2016-‐03-‐28 Cellen, DNA, kromosomer och kroma9nstruktur Allt liv består av celler Vad kännetecknar en cell? Ø  avgränsas från omgivningen av eB membran Ø  utbyter material selek%vt med sin omgivning Ø  har en egen ämnesomsäBning Ø  reagerar på omvärlden Ø  förökar sig genom delning Ø  har eB eget ärHlighetsmaterial En organism kan vara en-‐ eller ﬂercellig Celler är olika stora Jämförelse mellan olika celler (och eB stort virus) 1 2016-‐03-‐28 Celler ser väldigt olika ut A.  Nervcell (Human) B.  Paramecium (Protozoa) C.  Chlamydomonas – (Grön alg) D.  Saccharomyces cerevisiae – (Jäst) E.  Helicobacter pylori (Bakterie) Figure 1-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2014)
Indelning av organismvärlden Baserat på DNA-‐sekvenser har organismvärlden idag delats in i tre huvudgrupper eller domäner Ø  Bacteria Ø  Archaea Ø  Eukarya Carlson & Linder, ﬁgur 1.1 Bacteria Ø  Finns i alla vanliga miljöer §  Jord §  LuH §  VaBen §  Mat §  I oss! (ungefär 1014 bakterier) Ø  Vissa (c:a 200 arter) är patogena (sjukdomsframkallande) Ø  De ﬂesta är oskadliga eller nyaga för oss Ø  Bakterier är nödvändiga för aB ekosystemen ska fungera 2 2016-‐03-‐28 Archaea Ø  Vanliga i extrema miljöer som: §  heta källor §  extremt salta, sura eller basiska miljöer Ø  Finns också i vanliga miljöer som: §  havet Ø  Inga kända patogener (sjukdomsframkallande) Ø  Iden9ﬁerades som en egen grupp för ca 30 år sedan Ø  Betydligt färre kända arter än hos Bacteria Prokaryoter Ø  Archaea och Bacteria Ø  Saknar cellkärna Ø  Encelliga Skillnader i form hos prokaryoter Bacteria Archaea Finns baciller, kocker och spiriller 3 2016-‐03-‐28 Gramfärgning: Gram + eller Gram -‐ A = kristallvioleB B = saﬀranin Cellvägg -‐ GramposiEva bakterier Den gramposiEva cellväggen saknar yBermembran, men har eB tjockt lager pep9doglykan. Cellvägg -‐ GramnegaEva bakterier Den gramnegaEva cellväggen består av eB tunt lager av pep9doglykan och eB yBermembran som ligger utanför deBa. Mellanrummet mellan cell-‐ och yBermembran kallas periplasma. 4 2016-‐03-‐28 Eukaryoter Ø  Eukarya Ø  Har cellkärna Ø  Alla ﬂercelliga organismer är eukaryoter §  Växter (Plantae) §  Djur §  Svampar Ø  Men många eukaryoter (de ﬂesta grupperna) är encelliga §  Alger §  Jäst §  Protozoer eller pro9ster Eukaryota vs prokaryota celler Eukaryot cell Prokaryot cell Ø  Har cellkärna Ø  Saknar cellkärna Ø  Har organeller -‐ membranomslutna rum inne i cellen Ø  Saknar organeller Ø  Är större: 10-‐100 µm (ﬁnns undantag) Ø  Är mindre: 1-‐10 µm Cellen kan liknas vid en fabrik Byggnad
Energiförsörjning
Råvaror
Produktion
Distribution
Arbetare
Sophantering
Huvudkontor
5 2016-‐03-‐28 Cellens huvudkontor -‐ DNA Ø 
Ø 
Ø 
Ø 
Härifrån styrs cellen All strategi cellen behöver är lagrad här Allt beslutsfaBande är förprogrammerat Förändringar i programmeringen sker vid § 
Muta9oner (alla) § 
Asexuell genöverföring (prokaryoter) § 
Sexuell omkombina9on (eukaryoter) Genomstorlek: Eukaryoter 107 -‐ 109 baser Prokaryoter 105 -‐ 107 baser DNA – prokaryot cell Nukleoiden Ø  Finns i en diﬀus struktur (nukleoid) -‐ ingen avgränsad kärna Ø  En kromosom vilken oHast är cirkulär Ø  Haploid – en upplaga av varje Kromosom kromosom Plasmid Ø  Dessutom ﬁnns oHa plasmider – gene9skt material utanför kromosomen DNA – eukaryot cell Ø  Största delen av DNAt ﬁnns i kärnan Ø  DNAt är uppdelat på ﬂera linjära kromosomer Ø  Eukaryota celler är diploida dvs har två olika upplagor av varje kromosom Kärnan 6 2016-‐03-‐28 Den vikEgaste funkEonen hos kromosomer är aL bära gener Ø  En gen är eB segment DNA som innehåller informa9on för aB göra eB protein (polypep9d) eller eB RNA i de fall där endast RNA bildas. Ø  Hos eukaryoter ligger generna utspridda en och en på båda DNA-‐strängarna. En gen har all9d riktningen 5´ 9ll 3´ Ø  Hos prokaryoter ligger generna som är kopplade 9ll viss funk9on samlade i operon. Gener har två vikEga egenskaper Ø  De kan nedärvas Ø  De kan uBryckas 9ll proteiner vilka ger cellerna dess egenskaper Hur packas DNA i en eukaryot cell? Ø  Komplexet mellan DNA och protein kallas kromaEn Ø  Enklaste formen av kroma9norganisa9on kallas nukleosomen (proteinspole) Ø  Nukleosomen består av 8 st proteiner (sk histoner) och 200 baspar DNA Ø  För aB det totalt 2 m långa DNAt skall få plats i den 6 µm stora kärnan krävs bindning av ﬂer proteiner 7 2016-‐03-‐28 Kromosomernas packning varierar under cellcykeln Kromosomer under mitos Cellcykeln delas in i två huvudfaser Ø  Interfas (gul) Ø  Mitos (grön) Kromosomer under interfasen Under interfasen ﬁnns två huvudtyper av kromaEnstrukturer Ø  En som är lösare packad – sk eukromaEn Ø  En som är hårdare packad – sk heterokromaEn EukromaEn HeterokromaEn Ø  löst packat kroma9n Ø  hårt packat kroma9n Ø  gener kan uBryckas Ø  gener kan inte uBryckas Ø  när gener uBrycks packas kroma9net upp yBerligare SAMMANSTÄLLNING Kärna och andra organeller
Cellstorlek Typ av organism Genomstorlek OrganisaEon (genomet) DNA-‐uppsäLning Antal gener Procent av genomet som kodar för protein OrganisaEon (gener) Eukaryoter Prokaryoter Ja Nej 10-‐100 µm 1-‐10 µm Encelliga eller ﬂercelliga Encelliga 107-‐109 baser
105-‐107 baser kromosomer en cirkulär DNA-‐ molekyl dubbel = diploid enkel = haploid 6 300-‐25 000 500-‐4 000 1-‐5%
85% operon en och en
8