2010-11-05

1

Dr med.Izabela

Pieścikowska

Komórka

Podstawowa strukturalna i

funkcjonalna jednostka organizmów,

wykazująca wszelkie cechy żywej

materii .

Może by całkowicie samodzielna

( organizmy jednokomórkowe) , może

też łączyć się w zespoły, tkanki i

narządy ( organizmy

wielokomórkowe)

Budowa komórki

•

Woda – ponad 70 %

•

Białka – proste (np. albuminy, histony) i
złożone (nukleoproteidy, glikoproteidy)

•

Tłuszcze

•

Węglowodany

•

Składniki mineralne

•

Kwasy nukleinowe

2010-11-05

2

Błona komórkowa

Budowa błony komórkowej

•

Model budowy Singer’a-Nicholsona tzw. płynna
mozaika:

•

podwójna warstwa lipidowa z zatopionymi niej
białkami

•

asymetryczna

•

grubość ok.. 8 nm

•

białka – 60%

•

lipidy – 30%

•

węglowodany – 10%

Białka błony komórkowej

•

Integralne:

1. Połączone z lipidami

2. Zwykle nierozpuszczalne

3. Oddzielić je można od błony za pomocą

detergentów i rozpuszczalników organicznych

4. Przykłady:

białka enzymatyczne, glikoforyna, białka

tworzące receptory błonowe

•

Powierzchniowe:

1. Wolne od lipidów

2. Są białkami rozpuszczalnymi

3. Z błony możemy je wyodrębnić za pomocą

wody, roztworów soli.

4. Przykłady białek powierzchniowych:

spektryna

2010-11-05

3

Lipidy błony komórkowej

•

Dwuwarstwowa konfiguracja:

grupy hydrofilne ( powinowactwo do wody )

skierowane są na zewnątrz;

grupy hydrofobowe skierowane 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 i stanowi
funkcjonalną całość z błoną komórkową
(plazmolemmą)

•

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

•

funkcja:

1. osłania błonę komórkową

2. zespala komórki

3. wiąże substancje pobierane do wewnątrz

4. posiada właściwości antygenowe

Transport komórkowy

•

Podział:

1. Transport przez błonę

a) bierny: prosty i ułatwiony ( tlen,

dwutlenek

węgla, azot, mocznik )
zgodnie z gradientem stężeń, nie wymaga
energii

b) aktywny: pierwotny ( pompa sodowo-

potasowa ) i wtórny
wbrew gradientowi stężeń, wymaga

energii

2010-11-05

4

Transport przy udziale błony ale nie przez błonę tzw.

cytoza czyli transport pęcherzykowy:

a) endocytoza

b) egzocytoza

c) transcytoza – przejście tranzytem przez komórkę

W zależności od wielkości i rozproszenia cząsteczek:

a) pinocytoza – substancje płynne

b) fagocytoza – substancje stałe

Cytoplazma podstawowa - hialoplazma

•

wewnętrzne środowisko komórki dla
wszystkich organelli i dla cytoszkieletu

•

jest bezpostaciowa i ma właściwości
koloidalne

•

zapewnia komórce elastyczność, lepkość i
wytrzymałość mechaniczną

2010-11-05

5

Cytoszkielet

1. Mikrotubule

2. Mikrofilamenty

3. Filamenty pośrednie

Mikrotubule

-

zbudowane z białka tubuliny

-

jednostka budowy –protofilament (13)

-

budują rzęski, witki, wrzeciono podziałowe

2010-11-05

6

Mikrofilamenty

•

struktura włókienkowa ( 5-7 nm), spolaryzowane

•

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

•

udział w podziale komórki, w endocytozie, w
ruchu i w skurczu

•

tworzą szkielet podtrzymujący błonę komórkową

•

tworzą zrąb mikrokosmków

•

odpowiedzialne za zmianę kształtu komórki

Filamenty pośrednie

•

średnica 8 – 10 nm

•

pełnią funkcję strukturalną

•

odpowiedzialne są za stabilność komórek

•

wyróżniamy:

1. filamenty keratynowe – w naskórku

2. filamenty desminowe – w mięśniach

3. filamenty wimentynowe – w fibroblastach

4. filamenty glejowe – komórki gleju

5. neurofilamenty – komórki nerwowe

Lizosomy

2010-11-05

7

Lizosomy

•

pH 5

•

trawią materiał egzogenny i endogenny

•

regulują wydzielanie hormonów tarczycy

•

Podział:

1. Lizosomy pierwotne – nie brały jeszcze udziału w

trawieniu

2. Lizosomy wtórne – powstają poprzez połączenie

lizosomów pierwotnych z materiałem, który ma
być strawiony

•

Lizosomy wtórne:

a) autolizosomy = autofagosomy – trawią materiał

endogenny np. zużyte mitochondria

b) heterolizosomy = heterofagosomy – trawią

materiał egzogenny, który dostał się do komórki
drogą pino- lub fagocytozy

c) ciała wielopęcherzykowe – trawią nadmiar błon

d) ciała resztkowe – zawierają niestrawiony

materiał

Lizosomy zawierają około 60 enzymów

hydrolitycznych np. proteazy, nukleazy, lipazy,

glikozydazy,, esterazy, fosfatazy.

Proteasomy

2010-11-05

8

Proteasomy

•

odkryte w 1980r. przez Wilka i Orłowskiego

•

to cylinder zbudowany z 4 pierścieni białkowych i
aktywatora

•

odpowiedzialne za pozalizosomową proteolizę
białek (80 – 90%); warunkiem strawienia jest
połączenia białka ze znacznikiem ubikwityną

•

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

•

obecność agresomów ( agregaty proteasomów i
ubikwityny ) w chorobach Alzheimera i Parkinsona

PROTEASOMY

Proteasomy - podjenostki

2010-11-05

9

Peroksysomy

•

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

•

otoczone pojedynczą błoną lipoproteidową

•

w centralnej części znajduje się krystaliczny rdzeń

•

zawierają enzymy: oksydazy D i L-aminokwasów,

oksydazę moczanowa, peroksydazę

•

Funkcja: rozkład toksycznej wody utlenionej,
metabolizm puryn, aminokwasów i lipidów,
dostarczanie komórce ciepła (termogeneza)

Peroksysomy

Peroksysomy

Mitochondria

•

kształt pałeczkowaty, stanowią 6-16% objętości
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:

1. błona zewnętrzna – zawiera wyspecjalizowane

białka transportowe (poryny); tzw. sito
molekularne

2010-11-05

10

2. błona wewnętrzna – z charakterystycznymi

grzebieniami (najwięcej w mięśniu sercowym),

których ilość i kształt są zależne również od

aktywności komórki; zlokalizowane są tu enzymy

łańcucha oddechowego (proces oksydatywnej

fosforylacji czyli wytwarzanie ATP)

3. macierz – zawiera enzymy cyklu Krebsa, rybosomy

i mitochondrialne DNA ( 5% białek )

Defekty w mtDNA (mutacje) powodują liczne

choroby mitochondrialne np. padaczka monoklonalna

encefalopatia mitochondrialna

MITOCHONDRIA

2010-11-05

11

Siateczka śródplazmatyczna

•

system kanalików i cystern – występuje
w każdej komórce

•

funkcja ogólna magazynuje wodę i
elektrolity

•

podział:

1. Siateczka śródplazmatyczna gładka – SER

2. Siateczka środplazmatyczna szorstka

( połączona z rybosomami ) – RER;
szczególnie dobrze wykształcona w
komórkach syntetyzujących białka

1.Siateczka śródplazmatyczna gładka – SER

czyli bezziarnista bierze udział w syntezie

hormonów sterydowych i lipidów, detoksykacji

leków i substancji toksycznych

2.Siateczka środplazmatyczna szorstka

( połączona z rybosomami ) uczestniczy w

produkcji

białek wydzielniczych (na eksport), enzymów

lizosomalnych i białek integralnych błon

Siateczka śródplazmatyczna

2010-11-05

12

Aparat Golgiego

•

zlokalizowany w pobliżu jądra komórkowego

•

system cystern; 4-6 cystern tworzy diktiosom

•

liczne pęcherzyki sekrecyjne, woreczki

•

Każdy diktiosom jest spolaryzowany

1. biegun bliższy – cis

2. biegun dalszy – trans

•

funkcja: udział w sekrecji białek, ich
modyfikacji oraz przebudowa błon

Aparat Golgiego

APARAT GOLGIEGO

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

2010-11-05

13

Jądro komórkowe

Jądro komórkowe

Chromatyna jądrowa

•

zbudowana z DNA, białek histonowych i
niehistonowych

•

podczas podziału komórki powstają z niej
chromosomy

•

Podstawową jednostką chromatyny jest
nukleosom; składa się on z rdzenia (białka
histonowe H2a, H2b, H3 i H4), na który
nawinięta jest 2x DNA; kolejne stopnie
upakowania to; nukleofilament, solenoid,
włókno chromatyny, skondensowany
chromosom metafazalny

Nukleosom –

2010-11-05

14

Podstawowa jednostka upakowania

chromatyny - nukleosom

Solenoid - średnica 30 nm

2010-11-05

15

W obrazie mikroskopowym wyróżniamy:

1. Euchromatynę – jasne pola chromatyny; w

jej skład wchodzi DNA głównej frakcji (geny
transkrypcyjnie aktywne)

2. Heterochromatynę – skondensowana forma

chromatyny w postaci pasm, grudek i ziaren;

•

konstytutywna – charakterystyczna dla
wszystkich komórek danego organizmu;
zawiera satelitarny DNA (bez informacji
genetycznej)

•

fakultatywna – typowa dla określonych
populacji komórek

3. perichromatyna – to pozachromatynowy

składnik jądra komórkowego zlokalizowany na

obwodzie jądra; wyróżniamy w niej włókna

(hnRNA – bezpośredni produkt transkrypcji)

i ziarna (mRNA + białka)

4. interchromatyna – zawiera rRNA

Jądro komórkowe – obraz w ME

Jąderko

•

nie jest otoczone błoną

•

zanika w profazie mitozy

•

budowa:

1. chromatyna jąderkowa ( rRNA)

2. ziarna o śr. 15nm – są prekursorami rybosomów

3. włókienka – pre-rRNA

4. białka jąderka np.. polimeraza RNA I

•

funkcja: wytwarza podjednostki rybosomów

2010-11-05

16

RYBOSOMY

•

Zbudowane z rRNA i białek

•

Wyróżniamy 2 podjednostki 40S i 60S

•

połączone nicią mRNA tworzą polirybosomy –
synteza białek na potrzeby komórki (komórki
wzrastające, różnicujące się)

•

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

Rybosomy

Budowa rybosomu

2010-11-05

17

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 fizjologiczną odnowę
tkanek i narządów

Składa się z interfazy i mitozy.

INTERFAZA

•

G1

– trwa od końca mitozy do początku replikacji

DNA; komórka jest aktywna metabolicznie
( synteza błon organelli, zwiększenie ilości
mitochondriów i peroksysomów); komórka
podwaja swą objętość i masę [

5-FLUOROURACYL,

METATREKSAT ]

•

S

–

replikacja materiału genetycznego (synteza

DNA); ilość DNA wzrasta dwukrotnie; w
cytoplaźmie intensywna synteza histonów i
centriol; u człowieka trwa ok.. 8 godz.

[ MITOMYCYNA,

IPERYT AZOTOWY ]

•

G2

–

synteza białek wrzeciona podziałowego

głównie tubulina oraz składniki błony
komórkowej; trwa zazwyczaj kilka godzin

[ METATREKSAT, PUROMYCYNA, PROMIENIE X ]

•

Go

–

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 ( odkrył w 1875r. Wacław Majzel)

•

KARIOKINEZA

1. Profaza

2. Metafaza

3. Anafaza

4. Telofaza

•

CYTOKINEZA

2010-11-05

18

MITOZA

PROFAZA

•

trwa 30 – 60 min.

•

objętość jądra komórkowego się powiększa

•

w wyniku kondensacji chromatyny pojawiają
się chromosomy

•

zanika jąderko

•

zahamowane zostają procesy translacji i
transkrypcji

•

zanika siateczka śródplazmatyczna i aparat
Golgiego

PROFAZA

PROFAZA

2010-11-05

19

PROMETAFAZA

•

rozpada się otoczka jądrowa

•

powstaje wrzeciono kariokinetyczne:

1. MT kinetochorowe [ łączą centriole z

chromatydami]

2. MT biegunowe [ łączą dwie przeciwległe

centriole ]

3. MT gwiaździste [ promieniście odchodzą od

centriol ]

METAFAZA

•

trwa 2 -3 min.

•

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

METAFAZA

METAFAZA

2010-11-05

20

ANAFAZA

•

trwa 2 – 3 min.

•

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

•

tworzy się charakterystyczny układ
dwugwiazdy

•

w cytoplaźmie zaczynają się tworzyć
przewężenia

•

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

ANAFAZA

ANAFAZA

TELOFAZA

•

jest prawie odwróceniem profazy

•

chromosomy ulegają despiralizacji

•

odtwarza się otoczka jądrowa

•

rozpoczyna się synteza RNA i zapoczątkowuje
odtwarzanie jąderka

•

zanikają struktury wrzeciona
kariokinetycznego = podziałowego

2010-11-05

21

TELOFAZA

TELOFAZA

TELOFAZA

CYTOKINEZA

•

PROCES PODZIAŁU CYTOPLAZMY ŁĄCZNIE Z
MITOCHONDRIAMI I APARATEM GOLGIEGO
POMIĘDZY DWIE KOMÓRKI

•

Zapoczątkowuje ją powstanie pierścienia
skurczowego ( filamenty aktynowe i miozynowe
) a następnie powstaje bruzda podziałowa;
pogłębia się ona i finalnie następuje podział
cytoplazmy