CELLDELNING, mitos, cellcykelreglering, meios

En presentation över ämnet: "CELLDELNING, mitos, cellcykelreglering, meios"— Presentationens avskrift:

1 CELLDELNING, mitos, cellcykelreglering, meios

2 EUKARYOT CELLDELNING cellcykeln mitos cytokinesis

3 Eukaryot celldelning självreplikering encelliga organismer: människa:
en ny organism bildas vid varje celldelning människa: ett befruktat ägg genomgår cykler av celltillväxt, celldelning, (commitment/differentiering/specialisering) människokroppen består av c:a 1013 celler

4 Växtceller bildar ny cellvägg
Celldelning organeller fördelas eller fragmenteras och byggs upp på nytt cellegenskaper tillfälligt förändrade omorganisation av cytoskelett Interaktion med omgivning ändras Växtceller bildar ny cellvägg vesiklar från Golgi samlas i mitten ny cellvägg bildas mellan kärnorna vid cyotkinesen

5 Eukaryot celldelning => ”identiska” dotterceller (sanning med modifikation) celldelning: storlekstillväxt DNA-replikation distribution av dubblerade kromosomer celldelning Mekanismer, koordination, reglering?

6 Cellcykeln Extracellulära signaler styr cellcykeln celldelning när det
passar omgivningen och organismen Cellen är ”in shape” Aktiv Go-signal Cellcykel-reglering: Fosforyleringar proteinnivåer (expression, degradering)

7 Cellcykeln G1 S G2 M transkription, translation, tillväxt DNA-syntes
transkription, translation storlekstillväxt M Mitos kärnan delar sig Cytokinesis cellen delas \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14010.jpg ANIMATION

8 Kontroll av cellcykel från externa tillväxtsignaler
Figure 8.6 The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

9 Det befruktade ägget/tidiga embryot
DNA syntes och celldelning Ingen tillväxt ANIMATION

10 Före M-fasen DNA dupliceras i S-fasen
två kopior – systerkromatider hålls ihop av cohesins kondensering av DNA till kromosomer börjar m.h.a. condensins centrosomen dubbleras

11 M-fasen mitos – DNA delas cytokinesis – cytoplasma delas mitos

12 Mitos ANIMATION Profas – Prometafas Metafas – Anafas Telofas –
kromosomerna kondenserar mitotiska spolen assembleras Prometafas kärnmembran går sönder mitotiska spolen når kromosomerna Metafas – kromosomerna radar upp sig i mitten Anafas systerkromatiderna dras isär Telofas – nya kärnmembran bildas \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14230.jpg

13 Mitos

14 \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14241.jpg

15 Profas Centrosomerna separerar => varsin pol av cellen mikrotubuli
växer (hög omsättning) interpolära möts DNA kondenserar Systerkromatiderna hålls ihop i centromeren kärnhöljet bryts ner mikrotubuli når kromosomerna inter

16 Prometafas mikrotubuli bundna till kromosomerna
kinetokor – bindningsställe för mikrotubuli kromosomerna skjuts fram och tillbaks centrering

17 Prometafas Metafas inter

18 Metafas Anafas Metafas Anafas

19 Anafas cohesin bryts ner av proteolytiska enzymer
systerkromatiderna separerar, kallas dotterkromosomer anafas A mikrotubuli förkortas dotterkromo- somerna dras mot varsin pol anafas B interpolära mikrotubuli förlängs, glider längs varandra m.h.a. motorprotein polerna dras isär av motorprotein fästa vid cell-barken (cell cortex)

20 Anafas cohesin bryts ner av proteolytiska enzymer,
anafas A mikrotubuli förkortas, dotterkromosomerna dras mot varsin pol anafas B interpolära mikrotubuli förlängs, glider längs varandra m.h.a. motorprotein, polerna dras isär av motorprotein fästa vid cell-barken (cell cortex) cohesin bryts ner av proteolytiska enzymer, systerkromatiderna separerar, kallas dotterkromosomer

21 Telofas kärnhöljen återbildas och bildar dottercellernas kärnhöljen
proteiner importeras till kärnan kromosomerna dekondenserar gener kan nu transkriberas

22 CYTOKINESIS börjar i anafas mitotiska spolen styr läget och timingen
Kontraktil ring aktin- och myosinfilament assemblar i anafas, fästs på membranprotein plasmamembranet veckas och ett spår bildas vanligtvis delas cellen symmetriskt blir mindre och mindre, försvinner tillslut helt

23 Kontraktil ring aktin- och myosinfilament sätts ihop i anafas
Fäster på membranprotein plasmamembranet veckas och ett spår bildas

24 CELLCYKELNS KONTROLLSYSTEM
reglera cellantalet i en vävnad celldelning när det passar cellen, omgivningen och organismen som helhet cell med felaktigt DNA ska ej dela sig Reparera eller apoptos Rubbningar => risk för cancer

25 Cellcykelns kontrollsystem
extracellulära signaler, tex. Tillväxtfaktorer Sätter igång ”program” interna signaler övervakar och koordinerar särskilda kontrollpunkter (=checkpoints) restriction point – G1 Damage control points oocyter kan stoppas i G2 – aktiveras av hormoner

26 Kontrollpunkter koordinerar cellcykelns händelser
aktiverar och deaktiverar enzym i rätt ordning hindrar cellen att gå in i ny fas innan föregående fas avslutats Om ej korrekt DNA om ej cellen är mogen för delning (inte bara intakt DNA)? Om inte ”ok” från omgivning

27 Kontrollpunkter ANIMATION

28 Reglering av cellcykeln
cellen förs från det ena stadiet till det andra i cellcykeln huvudkomponenter: cyklin cyklin-beroende kinaser (cdk:s) CKI:s (Cycklin-beroende kinase inhibitorer”

29 Cykliner universella proteiner (alla eukaryoter)
olika cykliner i olika stadier i cellcykeln koncentrationen varierar cykliskt ackumulering och nedbrytning av cyklin reglerar cellcykeln genom CDK:s aktivering CDK:s i sin tur kan aktivera nedbrytning av cyklin

30 Cyklin-beroende kinaser, CDKs
Centrala i cellcykel-reglering cykliskt aktiverade proteinkinaser, CDKs Aktiverade CDKs fosforylerar nyckelproteiner som: initierar eller reglerar DNA-replikation, mitos eller cytokinesis CDK:s närvarande under hela cellcykeln aktiverade vid speciella tidpunkter Av cyklin-bindning, fosforylering/defosforylering, CKI:s därefter snabbt deaktiverade Cykliner nedbrutna, proteolys, tuggade i proteasome

31 Reglering av CDK – cykliner, fosforyleringar och inhibitorer

32 Cyklin-beroende kinaser, CDKs
Regleras på flera sätt cyklinbindning Fosforylering och de-fosforylering av specifika aminosyror associering med cdk-inhibitorer (CKI)

33 Reglering av CDK aktivitet vid G2/M

34 Cyklinbinding, fosforylering och defosforylering för att ge aktiverat kinase/cyklin komplex (cdk/cyklin) (kan blockas= stopp för Cdk aktivering) -

35 Olika cykliner i olika faser, med olika CDK partners
Figure 8.8 The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

36 Reglerad nedbrytning av cyklin
Aktivt CDK/cyklin aktiverar ubiquitin-medierat proteolyssystem ubiquitin märker ut cyklin för ”destruktion” proteaskomplex (proteasome) känner igen ubiquitinerat cyklin tuggar sönder detta CDK inaktivt

37 Ubiquitinering – ”dödsmärkning” av ett protein

38 Cyklin- degradering (B-Cdk1) (Cdk1)
Figures_Hi-res\ch07\cell3e07410.jpg (Cdk1)

39 ANIMATION (Maturation promoting factor) Via CAK och Wee Via Cdc25
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14160.jpg (Maturation promoting factor)

40 cdk-inhibitorer, CKI (p16, p 21, p27,…,.. )
förmedlar stopp i proliferation Svar på extracellulära signaler, tex TGF-b Svar på skadat DNA DNA skada inducerar P53 P53 inducerar P21 p21 stoppar vid G1-checkpoint via bindning till cdk2/cyklinE

41 p53 vid G1-arrest Fosforylering stabiliserar p53
Normalt t½ ca 2 min Nu hämmad nedbrytning P53 nivåer ökar ( 100 ggr) p53 reglerade gener ökar (p21, …, …) Inhibition av Proliferation DNA syntes Stimulering av DNA reparation Apoptos-maskineriet \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14101.jpg

42 DNA-skada ger induktion av p21 – en cdk- inhibitor
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14210.jpg

43

44 Reglering med tillväxtfaktorer

45 Tillväxtfaktorer cellantal regleras av tillväxtfaktorer
restriction point i G1-fas utan tillväxtfaktorer: G0-fas = vilostadium lämnar cellcykeln kontrollsystemet delvis nedmonterat många cykliner och cdk:s bryts ner återgång till cellcykeln om stimulering av tillväxtfaktorer

46 Induktion av D Cykliner
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14190.jpg

47 \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14200.jpg

48 Fosforyleringsstatus av Rb under cellcykeln
Hämning/repression orsakad av Rb neutraliserad Figure The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

49 Figure 8.1 The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

50 Mitos - Meios förutsättning för sexuell reproduktion diploida celler
fyra haploida celler bildas diploida celler dubblering av varje kromosom två identiska diploida dotterceller

51 Meios reduktionsdelning skapa könsceller
’germ line cells’ (diploida) gör gameter (haploida) var gamet - en kromosom av var sort, (antingen från modern eller fadern) gameter smälter samman vid befruktningen

52 Sexuell reproduktion blandning av gener då kromosomer kombineras
utprovning av genkombinationer genblandning ger överlevnadsfördelar i en föränderlig miljö dåliga gener kan avlägsnas från arten

53 Meios sker i tre steg DNA-replikation Meios I
homolog parning av dotterkromatider överkorsning celldelning ger 2 dotterceller med två nästan identiska kopior av enkel genuppsättning Meios II vanlig mitos utan den inledande DNA-replikationen

54 Meios sker i 3 steg DNA-replikation
från diploid cell med 2x23 kromosomer fås diploid cell med 2x2x23 kromosomer Meios I överkorsning => nya genetiska kombinationer celldelning => två haploida celler med homologa par av dubblerade kromosomer Meios II två haploida cell med två (nästan) identiska Systerkromatider =>fyra haploida dotterceller med enkel genuppsättning (1 x 23 kromosomer)

55 Meios (versus mitos) ANIMATION meios ANIMATION jmf
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14321.jpg ANIMATION meios ANIMATION jmf

56 Meios I leptotene – zygotene – pachytene – diplotene – diakinesis

57 Profas i Meios I \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14331.jpg ANIMATION

58 Leptotene dubbelsträngar bryts så att enkelsträngsregioner bildas
enkelsträngar kan invadera homologa kromosomer genom basparning leptotene – zygotene – pachytene – diplotene – diakinesis

59 Zygotene homologa kromosomer paras 'synaptonemal complex'
leptotene – zygotene – pachytene – diplotene – diakinesis

60 Pachytene synaptonemal complex kvarstår
överkorsning sker i slutet av pachytene-stadiet till diplotene

61 Diplotene Diakinesis synaptonemal complex försvinner
homologa kromosomerna separerar, men fortfarande länkade till varandra i chiasmata systerkromatider sitter ihop i centromerer varje kromosompar består av fyra kromatider Diakinesis övergång till metafas I

62 Metafas I – Anafas I \Figures_Hi-res\ch14\cell3e14360.jpg

63 Meios II börjar direkt efter meios I och första cytokinesis
liknar mitos länken mellan centromererna på systerkromatiderna bryts i anafas II systerkromatider vandrar till varsin pol

64 Bildandet av humana könsceller
ANIMATION polar bodies profas I: diplotene metafas II

65 Befruktning – avslutande av meios II
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14421.jpg

66 Befruktning zygot = befruktat ägg
återskapar ett komplett genom för somatiska celler dubblel genuppsättning

67 Ex på tentafrågor Vad är en zygot?
Cellcykelns kontrollsystem baseras på olika 'cdk'. Vad betyder 'cdk'? Hur regleras cdk (kortfattat)? Meiotisk rekombination – förklara hur det går till, samt vitsen/fördelen med det ur naturens synvinkel Proteinkinaser ingår i cellcykelns kontrollsystem. De finns närvarande i cellen genom hela cellcykelns olika faser, men aktiveras bara vid vissa tidpunkter för att därefter snabbt deaktiveras. Grupper av proteiner och en mindre molekyl ansvarar för att detta sker. Vilka är dessa proteiner (minst två grupper) och vilken är molekylen? Hur sker denna aktivering?

68 Hemuppgift Nondisjunction – vad är det, när och hur kan det inträffa
Vilka reglersystem ska normalt förhindra detta mot detta Redogör mycket kort för 2 olika tillstånd/syndrom där non-disjunction är orsaken