Title: 3. Kafli: Frumur
13. Kafli Frumur
- Líffæra og lífeðlisfræði 103Guðrún Narfadóttir
2Frumur
- 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
3Bygging 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
4glykóprótein
Tvöfalt lípíð- lag
Prótein sem ná í gegnum himnuna
fosfólípíð
Yfirborðsprótein
kólesteról
5Frumuhimnan 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
6Flutningur 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
7Er flutningurinn orkukræfur eða ekki?
- Flutningsleiðir sem ekki krefjast orku
- Flæði (diffusion)
- Osmósa (osmosis)
- Orkukræfar flutningsleiðir
- Virkur flutningur
- Flutningur með blöðrum
- Innfrymun (endocytosis)
- Útfrymun (exocytosis)
8Flæði (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
9Mismunandi 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
10Flæði um jóna- göng
Flæði með ferju- próteini
Flæði milli fitu- sameinda
Virkur flutingur
Styrk- fallandi
Flutningur sem ekki þarfnast orku
Virkur flutningur
11Osmósa
- 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
12Jafnseltið, 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
13Virkur 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
14Við virkan flutning fer efni úr minni efnisstyrk
í meiri. Um 40 af því ATP sem fruman notar fer í
þessa starfsemi
styrkfallandi
15Blöðruflutningur
- 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
16Umfrymið (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
17Frumulíffæri
- 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)
18Frumulíffæri frh.
- Netkorn (ribosome)
- 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
19Frumulíffæri frh.
- Leysikorn (lysosomes)
- 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)
20Kjarninn (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)
21Frumuskiptingar
- 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
22Frumuhringur (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
23Meiósa
Mítósa
24Í líkamanum eru um 200 mismunandi frumugerðir