Biologia komórki, 10.01.2012 r.

Temat: Śmierć komórki.

Martwica – nekroza.
Apoptoza – programowana śmierć komórki.

Połowa komórek, która powstała ginie na skutek apoptozy.
Przykład: komórki szpiku, nabłonka jelita, nerwowe.

Kształtuje nam różne elementy, układy, np. dłonie, metamorfoza kijanki w żabę.

Rola apoptozy:
równoważy proliferację
warunkuje stałość, równowagę ilości komórek

Przykłady:
Gdy wytniemy fragment wątroby, pozostałe komórki, pozostałe w organizmie pobudzają się do proliferacji, by utracona część narządu została odbudowana.

Sztuczny czynnik – fenobarbitalem.

Stres dla komórki – np. uszkodzenie DNA, zbyt wysokie promieniowanie UV.

Komórka nekrotyczna – nabrzmiewa, zwiększa swój rozmiar, błona komórkowa pozostaje dalej taka sama, pękają błony komórek, organelli komórkowych.
Substancje dostają się do przestrzeni międzykomórkowej.
Te czynniki są stanem zapalnym.
Na zasadzie chemotaksji wzywa do siebie komórki makrofagowe, które pożerają tą komórkę.

Ciała apoptyczne – lokowane sa całe organella komórkowe, zanika otoczka jądrowa, DNA jest cięte. Nie wywołują reakcji stanu zapalnego. Mogą być sfagocytowane przez komórki sąsiadki lub mikro- czy makrofagi.

Nekroza:
- martwica, nekrotyczna śmierć komórki
- rozkład DNA nie jest charakterystyczny
- objętość komórki rośnie
- uszkodzenie błon cytoplazmatycznych, obrzęk mitochondriów, pękanie komórek, wyciek składników do przestrzeni międzykomórkowej
- fagocytoza przez makrofagi i inne komórki odczynu zapalnego
- zawsze występuje odczyn zapalny

Apoptoza:
- zaprogramowana śmierć komórki
- rozkład DNA jest precyzyjny
- objętość komórki maleje
- struktury cytoplazmatyczne zachowują pełną integralność
- komórki rozpadają się, uwalniają ciałka apoptyczne i są fagocytowane przez sąsiednie komórki
- brak odczynu zapalnego

Co uruchamia apoptozę?
Kaskady wewnątrzkomórkowych proteaz – zwanych kaspazami.
Kaspazy są w komórce w formie nieaktywnej. Uaktywniane przez białka z rodziny Bcl-2 lub aktywne już kaspazy.
Poprzez odłączenie fragmentu białkowego danej kaspazy – zmiana konformacji – aktywacja.

Jedne kaspazy (kaspazy A) uaktywniają kolejne – uaktywniają proteolizę:
- jądrowej laminy (kaspazy B)
- białek cytoplazmy (kaspazy C)

Prawo „wszystko albo nic” – program apoptozy – jeśli już raz zostanie aktywowana Kaspaza, proces ten zachodzi kaskadowo, nie może się zatrzymać, ani cofnąć.

Wejście w apoptozę regulowane poprzez białka Bcl-2, np. białka promujące apoptozę i hamujące.
Białka Bax i Bak – uwalnianie cytochromu c.

Programowana śmierć komórki może być zainicjowana informacjami dochodzącymi z innych komórek.

Zewnątrzkomórkowa kontrola liczby i wielkości komórek.
Zapłodniona komórka jajowa u myszy i człowieka jest takiej samej wielkości.

Cząsteczki sygnałowe:
- mitogeny – stymulują podział komórki, często omijając komórkowe mechanizmy hamujące, blokując przebieg cyklu komórkowego
- czynnik wzrostu – stymulują wzrost komórki (wzrost masy komórki) sprzyjając syntezie oraz hamując degradację białek i innych makrocząsteczek
- czynnik przeżycia – sprzyjają przeżywaniu komórki, hamując apoptozę

Mitogeny – mają receptory wbudowane w błonie komórki. Uruchamiają różne szlaki sygnalizacyjne. Blokowanie hamującego działania niektórych białek.

Znakowane białko regulujące gen aktywne białko Rb późna faza G (G₁-Cdk, G₁/S-Cdk inaktywowane białko Rb + aktywne białko regulujące gen replikacja DNA przejście z fazy G₁ do fazy S.

Miogen aktywny kompleks cyklina Cdk fazy S późna faza G₁.

Płykopochodny czynnik wzrostu (PDGF) pobudza komórki naczynia krwionośnego do proliferacji. Jest mitogenem.

Czynnik wzrostu hepatocytów.

Czynniki wzrostu – odpowiedzialne za rozrost tkanek. Receptory na błonie komórkowej. Uruchomiona wewnątrzkomórkowa kaskada sygnalizacyjna. Pobudzona synteza białek odpowiedzialnych za rozrost komórki.

Czynniki przeżycia – potrzebują ich komórki nerwowe. Nie dla wszystkich ich starczy. Komórki, które nie miały do nich dostępu popadają w apoptozę.

Miostatyna – czynnik, który działa na komórki mięśniowe. Syntezowana przez geny miostatynowe.

Hiperplazja – proliferacja komórek – zwiększanie rozmiarów i masy zachodzące na skutek wzrostu liczby podziałów komórkowych.

Hipertrofia – zwiększanie się rozmiarów komórek prowadzące na ogół do wzrostu masy i rozmiarów tkanki/narządów.

Akrecja – zwiększanie rozmiarów i masy tkanki, wywołane wzrostem masy substancji międzykomórkowej.

Mechanizm rozwoju i różnicowanie komórek.

Proces różnicowania (dyferencjacja).
Ciąg zdarzeń prowadzących od komórki wyjściowej do wyspecjalizowanych w strukturze i funkcji komórek w dojrzałym organizmie.

Komórki totipotentne (totipotencjalne) – gdy zdolne są utworzyć komórki całego organizmu i łożyska, np. zygota i blastomer w stadium 8-komórkowym.

Komórki pluripotencjalne – gdy mogą tworzyć wszystkie typy dojrzałych komórek pochodzących z trzech listków zarodkowych.

Komórki multipotencjalne – gdy różnicować się mogą w więcej niż jeden typ komórek, np. komórki szpiku kostnego.

Komórki unipotentne:
- są dojrzałymi komórkami macierzystymi występującymi w tkankach organizmu
- zdolne są one jedynie do różnicowania się w komórki tkanki, z której pochodzą
- np. komórki naskórka

Komórki macierzyste – rodzaj niezróżnicowanych komórek, które mają jednocześnie zdolność do samoodtwarzania się i do tworzenia zróżnicowanego potomstwa.

Komórki ukierunkowane – komórki ograniczone do jednego kierunku różnicowania, wykazują dużą aktywność podziałową, lecz nie mają zdolności do samo odnawiania się. Proliferacja komórek ukierunkowanych przyczynia się do zwiększenia liczby zróżnicowanych komórek jednego typu.

Komórki szlaku końcowego różnicowania – komórki o ściśle określonej strukturze i funkcji, nie dzielące się lub o ograniczonej zdolności o proliferacji.

Komórki krwi:
- komórki pnia – komórki macierzyste
- komórki ukierunkowane
- erytrocyt, limfocyt – komórki szlaku końcowego różnicowania

Metaplazja:
- proces transformacji jednego zróżnicowanego typu komórek w drugi
- do metaplazji dochodzi w wyniku regeneracji tkanek albo pod wpływem bodźców środowiskowych, albo na skutek przewlekłego działania czynników uszkadzających
- zachodząca we wczesnych etapach embriogenezy naturalna metaplazja nosi nazwę transdyferencjacji

Wydzielina komórek gruczołów ślinowych muszki owocowej:
- larwa – synteza białek klejących
- poczwarka – synteza innych frakcji białek

• Odtworzenie kończyny u traszki.

Klonowanie jako dowód stałości genomu w czasie różnicowania.

Wzór ekspresji genów – charakterystyczny dla danej linii komórkowej, warunkuje różnice fenotypowe zróżnicowanych komórek.

Klasy genów:
- geny, od których działania zależy przebieg podstawowych procesów metabolicznych w komórce
- geny, których ekspresja warunkuje powstawanie białek (cech) charakterystycznych jedynie dla danego typu komórki (geny te ulegają transkrypcji w jednych komórkach, a represji w innych)

Każda z klas zróżnicowanych komórek opiera się na własnym wzorze ekspresji genów.

Regulacja funkcji genu może się odbywać 3-poziomowo, na drodze:
- syntezy białek
- transkrypcji
- translacji

Czynniki transkrypcyjne decydują o tym, które geny będą ulegać ekspresji.

W wyniku podziałów mitotycznych komórki maja taką samą informacje genetyczną.

Asymetryczny podział komórki:
- różnice jakościowe – obecność lub brak determinanta (mRNA odpowiedzialny za syntezę czynnika transkrypcyjnego)
- różnice ilościowe – gdy rozmieszczenie determinanta jest gradientowe

Dialog międzykomórkowy w różnicowaniu.

komórka indukująca induktory komórka indukowana zmiana wzoru ekspresji genów (zmiana fenotypu komórkowego)

Proces indukcji jest krótkotrwały (oddziaływanie i wrażliwość komórek krótka).

Proces pobudzania do proliferencji ssaczych limfocytów przez interleukiny.

Sposób przekazywania sygnału indukcyjnego.
- ligand pozostaje związany błoną komórki indukującej
- ligand zakotwiczany w macierzy zewnątrzkomórkowej
- sekrecja parakrynna liganda

Morfogeny – czynniki indukujące, które zależnie od stężenia będą wywoływały różny efekt.

Informacja pozycyjna – określenie zdolności komórek do interpretacji swojego położenia w tkance/narządzie.