2013-10-01
1
Histologia
z cytofizjologi
ą
dr hab. Michał
ś
mijewski
Prof. nadzw. GUMed
• Histologia
Histologia
Histologia
Histologia z gr.
histos
– tkanka,
logos
–nauka – nauka o rozwoju,
budowie i funkcjach tkanek.
• Cytologia
Cytologia
Cytologia
Cytologia z gr.
kytos
- komórka
,
logos
-nauka o komórkach - biologia
komórki
.
2013-10-01
2
Organizacja organizmu
Komórka – podstawowa jednostka
strukturalna
Tkanka – zespół podobnych komórek
posiadaj
ą
cych wspólne istotne cechy
strukturalne i funkcjonalne (komórki +
substancja mi
ę
dzykomórkowa)
Narz
ą
d – zgrupowanie kilku rodzajów
tkanek wykonuj
ą
cych okre
ś
lon
ą
funkcj
ę
Układ – grupa narz
ą
dów wspólnie
funkcjonuj
ą
cych
Komórka.
Błona komórkowa.
Błony wewn
ą
trzkomórkowe.
Aparat Golgiego.
Lizosomy.
Mitochondria.
Peroksysomy.
Endocytoza.
Fagocytoza.
Komórka cz
ęść
1
2013-10-01
3
Cytoplazma
Cytoplazma
Cytoplazma
Cytoplazma
Macierz
Macierz
Macierz
Macierz
(matrix) cytoplazmatyczna =
(matrix) cytoplazmatyczna =
(matrix) cytoplazmatyczna =
(matrix) cytoplazmatyczna =
cytozol
cytozol
cytozol
cytozol
śelowata
elowata
elowata
elowata
bezpostaciowa substancja
bezpostaciowa substancja
bezpostaciowa substancja
bezpostaciowa substancja
jest
jest
jest
jest
podstawowym sk
podstawowym sk
podstawowym sk
podstawowym sk
ł
adnikiem cytoplazmy
adnikiem cytoplazmy
adnikiem cytoplazmy
adnikiem cytoplazmy
Zawiera
Zawiera
Zawiera
Zawiera
du
du
du
duże makrocz
e makrocz
e makrocz
e makrocząsteczki
steczki
steczki
steczki
(bia
(bia
(bia
(bia
ł
ka w tym
ka w tym
ka w tym
ka w tym
setki enzymów, glikogen),
setki enzymów, glikogen),
setki enzymów, glikogen),
setki enzymów, glikogen),
jony
jony
jony
jony
i inne
i inne
i inne
i inne
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
Proteasomy
Proteasomy
Proteasomy
Proteasomy
–
–
–
– enzymatyczne kompleksy
enzymatyczne kompleksy
enzymatyczne kompleksy
enzymatyczne kompleksy
bia
bia
bia
bia
ł
kowe degraduj
kowe degraduj
kowe degraduj
kowe degradujące wadliwe bia
ce wadliwe bia
ce wadliwe bia
ce wadliwe bia
ł
ka
ka
ka
ka
Aktyna
Aktyna
Aktyna
Aktyna
odpowiada za
odpowiada za
odpowiada za
odpowiada za
przej
przej
przej
przejście zolu w
cie zolu w
cie zolu w
cie zolu w żel
el
el
el
w cytozolu s
w cytozolu s
w cytozolu s
w cytozolu są te
te
te
też
organell
organell
organell
organell
e
i wtr
i wtr
i wtr
i wtręty
ty
ty
ty
Budowa chemiczna b
ł
on
Lipidy b
ł
on komórkowych dzielimy na:
fosfolipidy
fosfolipidy
fosfolipidy
fosfolipidy:
fosfoglicerydy – pochodne glicerolu
sfingolipidy – pochodne sfingozyny
glikolipidy
glikolipidy
glikolipidy
glikolipidy – pochodne zarówno glicerolu, jak
i sfingozyny, zawierające w cząsteczce reszty
cukrowe
sterole
sterole
sterole
sterole – g
ł
. cholesterol
2013-10-01
4
Modele
Discover biology - Cane
Na p
Na p
Na p
Na p
ł
ynno
ynno
ynno
ynność b
b
b
b
ł
ony
ony
ony
ony
wp
wp
wp
wp
ł
ywa zawarto
ywa zawarto
ywa zawarto
ywa zawartość cholesterolu (
cholesterolu (
cholesterolu (
cholesterolu (----)
)
)
)
i nienasyconych kwasów t
i nienasyconych kwasów t
i nienasyconych kwasów t
i nienasyconych kwasów t
ł
uszczowych (+)
uszczowych (+)
uszczowych (+)
uszczowych (+)
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni między
dzy
dzy
dzy
cz
cz
cz
cząsteczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
Polarna głowa
Region usztywniony
cz
ą
steczkami
cholesterolu
Region o wi
ę
kszej
płynno
ś
ci
2013-10-01
5
Budowa cz
ą
steczki LDL
(lipoproteid o niskiej
g
ę
sto
ś
ci)
„Liposomy naturalne”:
komórki nabłonkowe jelita i
komórki w
ą
trobowe
wytwarzaj
ą
p
ę
cherzyki, w
których wn
ę
trzu znajduj
ą
si
ę
trójglicerydy i
cholesterol – transportuj
ą
one lipidy we krwi i limfie.
Przykładem s
ą
chylomikrony oraz cz
ą
stki
lipoprotein (HDL, VLDL,
LDL,IDL).
Molecular Biology of the Cell, 4th ed.
Ruchy fosfolipidów w błonie i rola cholesterolu
w zwi
ę
kszaniu sztywno
ś
ci błony
ruch lateralny (boczny)
- w płaszczyźnie błony
ruch rotacyjny
– wokół osi cząsteczki
ruch
segmentalny
– zmiana położenia łańcuchów kwasów
tłuszczowych w stosunku do osi cząsteczki
flip-flop
– ruch w płaszczyźnie poprzecznej błony ze zmianą
listka błony
2013-10-01
6
Biogeneza b
Biogeneza b
Biogeneza b
Biogeneza b
ł
on komórkowych
on komórkowych
on komórkowych
on komórkowych ---- bia
bia
bia
bia
ł
ka
ka
ka
ka
Bia
Bia
Bia
Bia
ł
ka b
ka b
ka b
ka b
ł
ony komórkowej syntetyzowane s
ony komórkowej syntetyzowane s
ony komórkowej syntetyzowane s
ony komórkowej syntetyzowane są przez
przez
przez
przez
rybosomy siateczki
rybosomy siateczki
rybosomy siateczki
rybosomy siateczki śródplazmatycznej
ródplazmatycznej
ródplazmatycznej
ródplazmatycznej
szorstkiej.
szorstkiej.
szorstkiej.
szorstkiej.
Wbudowywanie bia
Wbudowywanie bia
Wbudowywanie bia
Wbudowywanie bia
ł
ek do b
ek do b
ek do b
ek do b
ł
ony mo
ony mo
ony mo
ony może zachodzi
e zachodzi
e zachodzi
e zachodzić::::
kotranslacyjne
kotranslacyjne
kotranslacyjne
kotranslacyjne –
–
–
– równocze
równocze
równocze
równocześnie z syntez
nie z syntez
nie z syntez
nie z syntezą
posttranslacyjnie
posttranslacyjnie
posttranslacyjnie
posttranslacyjnie –
–
–
– po zako
po zako
po zako
po zakończeniu syntezy
czeniu syntezy
czeniu syntezy
czeniu syntezy
Biogeneza błon komórkowych - lipidy
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane są
w cysternach siateczki
w cysternach siateczki
w cysternach siateczki
w cysternach siateczki śródplazmatycznej
ródplazmatycznej
ródplazmatycznej
ródplazmatycznej
g
g
g
g
ł
adkiej (SER)
adkiej (SER)
adkiej (SER)
adkiej (SER)
Glikolipidy syntetyzowane s
Glikolipidy syntetyzowane s
Glikolipidy syntetyzowane s
Glikolipidy syntetyzowane są w Aparacie
w Aparacie
w Aparacie
w Aparacie
Golgiego
Golgiego
Golgiego
Golgiego (AG)
(AG)
(AG)
(AG)
Fosfatydyloglicerole
Fosfatydyloglicerole
Fosfatydyloglicerole
Fosfatydyloglicerole syntetyzowane s
syntetyzowane s
syntetyzowane s
syntetyzowane są w
w
w
w
b
b
b
b
ł
onach mitochondriów.
onach mitochondriów.
onach mitochondriów.
onach mitochondriów.
Źród
ród
ród
ród
ł
em lipidów b
em lipidów b
em lipidów b
em lipidów b
ł
onowych jest te
onowych jest te
onowych jest te
onowych jest też środowisko
rodowisko
rodowisko
rodowisko
zewn
zewn
zewn
zewnętrzne (np. wnikanie cholesterolu).
trzne (np. wnikanie cholesterolu).
trzne (np. wnikanie cholesterolu).
trzne (np. wnikanie cholesterolu).
2013-10-01
7
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone są
tylko na zewn
tylko na zewn
tylko na zewn
tylko na zewnątrz komórki
trz komórki
trz komórki
trz komórki
, w niektórych komórkach jest ich
, w niektórych komórkach jest ich
, w niektórych komórkach jest ich
, w niektórych komórkach jest ich
tak du
tak du
tak du
tak dużo,
o,
o,
o, że tworz
e tworz
e tworz
e tworzą
glikokaliks
glikokaliks
glikokaliks
glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Wyst
Wyst
Wyst
Występuje na zewn
puje na zewn
puje na zewn
puje na zewnętrznej warstwie b
trznej warstwie b
trznej warstwie b
trznej warstwie b
ł
ony
ony
ony
ony
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
b
b
b
b
ł
onowych
onowych
onowych
onowych
W
W
W
Węglowodany:
glowodany:
glowodany:
glowodany:
galaktoza
galaktoza
galaktoza
galaktoza
mannoza
mannoza
mannoza
mannoza
fruktoza
fruktoza
fruktoza
fruktoza
galaktozamina
galaktozamina
galaktozamina
galaktozamina
glukozamina
glukozamina
glukozamina
glukozamina
glukoza
glukoza
glukoza
glukoza
kwas sialowy (NANA)
kwas sialowy (NANA)
kwas sialowy (NANA)
kwas sialowy (NANA) –
–
–
– zwykle na ko
zwykle na ko
zwykle na ko
zwykle na końcu
cu
cu
cu
ł
a
a
a
ańcuchów oligosacharydów
cuchów oligosacharydów
cuchów oligosacharydów
cuchów oligosacharydów
2013-10-01
8
Kora komórki
Kora komórki
• przybłonowa cz
ęść
cytoszkieletu
przyczepiona do cytozolowej powierzchni
błony
• Najlepiej poznana dla erytrocytów
(spektryna) – znaczenie ujawnia si
ę
w
przypadku genetycznych anomalii
sferocytoza
FUNKCJA??
E
Organelle otoczone są b
ł
onami
B
ł
ony rozdzielają poszczególne rejonu
komórki
Specyficzne procesy zachodzą w ściśle
określonych przedzia
ł
ach komórkowych
W b
ł
onach znajdują się bia
ł
ka
W b
ł
onach znajdują się kana
ł
y transportowe
Kompartmentacja
Kompartmentacja
Kompartmentacja
Kompartmentacja
2013-10-01
9
Synteza bia
Synteza bia
Synteza bia
Synteza bia
ł
ek
ek
ek
ek
Transkrypcja
Składanie
transkryptów
Modyfikacja
potranslacyjna
Translacja
I – intron, NPC – por jądrowy, PR – polirybosom, R-
rybosom, P – bia
ł
ko, rER – retikulum endoplazmatyczne
Wolne rybosomy (niezwi
Wolne rybosomy (niezwi
Wolne rybosomy (niezwi
Wolne rybosomy (niezwiązane z b
zane z b
zane z b
zane z b
ł
onami) syntetyzuj
onami) syntetyzuj
onami) syntetyzuj
onami) syntetyzują
bia
bia
bia
bia
ł
ka pozostaj
ka pozostaj
ka pozostaj
ka pozostające w komórce
ce w komórce
ce w komórce
ce w komórce
,
,
,
,
natomiast
natomiast
natomiast
natomiast
w
w
w
w R
R
R
RER
ER
ER
ER
powstaj
powstaj
powstaj
powstają bia
bia
bia
bia
ł
ka wydzielane przez komórk
ka wydzielane przez komórk
ka wydzielane przez komórk
ka wydzielane przez komórkę, enzymy
, enzymy
, enzymy
, enzymy
lizosomalne i bia
lizosomalne i bia
lizosomalne i bia
lizosomalne i bia
ł
ka integralne b
ka integralne b
ka integralne b
ka integralne b
ł
on komórkowych
on komórkowych
on komórkowych
on komórkowych
2013-10-01
10
Przeznaczenie p
Przeznaczenie p
Przeznaczenie p
Przeznaczenie pęcherzyków wydzielniczych AG:
cherzyków wydzielniczych AG:
cherzyków wydzielniczych AG:
cherzyków wydzielniczych AG:
1) droga lizosomalna; 2) sekrecja konstytutywna;
1) droga lizosomalna; 2) sekrecja konstytutywna;
1) droga lizosomalna; 2) sekrecja konstytutywna;
1) droga lizosomalna; 2) sekrecja konstytutywna;
3) sekrecja regulowana
3) sekrecja regulowana
3) sekrecja regulowana
3) sekrecja regulowana
Lizosomy
• Otoczone
pojedy
ń
cz
ą
błon
ą
• Trawienie białek,
kwasy nukleinowe,
tłuszczów i cukrów
• 40 ró
ż
nych hydrolaz
• pH około 5
Immunogold labeling of mannose 6-phosphate residues shows lysosomal
enzymes in lysosomes of B lymphoblasts. By Judith Klumperman
2013-10-01
11
Mannoza hydrolaz lizosomalnych ulega fosforylacji w AG,
Mannoza hydrolaz lizosomalnych ulega fosforylacji w AG,
Mannoza hydrolaz lizosomalnych ulega fosforylacji w AG,
Mannoza hydrolaz lizosomalnych ulega fosforylacji w AG,
co umo
co umo
co umo
co umożliwia ich zwi
liwia ich zwi
liwia ich zwi
liwia ich związanie z receptorem Man
zanie z receptorem Man
zanie z receptorem Man
zanie z receptorem Man----6
6
6
6----P
P
P
P
i oddzielenie powstaj
i oddzielenie powstaj
i oddzielenie powstaj
i oddzielenie powstających p
cych p
cych p
cych pęcherzyków (pierwotnych
cherzyków (pierwotnych
cherzyków (pierwotnych
cherzyków (pierwotnych
lizosomów) od g
lizosomów) od g
lizosomów) od g
lizosomów) od g
ł
ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia
ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia
ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia
ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia
ł
ek)
ek)
ek)
ek)
przez komórki
przez komórki
przez komórki
przez komórki
Prowadzi to do oddzielenia powstaj
Prowadzi to do oddzielenia powstaj
Prowadzi to do oddzielenia powstaj
Prowadzi to do oddzielenia powstających p
cych p
cych p
cych pęche
che
che
che----
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g
ł
ównego
ównego
ównego
ównego
szlaku wydzielania (sekrecji bia
szlaku wydzielania (sekrecji bia
szlaku wydzielania (sekrecji bia
szlaku wydzielania (sekrecji bia
ł
ek) przez komórki
ek) przez komórki
ek) przez komórki
ek) przez komórki
2013-10-01
12
W celu obni
ż
enia pH,
pompy protonowe
aktywnie transprotuj
ą
H z cytozolu do
lizosomów.
Zawieraj
ą
katalaz
ę
Oksydaz
ę
D-aminkwasów
Usuwanie nadtlenku wodoru
Trawienie tłuszczów
Detoksykacji
Peroksysom
2013-10-01
13
Transport przez b
Transport przez b
Transport przez b
Transport przez b
ł
ony biologiczne
ony biologiczne
ony biologiczne
ony biologiczne
ź
ród
ł
o: B. Alberts i in. Podstawy
biologii komórki. 2007
Rozmiar i rozpuszczalno
ść
cz
ą
steczki
wpływa na szybko
ść
z jak
ą
cz
ą
steczka
dyfunduje przez sztuczn
ą
dwuwarstw
ę
lipidow
ą
.
Im mniejsza cz
ą
steczka i im mniej
polarna tym szybciej dyfunduje.
MA
Ł
E CZĄSTECZKI
HYDROFOBOWE
MA
Ł
E CZĄSTECZKI
POLARNE BEZ
Ł
ADUNKU
WIĘKSZE CZĄSTECZKI
POLARNE BEZ
Ł
ADUNKU
JONY
CO2
N2
O2
benzen
H2O
glicerol
etanol
aminokwasy
glukoza
nukleotydy
H
+
,Na
+
HCO3
-
, K
+
Ca
2+
, Cl
-
Mg
2+
SZTUCZNA DWUWARSTWA
LIPIDOWA
Endocytoza
Endocytoza
Endocytoza
Endocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Transport przez b
Transport przez b
Transport przez b
Transport przez b
ł
ony
ony
ony
ony
Fagocytoza
Pinocytoza
Transcytoza
Potocytoza
(Autofagia)
2013-10-01
14
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
komórki: p
komórki: p
komórki: p
komórki: pęcherzyki wydzielnicze (ziarnisto
cherzyki wydzielnicze (ziarnisto
cherzyki wydzielnicze (ziarnisto
cherzyki wydzielnicze (ziarnistości
ci
ci
ci
sekrecyjne) odrywaj
sekrecyjne) odrywaj
sekrecyjne) odrywaj
sekrecyjne) odrywające si
ce si
ce si
ce się od AG transportowane s
od AG transportowane s
od AG transportowane s
od AG transportowane są
wzd
wzd
wzd
wzd
ł
u
u
u
uż mikrotubul cytoszkieletu (udzia
mikrotubul cytoszkieletu (udzia
mikrotubul cytoszkieletu (udzia
mikrotubul cytoszkieletu (udzia
ł
Ca
Ca
Ca
Ca
2+
2+
2+
2+
, ATP
, ATP
, ATP
, ATP
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn
i kinezyny), po przyczepieniu do wewnętrznej
trznej
trznej
trznej
powierzchni b
powierzchni b
powierzchni b
powierzchni b
ł
ony komórkowej dochodzi do fuzji b
ony komórkowej dochodzi do fuzji b
ony komórkowej dochodzi do fuzji b
ony komórkowej dochodzi do fuzji b
ł
on
on
on
on
i uwolnienia zawarto
i uwolnienia zawarto
i uwolnienia zawarto
i uwolnienia zawartości p
ci p
ci p
ci pęcherzyka do otoczenia;
cherzyka do otoczenia;
cherzyka do otoczenia;
cherzyka do otoczenia;
chwilowy „nadmiar b
chwilowy „nadmiar b
chwilowy „nadmiar b
chwilowy „nadmiar b
ł
ony” ulega internalizacji drog
ony” ulega internalizacji drog
ony” ulega internalizacji drog
ony” ulega internalizacji drogą
endocytozy
endocytozy
endocytozy
endocytozy
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
RECEPTOROWA: p
RECEPTOROWA: p
RECEPTOROWA: p
RECEPTOROWA: pęcherzyki
cherzyki
cherzyki
cherzyki
okryte bia
okryte bia
okryte bia
okryte bia
ł
kiem
kiem
kiem
kiem
klatryn
klatryn
klatryn
klatryną
w
w
w
w
g
g
g
g
ł
ębi komórki trac
bi komórki trac
bi komórki trac
bi komórki tracą ttttę otoczk
otoczk
otoczk
otoczkę,
,
,
,
po po
po po
po po
po po
ł
ączeniu z p
czeniu z p
czeniu z p
czeniu z pęcherzykiem
cherzykiem
cherzykiem
cherzykiem
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
bia
bia
bia
bia
ł
ka receptorowe ulegaj
ka receptorowe ulegaj
ka receptorowe ulegaj
ka receptorowe ulegają
separacji i wracaj
separacji i wracaj
separacji i wracaj
separacji i wracają na
na
na
na
powierzchni
powierzchni
powierzchni
powierzchnię komórki
komórki
komórki
komórki
,
,
,
,
a zawarto
a zawarto
a zawarto
a zawartość p
p
p
pęcherzyka
cherzyka
cherzyka
cherzyka
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach