FIZJOLOGIA OGÓLNA

CZYNNOŚĆ KOMÓRKI

CZYNNOŚĆ KOMÓRKI

• Podstawową jednostką czynnościową

w organizmie jest komórka. Komórkę
cechuje metabolizm i biosynteza.
Zbudowana jest ona z jądra
komórkowego, cytoplazmy i struktur
cytoplazmatycznych (błony komórkowej,
siateczki śródplazmatycznej, rybosomów,
aparatu Golgiego, mitochondriów
i lizosomów).

Błona komórkowa.

• Odgranicza komórkę od otoczenia, otacza

struktury komórkowe. Grubość 7,4-10 nm.

Struktura płynna mozaikowa (Singer,

Nicolson). Składa się z dwóch warstw

fosfolipidów, wewnątrz których pływają

białka globularne (powstające w siateczce

śródplazmatycznej):

- integralne,
- nośnikowe,
- tworzące kanały jonowe,
- receptorowe.

Transport błonowy.

• Dyfuzja – cząsteczki rozpuszczalne

w tłuszczach: O

2

, CO

2

, kwasy tłuszczowe, steroidy,

rozpuszczalniki organiczne (alkohole, etery itp.).

Zachodzi zgodnie z gradientem stężeń.

• Ułatwiona dyfuzja – transport zgodny

z gradientem stężeń wspomagany ładunkiem

elektrycznym.

• Transport aktywny – monosacharydy i

aminokwasy, transport dzięki białkom

nośnikowym tworzącym

ze związkiem nierozpuszczalnym w tłuszczach

nietrwałe kompleksy.

Transport błonowy.

• Pory (średnica 800 µm) – małe

cząsteczki o ładunku obojętnym (np.

woda, mocznik).

• Kanały jonowe – swoiste dla

poszczególnych jonów, transport bierny

lub aktywny.

• Energia dla transportu aktywnego i

dyfuzji ułatwionej – rozpad ATP z

udziałem adenozynotrifosfotazy (białko

enzymatyczne błony komórkowej).

Transport błonowy.

• Uniport – przenoszenie cząsteczek jednej

substancji przez białko do komórki.

• Symport – jednoczesne przenoszenie

cząstek dwóch substancji do komórki.

• Antyport – jednoczesne przenoszenie przez

białko nośnikowe cząstek dwóch substancji,

jednej do wewnątrz, drugiej

na zewnątrz komórki. Dotyczy neuronów

i miocytów. Aktywowana przez sód i potas.

Receptory błonowe.

• Białka receptorowe eksternalizują

na zewnętrzną powierzchnię błony
komórkowej. Po związaniu przekaźników
chemicznych transmiterów, hormonów i in.
substancji zewnątrzkomórkowych oddziałują
na inne białka błony aktywując lub
inaktywując je.

• Białka receptorowe same transportują

cząsteczki chemiczne przez błonę w procesie
internalizacji (np. insulinę – białko komórek B
wysp trzustkowych).

Receptory błonowe.

• Ligandy endogenne i egzogenne – substancje

chemiczne mające zdolność do swoistego

wiązania się z określonym receptorem

błonowym. Konkurują ze sobą o miejsce

wiązania się z receptorem (największe

powinowactwo do receptora). Receptory

dysponują określoną pojemnością wiązania.

Po związaniu z ligandem receptor jest

przejściowo zablokowany i komórka przestaje

odbierać nim informacje. Fizjologicznie

czynne ligandy stanowią pierwszy przekaźnik

informacji.

Odbiór informacji przez

komórki.

• Etapy odbierania i przetwarzania informacji

przez błonę komórkową:

- rozróżnianie sygnałów – receptory błonowe

odróżniają cząsteczki działające na błonę,

- przenoszenie sygnałów - białka receptorowe

związane z ligandami oddziałują na białka

kanałów jonowych i białka enzymatyczne,

- wzmacnianie sygnałów – uniwersalnymi

wzmacniaczami sygnałów odbieranych przez

komórki są enzymy wytwarzające drugi

wewnątrzkomórkowy przekaźnik chemiczny.

Drugi przekaźnik

wewnątrzkomórkowy.

• Cykliczny AMP – najważniejszy drugi

przekaźnik, powstaje pod wpływem

cyklazy adenylanowej (uczynnia

większość hormonów w organizmie),

uaktywnia enzym fosforylazę

glikogenową przyspieszając

metabolizm glukozy.

• Cykliczny guanozynoMP – powstaje

pod wpływem cyklazy guanylanowej,

działa przeciwnie do cyklicznego AMP.

Drugi przekaźnik

wewnątrzkomórkowy

• Inozytolotrifosforan (IP

3

) i diacyloglicerol (DAG) –

powstają po aktywacji fosfolipazy C . IP

3

wywołuje przepływ jonów wapniowych

z siateczki śródplazmatycznej do cytoplazmy.

DAG aktywuje kinazę białkową C zwiększając

metabolizm komórki.

• Jony wapniowe – po wejściu do komórki wiążą

się z białkiem cytoplazmatycznym kalmoduliną

i aktywują kinazy białkowe. Przyspieszają

również egzocytozę (np. uwalnianie

transmitterów w kolbkach presynaptycznych).

Jądro komórkowe.

• Chromosomy – 23 pary w każdej komórce (22

somatycznych i 1 para płciowych). Każdy składa się

z dwóch nici chromatydowych połączonych

centromerem. Nić chromatydowa zbudowana jest

z białek jądrowych i podwójnej helisy DNA. Każda

nić DNA jest łańcuchem polideoksyrybozylowym, w

którym cząstki rybozy lub deoksyrybozy połączone

są

z cząstkami zasad purynowych (adeniny, guaniny)

lub pirymidynowych (tymina, cytozyna) i kwasem

fosforowym (nukleotyd). Genom człowieka zawiera

3 miliardy nukleotydów. W helisie cząstki zasad

łączą się komplementarnie (A-T, G-C) nietrwałymi

wiązaniami wodorowymi. W replikacji

chromosomów wiązania te ulegają rozerwaniu.

Jądro komórkowe.

• Replikacja łańcuchów DNA – w fazie

poprzedzającej podział komórki. Każdy
łańcuch DNA stanowi matrycę dla
syntezy komplementarnego łańcucha
DNA.
Po podziale komórki jądra komórek
potomnych zawierają nici chromatydowe
o tej samej sekwencji zasad i tak samo
zakodowaną informację genetyczną.

Jądro komórkowe.

• Triplet – sekwencja trzech kolejnych

zasad łańcucha DNA stanowiąca jeden
znak kodu genetycznego. Układ tripletów
warunkuje sekwencję aminokwasów
w łańcuchach polipeptydowych
budujących białka. Przeniesienie
informacji genetycznej z DNA
na polipeptydy zachodzi dzięki procesom
transkrypcji i translacji.

Jądro komórkowe.

• Proces transkrypcji – synteza

komplementarnych łańcuchów RNA

na łańcuchach DNA. Ekspresję genów

wspomaga enzym polimeraza,

przeciwdziała restrykaza.

• Rodzaje RNA syntetyzowane w jądrze:
- matrycowy – mRNA,
- transportujący – tRNA,
- rybosomalny – rRNA.

Siateczka śródplazmatyczna

ziarnista.

• Rybosomy – ziarnistości błony siateczki

o średnicy ok. 23 nm. Zachodzi w nich proces
translacji, czyli synteza łańcuchów
polipeptydowych. Odczytują one triplety
mRNA odpowiadające jednemu
aminokwasowi. Cząsteczki tRNA dostarczają
aminokwasów, które łączą się wiązaniami
peptydowymi
w odpowiedniej kolejności tworząc łańcuch
polipeptydowy (elongacja zakończona
terminacją translacji).

Synteza białka.

• Potranslacyjna modyfikacja enzymatyczna to

dalsze różnicowanie polipeptydów, w wyniku

którego powstają:

- białka strukturalne wchodzące w skład organelli

komórkowych,

- białka enzymatyczne określające metabolizm

wewnątrzkomórkowy,

- białka wydzielane przez komórkę na zewnątrz

(za pośrednictwem aparatu Golgiego) –

podstawowy składnik płynów ustrojowych i soków

trawiennych, nośnik informacji jako hormony

białkowe i polipeptydowe

oraz modulatory synaptyczne.

Synteza białka.

• Procesy translacji i potranslacyjnej

modyfikacji zależą od aktywności enzymów

wewnątrzkomórkowych,

a ta od metabolizmu

wewnątrzkomórkowego uwarunkowanego

napływem składników energetycznych

i budulcowych oraz tlenu. Istotna jest

również aktywność hormonów i innych

przekaźników chemicznych napływających

ze środowiska zewnątrzkomórkowego.

Siateczka śródplazmatyczna

gładka.

• Zachodzi tu biosynteza i

magazynowanie tłuszczów i
węglowodanów. W komórkach kory
nadnerczy, jajników i jąder –
biosynteza hormonów steroidowych,
w wątrobie – odkładanie glikogenu,
w komórkach mięśniowych –
gromadzenie jonów wapnia.

Siateczka śródplazmatyczna

gładka.

• Lizosomy – pęcherzyki o średnicy

ok. 400 nm zawierające enzymy
hydrolityczne trawiące białka, kwasy
nukleinowe i węglowodany
(fagocytoza
i pinocytoza). Niedotlenienie
powoduje przechodzenie enzymów
do cytoplazmy
i samostrawienie komórki.

Siateczka śródplazmatyczna

gładka.

• Endocytoza – obejmuje fagocytozę i pinocytozę.

Pierwsza, to trawienie w obrębie wakuoli

wciągniętych do komórki fragmentów obcych

komórek

lub mikroorganizmów. Druga, to hydroliza dużych

cząsteczek związków chemicznych nie

przenikających przez błonę komórkową (np. białek).

• Egzocytoza – dotyczy głównie. komórek gruczołów

wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego

oraz nerwowych. Polega ona na usunięciu na

zewnątrz gromadzonych w pęcherzykach substancji

produkowanych przez komórkę (transmiterów,

modulatorów, hormonów, białek osocza, enzymów).

Mitochondria.

• Wytwarzana jest tu energia. Syntetyzowane

są adenozynotrifosforany (ATP).

• Metabolizm wewnątrzkomórkowy –

oddychanie wewnętrzne.

I faza beztlenowa – energia pozyskiwana jest

w drodze glikolizy z glukozy przekształcanej

w pirogronian z wytworzeniem 2 cząsteczek

ATP. Zachodzi w cytoplazmie. Przy braku

tlenu pirogronian przechodzi w mleczan.

Przeciętnie w fazie tej wytwarzane jest ok.

5% ogólnej ilości ATP komórkowego.

Metabolizm

wewnątrzkomórkowy.

II faza tlenowa (cykl kwasu cytrynowego) –

zachodzi w mitochondriach, powstaje tu 95%
komórkowego ATP, do przemian włączane są
produkty katabolizmu cukrowców,
aminokwasów i kwasów tłuszczowych,
produkty to ATP, dwutlenek węgla i woda.

ATP syntetyzowany jest z ADP i ortofosforanu.

Jego wysokoenergetyczne wiązania są
źródłem energii dla procesów
wewnątrzkomórkowych.

Metabolizm

wewnątrzkomórkowy.

Energia wyzwolona podczas rozpadu ATP

zostaje zużyta:

- na aktywny transport jonów i substancji

drobnocząsteczkowych przez błonę

komórkową wbrew gradientowi stężenia

oraz na transport wewnątrzkomórkowy,

- do syntezy składników komórkowych (DNA,

RNA, białka, lipidy),

- na pracę mechaniczną komórki (ruch

cytoplazmy komórkowej lub skracanie się

białek kurczliwych w komórkach

mięśniowych).

Metabolizm

wewnątrzkomórkowy.

• Procesy biosyntezy komórkowej

podlegają:

- kontroli humoralnej i nerwowej

(zewnętrznej),

- samoregulacji w obrębie pojedynczej

komórki.

Cykl komórkowy.

• Faza G

0

– spoczynek.

• Faza G

1

– rozpoczęcie cyklu.

• Faza S – replikacja DNA.
• Faza G

2

– interfaza (podwójna liczba

chromosomów i łańcuchów DNA).

• Faza M - mitoza

Śmierć komórki.

• Apoptoza – zaprogramowana śmierć komórek

wskutek ekspresji określonych genów
i zwiększenia aktywności enzymów
komórkowych. Komórki martwe podlegają
fagocytozie.

• Nekroza – śmierć komórki wskutek niedoboru

tlenu polegająca na samostrawieniu,
rozpadzie błony komórkowej i wypłynięciu
składników komórkowych

DZIĘKUJĘ

DZIĘKUJĘ 

JACEK HERNIK