Biologia komórki, Audytoria, 17.11.2011 r.

1. Cytoplazma.

Zewnętrzna w stosunku do jądra komórkowego część komórki eukariotycznej.
Składa się z:
- fazy płynnej – cytozolu (inaczej hialoplazmy)
- wszystkich organelli poza jądrem.

U wielu pierwotniaków cytoplazma dzieli się na:
- ektoplazmę, przylegającą do błony komórkowej
- endoplazmę, która nie jest z nią bezpośrednio złączona.

W komórkach prokariotycznych (u bakterii i sinic), ponieważ nie występuje w nich otoczone błoną komórkową jądro komórkowe, cytoplazma stanowi całość wnętrza komórki.

Cytosol, czyli macierz cytoplazmy jest jej bezpostaciową częścią, w której dokonuje się większość reakcji chemicznych pośredniego metabolizmu komórki.
- zajmuje ok. 55% całej objętości komórki
- zawiera setki enzymów katalizujących reakcje:
glikolizy
glikoneogenezy
syntezy nukleotydów, aminokwasów, cukrów, kwasów tłuszczowych i innych
- zawiera substraty i produkty tych reakcji
- 20% masy cytosolu to białka – sprawiają, że ma on charakter żelu/zolu
- otacza i podtrzymuje upostaciowione składniki cytoplazmy
- enzymatyczne kompleksy białkowe – proteasomy
- wtręty – produkty metabolizmu powstające w cytosolu jako rezerwa energii, np. tłuszcze obojętne czy glikogen, magazynowane w postaci kropli lub ziaren. Częstymi wtrętami są również barwniki, zarówno produkowane przez komórkę, jak i transportowane z zewnątrz, np. melanina, witamina A.
- miejsce zachodzenia biosyntezy białek, głównie białek enzymatycznych katalizujących reakcje pośredniego metabolizmu z udziałem rybosomów lub polisomów

1. Cytoszkielet.

Dynamiczna część włókienek białkowych, tworząca podporę (rusztowanie) komórek, usztywniająca i nadająca im kształt (głównie w przypadku komórek zwierzęcych – u roślin funkcje usztywniające pełni przede wszystkim ściana komórkowa), a także uczestnicząca w wielu istotnych dla komórki procesach.
Ma charakterystyczną organizację przestrzenną.
Elementy cytoszkieletu nie są układami trwałymi, ale pozostają w stałej dynamicznej równowadze.

Poszczególne elementy cytoszkieletu biorą udział w takich procesach jak:
- zmiana kształtu
- zmiana położenia - ruch komórek – np. pełzakowaty ruch ameb
- wysuwanie nibynóżek
- pochłanianie substancji z zewnątrz
- utrzymanie odpowiedniego położenia wielu organelli komórkowych
- wewnątrzkomórkowy transport organelli (np. chloroplastów i mitochondriów)
- transport pęcherzykowy:
w procesie endo- i egzocytozy
przekazu nerwowego
komunikacji pomiędzy siateczką śródplazmatyczną i aparatem Golgiego
przesyłanie pęcherzyków w obrębie samego aparatu Golgiego
- skurcz mięśni
- ruch cytoplazmy
- ruch rzęsek i wici
- ruch chromosomów w czasie podziału komórek
- cytokineza (podział cytoplazmy)

Można wyróżnić 3 podstawowe elementy tworzące cytoszkielet:
- mikrofilamenty
- mikrotubule
- filamenty pośrednie (występujące tylko w komórkach zwierzęcych)

Mikrofilamenty to włókna o średnicy ok. 7 nm, zbudowane z globularnego białka – aktyny.
- inaczej filamenty aktynowe
- heliakalny polimer białka – aktyny
- struktura elastyczna
- zorganizowane w różnego typu:
liniowe pęczki
dwuwymiarowe sieci
trójwymiarowe żele
- rozproszone w obrębie całej komórki
- najbardziej skoncentrowane w warstwie korowej, zaraz pod błoną komórkową

Podstawową jednostką budującą mikrotubule są dimery białka tubuliny (cząsteczka α-tubuliny połączona z cząsteczką ß-tubuliny), które układają się w puste w środku podłużne rurkowate struktury o średnicy ok. 25 nm.
- długie
- proste
- wydrążone w środku cylindry
- bardziej sztywne niż filamenty aktynowe czy filamenty pośrednie
- jeden ich koniec jest przyczepiony do pojedynczego centrum organizacji mikrotubul zwanego centrosomem

Zarówno mikrofilamenty jak i mikrotubule są wysoce dynamicznymi strukturami – mogą ulegać procesom polimeryzacji (formowania) i depolimeryzacji (rozpadu) do budujących je podjednostek. Procesy te są kontrolowane przez szereg cytoszkieletarnych białek regulatorowych, które regulują funkcjonowanie cytoszkieletu w komórkach.

Filamenty pośrednie to podłużne włókna o średnicy ok. 8-10 nm. Ich obecność stwierdzono tylko w komórkach zwierzęcych, są mniej dynamiczne i pełnią przede wszystkim funkcje wzmacniające i usztywniające.
- włókienka podobne do lin
- utworzone z białek filamentów pośrednich (duża i heterogenna rodzina)
- wiele typów:
jeden z nich tworzy sieć – blaszkę jądrową – pod wewnętrzną stroną błony jądrowej
inne rozciągają się przez całą cytoplazmę:
=> nadając komórce mechaniczną wytrzymałość
=> przenosząc mechaniczne stresy w tkance nabłonkowej poprzez przechodzenie przez cytoplazmę od jednego połączenia międzykomórkowego do drugiego

1. Wolne rodniki – źródła, negatywne skutki działania, eliminacja.

Wolne rodniki = utleniacze = cząsteczka posiadająca niesparowany elektron.

Tlen jest ostatnim akceptorem elektronów i protonów w łańcuchu oddechowym i dzięki temu jego toksyczne działanie jest częściowo złagodzone, a komórka może dzięki różnym mechanizmom metabolicznym likwidować jego nadmiar.

Źródło:
- ok. 2-3% tlenu w komórce, pozostałego poza łańcuchem oddechowym
- oksydazy

Wolne rodniki, w których skład wchodzi tlen, nazywane są reaktywnymi formami tlenu (RFT):
- tlen singletowy
- ozon
- nadtlenek wodoru
- rodnik wodoronadtlenkowy
- anionorodnik ponadtlenkowy
- rodnik wodorotlenowy
- tlenek azotu

Jednoatomowa postać tlenu, tlen singletowy, powstaje z rozpadu:
tlenu cząsteczkowego lub nadtlenku wodoru

Wolne rodniki mają zdolności bójcze – są wytwarzane w zwiększonych ilościach przez komórki fagocytujące układu odpornościowego w zakażeniach bakteryjnych.

Negatywne skutki działania:
- wolne rodniki tlenowe bardzo energicznie utleniają:
DNA
niektóre białka
nienasycone kwasy tłuszczowe w błonie komórkowej
- wcześniejsze starzenie się komórek
- wcześniejsze starzenie się organizmu
- wcześniejsza śmierć
- systemy zwalczające utleniacze starzeją się wraz z komórką i organizmem

Eliminacja:
- metody nieenzymatyczne:
związki wygaszające wzbudzone cząsteczki (karotenoidy, tokoferole)
antyutleniacze (tokoferole, kwas askorbinowy, glutation, cysteina)
zmiatacze wolnych rodników (adrenalina, bilirubina, biliwerdyna, kwas moczowy)
kompleksy jonów metali – katalizują reakcje dysmutacji
- metody enzymatyczne:
dysmutazy ponadtlenkowe (zaliczane do klasy oksydoreduktaz)
katalazy
peroksydaza
reduktaza glutationowa