MITOCHONDRIA

• 0,5 – 2 mikrometrów

• Własne DNA

• Niezależna synteza białek

• Liczba zależna od zapotrzebowania

• Zmienny kształt i rozmiary

• Podział istniejących mitochondriów

Mitochondria – przemieszczanie: ruch cytoplazmy – cytoszkielet

Rozmieszczenie – kryteria:

• Mitochondria ściśle związane z katabolizmem, dlatego blisko rezerwuaru energii (np. obok kropel tłuszczu)

• Materiał zapasowy

• Najwięcej w witce plemnika

Wszystkie organella zwierzęce z konwersją energii = podwójna błona

MITOCHONDRIA BUDOWA

• Zewnętrzna błona gładka – otacza całe organellum (białka:lipidy = 1:1), białka transportowe (np. poryny), dwuwarstwa fosfolipidowa, poryny niespecyficzne (cząsteczki do wielkości 10kDa przechodzą swobodnie)

• Wewnętrzna błona pofałdowana = duża powierzchnia – zakotwiczone w niej są białka, miejsce reakcji chemicznych (synteza ATP), stosunek białka:lipidy = 3:1, pofałdowane grzebienie mitochondrialne, nieprzepuszczalna dla małych jonów (kadriolipina – białko, miejsce wyznaczone przepuszczające małe jony)

• Razem 4 warstwy lipidów

• Do 100 kopii DNA mitochondrialnego

• Wnętrze – matrix

• Przestrzeń perimitochondrialna (peryplazmatyczna) – między błonami, budowana jest różnica potencjałów pomiędzy wnętrzem mitochondrium, a przestrzenią międzybłonową

BIAŁKOWA BŁONA WEWNĘTRZNA

• Przenośniki elektronów

• Syntaza ATP

• Białka kontrolujące:

1. Transport metabolitów do oraz z macierzy

2. Import innych białek

3. Syntezę oraz rozkład innych białek

PRZESTRZEŃ MIĘDZYBŁONOWA

• Substraty metaboliczne, dyfundujące przez błonę zewnętrzną – niespecyficzne poryny do 10kDa

• ATP zsyntetyzowane w mitochondriach

• Jony wypompowane z przestrzeni macierzy podczas oksydacyjnej fosforylacji

MACIERZ MITOCHONDRIALNA

• Wodny roztwór białek – enzymy: β oksydacji, cyklu Krebsa, syntezy steroidów, metabolitów

• Materiał genetyczny w postaci kilku kopii mitochondrialnego DNA (mtDNA)

• Rybosomy mitochondrialne

• tRNA mitochondrialne

REPLIKACJA DNA

Nić wiodąca i spowalniająca

Pętla D

TRANSPORT BIAŁEK DO MITOCHONDRIÓW

• sekwencja wiodąca = sygnałowa (~70aa)

• sekwencja kierująca (N-koniec – hydrofilowa)

• sekwencja sortująca (hydrofobowa) do błon i przestrzeni międzybłonowej

• uniwersalność i konserwatyzm sekwencji mitochondrialnej

• receptory dla sekwencji kierujących

• białka kanałów translokacyjnych

FUNKCJE MITOCHONDRIÓW

• synteza ATP

• magazynowanie jonów wapnia

• regulowanie potencjału błonowego (jak rozłożone są kationy w poszczególnych komórkach)

• regulacja równowagi redox komórki

• synteza hemu (niebiałkowa część wielu enzymów)

• synteza steroidów

SYSTEMU TRANSPORTU Ca²⁺

1. zależny od różnicy potencjałów

2. związany z transportem jonów H⁺ (Na⁺ w komórkach nerwowych)

BIOCHEMIA PROCESÓW ZACHODZĄCYCH W MITOCHONDRIACH

• dyfuzja gazów (O_{2 ­­}do wnętrza, CO₂ na zewnątrz)

• odpowiednie stężenie ADP i Pi (transport aktywny zależny od H⁺, zależne od ΔpH)

• źródło równoważników redukujących (piropronion i kwasy tłuszczowe)

TRANSPORT SPRZĘŻONY W MITOCHONDRIACH

Znaczenie gradientu pH i Δp

• Różnica potencjałów – przesuwa równowagę w kierunku syntezy ATP

• Gradient pH napędza import pirogronianu

• Gradient pH napędza import fosforanu

Potencjały redox przenośników:

• Najniższy potencjał NADH

• Najwyższy potencjał O₂

PRZENOŚNIKI ELEKTRONÓW

• NADH – kompleks, kilka białek

• I reduktaza NADH

• II dehydrogenaza bursztynianowa

• III reduktaza cytochromowa

• IV oksydaza cytochromowa

ATPaza – w pewnej odległości od białek przenoszących protony

Kompleks dehydrogenazy NADH (I)

• Mononukleotyd flawinowy – przenośnik, ulega redukcji

• NADH – donor pory elektronowej

• Fe-S – niehemowe żelazoproteiny (klastery żelazosiarkowe)

• Chinony – łączniki z kompleksem III – związane z translokacją protonu

• Odrębne drogi translokacji protonu i pory elektronowe

Kompleks II

• Bursztynian ulega utlenieniu

• Para elektronowa od razu z FAD do Fe-S

Kompleks III – cytochromów b-c1 (III) -białka hemowe, hemowe żelazoproteiny

Kompleks dehydrogenazy bursztynianowej

Niehemowe żelazoproteiny – biorą udział w procesie przenoszenia elektronów, nie biorą udziału w transporcie protonów

Kompleks – cytochromów b-c1(III)-białka hemowe – zawierają atom żelaza

Transport protonów – mechanizm translokacji protonów – zredukowany chinon jest akceptorem elektronów, jedna translokacja to częściowe utlenienie układu cytochromów, powstaje rodnik QH, który niesie jeden elektron, rodnik chinonowy zostaje utleniony. Utleniony chinon (oddał elektron i proton) może zaabsorbować kolejny proton z matrix, elektron jest transportowany prezz błonę cytoplazmatyczną i może dołączyć się do utlenionego chinonu. Podobny transport będzie odbywał się w chloroplastach

Chinony – redukcja i utlenianie

Przenoszenie elektronów w obrębie dwuwarstwy lipidowej – ubichinon (Q) – plastochinon

Utleniony ubichinon pobiera 1 proton na każdy przenoszony elektron, powstaje ubisemichinon (wolny rodnik), rodnik pobiera kolejny proton i elektron, powstaje zredukowany ubichinon.

Kompleks – oksydazy cytochromowej (IV)

W obrębie tego kompleksu odbywa się translokacja protonu i transport elektronu. Transportowi jednego protonu odpowiada transport jednego elektronu. Mamy do czynienia z transportem 8 protonów – wtedy cykl jest kompletny. Cztery – drogą translokacji w poprzek błony – generują różnice potencjałów, cztery kolejne do redukcji tlenu. Elektrony są wykorzystane wraz z protonami w procesie syntezy wody. Najważniejszą strukturą są żelazoproteiny zawierające atomy żelaza, oraz żelazoproteiny zawierające atomy miedzi. Jest jeszcze białko enzymatyczne redukujące tlen – w jego miejscu aktywnym znajdują się elektrony do redukcji tlenu. Elektrony zasilające układ pochodzą z cytochromu c1. Elektrony tutaj również muszą być transportowane pojedynczo. Białko zawierające miedź i żelazo zredukowane czterema protonami..

Syntaza ATP

Aktywność ATPazy zależy od protonowego gradientu elektrochemicznego.

Różnica potencjałów wynosząca trzy protony to jest wystarczający kwant energii potencjalnej do syntezy jednej cząsteczki ATP. ATPaza może syntetyzować ATP korzystając z gradientu elektrochemicznego, jednak jest to także kompleks enzymatyczny który może wykorzystując energię z hydrolizy ATP wytworzyć gradient protonowy (jest to zatem proces odwracalny).

Model pompowania protonów – translokacja protonów wiąże się z konformacją przestrzenną białka odpowiedzialnego za ich transport. Konformacja zmienia się faworyzując przemieszczenie układu transportującego proton.

Gradient elektrochemiczny H+ - różnica potencjałów deltaV, różnica stężeń H+

CHLOROPLASTY – BUDOWA I FUNKCJE

Odpowiedni gradient stężeń gazów: tlenu i dwutlenku węgla. Dostęp do wody – woda to zewnętrzny donor pary elektronowej, czynnik, który jest rezerwuarem par elektronów. U niektórych bakterii fotosynteza beztlenowa i tam inne zewnętrzne donory (H2S).

Powierzchnia wewnętrznej błony cytoplazmatycznej jest pofałdowana. Wewnątrz chloroplastu stroma, zewnętrzna błona gładka

Otoczka

1. Błona zewnętrzna (5-6nm)

- gładka

- około 50% białek

- przepuszczalność: kanały (do 5-10kD)

b) błona wewnętrzna (5-6nm)

- gładka

- więcej niż 50% białek

- bogata w galaktolipidy (monogalaktozylodiacyloglicerol)

- selektywność przepuszczalności

- białka transportujące – translokatory

- enzymy syntezy kwasów tłuszczowych i lipidów chloroplastowych)

1. Przestrzeń między-błonowa (peryplastydowa) (10-20nm)

Tylakoidy

Błony:

- więcej niż 50% białek

- lipidy acylowe 35% fosfolipidy (fosfatydyloglicerol) ,galaktolipidy sulfolipidy

- barwniki fotosyntetyczne

- płynność (stigmasterol, nienasycone kawasy tłuszczowe – powodują powstawanie większych przestrzenni między lipidami, ale też większa asymetryczność błony)

- białka enzymatyczne

- wysoce selektywna przepuszczalność – ściśle limitowane procesy

Barwniki fotosyntetyczne:

1. Chlorofile (10-20%)

1. Chlorofil a, chlorofil b (w stosunku 2,5:1-3,5:1)

2. Chlorofil c₁, c₂, d

1. Karotenoidy (5%) – pełnią rolę antenową, kierują promienie słoneczne na centrum aktywne

1. Karoteny (beta-karoten)

2. Ksantofile (luteina, wiolaksantyna, neoksantyna i inne)

1. Fukoksantyna (charakterystyczna dla brunatnic)

2. Fikobiliny (charakterystyczna dla krasnorostów) – w fikobilinosomach

Barwniki występują w kompleksach barwnikowo-białkowych

UKŁAD PAR – barwniki aktywne fotosyntetycznie

Fotosystem – układ związany z procesami fotosyntezy. Nie każdy kwant promieniowania jest wykorzystany w procesie fotosyntezy (często jest wypromieniowywany w postaci ciepła)

Anteny pigmentowe – w środku centrum reakcyjne, na zewnątrz układ barwników, wśród nich chlorofile i karotenoidy. Układ kolisty – energia jest kondensowana w centrum reakcyjnym.

Kluczowym elementem wiążącym w cząsteczce chlorofilu jest magnez. Długi ogon węglowodorowy natomiast kotwiczy cząsteczkę w błonach.

STROMA CHLOROPLASTU

1. Konsystencja żelu (podobnie do matrix mitochondrium)

2. Białka – znacznie różnią się od tych w matrix

1. Enzymy reakcji ciemnych fotosyntezy (cyklu Calvina)

2. Enzymy syntezy kwasów tłuszczowych

3. Enzymy i czynniki do replikacji, transkrypcji i translacji

1. DNA (obszary nukleidopodobne) – bardzo dużo kopii w chloroplaście

2. tRNA, rRNA, rybosomy

3. ziarna skrobi, plastoglobule (ziarna lipidowe)

Biochemia, Weta?

Utlenianie i redukcja kolejnych przenośników, różne źródła elektronów, obecność układu chinonów (podobieństwo do mitochondriów), białka z żelazem i siarkom – one ulegają utlenieniu i redukcji, dwa fotosystemy I i II – różnią się budową centrum reakcyjnego. II – chlorofil, I – chlorofil długość fali 700nm; cytochrom c6 – łączy fotosystem I i II.

FOTOSYSTEM I

Transport elektronów w sposób cykliczny – para elektronów powraca na swoje miejsce. Centrum reakcyjne powoduje wzbudzenie pary elektronowej, gdy wraca na poziom podstawowy – powrót elektronów, energia zostaje uwolniona – nic się nie dzieje. Przeniesienie elektronów na Pheophytinę skutkuje zajściem dalszych procesów. Para elektronowa transportowana jako para do napotkania układu chinonów. Wtedy ponownie 1 ele 1 proto. Na koniec elektrony wracają na układ z którego zostały wybite. Pula chinonów – grupa chinonów

Struktura krystaliczna fotosystemu I

Fragmenty cylindryczne – fragmenty alfa-helisy. Ale też występuje beta-harmonijka i białka nieuporządkowane.

System przenośników elektronów – niecykliczny przepływ elektronów – oba systemy muszą współdziałać – też może zaistnieć sytuacja wzbudzenia pary elektronów i powrócenia do poprzedniego stanu. Warunkiem koniecznym jest jednoczesne wzbudzenie centrów obu fotosystemów. Efektywne wzbudzenie – para elektronów przeniesiona na akceptor. Para elektronowa z fotosystemu II dostaje się na układ pierwszego akceptora, wędruje po przenośnikach (translokacja protonów, synteza ATP), zasila centrum aktywne fotosystemu I, ten fotosystem wróci do stanu wyjściowego, bo z niego też wcześniej była wybita para elektronowa – ona na system przenośników i wykorzystana do syntezy równoważników redukujących – NADPH. Deficyt pary elektronowej – uzupełniany z innych źródeł – wody!!! Występuje zatem enzym – enzym rozczepiający wodę.

Fotosystem II bardzo silny utleniacz.

RUCHOME PRZENOŚNIKI ELEKTRONÓW

Ferredoksyna – białko typu 2Fe-2S

Plastycyjanina – białko

Możliwe przejścia wzbudzonego elektronu

1. wzbudzenie pary elektronowej

1. nie ma inicjacji procesu fotosyntetycznego

2. przeniesienie energii na sąsiednią cząsteczkę chlorofilu i również wygaszenie reakcji

3. układ, w którym zachodzi wzbudzenie procesu fotosyntezy

Efekt działania systemów przenośników elektronów

Synteza ATP – ten sam mechanizm jak w mitochondrium. Gradient między zawartością tylakoidów a stromą chloroplastu.

Pochodzenie chloroplastów i mitochondriów – teoria endosymbiozy. Bardzo podobne układy zawieszenia materiału genetycznego.

1. Chloroplasty mają podobną budowę do żyjących obecnie cyjanobakterii (wcześniej zaliczane do glonów, obecnie prokarionty- są to jedyne organizmy bezjądrowe, które przeprowadzają fotosyntezę podobnie do roślin, stąd wnioskowanie o pochodzeniu chloroplastów)

2. Autonomiczny podział. Białko związane z podziałem komórki zostało nazwane FtsZ (takie samo występuje u chloroplastów jak i cyjanobakterii)

Fosforylacja oksydacyjna – etapy ewolucji. Pierwszy etap ewolucji, który zapoczątkował użycie energii potencjalnej przy tworzeniu związków organicznych to atepaza. Następnie łańcuch przenośników. Potem wydłużony łańcuch przenośników.

Zdolność do pozyskiwania elektronów i protonów z wody – krok milowy w ewolucji – enzym rozkładający wodę, drugi fotoukład.

Wprowadzenie tlenu do atmosfery – etap kluczowy ewolucji – początkowo tlen jako akceptor pary elektronowej. Gdy stężenie tlenu wzrosło, pojawiły się zwierzęta fotosyntetyzujące.

Porównanie łańcuchów transportu elektronów:

W każdym przypadku łańcucha przenośników występuje pula chinonów (utrzymuje rezerwuar protonów, transportuje protony) – pula chinonów pierwotnie była donorem protonów

PRZETWARZANIE ENERGII

Utlenianie biologiczne pierwotna strategia pozyskiwania energii

Organizmy roślinne (również przeprowadzają utlenianie biologiczne) i zwierzęce

Niektóre reakcje chemiczne procesów utleniania biologicznego

1. FOSFORYLACJA – proces przeniesienia grupy funkcyjnej. Występuje wielokrotnie podczas ulteniania biologicznego. Enzym katalizujące te reakcje to kinazy (np. heksokinaza-> utlenia glukozę)

2. PRZENOSZENIE GRUP FUNKCYJNYCH – innych niż fosforanowa, np. aminowanie. Przenoszenie grupy aminowej (aminokwas donor, ketokwas akceptor). W cyklu Krebsa są ketokwasy, powstają poprzez odłączenie grupy aminowej od aminokwasu

3. IZOMERYZACJA – w obrębie cukrów 6-węglowych (glukoza i fruktoza) w obrębie prioz (w obrębie produktów pośrednich). Występuje zatem na kilku etapach utleniania biologicznego

4. REARANŻACJA – możliwość przebudowy łańcucha węglowego

CZĄSTECZKI WYSOKOENERGETYCZNE – powstają w wyniku utleniania biologicznego, mogą być donorem reszty fosforanowej na cząsteczkę difosforanu i może powstać cząsteczka ATP, mamy wtedy do czynienia z fosforylacją substratową (reszta fosforanowa pochodzi z substratu organicznego z wiązaniem wysokoenergetycznym)

1. acetylofosforan

2. 1,3-difosfoglicerynian

3. Fosfoenolopirogronian

ULTENIANIE BIOLOGICZNE

• Podstawowy substrat – glukoza (ulega stopniowemu utlenianiu poprzez formę aldehydową do formy kwaśnej – tą formą jest kwas pirogronowy)

• Pirogronian nie ulega utlenianiu – fermentacja nie ma procesu oddychania

• Pirogronian może dalej ulegać utlenianiu (zwany oddychaniem – tlenowe, jeżeli bierze udział tlen; beztlenowe – jeżeli brak tlenu). Proces zwany utlenianiem – może odbywać się bez udziału tlenu

• Cząsteczka glukozy jest cząsteczką stabilną – nie podlega łatwo reakcją. Zatem musi dojść do destabilizacji cząsteczki. Pierwszym etapem utleniania jest zatem ufosforylowanie izomeru glukozy, ufosforylowanie fruktozy – niestabilny produkt rozpadający się na dwie cząsteczki trójwęglowe. Wszystkie cząsteczki, które następnie powstają to pochodne glicerolu. Następuje ufosforylowanie cząsteczek trójwęglowy – biorą udział czynniki redukujące NADH (powstają zredukowane koenzymy), powstają 4 cząsteczki ATP z obu cząsteczek pirogronianu (2x fosforylacja substratowa), jednak ufosforylowanie glukozy na początku wymaga 2 ATP. (Najpierw powstaje aldehyd glicerynowy) Następnie albo oddychanie tlenowe, albo oddychanie beztlenowe.

• Droga na której koenzymy ulegają regeneracji determinuje typ utleniania. Albo fermentacja (z udziałem pirogronianu), albo oddychanie (tlenowe lub bez). Fermentacja to nie jest oddychanie beztlenowe, jest to proces beztlenowy, ale nie jest to proces oddychania. Regeneracja: pirogronian ulega redukcji przez NADH, otrzymujemy koenzym i różne produkty (aceton, alkohol etylowy, acetic acid, lactic acid, proprionic acid, butanol – ogólnie związki toksyczne – mimo że są toksyczne to i tak lepiej je wytworzyć, bo należy odzyskać NAD+, chociaż dla tych dwóch cząsteczek ATP). Fermentacja mlekowa – uzyskujemy NAD+ i kwas mlekowy – na nim proces fermentacyjny się zatrzymuje. Taki typ fermentacji zachodzi w komórkach mięśniowych, przy braku tlenu. Fermentacja alkoholowa – droga ratunkowa drożdży, pirogronian przekształcony do etanolu. Dekarboksylaza pirogronianowa – 3 aktywności enzymatyczne, 3 enzymy; grupą prostetyczną jest pirofosforan tianiny. Następnie dehydrogenaza alkoholowa – acetyloaldehyd przekształcony do etanolu. Uzyskujemy NAD+ i etanol.

• Oddychanie komórkowe – dalsze utlenienie pirogronianu, tworzenie zredukowanych koenzymów. Cykl Krebsamatrix mitochondrium – organizmy eukariotyczne, cytoplazma – organizmy prokariotyczne.

• Koenzym A (aktywna grupa tiolowa) – transport po drodze ulega jeszcze jednemu procesowi utlenienia i odłączenie CO2 – dopiero wtedy powstaje kompleks acetylo-CoA. Transport tej dwuwęglowej cząsteczki kosztuje 1 ATP. W przypadku organizmów prokariotycznych nie ma tego transportu = nie ma wkładu energii. Bilans oddychania tlenowego u prokariota jest zatem wyższy o 2 ATP!!!

• Akceptorem Acetylo-CoA jest czterowęglowa cząsteczka. Następuje jeszcze dwa razy odłączenie CO2

• Inicjacja cyklu Krebsa Acetylo-CoA – most metaboliczny. Przenoszenie grupy z acetylo-CoA na akceptor Cyklu Krebsa.

• Powstanie ATP z GTP po odłączeniu CoA to nie jest fosforylacja substratowa

• Donorem pary elektronowej jest NADH związek o minimalnym potencjale redox, a akceptorem tlen czyli związek o maksymalnym potencjale redox – jest to najbardziej wydajny proces pozyskiwania energii.

ODDYCHANIE TLENOWE A BEZTLENOWE

• Potencjał redukcyjny tlenu +800V, jeśli donorem jest NADH – otrzymujemy 3 cząsteczki ATP

• Oddychanie azotanowe: potencjał redukcyjny azotanów tylko +430V – krótszy łańcuch – zysk energetyczny jest tylko 2 ATP

• Oddychanie żelazowe: niższy potencjał, krótszy łańuch

• Oddychanie siarczanowe

• Oddychanie węglanowe – baaaardzo mały zysk energetyczny

Z glukozy NADH finalnie otrzyma się 4 cząsteczki ATP (6 u organizmów prokariotyczncyh)

W wyniku 36 u eukariotów 38 u prokariotów (wtedy gdy cząsteczka glukozy zostanie utleniona od glukozy do CO2 całkowicie, drugim warunkiem jest, że NADH nie jest wykorzystywany w innych procesach)

Dodatkowo aminokwasy mogą być donorami cząsteczek dwuwęglowych, 3, 4 i 5 węglowych na różnych etapach cyklu po wcześniejszej deaminacji

Nie możemy zbilansować 36 cząsteczek ATP, gdy glukoza nie jest substratem, gdy podczas procesów cyklu Krebsa wypada jeden z produktów i jest przekształcany w coś innego (np. trioza w cukry) oraz gdy NADH jest donorem pary elektronowej: możliwe akceptory: łańcuch lub NADP+

UTLENIANIE BIOLOGICZNE

Klasyfikacja procesów utleniania biologicznego:

• Dalsze przekształcanie pirogronianu

• Obecność łańcucha redox

• Ostateczny akceptor

• Regeneracja koenzymów

TRZY STRATEGIE UTLENIANIA BIOLOGICZNEGO

1. ODDYCHANIE TLENOWE – pirogronian jest utleniany dalej; występuje łańcuch oddechowy; koenzyy są regenerowane z udziałem łańcucha redox; tlen – ostateczny akceptor protonów i elektronów schodzących z łańcucha

2. ODDYCHANIE BEZTLENOWE – pirogronian jest utleniany; występuje łańcuch oddechowy; koenzymy są regenerowane z udziałem łańcucha redox; nieorganiczny ostateczny akceptor protonów i elektronów schodzących z łańcucha

3. FERMENTACJA – pirogronian – związek organiczny jest ostatecznym akceptorem elektronów i protonów pochodzących z NADH uzyskanego w glikozlizie; brak łańcucha oddechowego; koenzymy są regenerowane z udziałem pirogronianu

PRZETWARZANIE ENERGII – FOTOSYNTEZA

KONwERSJA ENERGII PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W ENERGIĘ WIĄZAŃ CHEMICZNYCH

Nie zawsze fotosynteza dochodzi do końca, a końcowym produktem mogą być trójwęglowe cukry, a nie glukoza.

FOTOSYSTEM

Fotosystem składa się z kilku elementów:

Centrum reakcyjne – odpowiednia cząsteczka chlorofilu; absorpcja fali elektromagnetycznej o określonej fali

Anteny pigmentowe – otaczają centrum reakcyjne, to także barwniki, innego rodzaju chlorofile i karotenoidy – mają zdolność absorpcji kwantu promieniowania (absorbują, elektrony wybijane, elektrony wracają, wypromieniowują energię w określonym kierunku – na centrum reakcyjne)

Określony akceptor pary elektronowej – jest ściśle określony dla każdego fotosystemu (Fotosystem ma swój akceptor); najczęściej są nim żelazoproteiny;

W komórkach oprócz chloroplastów występują też mitochondria (układ: chloroplast, mitochondrium i peroksysomy – błoniaste struktury zawierające określone enzymy) – często występuje utlenianie

FAZA JASNA FOTOSYNTEZY

Dostarcza dwóch ważnych substratów do reakcji anabolicznych: ATP oraz NADPH (zredukowany fosforan NAD). Aby proces mógł zachodzić muszą być zsyntetyzowane NADP+, czyli NADPH musi ulec regeneracji, żeby proces mógł na nowo zachodzić oraz określone stężenie ADP i Pi. Konieczna jest również obecność określona cząsteczka będąca akceptorem CO2.

BARWNIKI FOTOSYNTETYCZNE

FOSFORYLACJA FOTOSYNTETYCZNA CYKLICZNA

Fotosystem I – P700

Fosforylacja – przyłączenie Pi do ADP ATP

Fotosyntetyczna – źródłem energii jest energia elektromagnetyczna fotonu

Cykliczna – co się dzieje z parą elektronową – wraca ona do miejsca, z którego została wybita w wyniku pochłonięcia kwantu promieniowania

Centrum reakcyjne 0-02 na plusie – centrum ma wysoki potencjał redox

Naturalną drogą transportu pary elektronowej jest od mniejszej do większej wartości potencjałów redox. Dlatego konieczna jest energia (by zainicjować proces fotosyntezy) bo para porusza się w przeciwnym kierunku.

Po drodze występuje pula chinonów – rezerwuar protonów oraz ich transport przez błony fotosyntetyczne.

FOSFORYLACJA FOTOSYNTETYCZNA NIECYKLICZNA

Nie każda absorpcja skutkuje efektywną fotosyntezą.

Dwa produkty – ATP oraz NADPH

Para elektronowa w żadnym wypadku nie wraca do miejsca, z którego została wybita – nie jest to proces domknięty, cykliczny.

Równocześnie muszą być pobudzone oba centra aktywne obu fotosystemów.

Dodatkowo Fotosystem II, którego centrum aktywne to P680 zatem 680 nm. Para elektronowa z fotosystemu II redukuje utleniony Fotosystem I, a para elektronowa z fotosystemu I redukuje NADP+. Rozkład enzymatyczny wody dostarcza protonów oraz pary elektronowej redukującej Fotosystem II. Sytuacją wyjściową są zredukowane oba fotosystemy.

CHEMIOSMOZA – BIOSYNTEZA ATP

Uczestniczy atepaza.

FAZA CIEMNA FOTOSYNTEZY – BIOSYNTEZA GLUKOZY C3, C4, CAM

Na początku sądzono, że syntetyzowane jest ATP i na tym się kończy, ale okazuje się, że jest to cząsteczka, która łatwo wchodzi w reakcje – nie jest to długotrwały rezerwuar energii, źle się ją transportuje. Tak trafiono na glukozę, która jest: stabilna, może być transportowana, może być przechowywana, dostarcza szkieletu węglowego.

C3, C4, CAM różnią się sposobem wiązania CO2, a wszystkie syntetyzują cząsteczkę glukozy na drodze cyklu Calvina – wpływ na typ fotosyntezy ma klimat.

Aparat szparkowy – umożliwia wymianę kluczowych związków chemicznych, niezależnie od tego czy otwarty, czy zamknięty.

Przez otwarty aparat szparkowy musi być możliwe usuwanie tlenu oraz pobieranie CO2, musi być możliwość regulowania gospodarką wodną rośliny. Woda to nie tylko donor pary elektronowej, jest też kluczowa dla procesów transportowych w roślinie. Gdy aparat jest zamknięty (deficyt wody) – w roślinie gromadzi się tlen, który musi być usunięty. Otwieranie i zamykanie szparki zależy od K+. K+ w szparce, woda do komórek w szparce, K+ w komórkach przyrurkowych, woda ucieka ze szparek i szparka jest zamknięta. Gdy stężenie tlenu jest za duże blokuje możliwość zachodzenia fazy ciemnej fotosyntezy. Gdy deficyt wody – aparaty szparkowe zawsze zamknięte bez względu na fotosyntezę.

C3

W klimacie umiarkowanym, nie ma problemu z deficytem wody.

Wiązanie CO2 – akceptorem CO2 jest rybulozo 1,5 – difosforan (RuBP; rybulozo bo jest ketoza). Wiązanie CO2 zachodzi za pomocą enzymu Rubisco (karbosylaza rybulozo 1,5-difosforanu). Jest to proces reduktywny. Pierwszym produktem będzie kwas – PGA. Kolejnym etapem będzie aldehyd a następnym glukoza.

CYKL CALVINA

Jeden obrót cyklu wymaga: 3 ATP, 2 NADPH oraz pozwala włączyć: 1 CO2.

Etap z kwasu w aldehyd (PGAPGAL) to też proces regeneracji koenzymu. ( w procesie utleniania końcowego regeneracja w procesie fermentacji lub na łańcuchu). Potem PGAL w glukozę i odtworzenie akceptora.

FOSFOGLICERYNIAN

Może być wykorzystany do syntezy glukozy bądź w innych szlakach metabolicznych – zależy od stanu fizjologicznego komórki.

WYKORZYSTANIE PRODUKTÓW CYKLU CALVINA

Formą transportową transportowanej cząsteczki jest sacharoza. Transportowana jest ona do floemu. Z floemu może być transportowana do komórek w których fotosynteza np. nie zachodzi, gdzie jest donorem energii do procesów metabolicznych. (w przypadku komórek rośliny mogą zachodzić w tym samym czasie reakcje syntezy glukozy oraz jej rozkładu w mitochondrium).

SYNTEZA SACHAROZY

Najpierw ufosforylowanie cząsteczki glukozy przez UDP. Zaktywowana glukoza łączy się z inną cząsteczką glukozy.

SACHAROZA

Może być w różny sposób syntetyzowana. Jest bardzo ważnym źródłem glukozy do syntezy polimerów w roślinie. Syntaza celulozy – sacharoza jest hydrolizowana na UDP-glukozę oraz glukozę, które następnie są donorem szkieletu węglowego – celulozy.

SYNTEZA SKROBI

Glukoza może być polimeryzowana w roślinach i utworzy nam się skrobia (rozgałęzienia 1,6 – specjalny enzym – syntaza skrobi). Glukoza jednak nie wejdzie w żadne reakcje, jeśli nie zostanie zaktywowana. Tutaj za pomocą cząsteczki ADP.

KARBOKSYLAZA/OKSYGENAZA RBP (RuBisCo)

50% białek liści – najpowszechniejsze białko biosfery. Produkcja 4x10^9 ton/rok

Dwie podjednostki:

L-DNA chloroplastowe!

S-DNA jądrowe!

Bardzo rzadka cecha enzymu

Aktywność Rubisco: ph=8, Mg2+, produkty pośrednie cyklu Calvina-Bensona.

Jeśli okres suszy – zamknięcie aparatów szparkowych. Przy wzroście stężenia tlenu, enzym zaczyna przyłączać tlen do rybulozo 1,5-difosforanu, niszcząc go.

FOTODDYCHANIE A WŁAŚCIWOŚCI KARBOKSYLAZY RBP

Enzym o cechach allosterycznych. Może katalizować obie reakcje (miejsce wiążące tlen oraz dwutlenek węgla)

Jeśli dojdzie do włączenia cząsteczki tlenu powstaje trioza – może zostać włączona do cyklu Calvina lub innych reakcji, ale powstaje też dwuwęglowa cząsteczka (2-fosfoglikolan) – najlepiej by było, by taka cząsteczka została zmetabilizowana w taki sposób, by mogła zostać włączona do cyklu Calvina (zatem przekształcona do triozy).

Włączenie cząsteczki tlenu do rybuluzo 1,5-difosforanu powstaje między innymi glikolan – nie może zostać przekształcony w chloroplaście, więc musi zostać przetransportowana do miejsca, gdzie może zostać przemetabilizowana przeniesiona do peroksysomu – tam przekształcona w 2 częściowym procesie – utlenienie – otrzymujemy aldehyd, następnie aminowanie tej cząsteczki – otrzymujemy glicynę (z bezużytecznej cząsteczki), ale nadal jest to cząsteczka dwuwęglowa, zatem musi ulec dalszym przemianom transport do mitochondrium – finalny proces przekształcenia glicyny do związku trójwęglowego; biorą w tym udział 2 cząsteczki glicyny – 1 ulega deaminacji – źródło do aminacji w peroksysomie, druga jako akceptor do pozostałych fragmentów węglowych pierwszej cząsteczki, która też może ulec deaminacji – mamy 3-węglową cząsteczkę.

C4

Rośliny, gdzie często zamknięty aparat szparkowy.

Droga alternatywna wiązania CO2 – przebudowa budowy liścia – chloroplasty występują nie tylko w komórkach miękiszu, też w komórkach okołowiązkowych. W tych okołowiązkowych komórkach będzie dochodziło do syntezy cząsteczki glukozy. Faza jasna w komórkach miękiszowych, ciemna – w okołowiązkowych – są to LIŚCIE o anatomii Kranza.

Karboksylaza fosfoenolopirogronianu przyłącza cząsteczkę CO2 do trójwęglowej cząsteczki fosfoenolopirogronianu. W postaci czterowęglowej cząsteczki CO2 jest przenoszony do komórek okołowiązkowych – tam dochodzi do włączenia CO2 do RBP, przy pomocy karboksylazy RBP – bardzo czułe, wystarczy już niskie stężenie CO2. Trójwęglowa cząsteczka (pirogronianu powstały po odłączeniu CO2) ulega przemianie do PEP przy użyciu ATP (koszt ponoszony przez rośliny C4 – fosforylacja trójwęglowego pirogronianiu). Całkowity koszt 5ATP

CAM

Kwaśny metabolizm sukulentów

Aparaty szparkowe cały czas zamknięte w ciągu dnia – nie ma innej możliwości. Rozdzielenie czasowe fazy jasnej i ciemnej fotosyntezy. Nocą tylko wiązanie cząsteczki CO2.

Wiązanie CO2 takim samym sposobem jak w przypadku C4. Mamy do czynienia z przekształceniem CO2 do kwasu jabłkowego. Ten CO2 jest uwalniany i wiązany za pomocą cyklu Calvina.

Kwas jabłkowy przechowywany w wakuoli. W ciągu dnia CO2 może być uwalniany i może zajść cykl Calvina.

SUMARYCZNE RÓWNIANIA FOTOSYNTEZY

Reakcje zależne od światła:

12H2O + 12NADP+ + 18ADP + 18Pi 6O2 + 12NADPH + 18atp

Reakcje niezależne od światła:

12NADPH + 18ATP + CO2 C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18Pi + 6H20

Powyższe reakcje są tylko prawdziwe dla fotosyntezy C3, dla C4 jest dodatkowe 5 cząsteczek ATP

WIELOKOMÓRKOWA BUDOWA ROŚLIN

OGÓLNY PLAN BUDOWY – ROŚLINA JEDNOROCZNA I WIELOLETNIA

Część nadziemna: pęd, liście, kwiaty, owoce

Część podziemna: system korzenny

TKANKI ROŚLINNE – ROŚLINY DWULIŚCIENNE (WYŻSZE)

1. PROSTE – kryterium klasyfikacji jest budowa komórki, które zaliczane są do danego typu

Merystematyczna – twórcza

Parenchyma – miękiszowa

Kolenchyma – wzmacniająca

Sklerenchyma – wzmacniająca

1. Złożone – kryterium jest funkcja, na tkankę złożoną może się składać kilka tkanek prostych

Epiderma, epiblema – tkanka okrywająca

Przewodząca

Podstawowa

MERYSTEMATYCZNA – cecha charakterystyczna: intensywne podziały (po podziale dwie komórki potomne: jedna pozostaje merystematyczna, druga różnicuje), komórki duże, cienkie ściany komórkowe; jest to tkanka totipotencjalna

1. Pierwotna – apikalna – wierzchołkowa, występuje w stożkach wzrostu, daje początek wszystkim innym tkankom

Wzrost pierwotny – głównie wzrost na wysokość

Tkanki pierwotne – powstające z merystemu pierwotnego

1. Wtórna – kambium – rośliny wieloletnie, powstała z merystemu apikalnego, występuje tylko u roślin dwuliściennych

Da początek wtórnym tkanką przewodzącym i okrywającym

Wzrost wtórny (zwiększa się powierzchnia rośliny, zwiększają się rozmiary, wytwarzana jest wtórna tkanka okrywająca; kolejnym warunkiem jest sprawny transport), jest to wzrost na szerokość

Wzrost otwarty (nieśmiertelność) – współdziałanie tkanek merystemu apikalnego i wtórnego

Tkanka totipotencjalna – może zróżnicować się w dowolny typ tkanki bądź komórki danego organizmu

W liściach wiązki zawsze zamknięte (niezależnie czy jedno- czy dwuliścienne)

PARENCHYMA – tkanka miękiszowa

Funkcje:

Fotosynteza – najwięcej tego typu komórek w liściach, różne typy (palisadowy, gąbczasty), duża ilość chloroplastów, także u roślin jednorocznych znajdują się w pędzie rośliny

Przechowywanie – miękisz spichrzowy

Transport – komórki towarzyszące tkankom złożonym, wspomagają działanie tkanek przewodzących

Odróżnicowanie i zastępowanie komórek (komórki parenchymy się różnicują i odkształcają dając początek wtórnym tkankom przewodzącym – pierścień kambium lub tkanki wtórne okrywające) – najbardziej różnorodna pod względem funkcjonalnym tkanka

TKANKI WZMACNIAJĄCE (SKLERENCHYMA) – podobna budowa jak w tkankach prostych, ale też funkcja jak w złożonych: nadają roślinie elastyczność (możliwość odkształcania bez uszkodzenia), utrzymanie pozycji rośliny, tkanka martwa (sama ściana komórkowa), może występować w owocach, budują pestki

Kolce – twarde wytwory sklerenchymatyczne – ważne dla roślin wodnych – umożliwiają unoszenie rośliny na powierzchni wody

Bardzo duża ściana komórkowa (funkcja wzmacniająca) – skleoridy

Włókna sklerenchymatyczne – nadają elastyczność

TKANKI WZMACNIAJĄCE (KOLENCHYMA) – taka sama funkcja: wzmacnianie i elastyczność; tkanka żywa (wszystkie organella komórkowe, normalne podziały i różnicowanie); najwięcej w nadziemnej części rośliny (występuje pod tkanką okrywającą)

TKANKI ZŁOŻONE – przebiegają wzdłuż wszystkich części rośliny – cecha charakterystyczna; we wszystkich częściach rośliny spełnia tę samą funkcję; każda tkanka złożona pierwotnie pochodzi z merystemu apikalnego (I etapem tworzenia jest wytworzenie merystemów pierwotnych dla tej tkanki)

Protoderma – pierwotna dla tkanek okrywających

Prokambium – pierwotna dla kambium

Merystem podstawowy – pierwotna dla tkanek podstawowych

Tkanki podstawowe w łodydze tworzą: rdzeń, kora, pierścienie rdzeniowe (komórki łączące środek komórki z epidermą)

Ksylem – drewno

1. Tkanki przewodzące: ksylem – drewno; tkanka martwa

2. Elementy przewodzące: cewki (tracheje); naczynia (tracheidy)

3. Elementy dodatkowe: włókna sklerenchymy, sklereidy, parenchyma

4. Przewodzenie: wody i soli mineralnych

Floem – łyko

1. Floem – łyko; żywa (ale komórki nie zawierają kompletu organelli, ważne są elementy dodatkowe)

2. Komórki sitowe, rurki sitowe

3. Komórki albuminowe (przylegają do komórek sitowych, metabolizuje składniki odżywcze dla komórek sitowych), komórki towarzyszące (odżywiają rurki sitowe) – ale nie dostarczają składników tych do transportu

4. Składniki odżywcze

TKANKA OKRYWAJĄCA – tkanka bardzo zróżnicowana, bardzo wiele elementów (wytwory epidermy)

Epiderma – tworzy jedną warstwę komórek cienkościennych, tworzą warstwę ochronną, najczęściej impregnowana różnymi woskowatymi składnikami (np. kutikulą, w pędzie, na liściach, ale nie w korzeniach); pierwotna tkanka okrywająca pęd i liście

Peryderma, korek – wtórna tkanka okrywająca pęd i liście

Epiblema – pierwotna tkanka okrywająca korzeń

Wytwory epidermy:

Włoski – różne kształty i długości

Kolce – substancje toksyczne dla owadów

Aparaty szparkowe (tkanką embrionalną dla aparatu szparkowego jest protoderma)

TKANKA WTÓRNA OKRYWAJĄCA

Główną rolę odgrywa miazga korkotwórcza (pod nią komórki parenchymy, które także będą się odróżnicowały i uzupełniały ewentualne braki miazgi; na zewnątrz komórki korka, impregnowane, chroniące przed wysychaniem i infekcjami, ściany wysycone suberyną)

Korek – martwe komórki, ściśle przylegające do siebie, wypełnione powietrzem; ściany zgrubiałe, wysycone suberyną

ORGANY ROŚLINNE

Kora – tworzona przez tkanki podstawowe: kolenchyma, parenchyma

Rdzeń – kolenchyma i perenchyma

Tkanka przewodząca – floem

W przypadku roślin zielonych jednoletnich, czy młodych częściach wieloletnich – aparaty szparkowe na pędzie

Korzeń – struktura gwiaździsta:

Środek – ksylem, drewno

Między drewnem – komórki floemu

Perycykl – otacza ściśle tkanki przewodzące

Endoderma – pojedyncza warstwa komórek, ściśle zaimpregnowana warstwą woskową, otoczone pasmami Caspriana

Tkanki okrywające

Czapeczka korzeniowa – komórki powstałe z mersytemu apikalnego, chroni korzeń i komórki merystymatyczne przed uszkodzeniami

Liście:

Wiązki przewodzące w liściach – forma zamknięta

Górna i dolna epiderma

Miękisz palisadowy

Aparaty szparkowe – duże ilości (więcej w dolnej warstwie epidermy)

TRANSPORT WODY I SOLI MINERALNYCH ORAZ TRANSPORT SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH W ROŚLINACH

Funkcje spełniane przez tkankę przewodzącą

TRANSPORT WODY

Woda przepływa do miejsca z wysokim potencjałem osmotycznym. Jeżeli gleba ma niższe zasolenie niż korzeń to nie ma problemu (ale gleby są nawożone, wzrasta potencjał osmotyczny). Gdyby rośliny rosły w glebach zasolonych, umierałyby. Dlatego nie jest to system oparty jedynie na potencjale osmotycznym i osmozie. W komórkach budujących korzeń występuje system transportu aktywnego (to nie jest transport aktywny wody, tylko kationów z gleby (głównie potasowych) w ten sposób zwiększając stężenie jonów potasowych, zwiększa potencjał osmotyczny korzenia i umożliwia transport wody). Te miejsca aktywnego transportu znajdują się też głębiej w korzeniu, nie tylko w włośnikach .

Dwie drogi transportu wody:

1. Może to być zwykła osmoza z jednej do drugiej komórki

2. Może przebiegać w przestrzeniach międzykomórkowych

W warstwie endodermy (prawie w każdej komórce) system aktywnego transportu jonów, tak, by transport wody odbywał się tylko w jednym kierunku.

Zwiększanie potencjału osmotycznego korzenia sprawia, że woda cały czas dyfunduje do wnętrza. Jeśli nie transpiruje z powierzchni liści wystarczająco szybko, to można zaobserwować gromadzące się krople wody przy aparatach szparkowych (głównie w nocy, bez wiatru, bo wtedy słabsze parowanie) – zjawisko to nazywa się gutacją (płacz roślin). Jeżeli jest wystarczające szybkie parowanie, to to zjawisko nie zachodzi.

SKŁADNIKI, KTÓRE SĄ TRANSPORTOWANE PRZEZ KORZENIE:

Makroelementy: C, O, H, N, K, Ca, P, Mg, S

Mikroelementy: Fe, Cl, Cu, Mn, Zn, Mo, B

Zawsze są one transportowane jako związki jonowe

UKŁADY Z INNYMI ORGANIZMAMI – zwiększenie powierzchni pobierania wody, zwiększenie wydajności wchłaniania składników

Mykoryza

Bakterie brodawkowe – u roślin motylkowych – wiązanie azotu

TRANSPIRACJA – odparowywanie wody z powierzchni roślin (sama niczego by nie zmieniła, gdyby nie szczególne właściwości wody: woda jako polarna cząsteczka to jest dipol, może tworzyć wiązania wodorowe – trzeba określonej energii, by takie wiązanie zerwać, dzięki nim mamy do czynienia ze zjawiskiem adhezji i kohezji (wzajemne przyciąganie cząsteczek wody). Pojedyncza cząsteczka odparowująca pociąga za sobą kolejną cząsteczkę wody. Dzięki temu słup wody przemieszcza się w górę. Dodatkowo adhezja (przemieszczanie cząsteczek wody powiązane z cząsteczkami naczynia), przemieszczają się w wyniku sił oddziaływania o podobnej wartości energetycznej jak wiązanie wodorowe – cząsteczki położone głębiej nie są nagrzane i w ogóle by się nie przemieszczały, gdyby to zależało tylko od temperatury – kluczem są zatem wiązania wodorowe). Zawsze jest to transport od korzenia w górę rośliny. Podciąganie roślin z głębszych części rośliny dzięki podciśnieniu (po odparowanych cząsteczkach wody). Transpiracja służy transportowi soli mineralnych. Wszelkie sole mineralne, które są transportowane z wodą są dystrybowane po całej roślinie – co zapewnia wzrost roślinie (nie jest to transport jałowy).

JAKIE CZYNNIKI WPŁYWAJĄ NA TRANSPORT WODY I SOLI MINERALNYCH

Wilgotność powietrza – im większa tym mniejsza transpiracja

Odpowiednia pogoda – przy wietrze większa transpiracja

Temperatura i nasłonecznienie – im większe tym większa transpiracja

TRANSPORT PRZEZ FLOEM – TRANSLOKACJA SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH

Do badania przepływu substancji w łyku używa się mszyc. Aparat kłujący mszycy się zostawia w roślinie, a resztę usuwa ;) W różnych miejscach roślinach zostawia się takie igiełki i sprawdza się, jak taki transport w roślinie może wyglądać.

Oprócz rurek sitowych, komórek sitowych, komórek towarzyszących i albuminowych, odkryto dodatkowe białka – białka p – elementy funkcjonalne i strukturalne floemu. Białko to w młodych komórkach wpływa na transport (funkcojnalne) w starych elementach – funkcje tylko strukturalne.

Dwa typu białek p:

Te, które nie ulegają dyspersji – zatykają płaszczyznę perforowaną między różnymi rurkami sitowymi – w tych młodych komórkach dopóki one nie dojrzeją transport nie jest możliwy – nie zachodzi translokacja.

Gdy dojrzeją elementy floemu białka p ulegają przemieszczeniu i zmieniają swoją strukturę poza komórką w białka p, które ulegają dyspersji (wtedy jest to białko strukturalne) – dość długie struktury białkowe, fibrylarne; w dojrzałych rurkach sitowych tworzą zdyspergowany układ filamentów – pełni już tylko funkcje strukturalną (są już to białka p, które ulegają dyspersji)

ŁADOWANIE FLOEMU

Upakowanie poprzez odpowiednie mechanizmy transportu składników, które ulegają transportowi. Formą transportową glukozy jest sacharoza – dwucukier. Jest ona transportowana do elementów przewodzących – do floemu.

System transportu – dwa białka:

Atepaza – wygenerowanie różnicy potencjałów (delta p) – energia potencjalna wykorzystana na trasnport sacharozy

Białko kanałowe – transport aktywny (energia pochodzi z różnicy potencjałów po dwóch stronach błony); jest odpowiedzialne za kotransport protonu łącznie z sacharozą (symport – ten sam kierunek)

W plazmodesmach (łączących komórki) znajdują się te systemy transportu.

Pomiędzy kolejnymi komórkami floemu nie ma transportu aktywnego. Kluczowy jest tutaj osmotyczny transport wody. W miejscach, w których wzrasta stężenie sacharozy powoduje wzrost potencjału osmotycznego. Woda będzie transportowana do tych komórek gdzie wysokie stężenie sacharozy. Takie przemieszczanie się cząsteczek wody powoduje wzrost ciśnienia. Największe ciśnienie w elementach floemu, do których transportowana jest sacharoza. Następnie zgodnie z różnicą ciśnień będzie poruszała się woda niosąc ze sobą składniki odżywcze. Siła napędową transportu przez tkankę przewodzącą jest wysokie ciśnienie (nadciśnienie) w komórkach, do których przetransprtowana została sacharoza na drodze transportu aktywnego.

Woda może być transportowana:

Symplastycznie – z komórki do komórki, apoplast – część martwa, symplast – część żywa

Droga apoplastyczna – między ścianami komórkowymi

Niezależnie od drogi – zawsze decyduje gradient stężeń w przypadku wody.

Atepaza – żłożona, wielopodjednostkowa struktura złączona z białkiem kanałowym.

Źródłem sacharozy jest mezofil – miękisz w liściach – kierunek transportu jest dowolny (zarówno w górę, równoległy, jak i w dół w kierunku korzenia – gdzie może być przekształcana i przechowywana)

Nadciśnienie powstaje w miejscu, w których powstaje sacharoza. Różnica ciśnień pomiędzy miejscem, do którego przenoszona jest sacharoza a miejscem docelowym wywołuje transport.

Mechanizmy: odbieranie floemu i rozładowanie floemu – napędzają przepływ w tkance przewodzącej.

Cukry, które dostają się do floemu pochodzą z tkanek, w których zachodzi fotosynteza. W czasie, gdy nie może zachodzić fotosynteza – tkanki, które gromadzą substancje są źródłem sacharozy służącej do odżywiania innych części rośliny.

UKŁAD NERWOWY

TENDENCJE ROZWOJOWE UKŁADU NERWOWEGO

Podstawą jest neuron

Neurony tworzą sieć, które w różnych konfiguracjach budują systemy nerwowe zwierząt.

Tendencja rozwojowa – postępowało to, by usprawnić możliwości zwierzęcia, by jak najlepiej coś upolować i jak najsprawniej zagospodarować środowisko; tendencja to centralizacja.

Efektem tego rozwoju jest najlepiej rozwinięte przodomózgowia.

CENTRALNY UKŁAD NERWOWY

Mózg i rdzeń kręgowy – muszą się one komunikować z otoczeniem za pomocą obwodowego układu nerwowego

OBWODOWY UKŁAD NERWOWY

Drogi aferentne – wstępujące – część związana z receptorami, tworząca tak zwane drogi czuciowe, będą się one kierowały do centralnego układu nerwowego. Za reakcję na bodźce odpowiedzialne są drogi stępujące

Drogi stępujące – eferentne – tworzone przez neurony motoryczne, związane z reakcją

Funkcjonalnie mamy dwie grupy neuronów (nerwów): czuciowe i motoryczne

DROGI EFERENTNE

System somatyczny

System autonomiczny – odpowiedzialny za funkcjonowanie mięśni niezależnych od naszej woli, jest podzielony na dwie grupy nerwów (szlaki sympatyczne – aktywne w warunkach stresu; szlaki parasympatyczne – szlaki aktywne w warunkach bezstresowych), unerwia też gruczoły dokrewne.

POLA MÓZGOWE

Centralny układ nerwowy ma obszary do których dochodzą bodźce ze strony receptorów (pole czuciowe, kora czuciowa) oraz pola ruchowe – z nich reakcja do dróg stępujących.

Powierzchnia kory mózgowej zależy od tego, jak bardzo skomplikowaną funkcję ta kora może wykonać (wielkość części odpowiedzialnej za ruchomość dłoni zajmuje więcej miejsca niż np. ta za ruchomość ramienia)

CZĘŚĆ SENSORYCZNA MÓZGU – PŁATY

Czołowy – przodomózgowie, kora mózgowa – odpowiedzialny za pracę mięśni szkieletowych, inteligencje, postrzeganie, kojarzenie – wyższe procesy intelektualne, poruszanie mięniami zależnymi od woli

Skroniowy – słuch, smak, ale również receptory związane z pamięcią kompleksową (zapamiętywanie tekstów piosenek), związana z syntezą (czytanie zdania nie jako wyrazy)

Potyliczny – kompleksowe widzenie, postrzeganie świata, również pozwalają na uczenie się widzenia (po urodzeniu skala barw i przedmiotów, które postrzegamy jest bardzo mała)

Ciemieniowy – związany z percepcję, odczuwaniem (dotyku, bólu, ciśnienia, temperatury), dla receptorów umiejscowionych na skórze całego ciała, zlokalizowane elementy mózgu odpowiedzialne za mowę, rozumienie i formułowanie zdań

Nerwy czaszkowe ssaków – nie będzie tego na teście

XII par nerwów, nerw X – jest najdłuższy, nerw błędny, jego zakończenia są w żołądku

RDZEŃ KRĘGOWY – element łączący mózg z obwodowym układem nerwowym, jest to drugi element, element pośredniczący. Łączy się bezpośrednio z mózgiem.

OBWODOWY UKŁAD NERWOWY I NERWY RDZENIOWE

Nerwy rdzeniowe – 31 par. każdy taki nerw wychodzi z korzenia grzbietowego (czuciowy, zmiany środowiska pochodzące ze środowiska) z korzenia brzusznego (te nerwy, które łączą się z ruchem). Nerwy wychodzące z rdzenia – po wyjściu z niego krzyżują się – prawa część rdzenia unerwia lewą część ciała, a lewa część – prawą część ciała.

ŁUK ODRUCHOWY – NAJPROSTSZA FORMA FUNKCJONOWANIA UKŁADU – ZAANGAŻOWANIE TRZECH TYPÓW NEURONÓW: CZUCIOWE, POŚREDNICZĄCE, MOTORYCZNE

Najbliższa część układu nerwowego do nerwu czuciowego. W centralnym układzie nerwowym do analizy tego, co się stało, następnie przez neuron kojarzeniowy do neuronu motorycznego i receptora. Reakcja odruchowa bez udziału mózgu – została wykształcona wraz z dojrzewaniem i rozwojem. Zawsze neurony czuciowe – centralny układ nerwowy – neurony motoryczne. Jest to tak zwana mała pętla układu nerwowego (neuron czuciowy – rdzeń kręgowy – neuron motoryczny)

Duża pętla z udziałem mózgu – neuronem czuciowym do najbliższej części układu centralnego, następnie poprzez rdzeń kręgowy do mózgu. Drogi zstępujące to: neurony pośredniczące i motoryczne.

UKŁAD SYMPATYCZNY – WSPÓŁCZULNY

Zupełnie inne części rdzenia kręgowego tworzą układ sympatyczny i parasympatyczny

Rozszerzenie źrenicy

Zahamowanie pracy ślinianek

Rozszerzenie oskrzeli

Wzmożenie pracy serca

Inhibicja układu trawiennego – ruchów żołądka

Wydzielanie glukozy z wątroby

Hormony nadnerczy

Zahamowana perystaltyka jelit

Rozluźniony pęcherz – a nie zwieracz

Zahamowana praca zwieraczy

KOMÓRKA NERWOWA – NEURON

Typy funkcjonalne neuronów – to czy neuron jest wzbudzający czy inhibitorowy zależy od tego jakie neuroprzekaźniki są produkowane

Wzbudzające – wywołują potencjał czynnościowy w komórce następującej po tym neuronie

Inhibitorowe – zatrzymają przenoszenie potencjału czynnościowego (np. kolejna komórka nerwowa nie będzie pobudzona, również aktywność mięśni czy gruczołów jest zatrzymana)

Typy funkcjonalne komórek docelowych

Efektory: włókna mięśniowe, gruczoły

Inne komórki nerwowe

Określona wartość progowa potencjału spoczynkowego błony cytoplazmatycznej

Dendryty – sensoryczna część neuronu; znajdują się nie tylko przy skórze ale też wewnątrz; funkcją jest detekcja zmian w otoczeniu

Perykarion – ciało komórki – odpowiedzialne za powstanie potencjału czynnościowego, jest pewien potencjał progowy, który musi być przekroczony, by powstał potencjał czynnościowy. Perykarion jest tym elementem neuronu stwierdza, czy stymulacja jest wystarczająco duża, by ten potencjał czynnościowy został przekazany dalej przez akson, czy nie. TE wartości progowe mogą być różne, dla różnych perykarionów

Powstały potencjał porusza się w jednym kierunku przez akson

Akson – łączy się z kolejną komórką nerwową, albo komórką efektorową. Akson przenosi potencjał czynnościowy od perykarionu dalej.

Kolbki synaptyczne – znajdują się na końcu aksonu, w zależności od tego jakiego rodzaju neurotransmitery znajdują się w kolbce dojdzie albo do przekazania potencjału dalej, albo do wygaszenia go.

Akson osłonięty komórkami Schwanna – jest to warstwa izolująca akson (nie wszystkie aksony są osłonięte); izolują one akson od otoczenia – brak wpływu środowiska aksonu na zaburzanie potencjału; jest to też przyspieszenie przekazania potencjału czynnościowego. Przewężenia Ranviera – miejsca oddzielając komórki Schwanna – skokowo pomiędzy jednym a drugim przewężeniem potencjał czynnościowy może być przekazany.

Najdłuższa komórka nerwowa ma długość mierzoną w metrach

TYPY NERUONU

Kryterium – liczba wypustek cytoplazmatycznych wychodzących z perykarionu.

Neurony multipolarne – mają kilka pojedynczych wypustek – do liczby tych wypustek zalicza się również akson

Bipolarne – takie, które mają dwie wypustki odchodzące od perykarionu – jedna tworząca dendryty, druga to akson

Monopolarne – perykarion ma jedną wypustkę, która się potem rozdziela na część dendrytową i aksonową

1. TRANSPORT ZALEŻNY OD ATP

ATP-aza – (K+ - Na+)

Typu – P (fosforylowane przez ATP w czasie transportu) – taki układ białek, który ulegnie ufosforylowaniU (przyłączona kowalencyjnie reszta fosforanowa) – zmiana przestrzennej, trójwymiarowej struktury białek

1. Kanały jonowe bramkowane napięciem (zamykanie i otwierane w odpowiedzi na zmianę potencjału błonowego): potasowe, sodowe, wapniowe – wrażliwy na potencjał elektryczny po obu stronach błony

MECHANIZM DZIAŁANIA ATP-AZY SODOWO-POTASOWEJ

W skład tego mechizmu molekularnego wchodzą dwie domeny tego białka: E1, E2. Różnią się one konformacją przestrzenną – zmienia się ona w zależności od tego, czy jest to domena ufosforylowana.

Wnętrze neuronu: przyłączenie 3 kationów Na+ (domena jest połączona z ATP, a nie jest to wiązanie kowalencyjne, nie jest ona ufosforylowana). Mamy kompleks E1 ATP 3Na+ następnie hydroliza wiązania w ATP i ufosforylowanie E1; mamy kompleks E1-P 3Na+

Dopiero taka cząsteczka może transportować sód. Energia potrzebna na przeniesienie 3Na+ pochodzi z hydrolizy tamtego ATP. E2-P (niewysokoenergetyczne) przyłącza 2K+; kompeks E2-P K+ ulega hydrolizie, powstaje zwykła Pi (nie było to w. wysokoenerg). Pozostaje E2 2K+, które może być przetransportowane.

Kluczową rolę odgrywa tutaj Mg2+.

KANAŁY BRAMKOWANE NAPIĘCIEM

3 różne kanały:

1. Sodowy (Na_v) – specyficzny tylko dla transportu sodu

2. Potasowy (K_v) – tylko kationu potasowe

3. Wapniowy (Ca_v) – specyficzny dla transportu wapnia

Wspólna cecha: jednostki transmembranowe przyjmują postać alfa helisy (podobnie jak w przypadku ATP-azy). Kanał wapniowy złożony jest z 3 różnych jednostek (bardziej złożony od innych bramkowanych napięciem)

Bramkowany napięciem kanał potasowy – 6 fragmentów białkowych alfa helis kotwiczących łańcuch polipeptydowy (białko).

Kanał bramkowany napięciem – 2 częsci, które zmieniają swoją konformację (ich ułożenie przestrzenne zależy od ładunku w pobliżu takiego kanału: gdzie + tam jest zamknięty, gdzie – tam jest kanał otwarty) Przy zmianie polaryzacji błony dochodzi do zmiany miejsca otwarcia kanału. Te 2 części przypominają bramki – stąd nazwa.

Wzdłuż aksonu w przypadku kanałów potasowych część z nich może być otwartych, a część zamkniętych. To zależy od tego, jaki jest potencjał progowy depolaryzacji błony.

W przypadku kanału wapniowego – inny mechanizm zamykania kanału (tam jedynym czynnikiem był określony potencjał, tutaj w momencie, kiedy dochodzi do transportu dochodzi do przyłączania się do kanału kationów wapnia, które zmieniają konformację przestrzenną kanału, zatem zamyka kanał)

Pewna część kationów może przechodzić transmembranowo (bez udziału kanałów) – niewielka ilość (dotyczy głównie potasu= wypływ kationów potasu na zewnątrz aksonu); ten wypływ związany jest z różnicą stężeń tego kationu. Pompa generuje dużą różnicę stężeń, co jest przyczyną wydostawania się. Jednak nie jest ten przepływ możliwy w drugą stronę, by nie zaburzać potencjału błonowego.

POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY

Zewnętrzna część aksonu – neuron nieosłonięty. Wewnątrz ładunek ujemny(Cl- i duże aniony organiczne); na zewnątrz dodatni (K+ i Na+). Energia potencjalna zgromadzona w komórce – jest to rezerwuar energii, który umożliwia prawidłowe funkcjonowanie neuronu.

POTENCJAŁ CZYNNOŚCIOWY

Zjawisko miejscowe, w danym punkcie nauronu szereg zjawisk – doprowadza do powstania potencjału czynnościowego.

IMPULS

Zaburzenie w jednym miejscu potencjału spoczynkowego wywołuje potenjał czynnościowy w innym miejscu.

PRZENIESIENIE POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO

Zamknięte kanały sodowe, polaryzacja błony (odpowiedzialne za to ATP-aza, kanały bramkowane napięciem:sodowe i potasowe); jeżeli zaburzenie dochodzące do aksonu jest wystarczające duże, aby przełamać określony próg, to zachodzi depolaryzacja błony neuronu.

Depolaryzacja – otworzenie bram sodowych, powstaje miejscowy potencjał czynnościowy; otworzenie kanałów sodowych powoduje transport kationów sodowych do środka (nie dochodzi do wyrównania stężeń, transportowana jest większa ilość – ze względu na to, że energia potencjalna jest na tyle duża, że powoduje tak gwałtowny przepływ Na+, że dochodzi do przekroczenia położenia równowagi)

Następnie dochodzi do repolaryzacji – powrót do stanu sprzed impulsu; zamykanie potencjałów sodowych;

Czasami dochodzi do hyperpolaryzacji – otwiera się więcej kanałów potasowych, niż było otwartych przed depolaryzacją. Zjawisko, które doprowadza do zwiększenia progu aksonu.

SYNAPSY

1. Elektryczne

2. Chemiczne

Łączą komórkę nerwową z kolejną komórką – może to być efektor albo neuron

Synapsa elektryczna – jeśli występuje ścisłe połączenie błon presynaptycznej i postsynaptycznej; występują między nimi kanały (mogą zostać przekazana jony potasu i sodu); potencjał czynnościowy w komórce presynaptycznej powoduje bezpośrednią depolaryzację i wywołanie potencjału czynnościowego w komórce postsynaptycznej (koneksony – połączenia)

Synapsa chemiczna – sygnał przechodzi za pomocą neurotransmitera; w komórce postsynaptycznej znajdują się receptory – różne dla różnych przenośników (każda komórka nerwowa nie ma wszystkich receptorów!, będą miały takie, do jakich są przystosowane, tak samo w wypadku efektorów), neuron inhibitorowy – jeżeli produkuje taki neurotransmiter, który wywoła u innego otworzenie kanałów potasowych i hyperpolaryzację;

Synapsy neuron-neuron

Różne typy połączeń: synapsy pojedyczne, perforowane oraz wielokrotne.

NEUROTRANSMITERY

Acetylocholina – stymulacja efektora – mięsień szkieletowy, poprzecznie prążkowana – fuzja pęcherzyków z acetylocholiną z błoną presynaptyczną jest możliwa dzięki transportowi wapnia. Komórka postsynaptyczna musi zawierać odpowiedni receptor – musi on umożliwić wywołanie potencjału czynnościowego; rozchodzi się on wzdłuż włókna mięśniowego.

W zależności od tego w którym miejscu działa jest czynnościowym bądź inhibitorowym; zależy to od rodzaju receptora

RECEPTORY

Receptor nikotynowy – acetylocholina – w mięśniu szkieletowym – bardzo łatwo ulega zablokowaniu przez nikotynę (jest bardzo wrażliwy); jest to białko transmembranowe; acetylocholino estaraza hydrolizuje wiązanie w acetylocholinę – powstaje cholina

Acetylocholina – inhibicja efektra – mięsień serca – zwiększa przerwy między skurczami serca (zwalnia jego pracę)

Inny typ receptora – receptor wywołujący kaskadę przekazywania sygnału – występuje pośrednie białko – białko G – gdy acetylocholina wiąże się z tym białkiem dochodzi do jego fosforylacji (GDP), podjednostki tego białka odłączają się i łączą z odpowiednimi kanałami (otwieranie dodatkowych kanałów potasowych – wywołując hyperpolaryzację – receptor muskarynowy

GLICYNA – NEURON – INHIBICJA NEURONÓW

Glicyna – wywołuje hyperpolaryzację neuronu postsynaptycznego.

USUWANIE NEUROTRANSMITERA ZE SZCZELINY SYNAPTYCZNEJ

Rozkład enzymatyczny w błonie postysynaptycznej

Resorpcja przez kolbki synaptyczne

Dyfuzja na zewnątrz szczeliny

Acetylocholinoesteraza – enzym, który hydrolizuje wiązanie estrowe między choliną i kwasem octowym w acetylocholinie; cholina jest resorbowana przez błonę neuronu presynaptyczny (w przypadku połączenia neuron – mięsień szkieletowy) kwas octowy jest rozkładany

INTERPRETACJA IMPULSÓW

różna bariera stymulacji

wiele neuronów odbiera ten sam bodziec

częstotliwość pobudzania

odpowiedź to wypadkowa działania neuronów wzbudzających i inhibitorowych (nie odczuwamy 01 a neurony tak działają)

TOKSYNA BOTULINOWA – pochodzi od mikroorganizmów

Szczelina synaptyczna

Toksyna botulinowa – aktywna w połączeniach neuromotorycznych – najgorszą rzeczą w wyniku działania tej toksyny jest zatrzymanie oddechu. Fuzja z acetylocholiną zależy od wapnia oraz innych białek w pęcherzyku, by nastąpiło uwolnienie neuroprzekaźnika. Obecność tych białek uniemożliwia uwolnienie acetylocholiny. Mięśnie są w stanie relaksacji, nie kurczą się; dezorganizacja oddechu.

SARIN – zaplanowana i stworzona przez człowieka

Ogólnie groźne są związki fosforoorganiczne. (fosfoniany) wiązanie PC jest wiązaniem bardzo stabilnym.

Bardzo wiele enzymów hydrolizuje związki w taki sposób, że węgiel, który zawiera grupę karboksylową, hybrydyzacja sp3 węgla w sarinie tak trwale wiąże się z takim enzymem, że dezaktywuje go.

W tym przypadku sarin dezaktywuje acetylocholinoesterazę przez co prowadzi do uniemożliwiania pozbywania się choliny ze szczeliny

RECEPTORY

• Mechanoreceptory – wrażliwe na nacisk, zmiany ciśnienia

• Termoreceptory

• Chemoreceptory – wrażliwe na połączenia z jakimś związkami chemicznymi

• Fotoreceptory – na zmianę wynikającą z absorbcją promieniowania określonej długości

• Nocyceptory – receptory bólu

Receptory są uorganizowane w narządy. Wiele z nich znajduje się w skórze (choć to nie jest narząd). Receptory – zakończenia komórek nerwowych. Receptory bólu – najczęściej dendryty leżące bezpośrednio pod nabłonkiem. Mogą to być struktury bardziej złożone jak ciałka Meissnera.

NARZĄDY ZMYSŁÓW

WĘCH – chemoreceptory znajdują się w jamie nosowej; wystające dendryty tworzą włoski węchowe; układ o niskiej czułości – przyzwyczajamy się do zapachów, bo komórki nerwowe mają bardzo małą liczbę receptorów i szybko są one zapełniane

SMAK – podobna konstrukcja (chemoreceptory), zasada działania jest podobna, elemenetem receptorowym są komórki nerwowe z zakończeniami na powierzchni języka; osoby pozbawione węchu mają problem z odczuwaniem smaku;

WZROK – komórki zawierają białka, które mogą absorbować promieniowanie i zmieniać swój kształt, a ta absorpcja może wywołać potencjał czynnościowy; nerw wzrokowy – droga wstępująca; komórki receptorowe: pręciki – odpowiedzialne za widzenie nocne; czopki – rozróżnianie kolorów w ciągu dnia.

SŁUCH I RÓWNOWAGA – mechanoreceptory (wrażliwe na zmianę nacisku); włoski czuciowe wyściełają ślimak i wnętrze ucha (dendryty) dają one początek nerwowi słuchowemu;

Jens Skou – 1997 otrzymał nagrodę nobla wraz z P Boyer i J Walker za ATPazę sodowo potasowej (Na+, K+ ATPaza)

KOMÓRKA MIĘŚNIOWA – PRACA MIĘŚNI

MIĘŚNIE

1. WYMAGAJĄ ATP – źródło: nie tylko procesy oddechowe, ale też procesy fermentacyjne i specjalne białka

2. BARDZO EFEKTYWNE – niski nakład energetyczny, a duża praca; ekonomiczna praca

3. PRACA – SKURCZ – praca zawsze wiąże się ze skurczem

4. KAŻDY MIĘSIEŃ MA ANTAGONISTĘ – skurcz jednego powoduje relaksację drugiego

ŹRÓDŁA ATP

Fosfokreatyna + ADP kreatyna + ATP

Glukoza + 2ADP + 2P 2 kwas mlekowy + 2ATP (mamy stężenie graniczne kwasu mlekowego, które tolerujemy; kwasica mleczanowa może doprowadzić do śmierci; kwas mlekowy jest metabolizowany w momencie po wysiłku, gdy mamy odpowiednią ilość tlenu)

Powyższe są dla ciężkiej pracy, dużego wysiłku;

Glukoza + 6O2 + 36ADP + 36P 6CO2 + 6H20 + 36 ATP

W momencie umiarkowanego wysiłku;

Kwas tłuszczowy (C16) +23O2 +129ADP +129P 16CO2 + 16H2O + 129ATP

Przy długim wysiłku, brak glukozy;

TYPY MIĘŚNI: GŁADKIE, POPRZECZNIE PRĄŻKOWANE, SERCA

1. Charakter pracy

1. Mięsień serca w określonych interwałach ulega skurczowi

2. Gładkie kurczą się wolno i wolno rozkurczają (mogą być długo skurczone)

3. Poprzecznie prążkowane kurczą się szybko, ale szybko muszą ulec relaksacji

1. Sposób aktywacji

1. Serce przez węzły w sercu, niezależnie od naszej woli

1. Miejsce występowania

WŁÓKNO MIĘSNIOWE – komórka mięśniowa

m. poprzecznie prążkowany

Układ równoległy elementów białkowych (struktura białkowa to miofibryla – złożona z elementów białkowych); otoczone sarcolemmą; sarcoplasma – szczątkowe elementy cytoplazmy; jądro komórkowe (występuje ich kilka) występują peryferycznie (pod samą sarkoplazmą); każda miofibryla otoczona mitochondriami; rozbudowane ER – retikulum sarkoplazmatyczne – charakterystyczne dla włókna mięśniowego – jest to rezerwuar kationów wapniowych – pełnią ważną rolę w procesie skurczu mięśnia; ER podzielone na segmenty – kanały, przez które intensywnie transportowane kationy wapnia – tubule T (inaczej transportujące kationy wapniowe) – dzielą na poszczególne segmenty; segmenty ER nakładają się z segmentami funkcjonalnymi mięśni (sarkomerami – a dokładniej linie Z oddzielające sarkomery); miofibryla – ściśle przylegające do siebie miofilamenty; ilość włókien mięśniowych podczas naszego życia nie zmienia się (przyrost masy mięśniowe, to nie wzrost włókien mięśniowych, tylko miofibryli)

BUDOWA SEGMENTOWA – od najmniejszej struktury (już miofilamentu); miofilamenty składają się na sarkomery przedzielone liniami Z, które budują miofibryle, które tworzą włókna mięśniowe, następnie wiązkę mięśniową, a na końcu mięsień

MIOFILAMENTY – kilka rodzajów białek: miozyna (białko jednorodne, ma część włóknistą, ale część globularną – głowę miozyny; część włóknista wykorzystywana do tego, by mogła tworzyć układy, uorganizowanie w wyższe struktury; splecione ze sobą włókna miozyny są ułożone przeciwległe (główki na przeciwległych końcach)), aktyna (niejednorodny strukturalnie; 3 rodzaje białek (głównych): alfa aktyna – białko globularne; tropomiozyna – włókniste; troponina); występują też białka stabilizujące sarkomer – struktura Z, do której zakotwiczone są białka tytyna, nebulina i tropomodulina; tropomiozyna wykazuje powinowactwo do miejsc wiązania aktyny z miozyną; troponina miejsce wiązania kationu wapniowego – po przyłączeniu białko zmienia strukturę przestrzenną;

SYSTEMY TRANSPORTU WAPNIA

1. PMCA (Plasmamembrane Ca2+ - ATPaza) kationy wapniowe z cytoplazmy na zewnątrz komórki mięśiowej; powrót mięśnia do stanu relaksacji

2. NCX (Na+, Ca2+ - exchanger) „jonowymiennik”; z cytoplazmy na zewnątrz (dotyczy kationów wapnia, sód porusza się odwrotnie)

3. SERCA (Ca2+ pump of sarco[endo]plasmicreticulum) (pierwsza pompa, która została opisana) z cytoplazmy do ER – zapewnia repertuar kationów wapniowych w retikulum sarkoplazmatycznym

4. DHPR (dihydropyridinereceptor) do cytoplazmy z zewnątrz (bramkowane napięciem)

5. RyR (ryanodinereceptor) do cytoplazmy z ER – kanał wrażliwy na określone ligandy

6. IP3R (inositol 1,4,5-trisphosphate receptor) z ER do cytoplazmy

KANAŁY WAPNIOWE ATP-aza TYPU P – (SERCA – sarco-endoplasmatic reticulum Ca2+ ATP-aza)

RECEPTOR RIANODYNOWY – kanały bramkowane napięciem z receptorem dihydropirydynowym zawsze ułożone naprzeciw siebie; prawdopodobnie aktywowane przez te same czynniki; biorą udział w inicjacji skurczu mięśnia

RECEPTOR IP3 – niskocząsteczkowy związek, który wpływa na zamykanie i otwieranie kanałów; IP3 jest cząsteczką sygnalną – znajduje się w błonach cytoplazmatycznej w postaci związku dwufosforanowego; dopiero po uwolnieniu staje się to cząsteczka trójfosforanowa, która może przyłączyć się do receptora i umożliwić transport kationów wapnia

WAPŃ – funkcje regulacyjne; białka – calmoduliny – białka, które łączą się z wapniem; kompleks utworzony przez wapń i to białko aktywuje lub deaktywuje odpowiednie enzymy – jest to aktywny czynnik przekazu informacji w komórce; w komórkach występują różne calmoduliny

WŁÓKNO MIĘSNIOWE – KOMÓRKA – NEURON MOTORYCZNY

Każde włókno mięśniowe połączone jest z neuronem motorycznym – finalnie w mięśniu może tych układów być 100, 200 albo i więcej; przesunięcie wzajemne elementów aktynowych i miozynowych względem siebie.

PRACA MIĘSNI – REGULACJA SIŁY SKURCZU – zawsze kurczy się maksymalnie

1. Praca oparta o zasadę wszystko albo nic

2. Różna ilość włókien się kurczy – rekrutacja mięśni

3. Każda komórka posiada własny neuron motoryczny; każde włókno może ulec stymulacji niezależnie od innych

MIĘŚNIE GŁADKIE I SERCA

GŁADKIE: Zbudowane z 3 przylegających do siebie warstw komórek; budują organy, narządy wewnętrzne

SERCE: rozgałęzione włókna mięśniow; potencjał czynnościowy może być szybko i sprawnie przekazywany; dyski inter

MIĘŚNIE GŁADKIE

1. Naczynia krwionośne

2. Układ oddechowy i pokarmowy, moczowy, rozrodczy

3. Oko – akomodacja oka – odległość soczewki od siatkówki oraz zmiana średnicy źrenicy – mięsnie gładkie tworzą obrączkę wokół źrenicy

BUDOWA

1. Filamenty cienkie – aktyna z tropomiozyną; brak tropiny

2. Filamenty grube – miozyna z innym układem główek

3. Dodatkowo białka wspornikowe – w nich punkty – ciałka gęste – globularne punkty alfa aktyny i aktyniny – ograniczają elementy funkcjonalne

SKURCZ – skrócenie elementu funkcjonalnego mięśnia

MECHANIZM SKURCZU MIĘSNIA GŁADKIEGO

Wapń również odgrywa tutaj rolę; udowodniono również, że bierze tutaj udział trójfosforan inozytolu. Oparty jest również o zmianę struktury przestrzennej miozyny; inna rola wapnia (wcześniej odsłonięcie miejsc aktywnych na aktynie) tutaj zmiana konformacyjna miozyny;

Fosfataza miozyny – bierze udział w przykurczu mięśni; dodatkowa jej aktywacja przez czynniki powstałe, np. ze stresu, powoduje, że jest aktywna w złym momencie co prowadzi do powstania stanu przykurczu i w takim stanie mięsień gładki może wytrzymać przez bardzo długi czas; czynnikiem regulującym mogą być również hormony, np. noradrenalina.

MIĘSIEŃ SERCOWY

Wstawki interkalarne – połączenie jednego segmentu funkcjonalnego z drugim na zasadzie synapsy elektrycznej (dezmosomy działające jak synapsa) – po to, aby potencjał czynnościowy mógł odbywać się w sposób kontrolowany.

UKŁAD SZKIELETOWY

SZKIELET – PODPORA – DŹWIGNIA DLA MIĘŚNI

Funkcje:

1. Ochronna – fizyczna ochrona dla tkanek miękkich

SZKIELET HYDROSTATYCZNY

Wykorzystuje właściwości wody, czy płynów ciała, do utrzymania prawidłowego kształtu, pozycji.

EGZOSZKIELET

Szkielet zewnętrzny, pełni funkcje zarówno ochronną, jak i konstrukcję umożliwiającą przyczepienie mięśni, a co za tym idzie ruch. Występuje np. u owadów. Jest wydalany przez organizm w postaci płynnej – kutikula – która szybko twardnieje i tworzy taki egzoszkielet – miejsca, które muszą się poruszać nie są pokryte kutykulą. Wadą jest to, że on nie rośnie, musi zachodzić zjawisko linienia.

ENDOSZKIELET

Występuje we wnętrzu organizmu. Niekoniecznie musi on być zbudowany z kości – u rekina z tkanki chrzęstnej.

STRUKTURA KOŚCI

Osteocyty w matrix kostnej – odkładanej w postaci blaszek kostnych kolagen i wapń

Przebudowa kości – osteocyty i osteoklasty.

Rezerwuar wapnia i tłuszczu – tłuszcz magazynowany jest w szpiku żółtym, kostnym.

KOMÓRKI TKANKI KOSTNEJ

Osteoblasty – komórki kościotwórcze

Osteocyty – komórki kostne

Osteoklasty – komórki kościogubne

Kości wydłużają się poprzez odkładanie nowych warstw na tzw. płytce kostnej.

BUDOWA I FUNKCJE ELEMENTÓW MORFOTYCZNYCH KRWI

FUNKCJE:

• Transportowa

• Termoregulacyjna

• Ochronna i obronna

• Homeostaza

CYRKULACJA KRWI W ORGANIZMIE

• Żyły zbierają metabolity i krew z CO2 z tkanek, krew ulega natlenieniu i dostarcza tlen i składniki odżywcze

• Nigdy krew nie wylewa się z naczyń krwionośnych! Wymiana metabolitów i tlenu odbywa się za pomocą łożyska kapilarnego (sieć bardzo drobnych naczyń krwionośnych): ze stroną tętniczą (składniki odżywcze i tlen) i żylną (dwutlenek węgla)

• Naczynia włosowate – jedna warstwa komórek

• Wymiana gazowa – oparta o różnicę stężeń gazów – zjawisko dyfuzji

• Inne składniki – specyficzne dla każdego składnika (dla glukozy, itd.)

• Na drodze dyfuzji również zachodzi wymiana wody – na drodze osmotycznej

• Pozostałe elementy morfotyczne krwi nie wydostają się spoza naczyń

• Każde łożysko kapilarne ma swój zwieracz przedłożyskowy – po stronie tętniczej – są one otwierane i zamykane w zależności od potrzeby zaopatrzenia tkanki w tlen i składniki odżywcze (jeśli pracuje intensywnie to wszystkie są otwarte, gdy części tkanki nie wykorzystujemy to tylko część zwieraczy jest otwarta). W razie uszkodzeń organizmu – wszystkie zwieracze, które dostarczają tam krew, są zamykane

SKŁAD KRWI

Krew – 5-6 litrów

• Osocze – 55% objętości

• Elementy morfotyczne – 45%

1. Trombocyty – krzepnięcie krwi

2. Erytrocyty – nie komórki, a elementy komórkopodobne – nie posiada jądra, transport gazów

3. Leukocyty

1. Granulocyty – zawierają w swoich strukturach elementy, które nazywa się granulami – wydzielony obszar komórki z określonymi składnikami (charakterystycznymi) otoczone błoną cytoplazmatyczną

1. Neutrofile – obojętnochłonne

2. Eozynofile – kwasochłonne

3. Bazofile – zasadochłonne

1. Agranulocyty - nie zawierają wewnątrz struktur wydzielonych obszarów

1. Monocyty

2. Limfocyty

• Limfocyty B

• Limfocyty T

Leukocyty można podzielić na fagocytujące i niefagocytujące. Fagocytujące to zarówno granulocyty i agranulocyty: neutrofile (to granulocyty zdolne do fagocytozy) (najszybciej przemieszczają się); wśród agranulocytów tymi komórkami są monocyty (zdolność do fagocytozy jest dużo większa od monocytów; jest formą niedojrzałą – forma dojrzała to makrofag); pozostałe nie mają zdolności do fagocytozy.

Niefagocytujące – ich funkcja nie jest do końca poznana, a ich ilość jest bardzo ważną cechą diagnostyczną w przypadku wielu chorób. Na pewno wydzielają związki chemiczne wabiące makrofagi i neutrofile.

Limfocyty – nie mają granuli (niczego nie wydzielają), nie fagocytują – składają się na nasz układ immunologiczny

OSOCZE

• 90% - woda

• 60% białek to albuminy – regulują potencjał osmotyczny (od tego zależy w którą stronę przemieszcza się woda, z żył, czy do żył)

• 35% białek to globuliny – przeciwciała gamma globuliny – pochodzą od limfocytów B

• Fibrynogen – białko, które po przekształceniu w formę aktywną (fibrynę) tworzy skrzepy

• 1% - inne składniki: sole, witaminy, hormony, gazy…

Komórki krwi pochodzenie

Multipotencjalne komórki macierzyste – znajdują się nie tylko w kościach długich, ale też płaskich (tam czerwony szpik i komórki pnia). Z nich mogą wytworzyć się wszystkie składniki morfotyczne krwi.

KONTROLA RÓŻNICOWANIA

Hormony:

1. Erytropoetyna – wpływa na dojrzewanie krwinek czerwonych (w którym momencie będą one dojrzewać)

2. Trombopoetyna – związany z dojrzewaniem płytek krwi

Interleukiny – co najmniej 12 rodzajów

Cytokiny

DOJRZEWANIE ERYTROCYTÓW

1. Erytropoetyna – hormon, w skrócie epo

2. Erytropoeza – proces

3 lub 4 dnia tracą jądro komórkowe – traktuje się je wtedy jako elementy komórkopodobne

Zawartość w krwi: 4,5-5mln/mm3

Niedojrzała forma – retikulocyty

Dwuwklęsłość – występuje u człowieka

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA ERYTROCYTÓW:

• Homeostaza – poryny jądrowe, transport jonów – utrzymanie odpowiedniego potencjału osmotycznego

• Białka błonowe – grupy krwi, czynniki antygenowe, ich brak = grupa krwi 0

• Energia z beztlenowej glikolizy (90%) i szlaku pentozowego (10%, NADPH) – zasila erytrocyt; nie potrzebują one zbyt dużych wartości energii (wypełnione hemoglobiną, która sama w sobie ma duże powinowactwo do gazów – nie wymaga to nakładu energii)

• Erytrocyty to świetny model do badań transportu przez błony cytoplazmatyczne – to co obserwujemy to tylko zachowanie zewnętrznej błony cytoplazmatycznej

• Technika inside-out – odwrócenie na lewą stronę błony erytrocytów – wyeksponowanie na zewnątrz wszystkich składników, które znajdują się wewnątrz komórki

• 120 dniowy cykl życia – degradowane są na różnej drodze – najważniejszym elementem jest degradacja hemu (współtworzącego hemoglobinę), degradacja białek i błon nie stwarza problemu; elementy hemu muszą być zdegradowane i wydalone na zewnątrz; w 90% wydzielany jest hem w wątrobie – makrofagi fagocytują erytrocyty, aminokwasy są dalej wykorzystywane, rozkładowi ulega hem (wykorzystywane są nawet barwniki – bilirubina do emulgacji tłuszczu)

DEGRADACJA UKŁADU HEMOWEGO

HEMOGLOBINA

Struktura IV – rzędowa

Białko allosteryczne – układ trójwymiarowy, sferyczny

Efektory: H+, CO32-, Cl-, 2,3-BPG – wpływają na zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu (zmiana powinowactwa) BPG – ponad 20krotnie obniża zdolność związanie tlenu

Transport O2, CO2, NO

NO – regulacja ciśnienia krwi rozszerzenie naczyń, agregacja płytek krwi

Deoksyhemoglobina(T) oksyhemoglobina(R)methemoglobina(Fe3+)

Methemoglobina wiąże wodę

Wiązanie tlenu – protoporphyrina IX z Fe2+ tworzy prawidłowy układ hemowy – cząsteczka tlenu łączona jest poprzez wiązanie koordynacyjne; hem tworzy tetrapirolowy układ makrocykliczny; kooperatywne wiązanie tlenu (każda następna cząsteczka wiązana jest łatwiej, tak samo jest z uwalnianiem, każda kolejna jest uwalniana łatwiej) – wiązanie zmienia układ, konformację, cząsteczek hemoglobiny, zmiana jednego fragmentu powoduje, że kolejne przychodzą łatwiej

WIĄZANIE TLENU PRZEZ HEMOGLOBINĘ – MODEL Monoda, Wymana, Changeux

Założenia:

Konformacje: T lub R – wszystkie podjednostki mają tę samą konformację (dotyczy jednej cząsteczki hemoglobiny, a nie wszystkich w erytrocycie)

T – małe powinowactwo do tlenu

R – duże powinowactwo do tlenu

Wiązanie:

…każdej kolejnej O2 – wzrost prawdopodobieństwa przyjęcia formy R – przez każdą podjednostkę

…cząsteczek O2 (1 do 4) – wzrost T/R do 9000x; od wartości 126; 1,76; 0,025; do 0,00035

KRZYWA DYSOCJACJI HEMOGLOBINY

Łatwiejsze wiązanie: Niskie stężenie 2,3 DPG, H+, CO2 i niska temperatura sprzyjają wiązaniu tlenu (w płucach)

W tkankach łatwiejsze uwalnianie; wysokie stężenie: 2,3 DPG, H+, CO2 i wyższa temperatura w tkankach

MIOGLOBINA – TKANKA MIĘSNIOWA

Ułatwia transport tlenu w aktywnych komórkach mięśniowych

Białko wspomagające – tkanka mięśniowa wymaga dużej ilości tlenu – włączane jest wtedy dodatkowe białko – mioglobina

FUNKCJE ERYTROYTÓW

WYMIANA GAZOWA

Erytrocyt pozbawiony jądra

Każdy pęcherzyk płucny – pojedyncza warstwa komórek – otoczony jest naczyniami włosowymi z łożyskami

Błony wymiany gazowej muszą być wilgotne – wymiana gazowa zachodzi, gdy gaz rozpuszczony jest w tej warstwie wilgotnej, powierzchnia płuc musi zatem być zwilżona (50% lub więcej tego co pijemy nawilża płuca – usprawnia układ oddechowy)

Gdy hemoglobina wysyci się całkowicie tlenem to dodatkowa ilość może się rozpuścić w cytoplazmie – hemoglobina łącząc się z kolejnymi pęcherzykami tlenu powoduje, że w cytoplazmie to stężenie tlenu jest prawie bliskie zeru.

CO2 dostające się do hemoglobiny (dyfunduje w prosty sposób do wyrównania stężeń); Anhydraza węglanowa – katalizuje reakcję łączenia dwutlenku węgla i wody; powstawania węglanu; cząsteczki CO2 są natychmiast usuwane, związku z czym stężenie CO2 jest praktycznie równe zeru, może on ciągle dyfundować; dodatkowo dostarcza protonu, który napędza uwalnianie tlenu; tlen dostarczany do tkanek jest automatycznie wykorzystywany jako akceptor w łańcuchu redox, nie gromadzi się w tkankach, a jego stężenie w tkankach jest bliskie zero.

Im wyższa temperatura w tkankach tym lepiej dyfunduje do nich tlen (dlatego bardziej aktywne komórki są lepiej utleniane). Ponadto zakwaszenie środowiska spowodowane obecnością dwutlenku węgla ułatwia uwalnianie tlenu. W tkankach stężenie tlenu jest bliskie zeru, bo automatycznie jest on zużywany jako akceptor protonów i elektronów w procesie oddychania komórkowego.

Aby zjawisko dyfuzji dwutlenku węgla do krwinek czerwonych nie zatrzymało się przy wyrównaniu stężeń, anhydraza węglanowa znacznie przyspiesza reakcje między wodą i dwutlenkiem węgla, tworząc kwas węglowy, a dalej jony i przez to obniżając stężenie dwutlenku węgla w krwince. Powstaje też anion wodorowęglanowy, który buforuje nie tylko cytoplazmę w erytorocycie, ale też krew. Dwutlenek węgla jest zatem transportowany za pomocą: Hb(CO2) lub HCO3-.

W płucach temperatura niższa – zatem lepsze wiązanie tlenu i uwalnianie dwutlenku węgla z cząsteczek hemoglobiny – musi być znowu zachowana różnica stężeń. W płucach anhydraza węglanowa przeprowadza reakcję odwrotną – rozkładanie kwasu węglowego na wodę i dwutlenek węgla, dzięki temu w płucach zostaje utrzymywana właściwa różnica stężeń.

EFEKT BOHRA

Zmiana konformacyjna hemoglobiny związana z obecnością jonów wodorowych, pochodzących z rozpadu H2CO3. Sprzyja to uwalnianiu tlenu. H+ HbH+, a HbO2 O2;

Transport do krwiobiegu anionu wodorowęglowego jest transportem wymiennym, do wnętrza erytrocytu dostaje się anion chlorkowy.

PŁYTKI KRWI – TROMBOCYTY

• Cytoplazma megakariocytów do 3000 płytek

• Czas życia – 8-14 dni – najkrótszy czas życia ze wszystkich elementów morfotycznych krwi

• 30% nowych płytek magazynowanych jest w śledzionie – jest ona organem rezerwuarowym

USZKODZENIE NACZYNIA KRWIONOŚNEGO

1. Obkurczenie ścian naczynia krwionośnego – zmniejszony upływ krwi z uszkodzonego naczynia, brak krzepnięcia krwi

2. Płytki przywierają do włókien kolagenowych w uszkodzonej ścianie naczynia krwionośnego – utworzenie czopu płytkowego; brak procesu krzepnięcia krwi

3. Uszkodzone ściany naczynia i płytki krwi uwalniają substancje, które aktywują czynniki biorące udział w procesie krzepnięcia krwi seria reakcji z udziałem czynników odpowiedzialnych za proces krzepnięcia krwi aktywator protrombiny protrombina (aktywator protrombiny, Ca2+) w trombinę; fibrynogen (trombina, Ca2+) w włókno fibrynowe skrzep; czerwone krwinki wplątane w sieć włókien fibrynowych wzmacniają konstrukcję skrzepu

Aktywacja płytek – trombina, ADP, kolagen – wytworzenie pseudopodiów

Po aktywacji uwolnienie ziarnistości – dalsza agregacja płytek

Tor zewnątrzpochodny:

1. Uszkodzenie tkanki

2. Czynnik tkankowy

3. VII czynnik tkankowy – VIIa

Tor wewnątrzpochodny:

Ogólnie 13 czynników krzepnięcia krwi; krzepnięcie dopiero na końcu – bo proces wieloetapowy; niektóre czynniki aktywowane przez jeden bądź grupę innych czynników

Witamina K – synteza cząsteczek protromibny

Jony wapnia – najczęściej działa jako aktywator wraz z innymi czynnikami aktywującymi kolejne etapy procesu krzepnięcia krwi

Trombokinaza – katalizuje przekształcenie protrombiny w trombinę; wydzielana przez uszkodzone płytki

USUWANIE SKRZEPU

Plazminogen – plazmina (forma aktywna)

Plazminogen – występuje ciągle w osoczu w określonym stężeniu, jak inne białka nieaktywne biorące udział w procesie krzepnięcia krwi

Plazmina – hydrolizuje fibrynę

Na możliwość usuwania skrzepu wpływa kilkadziesiąt czynników aktywujących przekształcenie plazminogenu do plazminy;

Czynniki wpływające przekształceniu: czynniki XIa, XIIa – te same, które biorą udział również w aktywowaniu tworzenia skrzepu; tkankowy czynnik aktywujący tPA – wydzielany przez ściany; urokinaza – umożliwia powstanie aktywnej plazminy; tPA oraz urokinaza podlegają innego rodzaju kontroli ze strony inhibitorów tkankowych

Kolejny rodzaj kontroli, po aktywowaniu plazminy może dojść do zatrzymania usuwania skrzepu – tym czynnikiem jest trombina – z jednej strony aktywator tworzenia fibryny, z drugiej inhibitor plazminy.

Istnieje wiele odmian hemofilii – w zależności, od którego czynnika brakuje;

HEMOSTAZA

Równowaga między procesem koagulacji a fibrynolizą

Test tromboplastynowy - stosowany w medycynie do ustalenia równowagi między procesami koagulacji i fibrynolizą

LEUKOCYTY

Element diagnostyczny – około 6 tysięcy / mm3 krwi – najczęściej podaje się to w rozdzieleniu na poszczególne leukocyty

NEUTROFILE – GRANULOCYTY

Fagocytują, są elementem nieswoistych odpowiedzi naszego organizmu, czyli wrodzonych, bardzo szybko przemieszczają się w krwiobiegu do miejsc jakiś zmian

EUOZYNOFILE – GRANULOCYTY

Nie fagocytują, granule uwalniają enzymy na zewnątrz leukocytu, niszczą pasożyty jelitowe, wpływają na procesy alergiczne (im ich więcej to wzmaga się reakcja alergiczna)

BAZOFILE – GRANULOCYTY

Nie fagocytują; w granulach: histamina (stymulują reakcje alergiczne, jeżeli w zbyt wysokich stężeniach to dochodzi do wzmożonych reakcji alergicznych), heparyna (spowalnia proces krzepnięcia krwi), interleukina (aktywacja limfocytów B); odpowiadają za reakcje alergiczne

AGRANULOCYTY – MONOCYT

Największa komórka żerna – makrofag; może fagocytować na raz dużo komórek bakteryjnych i innych struktur obcych; bardzo wolno się przemieszczają; makrofagi produkują interferon – może indukować odpowiedź immunologiczną organizmu

LIMFOCYTY – AGRANULOCYTY

B, T – tworzą układ immunologiczny ssaków

Antygen – specyficzny obcy materiał, wprowadzony do organizmu

INWAZJA PATOGENÓW:

1. Mechanizmy nieswoistej odporności (nie ulega modyfikacji, nie jest specyficzny dla danego czynnika wywołującego infekcję; nie rozróżniają antygenu):

1. Bariery: skóra, śluzowa wyściółka dróg oddechowych

2. Kwaśne wydzieliny i enzymy żołądkowe

3. Fagocyty (stan zapalny – miejsce, w którym dochodzi do infekcji, najczęściej dochodzi tam do lokalnej reakcji zapalnej; pojawiają się tam eozynofile, bazofile i makrofagi; miejsce lokalnego podniesienia temperatury ciała, większy obieg krwi, obrzęk; gdy temperatura ogólnoustrojowa jest podniesiona to ogólnoustrojowa infekcja; wyższa temperatura sprzyja procesom zdrowienia, nie należy jej gwałtownie zbijać, gdy temperatura jest nieznacznie podniesiona) – fagocytoza

4. Interferon

1. Mechanizmy swoistej odporności:

1. Limfocyty T

1. Komórki zainfekowane wirusem

2. Grzyby

3. Robaki

4. Obce tkanki

5. Ostatecznie odporność komórkowa – przez kontakt fizyczny komórek; odpowiedź całej komórki

1. Limfocyty B

1. Bakterie

2. Zewnątrz-komórkowa faza infekcji wirusowej

3. Ostatecznie odporność humoralna – bo wywołane przez białka, które dostały się do obiegu – w efekcie odpowiedź wydzielonych substancji

ODPORNOŚĆ SWOISTA

Kompetencja komórki – dojrzewanie limfocytów

Dojrzewanie limfocytów w grasicy – limfocyty T – migracja do węzłów limfatycznych, gdzie pobudzenie przez antygen – różne typy limfocytów T – odporność komórkowa

Limfocyty B są aktywowane dopiero, gdy odporność komórkowa jest niewystarczająca – zapobiega to wytwarzaniu dodatkowych przeciwciał

Dojrzewanie limfocytów w bursie Fabrycjusza (u ptaków) – limfocyty B (dojrzały limfocyt B może wytworzyć przeciwciała, jeśli jest aktywowany określonym typem limfocytu T – element konieczny) – migracja do węzłów limfatycznych, gdzie pobudzenie przez antygeny – komórki plazmatyczne (odporność humoralna)

ODPORNOŚĆ SWOISTA – na eportalu

Wtórna odpowiedź immunologiczna – wywoływana przez komórki pamięci, natychmiastowa reakcja (nie dni, a godziny)

Komórki plazmy – powstają przez podział pojedynczej komórki B – produkują przeciwciała

1. Pamięć immunologiczna

2. Pierwotna odpowiedź immunologiczna – kontakt limfocytu a makrofagiem

3. Wtórna odpowiedź immunologiczna – gdy z już wcześniej powstałymi komórkami pamięci

4. Aktywna odpowiedź immunologiczna – produkowane przeciwciała przez nasz organizm

5. Pasywna odpowiedź immunologiczna – dostarczanie gotowych przeciwciał z surowicą (już u niemowląt, bo mają niedojrzały układ, szczególnie nieefektywny do 3 roku życia)