Biologia Medyczna

Materiały dla studentów z wykładów

cz.1.

Przeciętny skład chemiczny organizmów

woda

80%

związki

mineralne

2%

białka

10%

węglowodany

2%

kwasy

nukleinowe

1%

lipidy

5%

Pierwiastki

Składniki chemiczne organizmów

Związki chemiczne

Związki organiczne

Związki nieorganiczne

woda

sole mineralne

sacharydy

lipidy

białka

kwasy nukleinowe

inne związki

nierozpuszczalne
w wodzie

rozpuszczalne
w wodzie

Nabiał, mięso

Ścisły wegetarianizm może
powodować niedobór tego
pierwiastka.

Składnik witaminy B

12

,

która jest niezbędna do
wytwarzania erytrocytów

Kobalt (Co)

Pomidory, śliwki, winogrona,
buraki, fasola, czarne jagody,
serce, wątroba, nerki

Niedobory w organizmie
zdarzają się rzadko.

Aktywuje wiele enzymów.

Mangan (Mn)

Obecny w różnych
pokarmach, np.. Jogurt,
produkty zbożowe

Używany w leczeniu ran i
stanów zapalnych

Składnik wielu enzymów,
odgrywa istotną rolę w
trawieniu białek

Cynk (Zn)

Wątroba, jaja, ryby, mąka
pszenna z całego ziarna,
fasola

Jest obecna w wielu produktach
spożywczych. Niedobory
stosunkowo rzadkie

Składnik wielu enzymów,
odgrywa istotną rolę w
syntezie hemoglobiny

Miedź (Cu)

Różna zawartość w
zależności od regionu. W
Polsce niedobory występują w
okolicach podgórskich np.
Podkarpacie, Sudety

Niedobór: przerost tarczycy
(wole), senność, ociężałość; u
dzieci brak jodu prowadzi do
niedorozwoju umysłowego i
psychicznego

Składnik hormonów
tarczycy, ma wpływ na
przebieg procesów
przemiany materii

Jod (I)

Wątroba, ryby, mięso, jaja,
owoce, warzywa liściaste

Pierwiastek, którego najczęściej
brakuje w diecie. Niedobór
powoduje anemię

Wchodzi w skład wielu
ważnych enzymów
związanych z procesem
oddychania komórkowego,
hemoglobiny

Żelazo (Fe)

MIKROELEMENTY

Główne źródła

Uwagi

Główne funkcje
w organizmie

Pierwiastek

W naturalnych
pokarmach, źródłem
sodu jest NaCl

Nadmiar sodu może być
przyczyną nadciśnienia

Regulacja gospodarki wodnej
organizmu. Sód zatrzymuje wodę a
potas przyczynia się do jej wydalania

Sód (Na) i
Potas (K)

Obecny w naturalnych
pokarmach oraz w soli
kuchennej

Przyjmowany w postaci
NaCl.

Odpowiedzialny za utrzymanie
równowagi płynów ustrojowych

Chlor (Cl)

Pokarmy
wysokobiałkowe, mięso,
rośliny strączkowe

Duże ilości siarki zawiera
skóra, włosy i paznokcie

Składnik białek budulcowych i
regulacyjnych niezbędnych do
prawidłowego funkcjonowania
organizmu (hormony, enzymy)

Siarka (S)

Najwięcej w produktach
roślinnych (jest zawarty
w chlorofilu)

Powszechny w
produktach
spożywczych.

Związany z funkcjonowaniem ukł.
mięśniowego i nerwowego, składnik
wielu enzymów. Niezbędny do
budowy kości, zębów, odgrywa ważną
rolę w przemianie węglowodanów i
gospodarce fosforem

Magnez (Mg)

Fosfor i wapń występują
zazwyczaj w tych
samych produktach.
Powszechny w nabiale,
rybach, drobiu.

Pełni więcej funkcji niż
którykolwiek z
pierwiastków. Niedobory
zdarzają się rzadko

Jako fosforan wapnia główny składnik
mineralny kośćca, rola w
przenoszeniu i magazynowaniu
energii (ATP), składnik kwasów
nukleinowych

Fosfor (P)

MAKROELEMENTY

Główne źródła

Uwagi

Główne funkcje w
organizmie

Pierwiastek

Aminokwasy endo- i egzogenne

1. Lizyna (Lys)

2. Metionina (Met)

3. Leucyna (Leu)

4. Histydyna (His)

5. Fenyloalanina (Phe)

6. Treonina (Thr)

7. Tryptofan (Trp)

8. Izoleucyna (Ile)

9. Walina (Val)

1. Alanina (Ala)

2. Asparagina (Asn)

3. Asparaginian (Asp)

4. Arginina (Arg)

5. Glutaminian (Gln)

6. Glutamina (Glu)

7. Glicyna (Gly)

8. Prolina (Pro)

9. Seryna (Ser)

10. Tyrozyna (Tyr)

11. Cysteina (Cys)

Egzogenne

Endogenne

BIAŁKA (peptydy)

proste

(proteiny)

aminokwasy

złożone

(proteidy)

aminokwasy +

grupa niebiałkowa

Włókienkowe

=skleroproteiny
nierozp. w H

2

O

kolagen

keratyna

fibryna

fibroina

Globularne

=sferoproteiny
rozp. w H

2

O

albuminy

globuliny

histony

insulina

rybonukleaza

np.:

metaloproteidy
lub
metaliproteiny

nukleoproteidy

glikoproteidy

PODZIAŁ WĘGLOWODANÓW

WĘGLOWODANY

(CUKROWCE)

MONOSACHARYDY

(cukry proste)

DISACHARYDY

(dwucukry)

POLISACHARYDY

(policukry)

TRIOZY C3

aldehyd

3-fosfoglicerynowy

HEKSOZY C6

glukoza

fruktoza

galaktoza

PENTOZY C5

ryboza

deoksyryboza

sacharoza

maltoza

laktoza

skrobia

glikogen

celuloza

chityna

PODZIAŁ TŁUSZCZOWCÓW

TŁUSZCZOWCE

(lipidy)

tłuszcze proste

tłuszcze złożone

lipidy izoprenoidowe

tłuszcze

właściwe

(trójglicerydy)

woski

fosfolipidy

- fosfoglicerydy
- fosfosfingolipidy

glikolipidy
-cerebrozydy
-gangliozydy

steroidy

karotenoidy

KOMÓRKI

Prokariotyczne

Eukariotyczne

grzybowe

zwierzęce

roślinne

(brak wyodrębnionego jądra)

(obecne jądro

)

Komórka grzyba

Komórka roślinna

Komórka zwierzęca

Schemat błony komórkowej:
A - cytoplazma, B - płyn pozakomórkowy,
C - cząsteczka fosfolipidowa, C1 - głowa cząsteczki,
C2 - ogon cząsteczki, D - cholesterol, E - glikoproteina,
E1 - węglowodan (cukier), E2 - białko, F - receptor białkowy,
G - cytoszkielet, H - transport białka.
2. Transport przez błonę

Autor: Adam Świergul

kurczenie sie.

plazmoliza

Osmotyczny napływ wody

c

1

< c

2

H

2

O H

2

O

Hipotoniczny

pęcznienie

wzrost turgoru

Odwadnianie

c

1

> c

2

H

2

O H

2

O

Hipertoniczny

Równowaga dynamiczna w układzie

c

1

= c

2

H

2

O H

2

O

Izotoniczny

Komórka

zwierzęca

Komórka

roślinna

Roztwór

wewnątrzkomór-

kowy (stężenie c

2

)

Roztwór

zewnętrzny

(stężenie c

1

)

Efekty obserwowane w komórce

Błona

Roztwór zewnętrzny

w stosunku

do wewnętrznego

Roztwór izotoniczny

Roztwór hipertoniczny

Roztwór hipotoniczny

CYTOPLAZMA

cytosol

-synteza:

sacharydów
aminokwasów
kwasów tłuszczowych
nukleotydów

-cytoszkielet

część zawarta

wewnątrz organelli

-procesy biochemiczne

CYTOSZKIELET

• I mikrotubule

II filamenty

•białka motorowe

cienkie

mikrofilamenty

aktynowe

pośrednie

keratynowe

i inne

grube

miozynowe

Mikrotubule tworzą:

centriole
wrzeciono podziałowe
ciałko podstawowe
witki i rzęski (ruch)

Mikrofilamenty aktynowe:

tworzą: siateczkę graniczną i mikrokosmki

wpływają na: egzocytozę i endocytozę

powodują: ruch pełzakowaty (pseudopodia)

skurcz komórek
cytokinezę (pierścień zaciskowy)

Filamenty pośrednie

–

keratynowe

usztywnianie i wzmacnianie komórki
neurofilamenty = neurofibryle

z peptydów fibrylarnych

Filamenty grube miozynowe

-mięśnie = miofibryle wraz z aktyną - skurcz

GŁADKA SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA

•

Metabolizm tłuszczów

•

Detoksykacja szkodliwych metabolitów i ksenobiotyków

•

Gromadzenie Ca

2+

w dużym stężeniu

SZORSTKA SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA

•

Biosynteza białka

Aparat Golgiego

•

Modyfikacja makrocząsteczek

•

Segregacja makrocząsteczek

•

Glikozylacja (glikokaliks)

•

„Pakowanie w wakuole sekrecyjne, egzocytoza”

•

Tworzenie pierwotnych lizosomów

•

Tworzenie akrosomu plemnika

MITOCHONDRIA

centra energetyczne

Powstawanie

ATP
ciepła
H

2

O metaboliczne

Beta-oksydacja kwasów tłuszczowych

cykl Krebsa

cykl ornitynowy

JĄDRO - NUKLEUS

JĄDERKO

- zawiera informacje genetyczne o budowie i cechach organizmu (geny)

- przekazuje informacje podczas podziału

- steruje biosyntezą białka

- syntetyzuje prekursory rybosomów

- magazynuje RNA

Bierze udział w splicingu

ok. 200

mały jądrowy

snRNA

Doprowadza do rybosomu
kolejne aa podczas
biosyntezy białka

75-85

transportujący

tRNA

Wchodzi w skład
rybosomów

120-4500

rybosomowy

rRNA

Przenosi informację o
budowie białek z jądra na
rybosomy

kilkaset
do kilku tysięcy

matrycowy =
informacyjny

mRNA

FUNKCJA

DŁUGOŚĆ

CZĄSTECZKI

(nukleotydy)

PEŁNA

NAZWA

RODZAJ

RNA

Poziomy organizacji materiału genetycznego w jądrze komórkowym

A- pojedynczy nuklesom

1- rdzeń nukleosomu
2 - DNA

B- fragment fibryli chromatynowej

3 - histon

C- fragment solenoidu

D- solenoid w ujęciu schematycznym

E- wycinek chromatydy zawierający 5 pętli domen

4 – białko szkieletowe w chromatydzie „spinające” domeny

DNA + histony ---- nukleosom---- nukleofilament----

solenoid----domena----chromosom

Połączenia barierowe

Łańcuch białek

uszczelniających

Błony

sąsiadujących

komórek

Strefa zamykająca

WYSTĘPOWANIE:

• Enterocyty

• Komórki śródbłonka naczyń w
OUN (bariera krew-mózg)

• Komórki nabłonkowe zrębu
grasicy (bariera krew-grasica)

• Komórki Sertoliego (bariera
jądrowa)

Połączenia mechaniczne

Strefa przylegania

„Mostki”
kadherynowe

Mikrofilamenty

aktyny

Połączenia błonowo-
cytoszkieletowe

Mikrofilamenty antyny
w mikrokosmkach

ODMIANY:

• Powięź przylegania
(wstawka)

• Punkt przylegania
(śródbłonek naczyń,
kom. Serkoliego)

Połączenia mechaniczne

Desmosom

P

ły

tk

a

d

e

s

m

o

s

o

m

o

w

a

T

o

n

o

fi

la

m

e

n

ty

K

a

d

h

e

ry

n

y

P

rz

e

s

tr

z

e

ń

m

ię

d

z

y

k

o

m

ó

rk

o

w

a

WYSTĘPOWANIE:

• Komórki nabłonkowe (zwłaszcza
nabłonki wielowarstwowe)

• Komórki mięśnia sercowego

Połączenie komunikacyjne

Połączenie szczelinowe

Konekson

Kanał

Przestrzeń
międzykom.

FUNKCJA:

• Przewodnictwo elektryczne

• Sygnalizacja chemiczna

• Kooperacja metaboliczna

• Rozwój i różnicowanie tkanek

Wymagane dostarczenie energii oraz
zachodząca synteza określonych białek
enzymatycznych

Zaburzone dostarczanie energii,
zatrzymana synteza białek

Zmiany
biochemiczne
w komórce

Wcześnie rozpoczęte, wyraźnie aktywny
proces samodestrukcji przez aktywację
endonukleaz, kondensacja chromatyny

Początek zmian stosunkowo późno,
przypadkowa fragmentacja przy udziale
enzymów lizosomalnych, w końcowych
etapach DNA wycieka na zewnątrz wraz
z zawartością komórki

Zmiany w DNA

Komórka obkurczona, kondensacja
chromatyny, rozpad cytoszkieletu,
organella nienaruszone, zmiany w błonie w
związku z tworzeniem ciałek
apoptotycznych.

Komórka spęczniała, dezintegracja
chromatyny, rozerwana błona
komórkowa. Zmiany zapalne w
otoczeniu komórki

Morfologia
komórki

APOPTOZA

NEKROZA

Apoptoza

Nekroza

Jądro

Organelle

Pęcherzyki

Pęcherzyki

Różny przebieg procesów transkrypcji i translacji

Brak

Fagocytoza, pinocytoza

Wolutyna (substancja zapasowa bakterii)
Skrobia sinicowa (substancja zapasowa sinic)

Brak

Otoczka śluzowa

Brak

Brak, u form planktonowych sinic wakuole gazowe ułatwiające
unoszenie w toni wodnej

Wakuole

Ściana komórkowa zbudowana z mukoproteidów

Ściana komórkowa z celulozy i pektyn (rośliny)

Rzęski o prostej budowie (nawinięte wzajemnie spiralnie 2 – 3
łańcuchy białkowe)

Rzęski i wici (budowa centrioli)

Fimbrie – białkowe wyrostki cytoplazmatyczne bakterii (ułatwiają
przyleganie do atakowanych komórek, biorą udział w koniugacji)

Brak

Brak, podział amitotyczny

Mitoza, mejoza

Brak

Aparat Golgiego, lizosomy, siateczka śródplazmatyczna

Brak, tylakoidy pełnią ich funkcje
- u bakterii fotosyntetyzujących ciała chromatoforowe zawierają
bakteriochlorofil, karotenoidy
- u sinic tylakoidy zawierają chlorofil, fikocyjaninę, karotenowce

Chloroplasty (w komórkach roslinnych)

Cytoplazma gęsta, nieruchoma

Cytoplazma o zmiennej konsystencji, wykazuje zdolność do
ruchów (pulsacyjny, rotacyjny, cyrkulacyjny

Brak, funkcje pełnią mezozomy (wpuklenia błony komórkowej

Mitochondria

Małe rybosomy

Duże rybosomy

Brak

Wrzeciono kariokinetyczne

Brak

Centriole (w komórkach zwierzęcych)

Brak

Jąderko

Zamiast jądra nukleoid zawierajacy nagą, kolistą nić DNA -
genofor

Jądro komórkowe otoczone błoną komórkową

Komórka prokariotyczna

Komórka eukariotyczna