TEMAT: Budowa komórki.

Woda – ponad 70%,

Białka - proste, np. albuminy, histony

Złożone, np. nukleoproteidy, glikoproteidy

Tłuszcze

Węglowodany

Składniki mineralne

Kwasy nukleinowe

Budowa błony komórkowej.

Model budowy Singer’a – Nicholsona, tzw. Płynna mozaika.

– podwójna warstwa lipidowa z zatopionymi w niej białkami.

- asymetryczna,

- grubość ok. 8 nm,

- białka 60%

- lipidy 30%

- węglowodany 10%

Białka błony komórkowej.

1. Integralne

• Połączone z lipidami,

• Zwykle nierozpuszczalne,

• Oddzielić je można od błony komórkowej za pomocą detergentów i rozpuszczalników organicznych,

• Przykłady: białka enzymatyczne, glikoforyna, białka tworzące receptory błonowe.

1. Powierzchniowe

• Wolne od lipidów,

• Są białkami rozpuszczalnymi,

• Z błony możemy je wyodrębnić za pomocą wody, roztworów soli.

• Przykłady: spektryna.

Lipidy błony komórkowej

1. Dwuwarstwowa konfiguracja.

• Grupy hydrofilne ( powinowactwo do wody) skierowane są na zewnątrz,

• Grupy hydrofobowe skierowane są do wewnątrz.

1. Lipidy budujące

• Głównie fosfolipidy, cholesterol (ok. 33%) i nieznaczne ilości glikolipidów,

• Cząsteczki lipidów mają zdolność do przemieszczania się, tzw. Ruchy Flip – flop.

Płaszcz komórkowy, tzw. Glikokaliks.

• Jest wytworem komórki i stanowi funkcjonalną całość z błoną komórkową (plazmo lemmą).

• Są to węglowodany połączone z białkami (glikoproteidy), lub też z lipidami (glikolipidy).

• Funkcja:

- osłania błonę komórkową,

- zespala komórki,

- wiąże substancje pobierane do wewnątrz,

- posiada właściwości antygenowe.

Transport komórkowy.

Podział:

• Transport przez błonę

a). bierny:

- prosty i ułatwiony ( tlen, dwutlenek węgla, azot, mocznik),

- zgodnie z gradientem stężeń, nie wymaga energii

b). aktywny:

- pierwotny (pompa sodowo – potasowa),

- wtórny, wbrew gradientowi stężeń, wymaga energii.

• Transport przy udziale błony, ale nie przez błonę, tzw. Cytoza, czyli transport pęcherzykowy.

a). endocytoza

b). egzocytoza

c). transcytoza – przejście tranzytem przez komórkę.

• W zależności od wielkości i rozproszenia cząsteczek wyróżniamy:

a). pinocytoza – substancje płynne,

b). fagocytoza – substancje stałe,

c). uniport – transport jednej substancji,

d). symport – transport dwóch różnych substancji w tą samą stronę,

e). antiport – transport dwóch różnych substancji w przeciwną stronę.

Cytoplazma podstawowa – hialoplazma.

• Wewnętrzne środowisko komórki dla wszystkich organelli i dla cytoszkieletu,

• Jest bezpostaciowa i ma właściwości koloidalne

• Zapewnia komórce elastyczność, lepkość i wytrzymałość mechaniczną.

Cytoszkielet.

1. Mikrotubule

2. Mikrofilamenty

3. Filamenty pośrednie

Ad.1. Mikrotubule

• Zbudowane z białka tu buliny,

• Jednostka budowy – protofilament (13)

• Budują rzęski, witki, wrzeciono podziałowe.

Ad.2. Mikrofilamenty

• Struktura włókienkowa (5-7nm), spolaryzowane

• Zbudowane z białka aktyny G i F, które w interakcji z miozyną odpowiedzialne są za skurcz w mięśniach.

• Udział w podziale komórki, w endocytozie, w ruchu i w skurczu

• Tworzą szkielet podtrzymujący błonę komórkową

• Tworzą zrąb mikrokosmków

• Odpowiedzialne są za zmianę kształtu komórki

Ad.3. Filamenty pośrednie

• Średnica 8-10 nm,

• Pełnią funkcję strukturalną,

• Odpowiedzialne są za stabilność komórek,

• Wyróżniamy:

a). filamenty keratynowe – w naskórku,

b). filamenty desminowe – w mięśniach,

c). filamenty wimentynowe – w fibroblastach,

d). filamenty glejowe – komórki gleju,

e). neurofilamenty – komórki nerwowe.

Lizosomy

• pH 5,

• trawią materiał egzogenny i Endogenny,

• regulują wydzielanie hormonów tarczycy,

• podział:

a). lizosomy pierwotne – nie brały jeszcze udziału w trawieniu,

b). lizosomy wtórne – powstają poprzez połączenie lizosomów pierwotnych z materiałem, który ma być strawiony.

- autolizosomy = autofagosomy – trawią materiał endogenny np. zużyte mitochondria,

- heterolizosomy = heterofagosomy – trawią materiał egzogenny, który dostał się do komórki drogą pino- lub fagocytozy,

- ciała wielopęcherzykowe – trawią nadmiar błon,

- ciała resztkowe – zawierają niestrawiony materiał.

Lizosomy zawierają około 60 enzymów hydrolitycznych, np. proteazy, nukleazy, lipazy, glikozydazy, estrazy, fosfatazy.

Proteasomy

• odkryte w 1980 r. przez Wilka i Orłowskiego

• to cylinder zbudowany z 4 pierścieni białkowych i aktywatora

• odpowiedzialne są za pozalizosomową proteolizę białek (80-90%), warunkiem strawienia jest połączenie białka ze znacznikiem – ubikwityną.

• Degradacji w proteasomach ulegają białka denaturowane, regulatorowe, antygenowe oraz białka w procesie głodzenia,

• Obecność agresorów (agregaty proteasomów i ubikwityny) w chorobach Alzheimera i Parkinsona.

Peroksysomy

• Strukturalnie podobne do lizosomów, a funkcjonalnie do mitochondriów (powstaje w nich energia),

• Otoczone pojedynczą błoną proteidową,

• W centralnej części znajduje się krystaliczny rdzeń,

• Zawierają enzymy i oksydazy D i α – aminokwasów, oksydazę moczanową, peroksydazę,

• Funkcja:

- rozkład toksycznej wody utlenionej,

- metabolizm puryn, aminokwasów i lipidów,

- dostarczanie komórce ciepła (termogeneza).

Mitochondria.

• Kształt pałeczkowaty, stanowią 6-16% objętości komórki,

• Ich ilość w komórce zależy od jej rodzaju, a przede wszystkim od jej aktywności, najwięcej bo od 1000 do 2500 na komórkę znajduje się w komórkach wątroby.

• Budowa:

1. Błona zewnętrzna – zawiera wyspecjalizowane białka transportowe (poryny) – tzw. Sito molekularne

2. Błona wewnętrzna – z charakterystycznymi grzebieniami (najwięcej w mięśniu sercowym), których ilość i kształt są zależne od aktywności komórki, zlokalizowane są tu enzymy łańcucha oddechowego (proces oksydatywnej fosforylacji), czyli wytwarzanie ATP.

3. Macierz – zawiera enzymy cyklu Krebsa: rybosomy i mitochondrialne DNA (5% białek)

Defekty w mtDNA powodują liczne choroby mitochondrialne, np. encefalopatia mitochondrialna, padaczka mitochondrialna.

Siateczka cytoplazmatyczna.

• System kanalików i cystern – występuje w każdej komórce,

• Funkcja ogólna:

- magazynuje wodę i elektrolity,

• Podział:

1. Siateczka śródplazmatyczna gładka – SER, czyli bezziarnista bierze udział:

- w syntezie hormonów sterydowych i lipidów,

- w detoksykacji leków i substancji toksycznych.

1. Siateczka śródplazmatyczna szorstka (połączona z rybosomami) RER; szczególnie dobrze wykształcona w komórkach syntetyzujących białka.

- uczestniczy w produkcji białek wydzielniczych (na eksport), enzymów lizosomalnych i białek integralnych błon.

Aparat Golgiego.

• Zlokalizowany w pobliżu jądra komórkowego

• System cystern ( 4 – 6 cystern) tworzy diktiosom

• Liczne pęcherzyki sekrecyjne, woreczki,

• Każdy diktiosom jest spolaryzowany

- biegun bliższy – cis,

- biegun dalszy – trans.

• Funkcja – udział w sekrecji białek, ich modyfikacji oraz przebudowa błon.

Jądro komórkowe

• Najważniejsze z organelli komórkowych

• Średnica 5-10 nm,

• Zawiera około 99% materiału genetycznego

• Oddzielona od cytoplazmy otoczką jądrową (obecność licznych por)

Główne składniki jądra:

1. Chromatyna jądrowa.

• Zbudowana z DNA, białek histonowych i niehistonowych,

• Podczas podziału komórki powstają z niej chromosomy,

• Podstawową jednostką chromatyny jest nukleosom, składa się on z rdzenia (białka histonowe H2a, H2b, H3, H4), na który nawinięta jest 2*DNA; kolejne stopnie upakowania to nukleofilament, solenoid, włókno chromatyny, skondensowany chromosom metafazalny.

• W obrazie mikroskopowym wyróżniamy:

a). Euchromatynę – jasne pola chromatyny, w jej skład wchodzi DNA głównej frakcji (geny transkrypcyjne aktywne)

b). Heterochromatynę – skondensowana forma chromatyny w postaci pasm, grudek i ziaren,

- konstruktywna – charakterystyczna dla wszystkich danego organizmu; zawiera satelitarny DNA (bez informacji genetycznej),

- fakultatywna – typowa dla określonych populacji komórek.

c). Perichromatyna – to pozachromatynowy składnik jądra komórkowego zlokalizowany na obwodzie jądra; wyróżniamy w niej włókna (hnRNA – bezpośredni produkt transkrypcji) i ziarna (mRNA + białka),

d). Interchromatyna = zawiera rRNA.

1. Jąderko

• Nie jest otoczone błoną

• Zanika w profazie mitozy

• Budowa:

1. Chromatyna jąderkowa.

2. Ziarna około 15 nm – są prekursorami rybosomów,

3. Włókienka pre rRNA.

4. Białka jąderka np. polimeraza RNA I.

• Funkcja:

- wytwarza podjednostki rybosomów.

1. Macierz jądrowa

Interfaza

• G1 – trwa od końca mitozy do początku replikacji DNA; komórka jest aktywna metabolicznie (synteza błon organelli, zwiększenie ilości mitochondriów i peroksysomów); komórka podwaja swą objętość i masę.

• S – replikacja materiału genetycznego (synteza DNA); ilość DNA wzrasta dwukrotnie; w cytoplazmie intensywna synteza histonów i centriol; u człowieka trwa ok. 8 godzin.

• G2 – synteza białek wrzeciona podziałowego, głównie tubulina oraz składniki błony komórkowej; trwa zazwyczaj kilka godzin.

• GO – tu znajdują się komórki, które wypadają z cyklu; tracą zdolność do replikacji materiału genetycznego i się specjalizują; mogą wejść ponownie w cykl życiowy pod wpływem bodźca np. hormonu, czynnika wzrostu, itp.

W tej fazie znajdują się limfocyty B i T, komórki mięśniowe, nerwowe, komórki wątroby, nerki, trzustki.