódás

Szoros kapcsolat:

1. Molekuláris biológia

2. Biokémia

1

Theodor Schwann Matthias J. Schleiden

Sejtelmélet

1. Minden élő (egy vagy több) sejtből áll

2. A sejt az élő anyag szerkezeti és funkcionális egysége

1838, 1839

2a

3. Minden sejt sejtből származik

Rudolph Virchow

1855

- sejtosztódás által

Sejtelmélet

(omnis cellula e cellula)

2b

A csíra elmélet

A mikrobák nem az élettelen anyagból keletkeznek, hanem más mikrobákból

– baktériumsejt csak baktériumsejtből keletkezhet

1860-as évek

Louis Pasteur

3

Az élőlények rendszere

Eubakteria

Egysejtűek

Növények Állatok

Gombák

Archaebakteria

Pro

ka

rió

tá

k

Eu

karió

ták

I. II.

III.

3 divízió

4

Mi a helyzet a vírusokkal?

Eredetük:

I. Leegyszerűsödött sejtek

II. Gazda DNS-ből kiszakadt paraziták

- nem élőlények, mert nem képesek önálló életre

(sejtparaziták)

5

A sejt eredete

RNS sejt prokarióta eukarióta

RNS DNS

DNS

sejtmag

citoplazmás

DNS

6

A DNS eredete

RNS világ

„DNS világ”

A vírus hipotézis:

- a vírusok fedezték fel a DNS-t, amit egy sikertelen

fertőzést követően ellopott tőlük a sejt

7

A fehérjék eredete

RNS világ „Fehérje világ”

8

A sejtmembrán

eredete

9

micella Kétrétegű lemez

A prokarióta sejt

riboszómák

genomiális DNS (nukleoid)

mezoszóma (NEM LÉTEZIK!)

ostor

nyálkaburok (tok) sejtfal

plazma membrán

pilus

citoplazma

plazmid

10

Gömb alakú sejt

pl. Streptococcus

Pálcika alakú sejt

pl. Escherichia coli

Spirális alakú sejt

pl. Treponema pallidum

A prokarióta sejt

10

Többsejtű prokarióták

Anabaena cylindrica

fotoszintézis Nitrogén fixálás spóra

11

Az eukarióta sejt eredete

12

A sejtmag eredete

Ősi eukarióta sejt

Ősi prokarióta (arhaea) sejt

DNS

membrán-kötött

riboszómák sejtplazma

endoplazmás

retikulum

sejtmag

sejtmag

pórus

belső magmembrán

külső magmembrán

sejtplazma

Az arhaezoa hipotézis Thomas

Cavalier-Smith

13

Az ER és a Golgi eredete

bíbor baktérium

belső

membránok

Ősi eukarióta sejt

sejtmag

Korai eukarióta sejt

mitokondrium

(kettős membránnal)

A mitokondrium eredete

Lynn Margulis

Az endoszimbionta elmélet

14

Korai eukarióta sejt

cianobaktérium

kloroplasztisz

(kettős membránnal)

Korai eukarióta sejt

A színtestek eredete

Lynn Margulis

Elysia chlorotica

Egy növény-állat

Az endoszimbionta elmélet

15

(fotoszintézis képességgel)

Az eukarióta sejt

kompartmentalizáció

16

Sejtmag

Állati sejt

16

Mitokondrium

Állati sejt

16

Sejtváz

Állati sejt

16

Riboszómák

Durva-felszínű ER

Állati sejt

16

Golgi apparátus

Állati sejt

16

Sima-felszínű ER

Állati sejt

16

Sejten kívüli tér

Sejt belseje

Sejtmembrán

Állati sejt

16

(Durva-felszínű ER-hez kötve)

Riboszómák

Állati sejt

16

Centriólum

Állati sejt

16

Növényi sejt

16

Szabad riboszómák

Növényi sejt

16

Sejtmag

Sejtmagvacska

Növényi sejt

16

Golgi apparátus

Növényi sejt

16

Plazmodezma

Növényi sejt

16

Kloroplasztisz

Növényi sejt

16

Mitokondrium

Növényi sejt

16

Sejtfal

Növényi sejt

16

Peroxiszóma

Növényi sejt

16

Sejtmembrán

Növényi sejt

16

Sima-felszínű ER

Növényi sejt

16

Durva-felszínű ER

Növényi sejt

16

Zárvány

Növényi sejt

16

Állati vs. növényi sejt

kloroplasztisz

sejtfal

zárvány

17

Eukarióta vs. prokarióta sejt

Prokarióta sejt

Eukarióta (állati) sejt

Különbségek

Csak eukariótákban:

1. Sejtmag

2. Membránnal körülvett

sejtszervecskék

Csak prokariótákban:

1. Proteoglikán sejtfal

2. Nyálkaburok (tok)

18

Sejtmembrán

1. Elkülönülés a külvilágtól – szelektív anyagfelvétel és leadás

2. Komponensek a más sejtekkel való kommunikációhoz

19

A folyékony mozaik

membrán modell

Foszfolipid

molekula

Protein

lip

id

ke

ttő

sré

te

g

20

Szénhidrogén lánc

Glicerin

Foszfát

Kolin

hidrofil

hidrofób

foszfatidil kolin

Koleszterin: csökkenti a fluiditást

Lipidek a membránban

Egy foszfolipid:

21

Membránfehérjék

1a

1a

Foszfolipid

molekulák Transzmembrán

fehérjék

2.

1b

Integráns fehérjék

1b

Perifériás fehérjék

22

Glikokálix

Glikokálix citoplazma sejtmag sejtmembrán

23

Membrán mikrodomének

- lipid raftok

A membrán egyes lipid és fehérje komponenseinek eloszlása nem egyenletes:

membrán egyes helyein bizonyos lipidek, ill. fehérjék jóval sűrűbben találhatóak, mint másutt

ok: eltérő funkció a membrán különböző pontjain

24

Nukleoplazma

Külső membrán

Belső membrán

Sejtmagvacska

Pórus

Sejtmag- hártya

Nukleáris lamina

Kromatin

Sejtmag

25

Sejtmag membrán

belső külső

magmembrán

ER membrán

ER lumen

nukleáris lamina

magpórus

perinukleáris tér

magi pórus komplex

progéria 26

Kromoszómák

Ember: haploid kromoszóma garnitúra

27

Kromatin

Metafázisos kromoszóma

Tömör forma

Lazább forma

DNS és nukleoszómák

DNS és nukleoszómák

DNS

DNS

Hiszton H1

8 hisztonból álló mag

8 hisztonból álló mag

NUKLEOSZÓMA

DNS H1

H3

H4

H2A

H2B

28

Riboszómák

A riboszómák proteinek és RNS által képzett komplexek, melyek

funkciója a fehérjék szintézisében való részvétel. A vízben oldódó

fehérjék a szabad, citoplazmatikus riboszómákon képződnek, míg a

membrán és exportálandó fehérjék a durva felszínű ER-ban.

30S alegység

Proteinek: kék

RNS-ek: narancs

nagy alegység

kis alegység

29

Endoplazmás retikulum

Durvafelszínű ER Simafelszínű ER

riboszómák

Durvafelszínű ER

Simafelszínű ER

FUNKCIÓ

1. Lizoszómális enzimek

2. Kiválasztásra kerülő fehérjék

3. Transzmembrán fehérjék

4. Glükoziláció

1. Lipid és szteroid szintézis

2. Szénhidrát anyagcsere

3. Kalcium raktározás

4. Stb.

30a

Szabad riboszóma alegységek

ER

lumen

Citoszól

Szignál szekvencia

a növekvő fehérjeláncon

A szignál peptid levágása

Szignál peptidáz

Levágott szignál peptid Zárt transzlokátor

Érett fehérje

Fehérje érés

a durvafelszínű ER-ben

30b

Golgi készülék

FUNKCIÓ:

1. Fehérjék és lipidek

(a) kémiai módosítása (glükoziláció és foszforiláció)

(b) becsomagolása és

(c) szortírozása

2. Szénhidrát szintézis

3. Proteoglikán szintézis

Transzport vezikulumok

Bejövő (ER-ből)

Kimenő

ciszternák

31

A sejt belseje

A sejt külseje

Sejtmembrán

Durva-felszínű ER

mediális

régió

cis régió

Fehérjék sejten

belüli

felhasználásra

Fehérjék sejten kívüli

felhasználásra

trans

régió

Sejtmag

Golgi apparátus

Golgi készülék

32

Peroxiszómák, lizoszómák

Lipid kettősréteg

peroxiszóma

lizoszóma

Kristály mag

Kis membránhólyagocskák, melyek enzimjei

elbontják a peroxidot és a szabad gyököket

Zsírsav anyagcsere

Enzimek gyakran kristályos formában

Enzimekkel telt savas hólyagocskák (emésztenek:

fehérjéket, nukleinsavakat, lipideket, poliszacharidokat)

33

A sejt belseje

A sejt külseje

Sejtmembrán

Fagocitózissal

felvett táplálék

Fagoszóma

Elsődleges

lizoszóma

Másodlagos

lizoszóma

Lizoszómák

Golgi apparátus

34

Proteaszómák

Enzim komplexek, melyek fehérjéket emésztenek

A fehérjék különböző okok miatt bontódnak le:

- Hibás szerkezet

- Rövid élettartam az optimális

- Már nincs szüksége rájuk a sejtnek

- Éhezés aminosavakra

Ubikvitin jel: peptid szekvencia, mely, ha hozzákapcsolódik egy

fehérjéhez, akkor az a proteaszómákba kerül, s lebomlik.

lebontandó fehérje

ubikvitin

ubikvitinált fehérje

proteaszóma

proteaszómába került fehérje

peptidekké bontott fehérje

proteaszóma és ubikvitin reciklizálása

35

Mitokondrium

mátrix

belső membrán

külső membrán

membrán-közötti tér

belső membrán

külső membrán

mátrix

ciszternák

36

Mitokondrium

36

Kloroplasztisz

belső membrán

külső membrán

membrán-közötti tér

Sztróma (mátrix tér)

Tilakoid membrán

Tilakoid tér

37

belső membrán

külső membrán

membrán-közötti tér

Tilakoid membrán

Sztróma

Granum

= szemcse (tilakoidokból áll)

Kloroplasztisz

37

Sejtváz

mikrotubulus mikrofilamentum köztes filamentum

38

Mikrofilamentum

Köztes filamentum

Mikrotubulus

Sejtváz

39

1. A sejt alakjának fenntartása

2. Sejtmozgás

3. Sejten belüli anyagmozgás

Mikrofilamentum

Köztes filamentum Mikrotubulus

sejtmembrán

durva-felszínű ER

Sejtváz

40

Aktin monomer

Mikrofilamentumok

• Az aktin fehérje szálát alkotja; gyakran kölcsönhatásban áll más fehérje szálakkal

• A sejt alakját változtatja és sejtes mozgásokban játszik szerepet (pl. összehúzódás, citoplazma mozgás, stb.

• A mikrofilamentumok és a miozin az izomműködésben játszik szerepet

41

Rostos alegység

Köztes filamentumok

• Rostos fehérjékből áll, melyek kötélszerű csoportosulásokba szerveződve a sejt alakjának fenntartásában

és a sejtszervecskék stabilizálásában vesz részt

• Néhány típusuk a szomszédos sejtekhez kapcsolódásban vesz részt

• Mások a nukleáris laminát alkotják

42

• A tubulin fehérjék alkotórészei. A tubulin dimer 2 alegységből áll: -tubulin and -tubulin

• A mikrotubulusok a tubulin dimerek hozzáadásával növekednek, vagy elvételével csökkennek

• A mikrotubulus rövidülés okozza a kromoszómák mozgását

• A mikrotubulusok közötti kölcsönhatások mozgatják a sejtet

• A mikrotubulusok egyfajta „sínként” szolgálnak a vezikulák

mozgásában

Tubulin dimer

-tubulin

monomer

-tubulin

monomer

Mikrotubulusok

43

Sejtváz

- sejtosztódás

asztrális kinetochor interpoláris

mikrotubulusok

motorfehérje

kromoszóma

kinetochor

centroszóma

44

A többsejtű lét

nehézségei

Első egysejtű növények

O2 felhalmozódás a légkörben

A Föld keletkezése

Az Élet keletkezése

Az első fosszilis maradványok A fotoszintézis megjelenése

Az első gerinctelenek

Kambriumi explózió (sok új faj)

Az első halak

Az első szárazföldi növények

és állatok

Az első kétéltűek

Az első hüllők

Permi kihalás

Az első emlősök

Az első virágos növények

és rovarok

Az első főemlősök

Az első hominidák

Krétai kihalás

IDŐ (milliárd év) IDŐ (millió év)

2.5 milliárd évig csak egysejtűek éltek. A többsejtűk 600 millió éve jelentek meg. Miért csak ilyen nagy késéssel?

Meg kellett találni azt a nyelvet, amely genetikailag azonos sejteket együttműködővé teszi.

45

1. Szimbionta Elmélet

2. Cellularizáció Elmélet

3. Kolónia Elmélet!!!

A többsejtűség eredete

46