Líffæra og lífeðlisfræði 103 Guðrún Narfadóttir

Presentasjon om: "Líffæra og lífeðlisfræði 103 Guðrún Narfadóttir"— Utskrift av presentasjonen:

1 Líffæra og lífeðlisfræði 103 Guðrún Narfadóttir
3. Kafli: Frumur Líffæra og lífeðlisfræði 103 Guðrún Narfadóttir

2 Frumur Fruma er minnsta lifandi eining líkamans
Allar frumur eru komnar út frá öðrum frumum Frumulíffræði (cytologia) fæst við rannsóknir á frumum Dæmigerðri frumu má skipta í þrjá hluta: Frumuhimnu aðskilur innra umhverfi frumunnar frá því ytra stjórnar ferð efna og miðlar boðum inn í frumu og út tekur á móti boðum Umfrymi nær frá frumuhimnu til kjarna skiptist í frumuvökva (cytosol) og frumulíffæri Kjarna aðsetur litninga litningar bera gen sem stjórna byggingu frumunnar og starfsemi

3 Bygging frumuhimnunnar
Frumuhimnan er gerð úr jöfnum hlutföllum lípíða (fituefna) og próteina Lípíð frumuhimnunnar fosfólípíð sameindir raðast upp í tvöfalt lag og snúa fitusýrurnar inn að miðju Miðja himnunnar er því vatnsfælin kólesterólsameindir styrkja himnuna glýkólípíð (lípíð með sykrukeðjum) á ytra yfirborði Prótein himnunnar ná ýmist í gegnum himnuna eða eru á yfirborði Sum þeirra eru tengd sykrukeðjum (glýkóprótein) sjá um margvíslega starfsemi hennar svo sem: jónagöng, jónadælur, efnaferjur, viðtakar, ensím, mótefnavakar

4 glykóprótein Tvöfalt lípíð- lag Prótein sem ná í gegnum himnuna fosfólípíð Yfirborðsprótein kólesteról

5 Frumuhimnan er valgegndræp
Flutningur efna inn í frumu og út er nauðsynlegur fyrir lífsstarfsemi hennar Efni komast misvel í gegnum himnuna, því er sagt að himnan sé valgegndræp (hálfgegndræp) Vatnssameindir og fituleysanleg efni smjúga auðveldlega í gegnum himnuna milli fosfólípíðsameindanna Jónir og stórar óhlaðnar agnir komast hins vegar ekki “hjálparlaust” í gegnum fitulagið Vatnsleysanlegar sameindir komast í gegnum himnuna með aðstoð próteina sem mynda jónagöng, jónadælur eða ferjuprótein Stórar sameindir eins og prótein komast ekki í gegnum himnuna nema í blöðrum

6 Flutningur efna yfir himnur
Vökvi innan frumunnar kallast innanfrumuvökvi (intracellular fluid) Vökvi utan frumunnar kallast utanfrumuvökvi (extracellular fluid) Vökvi í örlitlum bilum milli frumna kallast millifrumuvökvi (interstitial fluid) Efni uppleyst í vökva kallast lausn (solute) Vökvi sem leysir upp efni kallast leysir (solvent) Líkamsvökvar eru þunnar lausnir og leysirinn er vatn Vegna valgegndræpi himnunnar er styrkur einstakra efna sitt hvoru megin við himnuna ekki sá sami, en heildarefnisstyrkur er þó oftast sá sami

7 Er flutningurinn orkukræfur eða ekki?
Flutningsleiðir sem ekki krefjast orku Flæði (diffusion) Osmósa (osmosis) Orkukræfar flutningsleiðir Virkur flutningur Flutningur með blöðrum Innfrymun (endocytosis) Útfrymun (exocytosis)

8 Flæði (diffusion) Flæði er flutningur efnisagna frá svæði með meiri efnisstyrk yfir á svæði með minni efnisstyrk Eftir flæði í ákveðinn tíma næst jafnvægi og styrkmunurinn hverfur Flæði er ekki orkukræft Hraði flæðis er því meiri sem styrkmunur efnis sitt hvoru megin himnu er meiri hitastigið er hærra himnuyfirborðið er meira efnisagnirnar eru smærri Besta dæmið um flæði er flutningur O2 og CO2 yfir himnur í lungum og vefjum

9 Mismunandi gerðir flæðis
Einfalt flæði (simple diffusion) Sameind flæðir milli fitusameinda himnunnar Dæmi: O2 og CO2 Flæði með próteinum (faciliated diffusion) um jónagöng Himnuprótein mynda göng sem hleypa ákveðnum jónum í gegn. Dæmi: Na+, K+, og Ca2+ með ferjupróteinum Sameind binst próteini sem ferjar hana í gegnum himnuna Flæðishraðinn er háður fjölda ferjupróteina Dæmi: glúkósi flæðir inn í vöðvafrumur bundinn ferjupróteinum. Insúlín virkjar ferjupróteinin

10 Flæði um jóna- göng Flæði með ferju- próteini Flæði milli fitu- sameinda Virkur flutingur Styrk- fallandi Flutningur sem ekki þarfnast orku Virkur flutningur

11 Osmósa Osmósa er flæði vatns um valgegndræpa himnu frá svæði með minni styrk uppleystra efna yfir á svæði með meiri styrk uppleystra efna vatnið flæðir úr meiri vatnsstyrk í minni Uppleyst efni sem ekki komast í gegnum himnu skapa osmótískan þrýsting í lausninni Uppleystu efnin virkar eins og svampar sem draga í sig vatn Ef osmótískur þrýstingur er ekki sá sami sitt hvoru megin við himnu, streymir vatn í gegnum himnuna þar til jafnvægi er náð

12 Jafnseltið, yfirseltið, undirseltið
Jafnseltin lausn (ísótónísk) Hefur sama efnisstyrk og frumuvökvi Undirseltin lausn (hypótónísk) Hefur minni efnisstyrk en frumuvökvi Yfirseltin lausn (hypertónísk) Hefur meiri efnisstyrk en frumuvökvi

13 Virkur flutningur (active transport)
Við virkan flutning fer efni frá svæði með minni efnisstyrk yfir á svæði með meiri efnisstyrk Orkan sem notuð er tilkomin vegna sundrunar á ATP (ATP  ADP + Pi + orka) Gott dæmi um virkan flutning er natríum- kalíum dælan: þrem Na+ jónum er dælt út úr frumu fyrir hverjar tvær K+ jónir sem dælt er inn

14 Við virkan flutning fer efni úr minni efnisstyrk í meiri.
Um 40% af því ATP sem fruman notar fer í þessa starfsemi styrkfallandi

15 Blöðruflutningur Við innfrymun (endocytosis) er ögn utan frumu snöruð inn í frumuna með frumuhimnunni Agnaát (phagocytosis) - stundað af hvítum blóðkornum Frumudrykkja (pinocytosis / bulk-phase endocytosis) – dropi úr utanfrumuvökva er tekinn inn í blöðru Við útfrymun (exocytosis) er framleiðsla frumu eða úrgangur losaður út með blöðru sem sameinast frumuhimnunni

16 Umfrymið (cytoplasma)
Umfrymið innifelur alla frumuhluta frá frumuhimnu inn að kjarna Umfrymi skiptist í frumuvökva (cytosol) og frumulíffæri (organelles) Frumuvökvinn er úr vatni með uppleystum jónum, glúkósa, amínósýrum, fitusýrum próteinum, lípíðum, ATP og úrgangsefnum Í frumuvökvanum gerast öll efnahvörf frumunnar

17 Frumulíffæri Frumulíffæri hafa sérstaka lögun og skilgreinda starfsemi
Frumugrind (cytoskeleton) úr próteinþráðum Örþræðir, örpíplur og milliþræðir Mynda stoðgrind og gegna hlutverki við hreyfingar Geislaskaut (centrosome) og tvö deilikorn (centrioles) Mikilvæg við frumuskiptingar og við myndun bifhára og svipa Bifhár (cilia) Koma bylgjuhreyfingum af stað í umhverfi frumna Svipur (flagella) Flytja frumu úr stað (svipur eru aðeins hjá sáðfrumum)

18 Frumulíffæri frh. Netkorn (ribosome) Frymisnet (endoplasmic reticulum)
Úr RNA og próteinum Aðsetur próteinmyndunar Frymisnet (endoplasmic reticulum) Himnukerfi með flötum sekkjum Kornótt / hrjúft frymisnet (með netkornum) sér um próteinmyndun Slétt frymisnet sér um lípíðmyndun, afeitrar efni í lifur og geymir kalsíumjóni í vöðvafrumum Golgi kerfi / flétta (Golgi komplex) Fullvinnur afurðir frymisnets og pakkar þeim til útflutnings Myndar leysikorn

19 Frumulíffæri frh. Leysikorn (lysosomes) Peroxíðkorn (peroxisomes)
Blöðrur fullar af meltingarensímum Eyða ónýtum frumuhlutum eða allri frumunni Peroxíðkorn (peroxisomes) Innihalda ensím sem oxa ýmis lífræn efni og eiturefni Við oxunina myndast vetnis peroxíð (H2O2) sem er brotið niður af ensímum í peroxíðkornunum Hvatberar (mitochondria) Sporöskjulaga líffæri með tvöfalt himnukerfi Aðsetur öndunarefnaskipta (bruna)

20 Kjarninn (nucleus) Umlukinn tvöföldu kjarnahýði (nuclear envelope) með götum Flestar frumur hafa einn kjarna Í kjarnanum er Kjarnakorn (nucleolus) myndar netkorn Litningar (chromosomes) 23 pör í hverri líkamsfrumu (46 litningar) Úr DNA og próteinum Aðsetur genanna (erfðavísanna)

21 Frumuskiptingar Frumur líkamans:
tvílitna líkamsfrumur (somatic cells) einlitna kynfrumur (gametes) Frumuskipting sem fjölgar líkamsfrumum kallast líkamsfrumuskipting (sómatísk frumuskipting) Vöxtur og viðhald vefja er vegna líkamsfrumuskiptinga Líkamsfrumuskipting innifelur: kjarnaskiptingu (mítósu) og skiptingu umfrymis (cytokinesis) Frumuskipting sem fækkar litningum við myndun kynfrumna kallast rýriskipting (meiósa) Við meiósu myndast einlitna kynfrumur úr tvílitna kynmóðurfrumum

22 Frumuhringur (cell cycle)
Fruma sem ekki er að skipta sér er í interfasa Fyrir mítósu (í interfasa) verður afritun á öllu erfðaefninu (litningar tvöfaldast) Í mítósu aðskiljast litningamengin í tvo aðskilda kjarna Ferli mítósu skiptist í prófasa, metafasa, anafasa og telófasa Skipting umfrymis hefst í anafasa og lýkur í telófasa Fruman klofnar og útkoman er tvær dótturfrumur sem eru nákvæmlega eins og móðurfruman

23 Meiósa Mítósa

24 Í líkamanum eru um 200 mismunandi frumugerðir