BIOLOGIA

Komórka

Budowa komórki

• woda 70%

• białka proste (albuminy, histony) i złożone 9nukleoproteidy glikoproteidy0

• tłuszcze

• węglowodany

• składniki mineralne

• kwasy nukleinowe

Budowa błony komórkowej

Model budowy Singera-Nicolsona tzw. płynna mozajka

• podwójna warstwa lipidowa z zatopionymi w niej białkami

• asymetryczna

• grubość ok. 8nm

• białka 60%

• lipidy 30% węglowodany 10%

Białka błony komórkowej

1. Integralne

2. Powierzchniowe

Integralne

• połączone z lipidami

• zwykle nierozpuszczalne

• oddzielić ja można od błony za pomocą detergentów i rozpuszczalników organicznych

• np. białka enzymatyczne, glikofotyczne?, białka tworzące receptory

Powierzchniowe

• wolne od lipidów

• są białkami rozpuszczalnymi

• możemy je wyodrębnić za pomocą wody, roztworów soli

• spektryna, aktyna

Lipidy błony komórkowej

• dwuwarstwowa konfiguracja:

grupy hydrofilne (powinowactwo do wody) skierowane są na zewnątrz

grupy hydrofobowe skierowane są do wewnątrz

• lipidy, budujące głównie fosfolipidy, cholesterol (ok. 33%) i nieznaczne ilości glikolipidów

• cząsteczki lipidów mają zdolność do przemieszczania się tzw. ruchy flip-flop

Płaszcz komórkowy tzw. glikokaliks

• jest wytworem komórki, stanowi funkcjonalną całość z błoną komórkową

• są to węglowodany połączone z białkami (glikoproteidy) lub też z lipidami (glikolipidy)

• funkcje

• osłania błonę komórkową

• zespala komórki

• wiąże substancje pobierane do wewnątrz

• posiada właściwości antygenowe

Transport komórkowy

• podział

1. transport przez błonę:

2. transport przy udziale błony ale nie przez błonę tzw. cytoza, czyli transport pęcherzykowy

3. w zależności od wielkości i rozproszenia cząsteczek

transport przez błonę:

1. bierny: prosty i ułatwiony (tlen, dwutlenek węgla, azot, mocznik) zgodnie z gardientem stężeń, nie wymaga energii (tlen, dwutlenek węgla)

2. aktywny: pierwotny (pompa sodowo-potasowa) i wtórny wbrew gardientowi stężeń, wymaga energii

transport przy udziale błony ale nie przez błonę tzw. cytoza, czyli transport pęcherzykowy:

3. endocytoza - do komórek

4. egzocytoza - z komórek

w zależności od wielkości i rozproszenia cząsteczek:

5. pinocytoza - substancje płynne

6. fagocytoza - substancje stałe

7. transcytoza - przejście tranzytem przez komórkę

Cytoplazma podstawowa - ??plazma

• wewnętrzne środowisko komórki dla wszystkich organelli i dla cytoszkieletu

• jest bezpostaciowa i ma własności koloidalne

• zapewnia komórce elastyczność, lepkość i wytrzymałość mechaniczną

Cytoszkielet

1. mikrotubule

2. mikrofilamenty

3. filamenty pośrednie

mikrotubule

• zbudowane z białka - tubuliny

• jednostka budowy - protofilament

• budują rzęski, witki, wrzeciono podziałowe

mikrofilamenty

• struktura włukienkowa (5-7nm) spolaryzowane

• zbudowane z białka i aktyny G i T, które w interakcji z miozyną odpowiedzialne są za skurcz w mięśniach

• udział w podziale komórki, w enddocytozie, w ruchu i skurczu

• tworzą szkielet podtrzymujący błonę komórkową

• tworzą zrąb mikrokosmków

• odpowiedzialne za zmianę kształtu komórki

filamenty pośrednie

• średnica 8-10nm

• pełnią funkcję strukturalną

• odpowiedzialne są za stabilnośc komórek

• wyrózniamy:

• filamenty keratynowe - w naksórku

• filamenty desminowe - w mięśniach

• filamenty wimentynowe - w fibroblastach

• filamenty glejowe - komórki gleju

• neurofilamenty - komórki nerwowe

Lizosomy - organelle komórkowe odpowiedzialne za trawienie

• trawią materiał endogenny i egzogenny

• regulują wydzielanie hormonów tarczycy

• podział

1. lizosomy pierwotne - nie brały jeszcze udziału w trawieniu

2. lizosomy wtórne - powstają przez połączenie lizosomów pierwotnych z materiałem, który ma być strawiony

1. autolizosomy = autofagosomy - trawią materiał endogenny np. zużyte mitochondrie

2. heterolizosomy = heterofagosomy - trawią materiał egzogenny, który dostał się do komórki drogą pino- lub fagocytozy

3. ciała wielopęcherzykowe - trawia nadmiar błon

4. ciała resztkowe - zawierają nie strawiony materiał

Lizosomy zawieraja około 60 enzymów hydrolitycznych np. proteazy, nukleazy, lipazy, glukozydazy, esterazy, fosfatazy.

Proteasomy - odpowiedzialne za trawienie białek

• odkryte w 1980 roku

• to cylinder zbudowany z 7 pierścieni białkowych i aktywatora

• odpowiedzialne za pozalizosomową protealizę białek (80-90%), warunkiem strawienia jest połączenie białka ze znacznikiem - ubikwityną

• degradacji w proteasomach ulegają białka zdenaturowane regulatorowe antygenowe oraz białka w procesie głodzenia

• obecność agresomów i ubikwityny w chorobach Altzheimera i Parkinsona

Peroksysomy

• strukturalnie podobne do lizosomów a funkcjonalnie do mitochoindriów (powstaje w nich energia)

• otoczone pojedynczą błoną lipoproteidową

• w centralnej części znajduje się krystaliczny rdzeń

• zawierają enzymy: oksydazy D i L-aminokwasów, oksydazę moczanową, peroksydazę

• funkcja - rozkład toksycznej wody utlenionej, metabolizm puryn, aminokwasów i lipidów, dostarczanie komórce ciepła (termogeneza)

Mitochondria

• kształt pałeczkowaty, stanowią 6-16% obj komórki

• ich ilość w komórce zależy od jej rodzaju a przede wszystkim od jej aktywności, najwięcej bo od 1000 do 2500 na komórkę znajduje się w komórkach wątroby

• budowa

• błona zewnętrzna - zawiera wyspecjalizowane białka transportowe (poryny) tzw. sito molekularne

• błona wewnętrzna - z charakterystycznymi grzebieniami (najwięcej w mięśniu sercowym) których ilość i kształt są zależne również od aktywności komórki, zlokalizowane tu są enzymy cyklu Krebsa, rybosomy i mitochondrialne DNA (5% białek)

Siateczka śródplazmatyczna

• system kanalików i cystern, występuje w każdej komórce

• funkcja ogólna - magazynuje wodę i elektrolit

• podział

• siateczka śródplazmatyczna gładka (SER) - czyli bezziarnista, bierze udział w syntezie chormonów sterydowych i lipidów, detoksykacji leków i substancji toksycznych

• siateczka śródplazmatyczna szorstka (połaczona z rybosomami) uczestniczy w produkcji białek wydzielniczych (na eksport) enzymów lizosomalnych i białek integralnych błon

Aparat Golgiego

• zorganizowany w pobliżu jądra komórkowego system cystern; 4-6 cystern tworzy diktiosom

• liczne pęcherzyki sekrecyjne, woreczki

• każdy diktiosom jest spolaryzowany

• biegun bliższy - CIS

• biegun dalszy - TRANS

• funkcja - udział w sekrecji białek, ich modyfikacji oraz przebudowa błon

Jądro komórkowe

• najważniejsza z organelli komórkowych

• średnica 5 -10 nm

• zawiera około 99% materiału genetycznego

• oddzielona od cytoplazmy otoczką jądrową (obecność licznych por)

• główne składniki jądra

1. chromatyna jądrowa

2. jąderko

3. macierz jądrowa

Chromatyna jądrowa

• zbudowana z DNA, białek histonowych i niehistonowych

• podczas podziału komórki powstają w niej hromosomy

• podstawowa jednostką hromatyny jest nukleosom: składa się on z rdzenia (białka histonowe, H2_a i H2_b H3, H4, na który naciągnięte jest dwukrotnie DNA; kolejne stopnie upakowania to: nukleofilament, solenoid, włókno chromatyny, skondensowany hromosom metafazalny

W obrazie mikroskopowym wyróżniamy

1. Euchromatynę - jasne pola chromatyny: w jej skład wchodzi DNA głównej frakcji (geny transkrypcyjne aktywne)

2. Heterohromatynę - skondensowana forma chromatyny w postaci pasm, grudek i ziaren

• Heterohromatyna konstruktywna - charakterystyczna dla wszystkich komórek danego organizmu: zawiera satelitarny DNA (bez informacji genetycznej)

• Heterohromatyna fakultatywna - typowa dla określonych populacji komórek

3. Perichromatyna - to pozachromatynowy składnik jądra komórkowego zlokalizowany na obwodzie jądra, wyróżniamy w nich włókna (hnRNA - bezpośredni produkt transkrypcji) i ziarna (nRNA + białka) interchromatyna - zawiera RNA

Jąderko

• nie jest otoczone błoną

• zanika w profazie mitozy

• funkcja - wytwarza podjednostki rybosomów

• budowa

• chromatyna jąderkowa (nRNA)

• ziarno o średnicy 15 nm - są prekursorami rybosomów

• włókienka - preRNA

• białka jąderka np. polimeraza

Rybosomy

• zbudowane z RNA i białek

• wyróżniamy dwie podjednostki 40S i 60S

• połaczone nicią nRNA tworzą polirybosomy - synteza białek na potrzeby, komórki wzrastające, różnicujące się)

• przyłączone do siateczki śródplazmatycznej (RER) - produkcja białek głównie na eksport

Cykl życiowy komórki

To szereg zmian biofizycznych i biochemicznych, zachodzących w komórce pomiędzy końcem jednego podziału a początkiem drugiego; umożliwia on rozwój i wzrost organizmu oraz fizjologiczna odnowę tkanek i narządów. składa się z interfazy i mitozy

Interfaza

• faza G1 trwa od końca mitozy do początku replikacji DNA, komórka jest aktywna metabolicznie (synteza błon organelli, zwiększenie ilości mitochondriów i peroksynomów; komórka podwaja swą objętość i masę

• faza S - replikacja materiału genetycznego (synteza DNA); ilość DNA wzrasta dwukrotnie; w cytoplazmie intensywna synteza histonów i centriol, u człowieka trwa ok. 8 godzin

• faza G2 - synteza białek wrzeciona podziałowego głównie tubulina oraz składniki błony komórkowej, trwa zazwyczaj kilka godzin

• faza G0 - tu znajdują się komórki, które wypadają z cyklu, tracą zdolność do replikacji materiału genetycznego i się specjalizują; mogą wejść ponownie w cykl życiowy pod wpływem bodźca np. hormonu, czynnika wzrostu itp. W tej fazie znajdują się limfocyty B i T, komórki mięśniowe, nerwowe, komórki wątroby, nerki, trzustki

Mitoza

• kariokineza

• profaza

• metafaza

• anafaza

• telofaza

• cytokineza

Profaza - 1 faza mitozy

• trwa 30-60 min

• objętość jądra komórkowego się podwaja

• w wyniku kondensacji chromatyny podwajają się chromosomy

• zanika jąderko

• zahamowane zostają procesy translacji i transkrypcji

• zanika siateczka śródplazmatyczna i aparat Golgiego

Prometafaza

• rozpada się otoczka jądra

• powstaje wrzeciono kariokinetyczne

1 MT (mikrotubulina) - łączą centrole z chromatydami

2 MT biegunowe - łączą dwie przeciwległe centorie

3MT gwiaździste - promieniście odchodzą od centorii

Metafaza

• trwa 2-3 min

• rozpoczyna się gdy chromosomy osiągną płaszczyznę równikową; powstaje tzw. płytka równikowa = metafazalna

Anafaza

• trwa 2-3 min

• rozpoczyna się ruch chromosomów w kierunku bieguna komórki zapoczątkowany ich rozdzieleniem na chromatydy

• tworzy się charakterystyczny układ dwugwiazdy

• w cytoplazmie zaczynają się tworzyć przewęzenia

• podczas ruchu MT biegunowe i gwiaździste wydłużają się (oddalają się bieguny komórki

Telofaza

• jest prawie odwróceniem profazy

• chromosomy ulegają despiralizacji

• odtwarza się otoczka jądrowa

• rozpoczyna się synteza RNA i zapoczątkowuje odtwarzanie jąderek

• zanikają struktury wrzeciona kariokinetycznego=podziałowego

Cytokineza

• proces podziału cytoplazmy łącznie z mitochondriami i aparatem Golgiego pomiędzy dwie komórki

• zapoczątkowuje ją powstanie pierścienia skurczowego (filamenty oktynowe i miozynowe, a następnie powstaje bruzda podziałowa, pogłębia się ona i finalnie następuje podział cytoplazmy

telofaza anafaza

profaza metafaza

8/8

7/7

anafaza

telofaza

---