17. 12. 2007 r.
1. Siateczka śródplazmatyczna
2. Aparaty Golgiego
3. Szlak pęcherzykowy
4. Cytoszkielet
Teoria inwaginacyjna mówi o tym, że niektóre organella komórkowe powstały przez wpuklenie błony cytoplazmatycznej. Są to organella błonowe, do których zaliczamy m. in. sieteczkę śródplazmatyczną i aparat Golgiego.
Siateczka śródplazmatyczna- w komórce zwierzęcej jest jej dużo, w stosunku do błony cytoplazmatycznej danej komórki jest ona 20-30x dłuższa. Tworzy cysterny i kanaliki wewnątrz komórek. Jej ilość jest zależna od funkcji komórki. Jeżeli komórka produkuje dużo białka, wówczas siateczki jest więcej, szczególnie, gdy bialko to jest wydzielane na zewnątrz. Dzieli się na szorstką i gładką. Podział zależy od tego, do której przyczepiają się rybosomy podczas biosyntezy białka. Rybosomy przyłączają się tylko wtedy, kiedy zachodzi biosynteza, kiedy się kończy- robosom odłącza się od siateczki.
Skład lipidowy siateczki szorstkiej i gładkiej jest bardzo podobny. Cechą różniącą je (gdy nie ma rybosomów) jest zawartość białek.
Siateczka śródplazmatyczna gładka
Jest zaangażowana w syntezę wielu rodzajów lipidów: triglicerydy, glikolipidy, fosfolipidy, cholersterol, steroidy.
komórki kory nadnerczy i śródmiąższowe jądra (produkujące testosteron)
Zawiera enzymy odtruwające przy działaniu leków lub toksyn. Ilość siateczki w komórkach organizmu poddanego leczeniu, wzrasta. W razie zapotrzebowania organizmu na enzymy, zwiększa się ilość kanalików, przez co zmniejsza się ilość siateczki szorstkiej.
P450- enzym odtruwający, do neutralizacji alkoholu
S. gładka dominuje w komórkach mięśniowych, gdzie zw. jest siateczką sarkoplazmatyczną.
W siateczce tej magazynowany jest wapń. W świetle tej siateczki jest duże stężenie wapnia, dochodzące do 5 mikromoli. Wapń jest niezbędny do skurczu mięśnia.W siateczce połączony jest z białkiem. Białko łączace wapń to kalretikulina. Jedno białko łaczy kilka jonów wapnia.
Siateczka śródplazmatyczna szorstka
Odpowiedzialna za tworzenie błon cytoplazmatycznych.
Proces syntezy białka rozpoczyna się od rybosomów, w trakcie syntezy nowopowstające białko, dzieki odcinkom sygnałowym wnika do światła siateczki (aminokwasy połączone wiązaniami peptydowymi). Dalsze procesy maja miejsce już w siateczce. Uczestniczą w tym enzymy wbudowane w błonę siateczki. Białka te ulegają glikozylacji, tworzone są mostki siarczkowe, dochodzi do pofałdowania, składania jednostek. (Jednostką jest np. tubulina składajaca się z dwóch podjednostek alfa i beta)
Chaperony- białka błony cytoplazmatycznej siateczki, ktore chronią przed przedwczesnym pofałdowaniem peptydu. Zbyt wczesne pofałdowanie prowadzi do powstania "agregatów" białkowych które nie nadają się do niczego.
Białko niepofałdowane, które nie podlega glikozylacji zostaje zatrzymane i "naprawione" jeśli to jest możliwe, a jeśli nie, ulega degradacji.
Kalneksyna- białko integralne błony, odwrócone stroną katalityczną w stronę światła i wychwytuje i zatrzymuje nieprawidłowo pofałdowane białka. "Kontroler jakości cząsteczek białek".
Znaczenie glikozylacji
Glikozylacja wpływa na utrwalenie konformacji czynnościowej, chroni przed proteolizą.
(Ostateczna błona lizosomu jest silnie zglikozylowana [ma dużo reszt cukrowych] w związku z czym światło lizosomu i enzymy hydrolityczne nie dotykają do białek błony, chroni to białko przed strawieniem) Glikozylacja zaczyna się w siateczce śródplazmatycznej a dalsze jej etapy przebiegają w aparacie Golgiego.
Zwiększa rozpuszczalność białek i obniża napięcie powierzchniowe błony komórkowej. Wpływa na asymetrię błony (z jednej strony są reszty cukrowe, z drugiej ich nie ma)
Biosynteza lipidów błonowych.
Lipidy są syntetyzowane przez enzymy, które znajdują się w części cytozolowej błony siateczki śródplazmatycznej, na obu siateczkach.
Główne lipidy
glicerofosfolipidy:
fosfatydylocholina PC
fosfatydyloetanoloamina PE
fosfatydyloseryna PS
fosfatydyloinozytol PI
sfingofosfolipidy:
sfingomielina SM
ceramidy CER
cholesterol LDL (mała gęstość) i HDL (duża gęstość)
Lipidy są syntetyzowane na zewnętrznych częściach błon siateczki, na drodze dyfuzji wnikają do wnętrza i układają się symetrycznie, w obu częsciach jednakowo. Przeważa fosfatydylocholina- umiejscowiona w zewn i wewn warstwie, powoduje że warstwa lipidowa siateczki śródplazmatycznej jest bardziej plynna niz siateczka śródplazmatyczna błony komórkowej.
Flipaza- enzym odpowiadający za przemieszczanie się lipidów z jednej warstwy do drugiej.
W siateczce jest 100 tys. razy więcej takich ruchów niż w błonie cytoplazmatycznej. Dwuwarstwa siateczki nie jest asymetryczna, asymetryczność zdobywa dopiero na etapie przechodzenia przez aparat Golgiego, dopiero tam dochodzi do prawidłowego ułożenia lipidów w tworzacej się błonie cytoplazmatycznej, typowego dla ostatecznej lokalizacji, np. lizosomów, błony cytoplazmatycznej.
Nowe porcje lipidow dla błon mitochondriów, ktore nie mają takiej łączności z siateczką śródplazmatyczną jak aparat Golgiego. Lipidy są wówczas transportowane przez białka transportowe, które mają miejsce w ktorym mogą "ukryć" część hydrofobową, tak, aby nie stykała się z cytozolem.
Białka synetyzowane na wolnych rybosomach nie wchodzą do światła siateczki. Są przeznaczane w 55% dla jądra, reszta zostaje w cytoplazmie, gdzie podlega procesom glikozylacji.
Aparat Golgiego
Charakterystyczna polarna budowa cystern (cały aparat jest polarny). Poprzez aparat Golgiego zachodzi transport pęcherzykowy, w związku z tym posiada on dwie strony cis i trans, pośrodku- część środkowa.
Strony cis- trans nazywane są siecią aparatu.
Od strony siateczki tworzą się pęcherzyki, które będę wypączkowywać;] do aparatu Golgiego. Każdorazowe wypączkowanie wiąże się z otaczaniem tego miejsca białkiem opiekuńczym- klatryną. Klatryna ma duże znaczenie przy tworzeniu się pęcherzyków od strony błony cytoplazmatycznej- endocytozie.
Kiedy tworzą się pęcherzyki ze strony siateczki śródplazmatycznej, białkiem opiekuńczym otaczającym pecherzyk jest COP I i COP II
COP II otacza tworzacy się pęcherzyk ze strony siateczki śródplazmatycznej, ktory będzie następnie wędrował w stronę aparatu Golgiego. Pęcherzyk ten zawiera układ białek receptorowych, które przytwierdzają do pęcherzyka białka charakterystyczne dla tego składnika, np. enzymy hydrolityczne. Pęcherzyk otoczony białkiem COP II wykazuje ruch postępowy i kieruje sie do aparatu Golgiego.
Po oddaniu zawartości do aparatu Golgiego, receptory wracają do siateczki środplazmatycznej- ruch wsteczny. Pęcherzyk, który będzie się tworzył od strony aparatu Golgiego, zostanie otoczony białkiem COP I. Kiedy dochodzi do fuzji pęcherzyka z błoną cytoplazmatyczną (np. cysterny ap. Golgiego) pęcherzyk traci białko.
SNARE- białko znajdujące się na błonie pęcherzyka(V) i na błonie cytoplazmatycznej docelowej (t). Fuzja polega na idealnym połączeniu się tych białek. Jest to pierwszy etap połączenia.
W ap. Golgiego zachodzą procesy biochemiczne polegające na dalszej glikozylacji białek. Glikozylacja przebiega etapami. W pierwszej części ap. Golgiego w cysternach dochodzi do odłączania pewnych cukrów, szczególnie mannozy (której o 9 czasteczek zostało przyłączonych w siateczce), zagęszczane jest też białko. Gestość białka w pęcherzyku wydostającym się z aparatu Golgiego jest ok.200x większa niż w pęcherzyku wydostającym się z siateczki.
Pecherzyki opłaszczone klatryną są zaangażowane w ruch materiału od błony w stronę endosomu. Pecherzyki opłaszczone COP II w kierunku postępujacym w stronę aparatu Golgiego i tworzenia pęcherzyków.
Cząstka SNARE niezbędna do fuzji błon.
Białka fuzyjne destabilizuja siły hydrofilowe we miejscu połączenia błon podczas fuzji.
Transport pęcherzykowy
Przebiega w dwóch kierunkach. Od siateczki śródplazmatycznej do błony komórkowej i od błony komórkowej do lizosomów i aparatu Golgiego.
Na drodze endocytozy, do komórki dostają się substancje odżywcze, cholesterol, transferyny- białka transportujące, czynniki wzrostu, insulina, niektóre cytokiny, toksyny i wirusy.
Szlak wydzielniczy- od siateczki do błony
szlak konstytutywny- wszystkie komórki taki szlak mają,szlakiem tym transportowane są hormony peptydowe, enzymy trawienne, przecwciała, białka surowicy, czynniki wzrostu i inne. Jest to proces ciągły. Od strony trans ap. Golgiego wypływa pęcherzyk i podpływa pod błone cytoplazmatyczną, ma zagęszczoną zawartość białkową. Wydzielanie to nie wymaga zewnętrznego sygnału i jest niezależne od wapnia.
Szlak regulowany- szlak wydzielania który mają komórki endo i egzokrynowe, neurony. W pecherzykach wydzielina może być przetrzymywana kilka- kilkadziesiąt godzin. Aby zawartość została wydzielona musi zaistnieć bodziec zewnętrzny. Pod wpływem bodźca napływają jony wapnia, których stężenie w cytoplazmie rośnie do ok. 1 mikromola, to powoduje aktywację wewnątrzkomórkowych cząsteczek efektorowych, które doprowadzają do fuzji błon i dopiero zawartość pęcherzyka wydziela się.
Część TGN (trans) ciągle pączkuje. Zarówno na stronie cis jak i trans dochodzi do recyrkulacji (pęcherzyki wracają).
Lizosomy to struktury trawiące, z nich zawartość nie wydostaje się na zewnątrz gdyż są to struktury trawienia wewnątrzkomórkowego. Autosom- kom. trawiąca swoje wnętrze; autofagia- proces trawienia.
pH wewnątrz lizosomu wynosi ok. 5, gdy pH wzrasta np. na skutek rozpadu lizosomu, enzymy lizosomalne przestają działać. W błonie cytoplazmatycznej znajdują się dwie grupy białek IGPA i IGPB, które są intensywnie glikozylowane i zapobiegają strawieniu białek błony cytoplazmatycznej.
Cytoszkielet
Obecny tylko w komórkach eukariotycznych. Nadaje kształt komórce, niektóre jego elementy biorą udział w wytwarzaniu nibynóżek (pseudopodiów), potrzebnych do przemieszczania się lub wychwytywania pokarmu . Cytoszkielet zbudowany jest z trzech rodzajów filamentów:
1. filamenty tubulinowe- 25 mikrometrów śerdnicy
2. pośrednie- 10 mikrometrow średnicy
3. aktynowe- 7 m-m śr.
Filamenty pośrednie- bardzo silne elementy, odporne na rozciąganie, dzięki nim rozciągana komórka nie ulega rozerwaniu ani pękaniu. Są odporne na działanie detergentów. Występują wewnątrz komórki, otaczają jądro, występują w długich wypustkach komórek nerwowych, w komórkach mięśniowych. Stanowią podstawowe rusztowanie komórek i ich wypustek. W jądrze tworzą blaszkę jądrową stanowiącą podstawę i wzmocnienie otoczki jądra. Zbudowane są z wydłużonych, białkowych elementów włóknistych (np. kolagenu), które posiadają 2 domeny boczne oraz domenę środkową. Pojedyncze białko tworzy helisę- łączy się z następnym tworząc superhelisę (dimer- skręcaja się wzajemnie)- 2 dimery skręcają się tworząc tetramer- kilka skręconych tetramerów tworzy filament.
Głowy i ogony są eksponowane na powierzchni filamentów i wchodzą w skład połączenia z innymi składnikami cytoplazmy.
Filamenty pośrednie dzielimy na:
- keratynowe- w kom. nabłonkowych
- wimentynowe- kom. tkanki łącznej, glejowych, mięśniowych
- neurofilamenty- kom. nerwowe.
Filamenty pośrednie jądra są zbudowane na kształt sieci dwuwymiarowych, białkiem budującym jest lamina.
Proces rozpadu i formowania blaszki jądrowej podczas podziału komórki- kontrolowany przez fosforylację i defosforylację laminin. Fosforylacja w przypadku laminy osłabia wiązania pomiędzy laminami i powoduje rozpad filamentów, natomiast na skutek defosforylacji laminy łączą się ze sobą i tworzą włókna pośrednie w jądrze.
Filamenty tubulinowe- miejscem powstawania jest centrosom (element nieobłoniony, "chmura" zagęszczonej tubuliny w pobliżu jądra). Centrosom na powierzchni posiada pierścienie inicjujące zbudowane z gamma-tubuliny. Do tych pierścieni zbudowanych z 13 gammatubulin dobudowywane są tubuliny. Każda tubulina zbudowana jest z dwóch podjednostek- alfa i beta, ułożonych polarnie. Filamety tubulinowe są puste w środku. Przyłączanie jednostek tubulinowych oraz skracanie filamentów następuje bardzo szybko.
!!!Laminina w macierzy pozakomórkowej!!!