2013-10-01
Histologia
z cytofizjologią
dr hab. Michał śmijewski
Prof. nadzw. GUMed
" Histologia z gr. histos  tkanka,
Histologia
Histologia
Histologia
logos  nauka  nauka o rozwoju,
budowie i funkcjach tkanek.
" Cytologia
Cytologia z gr. kytos- komórka,
Cytologia
Cytologia
logos-nauka o komórkach - biologia
komórki.
1
2013-10-01
Organizacja organizmu
Komórka  podstawowa jednostka
strukturalna
Tkanka  zespół podobnych komórek
posiadających wspólne istotne cechy
strukturalne i funkcjonalne (komórki +
substancja międzykomórkowa)
Narząd  zgrupowanie kilku rodzajów
tkanek wykonujących określoną funkcję
Układ  grupa narządów wspólnie
funkcjonujących
Komórka część 1
Komórka.
Błona komórkowa.
Błony wewnątrzkomórkowe.
Aparat Golgiego.
Lizosomy.
Mitochondria.
Peroksysomy.
Endocytoza.
Fagocytoza.
2
2013-10-01
Cytoplazma
Cytoplazma
Cytoplazma
Cytoplazma
Macierz (matrix) cytoplazmatyczna = cytozol
Macierz (matrix) cytoplazmatyczna = cytozol
Macierz (matrix) cytoplazmatyczna = cytozol
Macierz (matrix) cytoplazmatyczna = cytozol
śelowata bezpostaciowa substancja jest
elowata bezpostaciowa substancja jest
elowata bezpostaciowa substancja jest
elowata bezpostaciowa substancja jest
podstawowym sk adnikiem cytoplazmy
podstawowym składnikiem cytoplazmy
podstawowym sk adnikiem cytoplazmy
podstawowym sk adnikiem cytoplazmy
Zawiera du e makrocz steczki (bia ka w tym
Zawiera du\
e makrocząsteczki (białka w tym
Zawiera du e makrocz steczki (bia ka w tym
Zawiera du e makrocz steczki (bia ka w tym
setki enzymów, glikogen), jony i inne
setki enzymów, glikogen), jony i inne
setki enzymów, glikogen), jony i inne
setki enzymów, glikogen), jony i inne
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
rozpuszczalne substancje ORAZ
Proteasomy  enzymatyczne kompleksy
Proteasomy  enzymatyczne kompleksy
Proteasomy  enzymatyczne kompleksy
Proteasomy  enzymatyczne kompleksy
białkowe degradujące wadliwe bia ka
bia kowe degraduj ce wadliwe bia ka
bia kowe degraduj ce wadliwe białka
bia kowe degraduj ce wadliwe bia ka
Aktyna odpowiada za
Aktyna odpowiada za
Aktyna odpowiada za
Aktyna odpowiada za
przejście zolu w \
el
przej cie zolu w el
przej cie zolu w el
przej cie zolu w el
w cytozolu s te\

w cytozolu są te
w cytozolu s te
w cytozolu s te
organelle i wtręty
organell i wtr ty
organell i wtr ty
organell i wtr ty
Budowa chemiczna błon
Lipidy błon komórkowych dzielimy na:
fosfolipidy:
fosfolipidy
fosfolipidy
fosfolipidy
fosfoglicerydy  pochodne glicerolu
sfingolipidy  pochodne sfingozyny
glikolipidy  pochodne zarówno glicerolu, jak
glikolipidy
glikolipidy
glikolipidy
i sfingozyny, zawierające w cząsteczce reszty
cukrowe
sterole  gł. cholesterol
sterole
sterole
sterole
3
2013-10-01
Modele
Discover biology - Cane
Na p ynno błony wpływa zawarto cholesterolu (-)
Na płynność b ony wp ywa zawartość cholesterolu (-)
Na p ynno b ony wp ywa zawarto cholesterolu (-)
Na p ynno b ony wp ywa zawarto cholesterolu (-)
i nienasyconych kwasów tłuszczowych (+)
i nienasyconych kwasów t uszczowych (+)
i nienasyconych kwasów t uszczowych (+)
i nienasyconych kwasów t uszczowych (+)
Polarna głowa
Region usztywniony
cząsteczkami
cholesterolu
Region o większej
płynności
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi dzy
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni między
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi dzy
Dopasowanie cholesterolu do przestrzeni mi dzy
cząsteczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
cz steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
cz steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
cz steczkami fosfolipidów w dwuwarstwie lipidowej
4
2013-10-01
Budowa cząsteczki LDL (lipoproteid o niskiej
gęstości)
 Liposomy naturalne :
komórki nabłonkowe jelita i
komórki wątrobowe
wytwarzają pęcherzyki, w
których wnętrzu znajdują
się trójglicerydy i
cholesterol  transportują
one lipidy we krwi i limfie.
Przykładem są
chylomikrony oraz cząstki
lipoprotein (HDL, VLDL,
LDL,IDL).
Molecular Biology of the Cell, 4th ed.
Ruchy fosfolipidów w błonie i rola cholesterolu
w zwiększaniu sztywności błony
ruch lateralny (boczny) - w płaszczyz
nie błony
ruch rotacyjny  wokół osi cząsteczki
ruch segmentalny  zmiana poło\
enia łańcuchów kwasów
tłuszczowych w stosunku do osi cząsteczki
flip-flop  ruch w płaszczyz
nie poprzecznej błony ze zmianą
listka błony
5
2013-10-01
Biogeneza błon komórkowych - białka
Biogeneza b on komórkowych - bia ka
Biogeneza b on komórkowych - bia ka
Biogeneza b on komórkowych - bia ka
Białka błony komórkowej syntetyzowane są przez
Bia ka b ony komórkowej syntetyzowane s przez
Bia ka b ony komórkowej syntetyzowane s przez
Bia ka b ony komórkowej syntetyzowane s przez
rybosomy siateczki śródplazmatycznej
rybosomy siateczki ródplazmatycznej
rybosomy siateczki ródplazmatycznej
rybosomy siateczki ródplazmatycznej
szorstkiej.
szorstkiej.
szorstkiej.
szorstkiej.
Wbudowywanie bia ek do błony mo\
e zachodzić:
Wbudowywanie białek do b ony mo e zachodzi :
Wbudowywanie bia ek do b ony mo e zachodzi :
Wbudowywanie bia ek do b ony mo e zachodzi :
kotranslacyjne  równocześnie z syntezą
kotranslacyjne  równocze nie z syntez
kotranslacyjne  równocze nie z syntez
kotranslacyjne  równocze nie z syntez
posttranslacyjnie  po zakończeniu syntezy
posttranslacyjnie  po zako czeniu syntezy
posttranslacyjnie  po zako czeniu syntezy
posttranslacyjnie  po zako czeniu syntezy
Biogeneza błon komórkowych - lipidy
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane są
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
Fosfolipidy i cholesterol syntetyzowane s
w cysternach siateczki ródplazmatycznej
w cysternach siateczki śródplazmatycznej
w cysternach siateczki ródplazmatycznej
w cysternach siateczki ródplazmatycznej
gładkiej (SER)
g adkiej (SER)
g adkiej (SER)
g adkiej (SER)
Glikolipidy syntetyzowane są w Aparacie
Glikolipidy syntetyzowane s w Aparacie
Glikolipidy syntetyzowane s w Aparacie
Glikolipidy syntetyzowane s w Aparacie
Golgiego (AG)
Golgiego (AG)
Golgiego (AG)
Golgiego (AG)
Fosfatydyloglicerole syntetyzowane s w
Fosfatydyloglicerole syntetyzowane są w
Fosfatydyloglicerole syntetyzowane s w
Fosfatydyloglicerole syntetyzowane s w
błonach mitochondriów.
b onach mitochondriów.
b onach mitochondriów.
b onach mitochondriów.
ródłem lipidów b onowych jest te\
rodowisko
y
ród em lipidów błonowych jest te środowisko
ród em lipidów b onowych jest te rodowisko
ród em lipidów b onowych jest te rodowisko
zewnętrzne (np. wnikanie cholesterolu).
zewn trzne (np. wnikanie cholesterolu).
zewn trzne (np. wnikanie cholesterolu).
zewn trzne (np. wnikanie cholesterolu).
6
2013-10-01
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone są
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
Reszty cukrowcowe glikoprotein i glikolipidów zwrócone s
tylko na zewnątrz komórki, w niektórych komórkach jest ich
tylko na zewn trz komórki, w niektórych komórkach jest ich
tylko na zewn trz komórki, w niektórych komórkach jest ich
tylko na zewn trz komórki, w niektórych komórkach jest ich
tak du o, e tworzą glikokaliks
tak du\
o, \
e tworz glikokaliks
tak du o, e tworz glikokaliks
tak du o, e tworz glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Glikokaliks
Występuje na zewnętrznej warstwie b ony
Wyst puje na zewn trznej warstwie b ony
Wyst puje na zewn trznej warstwie błony
Wyst puje na zewn trznej warstwie b ony
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
Reszty cukrowe glikolipidów i glikoprotein
błonowych
b onowych
b onowych
b onowych
Węglowodany:
W glowodany:
W glowodany:
W 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)  zwykle na ko cu
kwas sialowy (NANA)  zwykle na ko cu
kwas sialowy (NANA)  zwykle na końcu
kwas sialowy (NANA)  zwykle na ko cu
ła cuchów oligosacharydów
ańcuchów oligosacharydów
a cuchów oligosacharydów
a cuchów oligosacharydów
7
2013-10-01
Kora komórki
Kora komórki
" przybłonowa część cytoszkieletu
przyczepiona do cytozolowej powierzchni
błony
" Najlepiej poznana dla erytrocytów
(spektryna)  znaczenie ujawnia się w
przypadku genetycznych anomalii
sferocytoza
FUNKCJA??
E
Kompartmentacja
Kompartmentacja
Kompartmentacja
Kompartmentacja
Organelle otoczone są błonami
Błony rozdzielają poszczególne rejonu
komórki
Specyficzne procesy zachodzą w ściśle
określonych przedziałach komórkowych
W błonach znajdują się białka
W błonach znajdują się kanały transportowe
8
2013-10-01
Synteza bia ek
Synteza białek
Synteza bia ek
Synteza bia ek
Składanie Modyfikacja
Transkrypcja Translacja
transkryptów potranslacyjna
I  intron, NPC  por jądrowy, PR  polirybosom, R-
rybosom, P  białko, rER  retikulum endoplazmatyczne
Wolne rybosomy (niezwiązane z błonami) syntetyzują
Wolne rybosomy (niezwi zane z b onami) syntetyzuj
Wolne rybosomy (niezwi zane z b onami) syntetyzuj
Wolne rybosomy (niezwi zane z b onami) syntetyzuj
białka pozostające w komórce, natomiast w RER
bia ka pozostaj ce w komórce, natomiast w RER
bia ka pozostaj ce w komórce, natomiast w RER
bia ka pozostaj ce w komórce, natomiast w RER
powstają białka wydzielane przez komórkę, enzymy
powstaj bia ka wydzielane przez komórk , enzymy
powstaj bia ka wydzielane przez komórk , enzymy
powstaj bia ka wydzielane przez komórk , enzymy
lizosomalne i bia ka integralne błon komórkowych
lizosomalne i białka integralne b on komórkowych
lizosomalne i bia ka integralne b on komórkowych
lizosomalne i bia ka integralne b on komórkowych
9
2013-10-01
Przeznaczenie pęcherzyków wydzielniczych AG:
Przeznaczenie p cherzyków wydzielniczych AG:
Przeznaczenie p cherzyków wydzielniczych AG:
Przeznaczenie p 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
pojedyńczą błoną
" Trawienie białek,
kwasy nukleinowe,
tłuszczów i cukrów
" 40 ró\
nych hydrolaz
" pH około 5
Immunogold labeling of mannose 6-phosphate residues shows lysosomal
enzymes in lysosomes of B lymphoblasts. By Judith Klumperman
10
2013-10-01
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 liwia ich związanie z receptorem Man-6-P
co umo\
liwia ich zwi zanie z receptorem Man-6-P
co umo liwia ich zwi zanie z receptorem Man-6-P
co umo liwia ich zwi zanie z receptorem Man-6-P
i oddzielenie powstaj cych p cherzyków (pierwotnych
i oddzielenie powstających pęcherzyków (pierwotnych
i oddzielenie powstaj cych p cherzyków (pierwotnych
i oddzielenie powstaj cych p cherzyków (pierwotnych
lizosomów) od głównego szlaku wydzielania (sekrecji białek)
lizosomów) od g ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia ek)
lizosomów) od g ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia ek)
lizosomów) od g ównego szlaku wydzielania (sekrecji bia ek)
przez komórki
przez komórki
przez komórki
przez komórki
Prowadzi to do oddzielenia powstaj cych p che-
Prowadzi to do oddzielenia powstających pęche-
Prowadzi to do oddzielenia powstaj cych p che-
Prowadzi to do oddzielenia powstaj cych p che-
rzyków (pierwotnych lizosomów) od głównego
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g ównego
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g ównego
rzyków (pierwotnych lizosomów) od g ównego
szlaku wydzielania (sekrecji białek) przez komórki
szlaku wydzielania (sekrecji bia ek) przez komórki
szlaku wydzielania (sekrecji bia ek) przez komórki
szlaku wydzielania (sekrecji bia ek) przez komórki
11
2013-10-01
W celu obni\
enia pH,
pompy protonowe
aktywnie transprotują
H z cytozolu do
lizosomów.
Peroksysom
Zawierają katalazę
Oksydazę D-aminkwasów
Usuwanie nadtlenku wodoru
Trawienie tłuszczów
Detoksykacji
12
2013-10-01
Transport przez b ony biologiczne
Transport przez błony biologiczne
Transport przez b ony biologiczne
Transport przez b ony biologiczne
CO2
Rozmiar i rozpuszczalność cząsteczki
N2
wpływa na szybkość z jaką cząsteczka
MAA
E CZ
STECZKI O2
HYDROFOBOWE benzen
dyfunduje przez sztuczną dwuwarstwę
lipidową.
H2O
MAA
E CZ
STECZKI glicerol
Im mniejsza cząsteczka i im mniej
POLARNE BEZ A
ADUNKU
etanol
polarna tym szybciej dyfunduje.
aminokwasy
WI
KSZE CZ
STECZKI glukoza
POLARNE BEZ A
ADUNKU
nukleotydy
+ +
H ,Na
- +
HCO3 , K
2+ -
Ca2+, Cl
JONY
Mg
SZTUCZNA DWUWARSTWA
LIPIDOWA
z
ródło: B. Alberts i in. Podstawy
biologii komórki. 2007
Transport przez błony
Transport przez b ony
Transport przez b ony
Transport przez b ony
Endocytoza
Endocytoza
Endocytoza
Endocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Egzocytoza
Fagocytoza
Pinocytoza
Transcytoza
Potocytoza
(Autofagia)
13
2013-10-01
Egzocytoza to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
Egzocytoza to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
Egzocytoza to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
Egzocytoza to uniwersalny mechanizm wydzielania przez
komórki: p cherzyki wydzielnicze (ziarnistości
komórki: pęcherzyki wydzielnicze (ziarnisto ci
komórki: p cherzyki wydzielnicze (ziarnisto ci
komórki: p cherzyki wydzielnicze (ziarnisto ci
sekrecyjne) odrywaj ce si od AG transportowane s
sekrecyjne) odrywające się od AG transportowane są
sekrecyjne) odrywaj ce si od AG transportowane s
sekrecyjne) odrywaj ce si od AG transportowane s
wzdłu mikrotubul cytoszkieletu (udział Ca2+, ATP
wzd u mikrotubul cytoszkieletu (udzia Ca2+, ATP
wzd u\
mikrotubul cytoszkieletu (udzia Ca2+, ATP
wzd u mikrotubul cytoszkieletu (udzia Ca2+, ATP
i kinezyny), po przyczepieniu do wewnętrznej
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn trznej
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn trznej
i kinezyny), po przyczepieniu do wewn trznej
powierzchni b ony komórkowej dochodzi do fuzji błon
powierzchni błony komórkowej dochodzi do fuzji b on
powierzchni b ony komórkowej dochodzi do fuzji b on
powierzchni b ony komórkowej dochodzi do fuzji b on
i uwolnienia zawarto ci p cherzyka do otoczenia;
i uwolnienia zawartości pęcherzyka do otoczenia;
i uwolnienia zawarto ci p cherzyka do otoczenia;
i uwolnienia zawarto ci p cherzyka do otoczenia;
chwilowy  nadmiar błony ulega internalizacji drogą
chwilowy  nadmiar b ony ulega internalizacji drog
chwilowy  nadmiar b ony ulega internalizacji drog
chwilowy  nadmiar b ony ulega internalizacji drog
endocytozy
endocytozy
endocytozy
endocytozy
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
ENDOCYTOZA
RECEPTOROWA: p cherzyki
RECEPTOROWA: pęcherzyki
RECEPTOROWA: p cherzyki
RECEPTOROWA: p cherzyki
okryte białkiem klatryn w
okryte bia kiem klatryną w
okryte bia kiem klatryn w
okryte bia kiem klatryn w
głębi komórki trac tę otoczkę,
g bi komórki trac t otoczk ,
g bi komórki tracą t otoczk ,
g bi komórki trac t otoczk ,
po po czeniu z pęcherzykiem
po połączeniu z p cherzykiem
po po czeniu z p cherzykiem
po po czeniu z p cherzykiem
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
endosomalnym (prelizosom)
białka receptorowe ulegaj
bia ka receptorowe ulegaj
bia ka receptorowe ulegają
bia ka receptorowe ulegaj
separacji i wracaj na
separacji i wracają na
separacji i wracaj na
separacji i wracaj na
powierzchnię komórki,
powierzchni komórki,
powierzchni komórki,
powierzchni komórki,
a zawartość pęcherzyka
a zawarto p cherzyka
a zawarto p cherzyka
a zawarto p cherzyka
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach
trawiona jest w lizosomach
14