BUDOWA I FUNKCJE KOMÓREK I ELEMENTÓW CYTOLOGICZNYCH

Komórka zwierzęca

1. Błona komórkowa

2. Cytoplazma

3. Elementy cytoszkieletu ( białka, włókienkowe, centrosom)

4. Siateczka endoplazmatyczna( szkorstka→rybosomy₌matabolizm, synteza białek

5. Siateczka gładka

6. Aparat Golgiego

7. Lizosomy utworzone przez aparat Golgiego

8. Mitochondria

9. Peroksysom

10. Jądro komórkowe-zawarta jest w nim informacja genetyczna. Wewnątrz jądra może się znajdować 1 lub kilka jąderek.

WSPÓLNE CECHY WSZTYSTKICH ŻYWYCH KOMÓREK EUKARIOTYCZNYCH

1. Błona komórkowa- otacza komórkę, wyspecjalizowane odmiany otaczają wewnątrz cząstki-organelle

2. Płyn wewnątrzkomórkowy -CYTOZOL- zawiera enzymy, metabolity, elektrolity, węglowodany

- podzielony jest systemem błon wewnętrznych na wyspecjalizowane obszary czynnościowe(organelle)

- w systemie błon śródplazmatycznych i aparacie Golgiego zachodzi synteza nowych elementów strukturalnych.

1. Jądro komórkowe- otacza je błona komórkowa, zawiera materiał genetyczny(chromatynę lub chromosomy)

2. Mitochondria-siłownie komórki, generują energię konieczną dla utrzymywania czynności życiowych komórki.

3. Lizosomy- pęcherzyki trawienne, z enzymami hydrolitycznymi, rozkładają substancje z zewnątrz lub wewnątrz komórki

4. Cytoszkielet- wewnętrzne rusztowanie białkowe komórki-utrzymuje kształt komórki oraz większość ruchów wewnątrzkomórkowych.

Zróżnicowanie strukturalno-funkcjonalne komórek eukariotycznych-klasyfikacja komórek na podstawie ich funkcji

• Nabłonkowe- budowa, absorpcja, sekrecja.

• Wydzielające hormony(tarczyca, nadnercza), odpowiedzialne są za pośrednie komunikowanie się komórek(wydzielają informatory chemiczne)

• Podporowe- organizacja i utrzymanie struktury ciała

• Komórki krwi- transport O_2, obrona organizmu

• Komórki odpornościowe ( tk limfoidalna)- obrona organizmu

• Kurczliwe-mięśnie, odpowiedzialne za ruch

• Nerwowe-bezpośrednie komunikowanie się komórek

• Płciowe-reprodukcja

Błona komórkowa

Struktura peryferyjna komórki umożliwia

-kształt komórki z otaczającym ją środowiskiem

-przyleganie wzajemne komórek lub do bezpośredniego podłoża

-transport różnych substancji do komórki z komórki

-odbieranie sygnałów(bodźców)zewnętrznych i przekazywanie ich do wnętrza komórki

Odrębność immunologiczną(antygeny powierzchniowe)

-dwuwarstwa lipidowa błony plazmatycznej stanowi 40-60%.Maksymalnie bogata błona w lipidy to komórka Schwanma (komórka glejowa)

FOSFOLIPIDY, GLIKOLIPIDY, CHOLESTEROL

• W środowisku wodnym układają się w dwuwarstwy lipidowe

• Warunkują: płynność błon-boczną, dyfuzję białek błony i ruchliwość komórki

• Cholesterol ogranicza ruchliwość molekularną, płynność, przepuszczalność dwuwarstwy.

• Decydują o zróżnicowanej przepuszczalności pewnych substancji:

- wysoka dla O₂, CO₂ i małych cząstek hydrofobowych rozpuszczalnych w lipidach(np. narkotyków)

- są nieprzepuszczalne dla jonów obdarzonych ładunkiem np. Na⁺, K⁺

* stanowią środowisko dla białek błonowych, które biorą czynny udział w transporcie, reakcjach enzymatycznych, adhezji komórek i komunikacji międzykomórkowej.

BIAŁKA BŁONY KOMÓRKOWEJ SPEŁNIAJĄ WIĘKSZOŚĆ WYSPECJALIZOWANYCH FUNKCJI BŁON KOMÓRKOWYCH:

• Zawartość białek w błonie 40-60%, nawet 80% w błonie wewnątrz mitochondriom.

• Przyczepiają fi lamenty cytoszkieletu do błony

• Przyczepiają komórki do komórki

• Transportują cząsteczki do komórki z komórki( białka nośnikowe, pomp błonowych, kanałowe)

• Są receptorami w sygnalizacji między komórkami

• Wykazują swoistą aktywność enzymatyczną

• Zdolność do dyfuzji bocznej na całej powierzchni

• Węglowodany błonowe- na powierzchni zewnątrzkomórkowej błony- GLIKOKALIKS

-specyficzność antygenową powierzchni komórki

- chroni przed niekorzystnym środowiskiem zewnętrznym

BIERNY TRANSPORT PRZEZ KANAŁY I Z UDZIAŁEM PRZENOŚNIKÓW BIAŁKOWYCH

• Bierny transport- zgodny z gradientem stężeń bez nakładów energetycznych

• Kanały- integralne białka błonowe z prześwitem w błonie dostarczają wodnych porów, którymi mogą przenikać niektóre jony zgodne z gradientem stężeń

• Przenośniki- grupa białek integralnych błonowych –wysoce specyficznych wobec przenoszonych przez błonę substancji podlegających regulacji komórkowej

AKTYWNY TRANSPORT

• Transport I rzędowy- przez przenośnik ATP-aza zasilany energią z hydrolizy ATP

• Transport jonów lub cząsteczek wbrew gradientowi stężeń lub wbrew potencjałowi elektrycznemu

Na⁺/K⁺- ATP- aza

H⁺/K⁺- ATP- aza

Ca²⁺- ATP- aza

• Transport II rzędowy jednej substancji wbrew gradientowi stężeń lub wbrew potencjałowi elektrycznemu- przenośniki nie zasilane energią z ATP, lecz uzależnione od przeniesienia innej substancji. TRANSPORT TEN ZASILANY JEST ENERGIĄ TRANSPORTU INNYCH SUBSTANCJI(przestrzeni zewnątrzkomórkowej)

ENDOCYTOZA- TRANASPORT DO WNĘTRZA KOMÓREK

• Błona komórkowa pukla się do wnętrza, wprowadzając różne substancje z przestrzeni pozakomórkowej do komórki w postaci pęcherzyka- ENDOSOMA w procesie ENDOCYTOZY

• Zarówno błona jak i substancja wprowadzająca w takim pęcherzyku podlegają następnie przetwarzaniu w obrębie komórki. Odmianą endocytozy PINOCYTOZA „picie przez komórkę”, wprowadzoną substancją jest płyn lub małe cząsteczki i pęcherzyki( są małe o średnicy <150 nm

• Fagocytoza „jedzenie przez komórkę” wprowadzanie dużych cząstek(bakterii, szczątków komórek) i tworzą się duże fagosomy o średnicy większej niż 250 nm

TYPY PĘCHERZYKÓW UCZESTNICZĄCYCH W TRANSPORCIE SUBSTANCJI DO KOMÓREK

Odrębne 2 typy pęcherzyków, powstają z różnych wyspecjalizowanych obszarów błony komórkowej zwanych DOŁKAMI OKRYTYMI I KAWEOLAMI.

Dołek okryty- t, wypuklenie okryte białkiem KLATRYNĄ, która tworzy HEKSAGONALNĄ siatkę wokół błony dołka i zawiera receptory powierzchniowe

- podczas odrywania pęcherzyka , klatryna jest zarzucona i powraca do powierzchni, opuszczając nowe dołki.

TA FORMA TRANSPORTU TO ENDOCYTOZA Z UDZIAŁEM RECEPTORÓW, SŁUŻY NP. POBIERANIU FE³⁺(TRANSFERYNY), LIPOPRTOTEIN NISKIEJ GĘSTOŚCI LDL, NIEKTÓRYCH CZYNNIKÓW WZROSTOWYCH PRZEZ KOMÓRKĘ.

KAWEOLE

• Zagłębienia błony otoczone białkiem- KAWEOLINĄ

• Pełnią 3 funkcje podstawowe:

1. potocytoza- receptory w kaweolach skupiają substancję z przestrzeni zewnątrzkomórkowej, które mogą się przedostawać do cytozolu.

- kaweole pozostają przy powierzchni komórki w formie zagłębień, nie tworzą pęcherzyków

b) transcytoza- niektóre kaweole tworzą pęcherzyki i zamykają w nich materiał przenoszony przez komórkę i uwolniony po drugiej stronie komórki- zachodzi w płaskich komórkach śródbłonka wyścielającego naczynia krwionośne

c) przekazywanie-niektóre kaweole umożliwiają uruchamianie system wtórnych przekaźników komórkowych przez zjawiska działające na komorę z zewnątrz

- stanowią miejsca skupienia się receptorów powierzchniowych, które wpływają na wewnątrzkomórkowy system wtórnych przekaźników sygnały, czyniąc z kaweoli ważny element w przekazie sygnałów.

TRANSPORT NA ZEWNĄTRZNĄ KOMORĘ

• egzocytoza- odwrócenie endocytozy, to jest fuzja pęcherzyków otoczonych błoną z powierzchnią komórki

- w celu wydalenia poza komórkę lub wbudowują w powierzchnię błonę komórki

• to przeciwstawny proces do endocytozy

- zabezpiecza między innymi powrót błony endosomów na powierzchnię komórki

- umożliwia odnawianie błony komórkowej

- umożliwia transport na zewnątrz komórki( sekrecje) niektórych wydzielin (produktów) komórki

W ten sposób dochodzi do stałego dwukierunku przepływu błony między powierzchnią a wnętrzem komórki- do tzw. Ruchu błon.

ROLA BIAŁEK BŁONY W SYGNALIZACJI KOMÓRKOWEJ

• receptory błonowe (integralne białko błonowe) wykrywają i wiążą poza komórką LIGAND= INFORMATOR I-rzędu=HORMON=NEUROPRZEKAŹNIK

• aktywny receptor zapoczątkowuję odpowiedź komórki na sygnał WZROST lub PODZIAŁ komórki

Elektory- błonowe generatory wtórnego .Sygnały-tworzą informatory II rzędu wewnątrzkomórkową uczestniczące w komunikacji międzykomórkowej.

CYTOZOL

• stanowi wodną macierz komórki, która zawiera:

- znaczną część maszynerwi enzymatycznej metabolizmu komórki i syntezy białek

- białka włókienkowe cytoszkieletu

- elektrolity organiczne i nieorganiczne

- magazyn produktów metabolizmu np. glikogen, lipidy

- liczne rybosomy → wolne polisomy związane z RER

SKŁAD RYBOSOMU EUKARIOTYCZNEGO I PROKARIOTYCZNEGO

CYTOSZKIELET

• białka cytoszkieletu wspierają wewnętrzną strukturę komórki

• wyróżnia się 3 rodzaje włókienek różnego rodzaju:

1. MIKROFILAMENTY zbudowane z białka AKTYNY

2. FILAMENTY pośrednie o średnicy 10 nm, zbudowane 6 głównych białek, odmiennych w różnych typach komórek

3. MIKROTUBULE średnicy 25 nm, zbudowane z 2 białek tubulinowych

FILAMENTY CYTOSZKIELETU PRZYCZEPIAJĄ SIĘ DO BŁONY KOMÓRKOWEJ I NAWZAJEM DO SIEBIE ZA POMOCĄ BIAŁEK ZAKOTWICZAJĄCYCH I LEŻĄCYCH, TWORZĄC DYNAMICZNE, TRÓJWYMIAROWE RUSZTOWANIE WEWNĄTRZ KOMÓRKI, KTÓRE JEST W STANIE USTAWICZNEGO MONTAŻU I DEMONTAŻU, A W OKRESACH STABILIZACJI SPEŁNIA SZCZEGÓLNE FUNKCJE t. j.

1. Podtrzymywanie ogólnej budowy komórki

2. Ułatwienie ruchu komórki

3. Łączenie komórek ze sobą

4. Ułatwienie transportu substancji w cytozolu

5. Podział komórki na czynnościowo odrębne rejony

MIKROKOSMKI

Jest to palczaste uwypuklenie błony komórkowej, wzmocnionej przez wiązki GILAMENTÓW AKTYNOWYCH- połączonych ze sobą poprzez białka wiążące aktynę. WIĄZKI AKTYNOWE NA BOCZNEJ POWIERZCHNI OTOCZONE PRZEZ SPIRALNIE UŁOŻONE CZĄSTECZKI MINIMIOZYNY.

- z jednej strony łączą się z aktyną a z drugiej z wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej

- wiązki aktynowe w szczytowej części przylegają do amorficznej struktury białkowej, zapobiegającej depolimeryzacji filamentów aktynowych .

WIĄZKI AKTYNOWE W CZĘŚCI PODSTAWNEJ SĄ STABILIZOWANE PRZEZ UKŁAD AKTYNA- SPEKTRYNA

- występują np. na szczytowej powierzchni komórek nabłonka wyścielającego jelito.

STRUKTURA I FUNKCJE MIKROTUBUL ORAZ CENTRIOLI

Mikrotubule- podtrzymują wewnątrz organelle i nadają kierunek dla transportu środko - komórkowego w wielu komórkach z wyjątkiem erytrocytów.

• Każda mikrotubula składa się z 13 PROTOFILAMENTÓW, zbudowanych z naprzemiennie układających się tubulin α i β- tworzących ścianę „rurki” w środku pustej

- są spolaryzowane → z polimeryzacją zachodzącą na jednym końcu, z depolimeryzacją na drugim

• Mikrotubule wyrastają z centrum organizacji mikrotubul- CENTROSOMU, składającego się pary CENTRIOLI .Centriola pełni rolę obszaru, uporządkowującego rozmieszczenie MIKROTUBUL.

FUNKCJE MIKROTUBUL

Mikrotubule tworzą sieć, umożliwiająca transport śródkomórkowy za pośrednictwem białek wiążących, motorycznych.

Dyneiny- ruch w dół mikrotubul(-) do centrosomu z centrum komórki

Kinezyny- ruch w górę mikrotubul(+) od centrosomu do obwodu komórki.

BUDOWA RZĘSKI I WICI

• Pojedyncza rzęska ma rdzeń z mikrotubul, wyrastający z ciałka podstawowego- organizacyjnego dla rzęski o budowie centrioli.

• Rdzeń rzęski zbudowany jest z:

1. 9 dubletów mikrotubul obwodowych, połączonych ze sobą NEKSYNĄ+2 mikrotubule centralne

- połączenie to warunkuje uginania się rzęski na skutek mechanizmu ślizgowego przesuwają się białka dyneiny wzdłuż par mikrotubul, dlatego rzęska porusza się ruchem podobnym do uderzenia batem.

• Rzęskę otacza błona komórkowa

• Funkcje rzęsek komórek:

1. Nabłonkowych dróg oddechowych >miliard/cm², przesuwają śluz w kierunku gardła

2. Jajowodu powodują przepływ płynu, który pomaga przemieszczać jaja wzdłuż jajowodu

• Wić będąca np. napędem plemników przypomina rzęskę strukturą wewnętrzną, ale jest większa

• Wici przeznaczone są do ruchu całej komórki- dzięki ruchowi falo podobnemu wzdłuż całej długości wici-następuje przemieszczenie komórki w płynie

POŁĄCZENIA MIĘDZYKOMÓRKOWE-ROLA CYTOSZKIELETU

• Połączenia zamykające( stałe, barierowe)- nieprzepuszczalne, uszczelniają sąsiednie komórki nabłonków. Oddzielają powierzchnie szczytowe od podstawowych komórki.

Zapobiegają wstecznej dyfuzji substancji w komórkach transportujących wbrew gradientowi stężeń

• Połączenia zawierające- łączą się w wiązki aktyny w jednej komórce z podobnymi wiązkami w sąsiednich komórkach

Desmosomy – „miejsca spawania” mocno kotwiczące fi lamenty pośrednie pomiędzy sąsiednimi komórkami

• Połączenia komunikacyjne(NEKSUS, SZCZELINOWE)- błony obu komórek leżą blisko, wąska szczelina nie jest pusta, jej brzegi są połączone wyrastającymi domenami identycznych białek tzw. KONEKSONAMI. Koneksony tworzą kanały w poprzek obu błon komórkowych

- pozawalają na przechodzenie małych, rozpuszczalnych w wodzie jonów, cząstek np. w mięśniu serca

• Połdesmasomy – odpowiadają za kotwiczenie filamentów pośrednich komórki do błony podstawnej

ANALOGIEM SĄ PRZYCZEPY OGNISKOWE( KONTAKT LOKALNY), KTÓRE ZNAJDUJĄ SIĘ W MIEJSCACH, GDZIE KOMÓRKA NP. FIBROBLAST PRZYLEGA DO SUBSTANCJI MIEDZYKOMÓRKOWEJ ANGAŻUJĄC SWÓJ SZKIELET AKTYNOWY

MITOCHONDRIUM

• Główne miejsce produkcji ATP w warunkach tlenowych

• Otoczone podwójną błoną zewnętrzną i wewnętrzną- dwie przestrzenie[międzybłonowo i macierzy mitochondrialnej-CYKL KREBSA, β -OKSYDACJA, CYKL MOCZNIKOWY)

• Błona zewnętrzna zawiera białka transportowe -PERYNY, umożliwiające swobodne przechodzenie cząstek ok. 10 kD do przestrzeni międzybłonowej

• Błona wewnętrzna nieprzepuszczalna dla małych jonów, co ma podstawowe znaczenie dla funkcji mitochondriom-tworzenie gradientu elektromechanicznego i generowanie energii ATP- tworzy GRZEBIENIE, zwiększając swą powierzchnię ze składnikami łańcucha oddechowego( synteza ATP podjednostek fosforylujących wytwarza ATP)

• W komórkach bardzo aktywnych metabolicznie- liczne i duże mitochondria

- są częściowo autonomiczne z własnymi rybosomami i własną syntezą białek

TRANSPORT PRZEZ WEWNĘTRZNĄ BŁONĘ MITOCHONDRIALNĄ

1. Aktywny transport poprzez wewnętrzną błonę mitochondrialną(pH) mianowicie- SYMPORT ATP- ADP przez przenośnik napędzany jest różnicą ładunków po obu stronach błony- powoduje wyjście z mitochondriami w sumie 1 ładunkiem ujemnego

2. Aktywny transport długołańcuchowych kwasów tłuszczowych- za pośrednictwem WAHADŁA KARNITYNOWEGO

- palmitoilotransferaza karnityna I ( CPT I) przenosi acyl na karnitynę A

-palmitoilotransferaza karnitynowa II (CPT II) przenosi na CoA za pośrednictwem nośnika TRANSLOKAZY(CACT)

- wolna karnityna wraca do przestrzeni międzybłonowej n wymianę z nową ACYLOKARNITYNĄ przechwytywaną przez TRANSLOKAZĘ.