Cytologia- nauka zajmująca się budowa i czynnością komórek i tkanek, należy do podstawowych nauk biomedycznych.
Mikroskopia optyczna- zjawiskiem najczęściej wyzyskiwanym w obserwacji i opisie struktur biologicznych jest interakcja promieniowania elektromagnetycznego z badanym obiektem. Od długości fali promieniowania elektromagnetycznego zależy wartość zwana zdolnością rozdzielcza.
Zdolność rozdzielcza- okresla w wymiarach liniowych najmniejszą odległość pomiędzy dwiema strukturami, które można rozpoznać jako dwie oddzielne struktury na obrazie. Zdolność rozdzielcza mikroskopów świetlnych sięga 0,2 mikrom, a zdolność rozdzielcza mikroskopów elektronowych, opartych o interakcję strumienia elektronów z badanym obiektem wynosi 1 nm.
Mikroskop optyczny – układ złozony z obiektywu i okularu oraz systemu oświetlającego dany obiekt. Jest to jeden z nielicznych przyrządów, który w nowoczesnym wydaniu osiągnął granice efektywności.
Mikroskopia w polu ciemnym- szczególna odmiana mikroskopii świetlnej . Mikroskop do badań w polu cieplnym różni się od mikroskopu zwykłego kondensorem, który w szczególny sposób określa badany obiekt. Do obiektywu mikroskopu wpadają wyłącznie promienie ugięte na strukturach obiektu. Promienie przechodzące przez obiekt, a nie ugięte, są z pola widzenia eliminowane. W tym oświetleni struktury rozpraszające światło są widoczne jako jasno świecące twory na ciemnym świetle.
Mikroskop fluorescencyjny- modyfikacja mikroskopu świetlnego. Za jego pomoca ogląda się preparaty sporządzone przy użyciu odczynników dających zjawisko fluorescencji. Preparat histologiczny zawierający związku fluorescencyjne jest oświetlany światłem pobudzającym fluorescencję, np. światłem UV. Światło eliminowane pod wpływem tego pobudzenia jest zawsze o większej długości fali. To światło jest obserowane okiem albo fotografowane. Światło pobudzające jest absorbowane przez odpowiedni filtr umieszony powyżej preparatu, tak, że nie dochodzi do oka obserwatora.
Mikroskop polaryzacyjny- wyzyskiwane jest w nim zjawisko istnienia w komórkach i tkankach struktur anizotropowych. Są to takie struktury czy substancje, w których światło biegnie z różną szybkością w zalezności od kierunku przebiegu. Mają więc one różne współczynniki załamania światła, zalezne od osi, w której to światło przebiega. Substancje anizotropowe nazywa się również dwójłomnymi, ponieważ można zmierzyć i podać dwa współczynniki załamania światła. Wielkość dwójłomności badanej struktury podaje się jako różnicę dwóch współczynników światła, a mierzy się opóźnieniem przebiegu promieni wolniej biegnących wobec szybszych. W mikroskopie polaryzacyjnym znajdują się dwie płytki- polaryzator i analizator- zbudowane z przejrzystego, polaryzującego światło materiału. Polaryzator jest wmontowany pod kondensatorem, analizator zaś nad obiektywem. Jeżeli płytki te są skrzyżowane, to światło nie dochodzi do okularu, a pole widzenia jest zupełnie ciemne. Dwójłomność dodatnia- włokien występujących w strukturach biologicznych będzie nazywać się taką sytuację, w której współczynnik załamania światła we włoknach będzie większy wzdłuż uch osi długiej niż poprzecznej. Dwójłomnością ujemną nazywa się sytuację odwrotną.
Mikroskop kontrastujący fazy- oraz mikroskop interferencyjny są używane do badań przyżyciowych komórek, np. hodowanych un vitro, niczym nie zabarwionych. Żywe komórki- obiekty fazowe- światło przechodzi przez nie jak przez przejrzysta, szklaną płytkę. Obserwator nie dostrzega żadnych zmian w natężeniu i w barwie, nie potrafimy ocenić fazy światła Światło przechodzące przez komórkę czy płytkę szklaną ulega zazwyczaj opóźnieniu, ponieważ współczynnik załamnia światła szkła czy komorki jest zazwyczaj większy od środowiska, w którym je badamy. Obrazy mikroskopowe są obrazami interferencyjnymi. W płaszczyźnie obrazu interferują ze sobą wiązki światła, ugięte na strukturach obiektu i wiązki światła tła, czyli promieni świetlnych, które przesły przez obiekt i nie uległy ugięciu Badania w mikroskopie fazowym powinno się prowadzić w świetle monochromatycznym, najcześciej zielonym. Mikroskop kontrastujący fazy zmienia więc przesunięcie fazowe światła przechodząc przez jego obiekty fazowe na zmiany w amplitudzie światła, które to zmiany są bezpośrednio czytelne dla oka, jak również dla płyt fotograficznych .
Mikroskop interferencyjny- w mikroskopie interferencyjnym można w dowolny, płynny sposób zmieniac wobec siebie przesunięcia falowe promieni tła i promieniu ugiętych przez badaby obiekt. Dzięki temu mikroskop staje się przyrządem, którym można w ułamkach długości fali świetlnej mierzyć przesunięcie fazowe światła przechodzącego przez badane struktury.
Mikroskopia konfokalna+- LSM mikroskop optyczny wykorzystującyc do tworzenia obrazów widmo światła widzialnego. Służy do dokonywania przekrojów optycznych obserwowanego obiektu. Za jego pomocą można tworzyć obrazy kolejnych warstw. Zasada działania- gdy w zwykłym mikroskopie optycznym ustawiamy ostro pole widzenia, nie widzimy wszystkich szczegółów równie ostro. Istnieje pojęcie głębi ostrości danego obiektywu- przy obserwacjach bezpośrednich stale porusza się śrubą mikrometryczną mikroskopu by oglądać warstwy leżące powyżej i poniżej płaszczyzny ostego widzenia. Nakładanie się promieni na ostry obraz, znajdujący się w płaszczyźnie ostrego widzenia nazywany jest konwolucją.
Mikroskop konfokalny – dopuszcza do płaszczyzny obrazu tylko te promienie, które SA ugięte na strukturach widocznych w płaszczyźnie ostrości widzenia obrazu mikroskopowego. Promienie ugięte na strukturach leżących w warstwach niżej lub bliżej są odfiltrowywane. Jest to laserowy mikroskop, źródłem światła jest laser, średnica promienia laserowego definiuje zdolność rozdzielczą mikroskopu. Promień laserowy skanujący badany obiekt jest uginany na jego strukturach tak samo jak w zwykłym mikroskopie optycznym. Do obiektywu mikroskopu są jednak dopuszczane jedynie promienie ugięte na strukturach leżących w płaszczyźnie ostrości widzenia obiektywu. Wszystkie inne promienie światła laserowego ugięte w strukturach leżących poniżej lub powyżej tej płaszczyzny zostają zatrzymane, odfiltrowane.
Mikroskopia elektronowa
Przygotowanie materiału do badań w mikroskopie elektronowym
Mikroskopia elektronowa jest techniką pozwalającą na badanie ultrastruktury materii żywej. Wymaga użycia mikroskopów elektronowych.
Mikroskop elektronowy przyrząd zbudowany podobnie, ale obrazy nie powstają na skutek interakcji promieni świetlnych z badanym obiektem lecz w wyniku rozpraszania przez badany obiekt wiązki elektronów. Mikroskop elektronowy jest rurą, w której wytwarzana jest wysoka próżnia. Na jednym końcu rury jest działo elektronowe, na drugim ekran fluorescencyjny. Obraz w mikroskopie elektronowym powstaje przede wszystkim w wyniku rozpraszania elektronów przez jądra atomów danego obiektu. Rozproszone elektrony nie trafiają do apertury soczewki, albo energia ich jest tak obniżona, że nie docierają do ekranu fluorescencyjnego. Im wyższa liczba atomowa tym większa efektywność rozpraszania elektronów. Ponieważ atomy zawarte w strukturach materii żwyej bardzo słabo rozpraszają elektrony wprowadzono specjalne techniki barwienia, polegające na wprowadzeniu do badanego obiektu atomów o wysokiej liczbie atomowej.
Metody barwienia komórek
Utrwala się w utrwalaczach, które je podbarwiają, np. utrwalacze zawierające czterotlenek osmu. Po utrwaleniu tkanki są przepajane monomerem żywic syntetycznych. Następnie powoduje się polimeryzację tych żywic.
Badanie materii żywej- nukleoproteiny czy kolagen najczęstszą metodą jest rozproszenie badanego materiału w postaci monomolekularnej błony na powierzchni np. wody i uniesienie tej błonki od spodu przez zanurzoną siateczkę pokrytą błonką węglową.
Barwienie za pomocą soli ołowiu, osmu, uranylu czy wolframu jest najprostszą techniką stosowaną w celu uzyskania kontrastowych skrawków.
Grupa cząsteczek nieprzejrzystych dla wiązki elektronów- wprowadzane jako znaczniki,
Mikroskopia elektronowa wysokowoltażowa- używane do badań metalurgicznych. Wiązka elektronów jest rozpędzana przez napięcia sięgające miliona woltów. Zaleta- bardzo dokładne.
Mikroskop elektronowy skanujący- SEM wyłącznie oglądamy powierzchnie badanych obiektów. Cienka wiązka jest sterowana w taki sposób jak wiązka elektronów w kineskopie telewizora, przemiata linia po linii powierzchnię oglądanego obiektu. Wybijane z powierzchni wtórne elektrony są zbierane i wzmacniane przez fotopowielacz, a sygnały z niego przenoszone SA linia po linii. Nieduża zdolność rozdzielcza.
Mikroskop tunelowy skanujący- STM pozwala na drodze skaningu odtwarzać ukształtowanie badanej powierzchni ze zdolnością rozdzielcza sięgającą średnicy poszczególnych atomów. Metalowy czyjnik, o ostrym końcy, którego ostrze składa się z kilku zaledwie atomów, przesuwany jest nad badaną powierzchnią linia po linie- powierzchnia przewodzi prąd elektryczny. Przy podwyższeniu napięcia uzyskuje się tzw. Tunelowy przepływ elektronów, pomiędzy ostrzem czujnika a obiektem badanym. Natężenie tego prądu tunelowego jest bardzo stromo zależne od odległości czujnika od obiektu. Przy przesuwaniu czujnika wzdłuż linii skaningu nad badanym obiektem, odległość czujnika od obiektu ulega zmianie, na skutek nierówności jego powierzchni. Są to nierówności wielkości średnicy atomu, ale wystarczająco duże, by zaburzyć przepływ prądu tunelowego.
Mikroskop rentgenowski
Stosuje się okrągłe tarcze Fresnela- wykonane ze złota, nie przepuszczające promieni X. W tarczy znajduje się seria koncentrycznych szczelin, na których przechodzące promienie ulegają odbiciu.
Zjawisko dyfrakcji promieniowania X zostało wykorzystane do badań struktury makrocząsteczek, takich jak białka czy kwasy nukleinowe. Siatkę dyfrakcyjną stanowi sieć kryształtu.
Utrwalanie proces powodujący śmierć komórek oraz prowadzący do pwostania szeregu artefaktów. Istotnym jest, aby przy oglądaniu utrwalonych preparatów zdawać sobie sprawę z tych artefaktów. Na przykład do badań chromatyny jądrowej stosuje się utrwalacze o niskim pH, zawierające kwas octowy. Do badań enzymatycznych utrwalacze powodujące możliwie mała denaturację białek. Inną grupę utrwalaczy stanowią roztworu soli chromu, które utleniając reszty aminokwasowe łańcuchów polipeptydowych tworza mostki chromowe pomiędzy nimi.
Liofilizacja i technika zamrożeniowo- zastępcza
Fizyczna metoda utrwalania. W obu metodach pierwszym etapem jest szybkie zamrożenie tkanki czy badanych komórek do temperatury ciekłych gazów. Najcześciej używa się do tego celu ciekłego azotu. Przy prawidłowym wykonaniu tej procedury woda zawarta w komórkach i tkankach ulega nitryfikacji, czyli zeszkliwieniu. Oznacza to, że nie powstają kryształy lodu, które niszczą strukturę komórek.
W następnym etapie przy zastosowaniu liofilizacji z zamrożonych tkanek usuwa się wodę przez sublimację lodu.
Zatapianie i skrawanie
Utrwalone tkanki muszą zostać skrojone na cienkie skrawki, przejrzyste dla promieni świetlnych w mikroskopii optycznej, a dla strumienia elektornów- w mikroskopii elektronowej. W tym celu fragmenty tkankowe zatapia się w środowisku, które przenikanie do wnętrzna zatapianych tkanek, a następnie po polimeryzacji lub przejściu ze stanu ciekłego w stały, pozwoli na uformowanie bloczka histologicznego. Bloczki z zatopionym fragmentem tkanki, skrawa się za pomocą specjalnych narzadzi zwanych mikrotomami.
Do zatapiania tkanek- w mikroskopie optycznym- używa się paraginy.- odwadnia się przez wprowadzenie do coraz bardziej stężonych roztworów alkoholu etylowego, a potem do ksylenu. Tkanki przepojonowe ksylenem przenosi się do ogrzanej, płynnej parafiny, która po pewnym czasie przepija te tkanki. Do badań w mikroskopie elektronowym tkanki przepajane są monomerem żywic syntetycznych.
Barwienie histologiczne
Najczęściej stosuje się barwienie struktur komórkowych i tkankowych wodnymi roztworami barwników. Aby mogły one dotrzeć do skrawków parafinowych trzeba wypłukać z nich paraginę, a skrawki przepoić woda. Barwniki dzieli się na kwaśne i zasadowe. Są to substancje zawierające grupy chromoforowi, najcześciej reszty azotowe. Barwniki łączą się z barwionym przez nie substratem, głównie z białkami i nukleoproteidami, grupami auksochromowymi.
Punkt izoelektryczny- poniżej grupy zasadowe, powyżej grupy kwaśne
Barwienie HE
Polega na kolejnym barwieniu roztworem hematoksyliny, która jest barwnikiem zasadowym, wybarwiającym jądra komórkowe, oraz roztworem eozyny, barwnikiem kwaśnym, wybarwiającym cytoplazmę.
Barwienie metachromatyczne
Polega na tym, że barwione struktury zostają zabarwione innym kolorem niż kolor barwnika użytego do barwienia. Ze zjawiskiem metachromazji ma się do czynienia np. przy barwieniu glikozaminoglikanów. Do barwienia tego używa się błękit toluidyny, który daje różowo fioletowe zabarwienie.
Barwienie polichromatyczne
Barwienie mieszaniną barwników zasadowych i kwaśnych. Barwienie wykonuje się też w diagnostyce wymazów komórkowych z róznych błon śluzowych.
Barwienie cytochemiczne i histochemiczne
Celem jest lokalizacja jakościowa, a czasem ilościowa, określonych substancji chemicznych wchodzących w skład struktury komórek i tkanek. Ten typ barwienia jest częścią metod stosowanych w cytochemii i histochemii. Barwienie histochemiczne opiera się zwykle na doborze odpowiedniej reakcji chemicznej, a powinno spełniac warunek swoistości, to znaczy wybarwiać wszytkie miejsca i tylko te miejsca, w których poszukiwania substancja się znajduje.
Barwienie odczynnikiem Schiffa:
Reakcja Feulgena
Służy do badań lokalizacji i ilości DNA w jądrach komórkowych. Odczynnik wykrywa grupy aldehydowe. Barwny związek- para fuksyna pod wpływem kwasu siarkowego zmienia się na bezbarwny związek, który jest odczynnikiem Schiffa. W obecności aldehydów odzyskuje barwę. Hydroliza kwaśna badanych skrawków przy użyciu HCl, rozrywanie wiązań pomiędzy purynami a dezoksyglukozą w cząsteczkach DNA, odsłaniając grupy aldehydowe.
REAKCJA PAS
Reakcja pozwala na wykrywanie polisacharydów wchodzących w skład mucyny w śluzie, glikozaminoglikanów czy kwasu hialuronowego. Utlenianie substratu zawartego w tkankach czy komórkach, zap omoca kwasu nadjodowego.
Reakcja Gomoriego
Reakcja histoenzymatyczna- służy do wykrywania enzymów fosfatazy zasadowej. Użycie substratu estrów fosforanowych glicerolu, na skutek hydrolizy uwalniają się reszty fosforanowe, które wytracone są z roztworu w postaci fosforanów wapnia.
Reakcje dwuazowe
Postępem w badaniu estraz było wprowadzenie substratów estrów beta- naftolu. Wskutek tego wypada z roztworu barwny osad w miejscu aktywności enzymatycznej.
Reakcja Nadi na oksydazy
Jako akceptora elektronów używa się bezbarwnych substancji, zmieniają się one na barwną w obecności wody utlenionej i odpowiedniego enzymu. Za pomoca Nadi wykrywa się oksydazę cytochromową, a nazwa reakcji pochodzi od substratu.
Reakcja na dehydrogenazy
Grupa enzymów wymagających ujawnienia ich aktywności koenzymów Nad lub NADP. Do ważnych enzymów nalezą dehydrogenaza kwasu mlekowego, zmieniająca kwas mlekowy na pirogronowy oraz dehydrogenaza kwasu malonowego, zmieniająca kwas Malanowy na szczawiowo- octowy.
Cytofotometria
Ocena ilościowa wyniku reakcji. Reakcja Feulgena.
Autoradiografia
Wyzyskuje jako narządzie badawcze radioizotopy, do których wykrywania służy emulsja fotograficzna. Radioizotopy wprowadzane są do komórek i tkanek w postaci znakowanych nimi prekursorów. Tkanki czy komórki, w które wbudowany jest radioizotop ulegają skrawaniu, a skrawki umieszcza się na szkiełku podstawowym, które powleka się w ciemni cienką warstwą emulsji fotograficznej. Taki preparat zostawiamy na kilka lub kilkanaście dni w ciemni, w celu ekspozycji emulsji na działanie elektronów promieniowania beta. Potem wywołuje się.
Hybrydyzacja molekularna w badaniach cytologicznych
Metoda ta polega na swoistym wiązaniu się znakowanego fragmentu DNA lub RNa z odpowiadającymi mu pod względem sekwencji nukleotydowych odcinkiem Dna . Metoda opiera się na zasadzie komplementarności, a więc np. odpowiadającej sobie sekwencji nukleotydów Dna, tworzących podwójną spiralę.
IMMUNOHISTOCHEMIA
Dziedzina, w której jako swoistych odczynników używa się przeciwciał. Używa się ich do wykrywania lokalizacji struktur o właściwościach antygenowych. Reakcje immunohistochemiczne można stosować zarówno w mikroskopie optycznym, jak i elektronowym.
Metoda bezpośrednia- polega na stosowaniu odpowiedniego przeciwciała, oznakowanego tak, by można go wykryć. Przeciwciała wiąże się z jakimś związkiem fluoryzującym. Lokalizację w mikroskopie fluorescencyjnym. Do mikroskopii elektronowej stosujemy ferrytynę, białko zawierające atomy żelaza.
Metoda pośrednia- w pierwszym etapie przeprowadza się reakcję antygenu z nieoznakowanym przeciwciałem, a w drugim etapie stosuje się odpowiednio oznakowane antyprzeciwciała. .
Wirowanie różnicowe
Z chwilą powstania możliwości badania ultrastruktury za pomocą mikroskopu elektronowego, powstały równowecześnie możliwości kontroli morfotycznej jakości i czystości frakcji komórkowych, homogenizacja tkanek czy zawiesiny komórek albo w sposób mechaniczny, albo za pomocą ultradźwięków. W efekcie wirowania różnicowego, pod wpływem coraz to większych przyspieszeń, uzyskuje się następujące frakcje komórkowe: jądra komórkowe, mitochondria, lizosomy i peroksysomy oraz mikrosomy, które SA pęcherzykami powstałymi z fragmentów rozerwanych błon siateczki śródplazmatycznej ziarnistej i wreszcie supernatant, czyli płyn pod osadem, w którym zawarte są rybosomy.
Komórka- cellula- strukturalna i czynnościowa jednostka organizmów żywych, zdolna do wykonywania podstawowych czynności życiowych, takich jak: odżywianie, pobudliwość, praca mechaniczna, fizyczna czy chemiczna oraz rozmnażanie. Komórka składa się z dwóch podstawowych części: jądra i cytoplazmy. Jądro jest zasadochłonne, a cytoplazma- kwasochłonna, chociaż w niektórych komórkach ( plazmocyty) może być zasadochłonna.
CYTOPLAZMA
Jest oddzielona od otoczenia błoną komórkową. Podstawowym składnikiem cytoplazmy jest cytosol ( macierz) w którym znaj dują się organella ( struktury) oraz wtręty cytoplazmatyczne. Organelle można podzielić na błoniaste, oraz te które nie są otoczone błoną.
Błoniaste: siateczka śródplazmatyczna, endosomy, lizosomy, aparat Golgiego i mitochondria i peroksysomy
Nie otoczone błoną- eozyno file, proteasomy, cytoszkielet.
Skład cytozolu przedstawia się następująco:
woda 60-90%
zawieszone związki organiczne
białka 50%
węglowodany 15-20%
lipidy 12-25%
związki nieorganiczne
związki wapnia
związki fosforu
związki magnezu
związki chloru
Cytosol zajmuje około 55% całej objętości komórki zawiera setki enzymów katalizujących reakcje glikolizy, glikogenezy,syntezy nukleotydów, aminokwasów, cukrów, kwasów tłuszczowych i innych. W cytozolu znajdują się enzymatyczne kompleksy białkowe- proteasomy.
Transport cząstek, makrocząsteczek i cząsteczek przez błony. Endocytoza i egzocytoza.
Niektóre małe cząsteczki transportowane są przez błonę do i z komórki poprzez kanały białek transbłonowych. Tą droga nie mogą być transportowane większe cząstki, makrocząsteczki. Należy do tego wykorzystać transport czynny. Najpierw są otaczane błoną, wytwarzany jest pęcherzyk, zawierającyc transportowany materiał w swoim świetle, a następnie pęcherzyk jest przemieszczany. W błonie komórkowej i błonie pęcherzyków znajduje się wiele rodzajów komórek.
Wyróżnia się kilka rodzajów transportu:
endocytozę
Egzocytozę
Oraz ich odmiany: fagocytoza, pinocytoza, trans cytoza, potocytoza i pączkowanie.
Endocytoza i jej odmiany. Ubikwitynacja białek.
Makrocząsteczki i cząstki są transportowane do cytosolu komórki z otoczenia w procesie endocytozy i jej odmiany- fagocytozy. Pinocytoza to pochłanianie płynów lub endocytoza bez udziału receptorów.
Endocytoza bierze udział w :
transporcie do komórek cząstek i cząsteczek odżywczych
w internalizacji receptorów
w transporcie antygenów
w prawidłowym funkcjonowaniu synaps
w transporcie patogenów.
Endocytoza przez błonę konwencjonalną
Endocytoza występuje najcześciej w miejscu, w którym są receptory wiążące ligand- endocytoza wywołana recept’orami. W jej mechanizmie, po związaniu ligandu z receptorem błony konwencjonalnej, cytosolowy fragment wiąże się z białkowym kompleksem adaptorowym- co inicjuje zakotwiczenie się difosforaniu fosfatydyloinozytolu- co powoduje wiązanie latryny. Powoduje to wgłębianie błony i wytworzenie zagłębienia pokrytego latryną. Zagłębienei zwiększa się, powstający pęcherzyk łączy się z błoną przez cienką szypułkę, dookoła której gromadzą się białka, zaciskające ją i odrywające pęcherzyk od błony. Endocytoza wspomagna jest przez białka, które powoduja transport wgłąb cytoplazmy. Pęcherzyki kierowane są przez endosomy wczesne do endosomów późnych lub fuzują z lizosomami.
Ubikwitynacja- uniwersalny kod określający białka
Jest to przyłączenie do cząsteczki białka innego makrocząsteczkowego białka- ubikwityny.
Do funkcji komórek regulowanych przez ubikwitynację należą:
początkowanie endocytozy
udział w przekazywaniu sygnału przez błonę
udział w regulacji transkrypcji i syntezy DNA
sortowanie cząsteczek białka i ich kierowanie do lizosomów lub proteasomów, gdzie SA niszczone.
Endocytoza przez błonę tratw i kaweol
Odbywa się przy idzale receptorów błonowych, jednak głównymi białkami wytwarzającymi wgłębienie są kaweoliny. Powstają pęcherzyki cytoplazmatyczne z udziałem białek- kaweolin, zawierające transportowane makroczasteczki
steczki. Pęcherzyki kierowane są do aparatu Golgiego, siateczki śródplazmatycznej z pominięciem endosomów i lizosomów.
Potocytoza
Transprt do cytosolu komórki małych cząsteczek, które wiążą się z receptorami błony
Fagocytoza
Odmiana endocytozy, za pomocą której są transportowane duże czastki. Komórki nazywane są fagocytami, a pęcherzyki fagosomami.
Autofagocytoza
Zużyte i chorobwe struktury komórkowe są otaczane błoną, takie struktury nazywamy aytofagosomami. To fuzuje z lizosomami lub endosomami późnymi i zostaje strawione.
Pinocytoza
Jest odmianą endocytozy. Jest to sposób przypadkowego transportu cząsteczek przez błony komórki, bez udziału receptorów.
Transcytoza
Sposób transportu makrcząsteczek przez cytoplazmę, z jednej powierzchni komórki na inną. Jest połączeniem procesu endocytozy i egzocytozy.
Pączkowanie
Z endosomów, zbiorników apartu Golgiego i siateczki śródplazmatycznej mogą powstać pęcherzyki, które zawierają transportoway materiał.
Egzocytoza
Większość komórek produkuje cząsteczki i makrocząsteczki, które następnie są transportowane poza komórkę, za pomoca egzocytozy. Modyfikacj cząsteczek zachodzi w aparacie Golgiego. Błona pęcherzyka przylega do błony komórkowej konwencjonalnej i łączy się z nią w wyniku fuzji błon. W jej wyniku zawartość pęcherzyka wydostaje się na zewnątrz. – białka v-SNARE i t-SNARE .
Pierwszy etap- zbliżanie się wakuoli lub ziarna z wydzieliną do błony komórkowej
Etap drugi- fuzja ©łony wakuoli z błoną komórkowa, istotną orle odgrywają jony wapnia
Etap trzeci- otworzenie się wnętrza wakuoli do środowiska pozakomórkowego
RYBOSOMY I SYNTEZA BIAŁEK
Rybosomy występują jako wolne ziarna w cytostolu, w niektórych strukturach cytoplazmatycznych i jądrze. Połączone nicią mRNa mogą tworzyć grupy zwane polirybosmami lub polisomami. Wiążą barwniki zasadowe i dlatego cytoplazma komórek zawiertająca dużo rybosomów jest zasadochłonna Rybosom jest wieloenzymatycznym kompleksem, składającym się z cząsteczek rRNA i ponad 70 cząsteczek białka, a jego prekursory SA wytwarzane w jąderku. Rybosom składa się z dwóch podjednostek: 40 i 60 S i dwa rowki: jeden dla syntetyzowanego peptydu, drugi zaś dla mRNA a także dwa miejsca wiązania tRNA.
Synteza polipeptydu rozpoczyna się od związania z rybosomom cząsteczki mRNA i czasteczki tRNA transportującej określony aminokwas. Rybosom przesuwa się wzdłuż mRNA, eksportują triplet nukleotydów tRNa- antykodon, charakterystyczny dla danego aminokwasu. Dopieranie odpowdnich tripletów nukleotydów mRNA z odpowiadającymi im aminokwasami w syntetyzowanej cząsteczce peptydu nazywa się translacją. Peptyd odłącza się od rybosomy, który zaraz po tym dysocjuje na dwie podjednostki. Syntetyzowane na wolnych rybosomach białka nie przekraczają zazwyczaj błony komórkowej pozostając jako białka czynnościowe lub konstytucyjne.
Synteza peptydu przebiega w 3 etapach:
inicjacja syntezy- modyfikacja jednostki 40 S, wiązanie mRNA z tRNA
wydłużanie peprytud- wiązanie cząsteczki tRNA + aminokwasu. Przesuwanie rybosomy, znalezienie właściwego kodonu. Wytworzenie wiązania peptydowego między aminokwasami
terminacja- zakończenie syntezy eppetydu, gdy antykodon trafi na kodon nonsensowny.
SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA
Siateczka śródplazmatyczna, ER, nazywana także siatką endoplazma tyczną, jest strukturą cytoplazmatyczną, która zajmuje około 10 % objętości komórki i składa się ze zbiorników, woreczków, rurek i pęcherzyków, często połączonych między sobą. Niezaleznie od kształtu składników ER ich ściana składa się z błony, która oddziela cytosol od ich światła. Porozrywane fragmentu siateczki śródplazmatycznej przygotowywane do analizy chemicznej nosza nazwę mikrosomów. Dwa rodzaje siateczki:
Gładka siateczka śródplazmatyczna- system rozgałęziających się wzajemnie połączonych rurek o średnicy 20-30 nm, których ścianę stanowi błona zawierająca wiele białek receptorowych, enzymatycznych i kanałowych
Szorstka siateczka śródplazmatyczna- składa się z ułożonych obok siebie płaskich woreczków- zbiorników o szerokości 30- 60 nm, których ścianę stanowi błona z licznymi rybosomami ( ziarnami) na jej zewnętrznej powierzchni. W błonie lub w związku z błoną siateczki znajdują się liczne enzymy, które katalizują reakcje chemiczne zachodzące w jje świetle.
Gładka siateczka śródplazmatyczna
Rodzaj siateczki śródplazmatycznej SER ( smooth endoplasmic reticulum) występującej obficie w wielu wyspecjalizowanych komórkach, np. w komórkach mięśniowych, w komórkach wątrobowych i komórkach wytwarzających steroidy oraz innych. Ten rodzaj siateczki śródplazmatycznej pełni ważne czynności:
Metabolizmu tłuszczów
Detoksykacji szkodliwych metabolitów i ksenobiotyków
Gromadzenie wapnia w dużym stężeniu
Metabolizmu tłuszczów W komórkac h wątrobowych są syntetyzowane w dużych ilościach na eksport lipoproteiny. W błonie gładkiej siateczki tych komórek znajdują się enzymy, które syntetyzują lipidy lipoprotein i kwasy tłuszczowe.
W komórkach nadnercza, jądra i jajnika SA syntetyzowane hormony steroidowe. Wiele enzymów katalizujących taką syntezę z cholesterolu znajduje się w błonie gładkiej siateczki, a wśród nich kompleksy enzymatyczne nazywane cytochromami P450.
W gładkiej siateczce śródplazmatycznej wielu rodzajów komórek są także syntetyzowane tri glicerydy- tłuszcze obojętne. Błona gładkiej siateczki jest również miejscem syntezy obu warstw lipidowych błony, która jest rozprowadzana następnie do szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, lizosomów, endosomów i aparatu Golgiego oraz do błony komórkowej. Natomiast synteza błon peroksysomów i mitochondriów odbywa się In situ- a lipidy potrzebne do tej syntezy dostarczane są za pomocą specjalnych białek nośnikowych. W błonie siateczki wielu komórek z fosfolipidów wytwarzany jest kwas arachidowy, a z niego ważne hormony elkoanoidy
Detoksykacja szkodliwych metabolitów i ksenobiotyków. Ksenobiotyki są substancjami normalnie nie wchodzącymi w skład organizmu i nie metabolizowanymi, jak np. większość leków i związków toksycznych, zwłaszcza rozpuszczlanych w lipidach błon. Znanych ich jest obecnie ponad 4 mln Detoksykacje zapoczątkowują błonowe kompleksy enzymatyczne- cytochromy P450 ( monooksygenazy włączające atom tlenu do substratu) które powodują hydroksylację dealkilację dehalogeniazcję lub utlenianie azotu ksenobiotyków za pomocą energii elektronów uzyskanych w wyniku działania reduktazy fosforanu di nukleotydy NADPH. Proces ten jest szczególnie intensywny w komórkach, w których co najmniej 50 % stosowanych leków jest w ten sposób neutralizowanych. Inne błonowe enzymy gładkiej siatteczki do grupy OH dodają ujemnie naładowane, hydrofilne grupy np. siarczanowe czy glukuronowe, które zmieniają toksyny hydrofobowe w hydrofilne. Te ostatnie przechodza z błon do środowiska wodnego i są wydalane z komórek i organizmu.
Gromadzenie Wapnia. Jony te są pompowane do zbiorników gładkiej siateczki za pomocą ATP-azy błonowej. W świetle siateczki znajduje się białko- kalsekwestryna, która wiąże wapnia. Uwalnianie wapnia do cytosolu odbywa się przez otwarcie białek kanałowych. Takie uwolnienie zapoczątkowuje wiele reakcji komórek np. skurcz i rozkurz w komórce mięśniowej, przewodzenie sygnałów przez synapsy chemiczne itp.
SZORSTKA SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA
Występuje we wszystkich komórkach mających jądra z wyjątkiem plemników. Szczególnie dużo znaleźć można w komórkach specjalizujących się w syntezie białek na eksport, np. w komórkach plazmatycznych czy w komórkach pęcherzyków trzustki. Cytoplazma takich komórek jest zasadochłonna, ponieważ zawiera wiwle rybosomów. RER – roug endoplasmic reticulum.
Rybosomy szorstkiej siateczki biora udział w syntezie białek na eksport. Wiązanie rybosomów z mRNa nastepuje w cytosolu. Jeśli mRNA ma sekwencje nukleotydów kodujące syntezę 20- aminokwasowego peptydu, zwanego peptydem sygnałowym, to takie białko jest początkowo syntetyzowane w cytosolu. Po zsyntetyzowaniu peptudy sygnałowego następuje przejściowe zablokowanie dalszej syntezy przez białko ryboforynę , czyli cząstkę rozpoznającą sygnał ( SRP) Po związaniu rybosomów z błoną siateczki za pomocą receptora dla SRP synteza polipeptydu, jest kontynuowana, przy czym peptyd wydłuża się do światła siateczki przez kanał translokonu, czyli kompleks białkowy w błonie siateczki. Jeszcze w czasie syntezy w świetle zbiornika siateczki peptyd sygnałowy jest odcinany, a cząsteczka syntetyzowanego peptydu ulega glikolizacji przez przyłączenie N-acetyloglukozaminy, glukozy i mannozy do grup NH reszty asparaginowej syntetyzowanego białka. Białka syntetyzowane w szorstkiej siateczce są zatem glikozylowane, a rodzaj glikozylacji ( rodzaj i liczba przyłączanych czasem czasteczek sacharydów) jest kodem potrzebnym do segregowania białek i umieszczania ich w rożnych pęcherzykach wydzielniczych.
Cząsteczki białek syntetyzowanych przez szorstką siateczkę znajdują się zatem w świetle zbiorników siateczki. Stąd są transportowane głównie do cystern aparatu Golgiego, gdzie są modyfikowane. Transport odbywa się przez ich opakowanie błoną i wytworzenia pęcherzyków ( przy udziale białka pokrywającego- COP – innego niż latryna) w których się znajdują makrocząsteczki, przemieszczanie pęcherzyków ku błonie aparatu Golgiego, ich fuzji z błoną i uwalnianie zawartości pęcherzyków na zewnątrz. Natomiast białka syntetyzowane w cytosolu przez wolne rybosomy nie są glikozylowane.
Aparat GOLGIEGO
Aparatt Golgiego jest błoniastą strukturą komórki, zazwyczaj znajdującą się w pobliżu jądra. Składa się zwykle z 6-30 spłaszczonych woreczków zbiorników oraz połączonych z nimi licznymi rurek i pęcherzyków, których ściany są zbudowane z błonu. Układ którego średnica wynosi ok. 1 mikrometra jest nazywany dyktiosomem. Liczba takich układów w jednej komórce może się wahać od kilku do stu. Szczególnie liczne diktiosomy są w komórkach wydzielniczych.
Aparat Golgiego powstaje z szerokiej siateczki śródplazmatycznej, w tym także z zewnętrznej błony otoczki jądrowej.
W diktiosomie wyróżnia się dwie powierzchnie:
Powierzchnie cis- syntezy
Powierzchnię trans- dojrzewania.
Na powierzchni cis znajdują się zbiorniki zbudowane częściowo z błony z rybosomami, a na powierzchni trans błona jest gładka. Transport makrocząsteczek ze zbiornika do zbiornika odbywa się w pęcherzykach pączkujących z jednego zbiornika i fuzujących z innymi. Transport makrocząsteczek ze zbiorników trans do endosomów i ku błonie komórkowej ( w procesie egzocytozy) odbywa się w pęcherzykach powstających z udziąłem białka latryny. W komórkach wydzielniczych płaszczyzna dojrzewania znajduje się w pobliżu błony komórkowej
Aparat Golgiego jest strukturą cytoplazmatyczną pełniącą nastepujące funkcję:
kieruje przepływem makrocząsteczek
modyfikuje strukturę makrocząsteczek
segreguje makrocząsteczki tj. grupuje je według budowy chemicznej
Makrocząstezki białek, proteoglikanów, glikoprotein błony oraz światła struktury błoniastych przechodza przez aparat Golgiego, ulegając w nim zmianom kowalencyjnym. Zmiany te polegają na modyfikowaniu oligosacharydów połączonych z asparaginą białek, dodatkowej glikozylacji reszt seryny i treoniny białek, swoistej proteolizie oraz dodawaniu do cząsteczek białka grup siarczanowych i kwasów tłuszczowych. Zmodyfikowane cząsteczki są następnie grupowane według bufowy, czyli są segregowane i otaczane błoną. Odbywa isę to na powierzchni trans aparatu Golgiego. Cząsteczki mające określony oligosacharyd wiążą się z receptorami błonowymi dla takiego oligosacharydu znajdującymi się w zbiorniku aparatu Golgiego. Błona tych cześci pączkując wytwarza zatem pęcherzyki zawierające tylko jeden rodzaj makrocząsteczek. W ten sposób powstają pęcherzyki wydzielnicze, które są przsuwane ku błonie komórkowej, cumują do niej, wiąża się z nią, a następnie fuzują z nią, uwalniając swoją zawartoś6ć na zewnątrz. W wiązaniu pęcherzyków z błoną docelową biora udział: białko v-SNARE pęcherzyków i t-SNARE błony docelowej.
Procesy syntezy czasteczek, ich modyfikacji, segregacji i transportu na zewnątrz komórki nosi nazwę wydzielania. Należy go odróżniać od procesu wydalania, w którym substancje chemiczne SA usuwane z organizmu z moczem, kałem, śliną.
DWA TYPY TRANSPORTU PĘCHERZYKÓW WYDZIELNICZYCH:
Transport konstytutywny- pęcherzyki wydzielnicze są wytwarzane i transportowane w sposób ciągły od powierzchni trans aparatu Golgiego do błony komórkowej, bez udziału sygnałów z zewnątrz. W ten sposób białka i lipidy błon pęcherzyków dostarczają nowe składniki błonie komórkowej, a zawartość pęcherzyków wydobywa się na zewnątrz. Przykładem transportu konstytutywnego jest stałe wydzielanie proteoglikanów przez komórki tkanki łącznej.
Transport wybiórczy, czyli regulowany przez sygnały z zewnątrz. Przykładem jest wydzielanie hormonów tarczycy pod wpływem tyreotropiny przysadki.
W powstawaniu pęcherzyków w procesie wydzielania wybiórczego biora udział białka- latryna i dynamina. Klatryna wiąże się z powierzchnią błony doprowadzając do jej wybrzuszania, aż do powstania pęcherzyka. Proces ten jest regulowany przez dynaminę, czyli enzym rozkładający GTP.
W powstawaniu pęcherzyków w procesie wydzielania konstytutywnego bierze udział kompleks białkowy- koatomer. Składa się on z podjednostek białek- COP, które podobnie jak latryna- wiążą sbv8isię z powierzchnią błony i powodują jej wybrzuszenie.
ENDOSOMY I LIZOSOMY
ENDOSOMY- są błoniastymi strukturami cytoplazmy przybierającymi postać zbiorników i cewek. Biora udział w endocytozie, segregacji oraz transporcie cząsteczek i makrocząsteczek białek w komórce. Wyróżnia się dwa rodzaje endosomów
Endosomy wczesne- w których endocytowany materiał pojawia się po kilku minutach. Znajdują się one w pobliżu błony komórkowej. Odgrywają rolę w recyrkulacji receptorów błonowych,
Endosomy późne, w których endocytowany materiał pojawia się po ok. 20 minutach. Znajdują się one w głębi cytoplazmy. Rozkładają wiele rodzajów białek i lipidów.
Endosomy wczesne są róznokształtnymi zbiornikami otoczonymi błoną. Powstają przez zlewanie się pęcherzyków endocytarnych oraz pęcherzyków transportujących makrocząsteczki z aparatu Golgiego. Błona endosomów wczesnych może pączkowac do ich wnętrza, wytwarzając ciałka wielopęcherzykowe, czyli endosomy późne. Zatem endosomy późne składają się z grup pęcherzyków otoczonych współną błoną. W błonach endosomów wczesnych i późnych znajują się liczne białka pochodzące z błony komórkowej ( dostały się tutaj przez endocytozę) oraz świeżo zsyntetyzowane białka pochodzące z błony zbiorników aparatu Golgiego. Natomiast w ich świetle znajdują się białka, które wniknęły do komórek na drodze endocytozy. Losy tych białek zależą od ich ubikwitynacji ( połączenie ich cząsteczek z małocząsteczkowym białkiem- ubikwityną) Białka nieubikwitynowane podlegają recyrkulacji i pozostają w komórce. Białka ubikwitynowane i cząsteczka obikwityny są kierowane do lizosomów i tam niszczone, a białka z co najmniej 4 cząsteczkami do proteasomów i tam niszczone
LIZOSOMY
Pęcherzyki otoczone błoną o średnicy dochodzącej do 1 mikrometra. Powstają z szorskiej siateczki śródplazmatycznej lub endosomów. Światło lizosomów ma odczyn kwasny i zawiera wiele rodzajów hydrolaz takich jak:
Proteaza,
Lipaza triacyloglicerylowa,
Fosfolipaza
Glikozydaza
Nukleaza
Fosfataza
Sulfataza
Enzymy te mają oitmum aktywności w pH ok. 5.
Błona otaczająca lizosomy ma dwie cechy:
Zawiera enzymy transbłonowe, które pełnią funkcję pompy protonowej pompującej do ich wnętrza jony wodoru, co obniża pH ich wnęrza do optymalnej wartości aktywności hydrolaz
Jest przepuszczalna do produktów powstających w wyniku aktywności hydrolaz. Te produkty mogą być używane przez komórkę po przedostaniu się do cytosolu.
Enzymy hydrolityczne lizosomów są syntetyzowane w szorstkiej siateczce śródplazmatycznej, skąd są transportowane w pęcherzykach do aparatu Golgiego, gdzie ulegają modyfikacji. Tylko te hydrolazy, które zawierają mannozo-6-fosforan są segregowane i transportowane do lizosomów.
Funkcje endosomów i lizosomów.
Układ endosomów bierze udział w endocytozie, segregacji i kierowaniu do lizosomów i proteasomów ubikwitynowanych cząsteczek białka. Proces ten zachodzi w ©łonie komórkowej lub błonach organelli komórkowych. Białko dostaje isę na drodze recyrkulacji błon do endosomów wczesnych, a następnie do endosomów późnych. Białko nieubikwitynowane przechodzi ponownie do ©łony komórkowej lub do błon organelli komórkowych, gdzie jest wykorzystywane. Natomiast z 1 cząsteczką do lizosomów, z 4 cżasteczkami do proteasomów. W lizosomach i proteasomach białko jest niszczone.
Trawienie wewnątrzkomórkowe i jego unikanie.
Cząsteczki białka, które wnikają do komórek na drodze endocytozu przez konwencjonalną błonę komórkowa, dostają się do endosomów wczesnych, a stąd do endosomów późnych. Tu w zalezności od tego czy są ubikwitynowane ulegają strawieniu w lizosomach lub proteasomach, lub pozostają w komórce. Na ogół makrocząsteczki białka, które dostają się do komórek na drodze endocytozy przez błonę kaweoli i tratew są transportowane w pęcherzykach bezpośrednio do zbiorników siateczki śródplazmatycznej, zbiornikó aparatu Golgiego lub do błony innej powierzchni komórek.
Proteasomy
Kompleksy białkowe o długości ok. 45 nm, występującymi w cytosolu, na powierzchni błon siateczki śródplazmatycznej oraz w jądrze komórkowym. Wiąża się także z fi lamentami cytoszkieletu. Jest to kompleks enzymatyczny, składający się z ok. 30 podjednostek białkowych ułożonych na kształt pustego w środku cylindra. Występuje w komórce jako nieaktywna struktura. Po związaniu takiego nieaktywnego proteasomu z jego białkowym aktywatorem staje isę on czynnym kompleksem, mającym aktywność proteazy, rozkłada białka do peptydów.
Bierze udział w trawieniu białek, które znajdują się poza błoniastymi strukturami komórek, głównie:
Białek o nieprawidłowej konformacji lub uszkodzonych, których nagromadzenie w komórce jest dla niej zgubne
Białek regulatorowych, co jest warunkiem sprawnego przeprowadzania procesów chemicznych i komórkowych
Białek antygenowych, w tym np. białek wirusów, powstałe w ten sposób peptydy są wiązane z białkami MHC klasy I i następnie prezentowane limfocytom
Białek w czasie głodzenia, co jest źródłem aminokwasów.
PEROKSYSOMY
Są to pęcherzyki o średnicy 0,15-0,5 mikrometra, otoczone błoną. W większości komórek występują jako małe pęcherzyki. W jednej sprawnie czynnościowo komórce jest ich około 400. Zawierają: katalazę, oksydazę D- aminokwasów oraz oksydazę moczanowa. Enzymy te mogą niekiedy krystalizować we wnętrzu peroksysomów i wytwarzac krystaloidy. Peroksysomy, podobnie jak mitochondria, są wyłączone z systemu recyrkulacji błon komórki. Dlatego białka i lipidy są do nich importowane za pomocą specjalnych białek kanałowych i nośnikowych.
Ważną rolę peroksysomów jest prowadzenie beta- oksydacji- wytwarzanie z kwasów tłuszczowych dwuwęglowych fragmentów, które następnie przekształcane są w acetylokoenzym A i transportowane do cytosolu, gdzie wykorzystywane są jako źródło energii w cyklu kwasu cytrynowego. Inną ważną funkcją jest wytwarzanie plazmalogenów ( fosfolipidów, w których glicerol jest połączonych z alkoholem, a nie kwasem tłuszczowym- składnik mieliny, komórek mięśniowych i płytek krwi)
Peroksysomy odgrywają rolę w detoksykacji wielu metabolitów i ksenobiotyków przez ich utlenianie. Powstają przez pączkowanie z gładkiej siateczki, a ich enzymy powstają w szorstkiej siateczce. Obok mitochondriów są głównymi strukturami zużywającymi tlen.
MITOCHONDRIA
Wydłużone struktury cytoplazmatyczne przybierające kształt laseczek lub nitek. Występują we wszystkich komórkach jądrowych. Kształt mitochondriów zalezy także od miejsca ich występowania.
Liczba mitochondriów w komórce waha się w dużym zakresie. Szczególnie dużo jest w tych komórkach, które wykonują intensywną pracę. Całkowita objętość mitochondriów jednej komórki wynosi przeciętnie 20 % jej objętości. W cytoplazmie mitochondria na ogół zajmują miejsca, w których istnieje największe zapotrzebowanie na energię.
Mitochondrium jest otoczone dwoma błonami- zewnętrzną i wewnętrzną, z których każda jest typową dwuwarstwową błoną lipidową, zawierającą wiele wyspecjalizowanych białek śródbłonkowych.
Błona zewnętrzna posiada liczne kanały tworzone przez białka- poryny
Błona wewnętrzna ulega charakterystycznym sfałdowaniom wytwarzając grzebienie mitochondrialne, które na cienkich skrawkach oglądanych pod mikroskopem elektronowym dają charakterystyczny obraz. Kształty są różne w różnych komórkach. Liczba sfałdowań błony wewnętrznej jest proporcjonalna do aktywności komórki, np. w komórkach nabłonka kanalików nerki intensywnei pompujących sód liczba takich sfałdowań jest bardzo duża. W komóce wątrobowej zewnętrzna błona mitochondriom stanowi 7 % wszystkich błon komórkowych, wewnętrzna 32 %.
Liczba grzebieni mitochondrialnych zwiększa się pod wpływem hormonów tarczycy- tyroksyny i trijodotyrozyny.
Trzy rodzaje białek błonowych:
- białka łańcucha oddechowego- biorą udział w utlenianiu związków chemicznych
- białka kompleksu enzymatycznego nazywanego syntezą ATP
- białka biorące udział w transporcie metabolitów do i z mitochondriom,
Zewnętrzna błona mitochondrialna zawiera liczne błony i kompleksy białek, biorące udział w transporcie róznych związków chemicznych, w tym również białek o masie cząsteczkowej do 10 tys. Oraz białka enzymatyczne przekształcające lipidy do takich ich postaci, które mogą być zużytkowane w macierzy mitochondrialnej.
Wnętrze- macierz- oraz przestrzeń międzybłonowa. W macierzy setki enzymów katalizujących reakcje przemian kwasów tłuszczowych i kwasów pirogronowego, wytwarzanie cetylokoenzymu A i utlenianie go w cyklu kwasu cytrynowego- powoduje to powstanie Co2 i NADH. Ponadto w macierzy znajdują się wolne rybosomy oraz kilka kopii mitochondrialnego DNA który jest kolisty. Składa isę z 17 tys. Par nukleotydów i koduje niektóre białka łańcucha oddechowego i syntazy ATP oraz tRNA i rRNA.
Powstawanie mitochondriów- w wyniku podziału komórki.
Funkcje mitochondriów: mm
Wytwarzają energię i magazynują ją w ATP- - w wyniku przemian kwasów tłuszczowych i pirogronowego. Enzymy łańcucha oddechowego najdują się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej i są to: reduktaza NADH- koenzym dehydrogenaza bursztynianowi, reduktaza ubichinolcytochrom c oraz oksydaza cytochromowa.
Regulują przeżywanie komórek i ich śmierć poprzez apoptozę- dokonuje się to prze uwalnianie z mitochondriów cytochromu c. Naturalna rola cytochromu polega na udziale w przenoszeniu elektronów pomiędzy białkami wewnętrznej błony mitochondrialnej. Cytochrom c aktywuja kaspazy, rozkładające białka komórki
Wytwarzają wolne rolniki – wolne rodniki, mją niesparowane elektrony, które wchoda w reakcje z DNA, białkami i lipidami, co prowadzi do mutacji, unieczynnienia enzymów i uszkodzenia błon.
Stany mitochondiurm:
Stan ortodoksyjny- niewielka liczba grzebieni mitochondrialnych, niska gęstość elektronowa matriks mitochondrialnej, w spoczynku, małe zapotrzebowanie na energię, wysokoenergetyczny stan komórki, wzrost ATP, spadek ADP, mała liczba grzebieni i małe wysycenie macierzy
Stan skondensowane mitochondriom- komórka aktywna metabolicznie, duże zapotrzebowanie na energię, niski stan energetyczny, spadek ATP, wzrost ADP, dużo grzebieni, wysycenie macierzy duże.
Składniki błon i pprzelirzeni mitochondrialnych:
błona mitochondrialna zewnętrzna- oksydaza monoaminowa, cytochrom b, dehydrogenza NADH
przestrzeń międzybłonowa- kinaza
błona mitochondrialna wewnętrzna – składniki łańcucha oddechowego- reduktaza NADH- koenzym Q, reduktaza cytochromowa, oksydaza cytochromowa
Matriks- kompleks dehydrogenazy pirogronianowej, enzymy cyklu kwasu cytrynowego, enzyy utleniania kwasów tłuszczowych
Jądro komórkowe
Oddzielone od cytoplazmy otoczką jądrową, która składa się z błony zewnętrznej i wewnętrznej. Otoczka jądrowa otacza karioplazmę (nukleoplazmę), która znajduje się między chromosomami. Głównym składnikiem karioplazmy jest chromatyna
W skład jądra wchodzą:
Chromatyna
Jąderka
Ciałka zwinięte
Plamki jądrowe
Ciałka PML
Karioplazma, która znajduje się poza chromatyną i między organellami nosi nazwę interchromatyny.
Kształt i wygląd jąder komórek degenerujących może przybierać postać:
Piknozy- jądra są małe, zbite, bardzo silnie wybarwione, okrągłe lub owalne
Kariolizy- jądro ulega trawieniu i przybiera postać cienia jądra
Karioreksis- pofragmentowanie jądra
Otoczka jądrowa. Transport cząstek/ cząsteczek
Składa się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej. Między błonami znajduje się przestrzeń około jądrowa. Otoczka jądrowa nie ma prostej struktury, zawiera liczne otwory, nazywane porami.
Por - ma kształt ośmiokąta, w którego wierzchołkach znajdują się makrocząsteczki białek- nukleoporyn, które tworzą kompleks pora. Kompleks pora składa się z cytoplazmatycznego pierścienia zewnętrznego oraz jądrowego koszyczka. Wewnętrzna średnica pora tworzy kanał środkowy pora. Kanał przepuszcza swobodnie cząsteczki do 9nm.
Na początku mitozy otoczka jądrowa ulega rozerwaniu i pofragmentowaniu. Dokonuje się to za pomocą układu dyneina- mikrotubule.
Transport przez otoczkę jądrową
Transport między cytoplazmą a karioplazmą odbywa się prawie wyłącznie przez pory otoczki, które zbudowane są z białek- nukleoporyn, tworzących kompleksy porów. Wewnętrz kompleksu pora znajduje się kanał pora. Większe cząsteczki transportowane są przy udziale białek- KARIOFERYN- wśród, których wyróżnia się importyny i eksportyny.
Transport białek z cytoplazmy do jądra
Odbywa się w następujący sposób: najpierw transportowana cząsteczka łączy się swoimi sekwencjami aminokwasowymi NLS z receptorem- importyną, a następnie z pomocą białka RAN kompleks jest przesuwany przez kanał pora.
Transport białek z jądra do cytoplazmy
Zachodzi na zasadzie łączenia się ich sekwencji aminokwasowych- NES z receptorami białkowymi- eksporty nami, a następnie z pomocą białka RAN kompleks jest przesuwany przez kanał pora.
BLASZKA JĄDROWA
Budowa
Blaszka jądrowa zbudowana jest z:
- warstwy filamentów pośrednich V, które składają się z białek- laminy B, laminy B1/B2, laminy A/C
b. Funkcje
Blaszka jądrowa połączona jest za pomocą laminy B z heterochromatyną i bierze udział w formowaniu otoczki jądrowej. Pozostałe laminy oddzielają wewnętrzną błonę od chromatyny.
Białka blaszki jądrowej stanowią zrąb dla otoczki jądrowej i ponownego kompleksu jądrowego, nadając odpowiedni kształt jądru komórkowemu. Blaszka jądrowa uczestniczy ponadto w organizacji strukturalnej chromatyny, będąc miejscem umocowania pętli chromatynowych.
CHROMATYNA
Jest to kompleks DNA i histonów występującym w interfazowym jądrze, szczególnie obficie w jego obwodowych częściach. Każdy chromosom zajmuje określoną objętość jądra- terytorium chromosomu. Miejsca takie są oddzielone od terytoriów innych chromosomów wolnymi przestrzeniami nazywanymi domenami interchromatyny.
Rozproszone chromosomy siostrzane, które występują w terytoriach chromosomów utrzymywane są w pary przez specjalny kompleks białkowy- kohezynę.
W jądrach interfazowych można dostrzec dwie formy chromatyny- euchromatynę oraz heterochromatynę.
W euchromatynie znajdują się albo aktywne geny, albo geny łatwo się aktywujące. Natomiast w heterochromatynie wcale nie ma genów, a występujące genu w innych częściach pozostają nieaktywne. W heterochromatynie znajduje się satelitarny DNA, który składa się z sekwencji nukleotydów, występujących w wielu kopiach, jest cechą charakterystyczną poszczególnych ludzi.
FUNKCJE CHROMATYNY
Chromatyna pełni dwie ważne funkcje:
Bierze udział w transkrypcji, czyli w przepisywaniu kodu genetycznego DNA na kod genetyczny RNA
Bierze udział w syntezie ( replikacji) DNA
Transkrypcja jest przepisywaniem sekwencji nukleotydów DNA na sekwencje komplementarnych nukleotydów RNA. Większość genów jest transkrybowana z udziałem enzymu- polimerazy RNA II.
Polimeraza ta wytwarza transkrypty zawierające mRNA i rozpoczyna transkrypcję w towarzystwie czynników transkrypcji.
ETAPY TRANSKRYPCJI:
Wiązanie Pol przez matrycę- cznniki transkrypcyjne
Inicjacja transkrypcji- charakterystyczna sekwencja TATA. Uczestnicza wzmacniacze
Elongacja- wydłużanie łańcucha polinukleotydowego
Zakończenie transkrypcji- charakterystyczna sekwencja AAUAAA
RYBOSOMOWE KOMPLEKSY TRANSKRYPCYJNE
Ze względu na ich charakterystyczny wygląd przypominający gałęzie choinki kompleksy te nazwano choinkami. Są one:
Często ułożone tandemowo
Osią kompleksu jest włokno DNA
U podstawy każdego tran skryptu widoczna jest Pol I RNA
Transkrypty mają wzrastającą długość w kierunku transkrypcji
Koniec wolny tworzą granule końcowe
STRUKTURA CHROMATYNY
Nukleosom- podstawowy składnik chromatyny. W skład nukleosomu wchodzi DNA oraz po dwa tetramery histonów H2A, H2B, H3 i H4. Cząsteczki histonów oddają odgałęzienia, które wystają poza ich oktamer. Dookoła oktameru owija się prawie dwukrotnie 140 par zasad, które tworzą rdzeń nukleosomu.
Stopnie upakowania chromatyny:
Helisa DNA
Nukleofilament
Solenoid
Pętla
Chromatyda
Chromosom
ROLA HISTONÓW W FUNKCJONOWANIU CHROMATYNY
Biorą udział w uporządkowanym upakowaniu DNA na poziomie nukleofilamentu i solenoidu
Odgałęzienia- ogonki każdej cząsteczki mogą ulegać różnym procesom, kiedy to wiążą lub odłączają ponad 20 reszt chemicznych co nazywa się kodem histonowym.
Histony H2 przechodza do soku żołądkowego, a tutaj pod wpływem pepsyny powstaje z nich buf oryna II, która niszczy drobnoustroje.
Histon H1- położony po stronie nukleosomu, gdzie DNA rozpoczyna nawijanie na rdzeń histonowy i opuszcza nukleonom. Histon H1 łącząc się z 10 parami nukleotydów wchodzącego i opuszczającego nukleonom DNA chroni te nukleotydy przed trawieniem- tworzy chromatosom!
CHROMOSOMY MITOTYCZNE
To skondensowana postać chromatyny przygotowana do rozdzielenia i przekazania komórkom potomnym w czasie mitozy. W czasie profazy i metafazy mitozy chromatyna komórki somatycznej człowieka kondensuje, wytwarzając 46 chromosomów mitotycznych, które występują w 23 parach, jako chromosomy homologiczne- liczba diploidalna- 2n. Chromosomy mitotyczne są zbudowane z tych samych składników, co chromatyna. Ich nukleofilamenty tworzą włókienka o szerokości 30 nm, a te z kolei kondensują. Chromosom składa się z dwóch chromatyd, połączonych centromerem. Zewnętrzna część centromeru to kinetochor- jest to miejsce przejściowego wiązania mikrotubuli wrzeciona podziałowego.
TELOMERY
Na obu końcach chromatyd znajdują się telomery- małe końcowe ich fragmenty, które składają się z powtarzających sekwencji zasad nietworzących genów oraz kompleksu białkowego- szeltryny. Końce telomerów zawierają pary zasad i składają się z pojedynczej nici DNA. Zapobiegają fuzowaniu końców chromosomów oraz rozkładaniu ich DNA przez nukleazy. W czasie każdej replikacji DNA telomer skraca się, a następnie jest odbudowywany przez telomerazę- enzym jąderkowy.
KARIOGRAM
Liczbę i strukturę chromosomów mitotycznych analizuje się na kariogramie. Kariogram jest to obraz zespołu chromosomów jednej komórki, uszeregowanych systematycznie wg ich długości i położenia centromeru. Do ułożenia kariogramu najczęściej używa się krwi obwodowej pobudzonych do podziałów limfocytów za pomocą fitohemaglutyniny.
CHROMATYNA PŁCIOWA
Jest to silnie zasadochłonna grudka chromatyny, leżąca w pobliżu otoczki jąder inttergazowych. Chromatyna płciowa jest silnie skondensowanym, nieczynnym, jednym z dwóch chromosomów X komórek kobietu. Aby nastąpiła kondensacja chromatyny musi istnieć drugi chromosom X.
MACIERZ JĄDRA
Nukleoszkielet, jest rodzajem zrębu, który podtrzymuje składniki jądra oraz odgrywa rolę w regulacji syntezy i transkrypcji DNA.
Budowa
Macierz jądra zbudowana jest z fi lamentów i ziarenek, które zanurzone są w kariolimfie. Z filamentami łącza się kompleksy- replisomy, które prowadza replikację DNA oraz spliceosomy, które odpowiedzialne są za częściowa obróbkę prekursorowego RNA. Macierz jądrową tworzą włókienka składające się z charakterystycznych białek zwanych matrynami.
Funkcje
Macierz jądra reguluje transkrypcję genów, odpowiadając za swoistość tkankowa syntezy różnych białek.
Udział w organizacji strukturalnej jądra oraz w tworzeniu konfiguracji przestrzennej chromatyny
Rola w procesie replikacji DNA
Uczestnictwo w regulacji ekspresji genów
Udział w transkrypcji i dojrzewaniu pre- rRNA
Wiązanie hormonów steroidowych
Zaanffazowanie w procesie wirogenezy
JĄDERKO
Jąderko jest fragmentem jądra mającym zazwyczaj kształt okrągły. Nie posiada błony. Usytuowane jest dookoła chromatyny, zawierającej powtarzające się geny rybosomowe rDNA.
Budowa jąderka
W skład jąderka wchodzą:
Środkowo położone- centrum włókniste – FC
Bardziej położony ku obwodowi gęsty składnik włóknisty- DFC
Obwodowo połozony składnik ziarnisty- GC
Chromatyna jąderkowa
Zdekondensowana postać końcowych odcinków chromosomów. Wystepują regiony organizujące jąderko- NOR.
Nukleoina
Jest jednym z białek jąderka. W interfazie reguluje transkrypcję przez zmianę stopnia upakowania chromatyny.
Białko B23
Jest jednym z białek jąderka. Bierze udział w transporcie prekursorów rybosomów do cytoplazmy.
Fibrylaryna
Odgrywa rolę w obróbce prekursowoerwo RNA.
Funkcje jąderka
Jest miejscem, w którym nastepuje transkrypcja i modyfikacja RNA
Odgrywa rolę w powstawaniu niejąderkowych rybonukleoprotein ( RNP)
Bierze udział w obróbce mRNA
Reguluje cykl komórkowy
Miejsce przejściowego wiązania wielu białek jądrowych
Typy strukturalno- czynnościowe jąderek
Jąderka uformowane w nukleololemę- jąderka gąbczaste- aktywne transkrypcyjnie jąderka, w których struktury RNP tworza luźną gąbczasta strukturę, spostrzegane w większości komórek syntetyzujących jąderkowy RNA
Jąderka zwarte- cechują się jednolitym ciasnym ułożeniem włókien i ziaren jąderkowych, najczęściej wymieszanych- aktywne transkrypcyjnie
Jąderka zwarte z segregacją składników- morfologiczny wyraz zahamowania syntezy rRNA wywołanej różnymi czynnikami chemicznymi lub fizycznymi
Jąderka pierścieniowate- obwodowe rozmieszczenie składników RNP, niliczne struktury RNP widoczne są w części środkowej jąderka- zahamowanie syntezy RNA lub bardzo wolny przebieg
Mikrojąderka- morfologiczny wyraz zahamowania syntezy RNA
CIAŁKA ZWINIĘTE
Występują w jądrze, zawierają znacznym stężeniu małe jąderkowe rybo nukleoproteiny oraz białka koiliny i licznych czynników biorących udział w powstawaniu snRNA – biora udział w obróbce mRNA
PLAMKI JĄDROWE
Niewielkie i nieliczne przestrzenie w domenach interchromatyny, zawierające snRNP oraz inne czynniki biore udział w obróbce mRNA
CIAŁKA PML
Ich głównym składnikiem jest białko PML- zanikają w ostrej białaczce i powiązane są z miejscem transkrypcji i replikacji wirusów.
RECEPTORY JĄDROWE
W jądrze większości komórek znajduje się około 50 waznych receptorów białkowych, które są czynnikami transkrypcji ( aktywują geny i prowadzą ich transkrypcję)
PPAR- receptory kwasów tłuszczowych
LXR- czujniki cholesterolu
FXR- czujniki kwasów żółciowych
CAR- czujniki wielu ksenobiotyków hydrofobowych.
REPLIKACJA DNA
Wieloenzymatyczny, wieloetapowy proces w fazie S cyklu komórkowego. Proces replikacji jest katalizowany przez aparat replikacyjny- w skład niego wchodza- enzymy rozplatające helisę DNA, białka stabilizujące dwuniciowy DNA, polimerazy DNA.
Początek replikacji- w miejscu inicjacji, miejscu ori. Okreslone sekwencje SA rozpoznawane przez białka inicjujące i oddzielające oba łańcuchy podwójnej helisy. Wytworzenie widełek replikacyjnych.
Do rozpoczęcia syntezy potrzebny jest enzym polimeryzujący- starter- prymasa. Po utworzeniu startera polimeraza DNA zgodnie z regułą komplementarności przyłącza nukleotydy.
Tworzenie nici wiodącej oraz nici opóźnionej.
Istotna rola białka zwanego ruchomą obręczą- umożliwia ruchy ślizgowe polimerazy wzdłuż łańcucha DNA.
MECHANIZMY NAPRAWY DNA
Naprawa przez bezpośrednią rewersję uszkodzenia
Naprawa przez wycinanie zasad azotowych
Naprawa przez wycinanie nukleotydów
Naprawa błędnie sparowanych zasad azotowych
Naprawa przez rekombinację
STREFA INTERCHROMATYNY
W przestrzeni ograniczonej otoczką jądrową między skupieniami chromatyny skondensowanej, zwanej przestrzenią chromatynową można oprocz jąderek wyróżnić:
Ziarnka pery chromatyny
Włókna pery chromatyny
Ziarnka interchromatyny
Włókna interchromatyny
WZROST, RÓŻNICOWANIE, STARZENIE SIĘ I NATURALNA ŚMIERĆ KOMÓREK
Wzrost liczby komórek, tkanek, narzadów i całego organizmu człowieka jest zwiększaniem ich masy i objętości. Wzrost może zachodzić według trzech sposobów:
Zwiększanie liczby komórek w wyniku ich podziałów mitotycznych, co nosi nazwę proliferacji komórkowej- hyperplazja
Objętości i masy komórek co nosi nazwę przerostu- hipertrofia
Objętości i masy istoty międzykomórkowej, co nosi nazwę akrecji
CYKL KOMÓRKOWY
Cykl komórkowy to łacnych biochemicznych i biofizycznych zdarzeń prowadzących do syntezy DNA i podziału komórki.
Cykl komórkowy składa się z fazy G1, S, G2 oraz fazy mitozy, czyli podziału komórki
Fazy G1,S,G2 nosza nazwę interfazy.
Regulacja cyklu komórkowego
Cykl komórkowy jest napędzany przez geny cyklu komórkowego- protoonkogeny. Produkty białkowe protoonkogenów są enzymami- białkowymi kinazami zaleznymi od cyklin, fosfatazami i cyklinami, które aktywują kinazy białkowe i fosfatazy albo łącza się z innymi białkami wpływając na ich czynność. Gen, których produkty białkowe hamują cykl komórkowy nazywane są genami supresorowymi.
Białko p54- ogrywa ważną rolę w prawidłowym przebiegu cyklu komórkowego: po uszkodzeniu Dna hamuje cykl komórkowy w fazie G1/s, co umożliwia koperację tego związku., pobudza replikację DNA, kiedy komórka nie może zreperować uszkodzenia DNA włącza program śmierci samobójczej
Punkty kontrolne cyklu komórkowego- w fazie G1 i S i G2 punkty kontrolne wrzeciona podziałowego . Punkt kontrolny G1- punkt restrykcyjny- decyduje o wejściu komórki do cyklu. Przekroczenie tego punktu kontrolnego decyduje o zgromadzeniu odpowiedniego zestawu białek regulatorowych oraz wtedy, gdy komórka nie ma żadnych uszkodzeń. W punkcie kontrolnym wrzeciona podziałowego zostaje sprawdzone związanie kinetochorów z mikrotubulami wrzeciona. Punkty restrykcyjne
Kontrola prawidłowości przebiegu poszczególnych faz cyklu komórkowego
- podjęcie decyzji o wejściu w fazę G0
- kontorola wzrostu G1-S
Kontrola replikacji
Kontrola przygotowania do mitozy G2-M
Kontrola rozdzielenia chromatyd M
Regulacja cyklu komórkowego
Zewnątrzkomórkowe czynniki wzrostu :
Czynniki wzrostu i różnicowania
Hormony
Oddziaływanie między komórkami
Oddziaływanie macierzy międzykomórkowej
Cykliny
Faza S,G2,M
B- faza G2, M
D- faza G1
E- faza G1, S
Kinazy cyklino zależne- CDK
G1 CDK- p33cdk2, p34ckd4, p33ckd5 etc.
S CDK- p33cdk
Stan G0- niektóre komórki mogą opuszczać cykl komórkowy, wchodząc w stan spoczynkowy. Komórki znajdujące się w tym stanie funkcjonują normalnie, ale się nie dzielą. Mogą w takim stanie przebywać miesiącami lub stale, a pod wpływem czynników wejść w cykl komórkowy
FAZA G1- synteza RNa i białek, wśród których znajduja się białka strukturalne komórki, białka regulatorowe cyklu komórkowego oraz białka enzymatyczne, które napędzają cykl.
FAZA S- synteza DNA
FAZA G2- rozpoczyna się po zakończeniu replikacji DNA i trwa zazwyczaj 2-4 godziny. W tym czasie komórki syntetyzują regulatorowe białka, enzymatyczne białka oraz RNA potrzebne do wejścia komórki w mitozę.
Czynniki wzrostu i różnicowania- cytokiny- pod ich wpływem komórki różnych tkanek mogą wchodzić w cykl komórkowy, dzielić się i różnicować, mogą również włączać program aktywnej śmierci.
Mitoza- stanowi kulminację cyklu komórkowego i właściwy podział w wyniku którego z jednej komórki powstają dwie komórki potomne. Mitoza składa się z podziału jądra- kariokinezy i podziału cytoplazmy- cytokinezy
W czasie kariokinezy zachodzą: kondensacja chromatyny z wytworzeniem chromosomów, z których każdy składa się z dwóch chromatyd, rozdzielenie każdego chromosomu na dwie chromatydy, przemieszczenie chromosomów do biegunów komórki.
PROFAZA- kondensacja chromatyny zachodząca pod wpływem białek H1, H3, kogazyny i kondensyny, reorganizacja szkieletu komórki, wytworzenie wrzeciona podziałowego- WRZECIONO PODZIAŁOWE- zbudowane z mikrotubuli ( kinetochorowych, ramiennych, biegunowych i astralnych) i białek towarzyszących oraz białka tityny- sprężysta budowa, utrzymuje wrzeciono w całości, zanik jąderka, rozerwanie i pofragmentowanie otoczki jądrowej.
METAFAZA- ułożenie chromosomów w równikowej płaszczyźnie komórki
ANAFAZA- rozdzielenie chromatyd chromosomów w miejscach centromerów i telomerów- separata. Przemieszczanie się chromosomów w anafazie jest wypadkową dwóch ruchów:
Wydłużania wrzeciona podziałowego oraz ruchu pociągania chromosomów ku biegunom
RUCH CHROMOSOMÓW ZACHODZI POPRZEZ MECHANIZMY:
Ślizganie się względem siebie mikrotubulu biegunowych wywoływane przez kinezyny
Ślizganie się mikrotubuli astralnych względem sieci fi lamentów aktywnowych
Ślizganie się ramion chromosomów względem mikrotubuli ramiennych
Ślizganie się kinetochoroów względem mikrotubuli konetochorowych
TELOFAZA- następuje de kondensacja chromosomów
Cytokineza- jest rozdzieleniem cytoplazmy. Rozpoczyna się wytworzeniem pierścienia kurczliwego w anafazie lub w telofazie. Pierscień jest to nagromadzenie fi lamentów aktywnowych i miozynowych oraz innych białek motorowych pod zewnętrzną błoną komórkowa, na równiku.
ZNACZENIE KINAZY BIAŁKOWEJ- Przechodzenie przez cykl komórkowy jest regulowane przez fosforylację białek, głównie enzymatycznych, która na ogół je uaktywnia. Enzymami, które tego dokonują są kinazy zależne od cyklin- CDK.
Mejoza
Odmiana mitozy występująca w Komorkach płciowych
Po jednej replikacji wystepują dwa podziału jądra i cytoplazmy
Mejoza I- podział redukcyjny
Mejoza II- podział ekwacyjny
Zmniejszenie o połowe liczby chromosomów
STARZENIE SIĘ I CZAS ŻYCIA KOMÓREK
Starzenie się organizmu polega na powstawaniu nieodwracalnych zmian struktury i funkcji komórek. Zmiany te są najbardziej widoczne w komórkach nieproliferujących.. Jedną z przyczyn stażenia się komórek jest uszkodzenie czasteczek DNA, białek i tłuszczów przez utlenianie. Przypuszcza się również, że przyczyny stażenia mogą być genetyczne
Śmierć pojedynczych komórek i całego organizmu jest nieodłącznym atrybutem zycia. Śmierć komórek, czyli nerkoza, jest stanem, w których ich struktura zmienia się nieodwracalnie, a w końcu wszystkie ustają. Nerkoza może być wynikiem działania na komórkę gwałtownych czynników.
APOPTOZA- jest stanem agonalnym komórki, będącym wynikiem włączenia wielu genów apoptozy- Kaspar i nukleaz, które zmieniają strukturę komórek, prowadzą do fragmentacji DNA i jądra, kondensacji chromatyny oraz fragmentacji całej komórki i wyto warzenia ciałek apoptotycznych. Zmiany te są wynikiem włączenia programu wewnętrznego i zewnętrznego. Program zewnętrzny- zalezy od działania na komórkę sygnałów z zewnątrz.
PARAPTOZA- pęcznienie komórki, uwypuklenie błonu komórkowej oraz pojawienie się w nich pęcherzyków i wakuoli wypełnionych płynem
ONKOZA- pęcznienie całych komórek, ich organelli oraz denaturacją białek. Wystepuje w niedokrwionych narządach. Jedną z głównych przyczyn jest wystąpienia jest zahamowanie pompy sodowej, co powoduje zwiekszenie w komórce liczby jonów sodu, napływ wody do komórki i zwiększenie jej objętości kończace się śmiercią.
AUTOSCHIZA- stan agonalny komórek charakteryzujący się zmniejszaniem całych komórek i ich jąder oraz oddzielaniem się fragmentów cytoplazmy od komórki
APOPTOSOM- kompleks powstający w cytoplazmie podstawowej z uwolnionego z mitochondriów cytochromu c i białka APAF, do którego przyłączają się cząsteczki prokaspazy 9. Zachodzi aktywacja kaspazy 9
PORÓWNANIE MARTWICY Z APOPTOZĄ
Główną cechą odróżniającą apoptozę od martwicy jest to, iż jest to proces aktywny, wymagający uruchomienia wielu uśpionych szlaków biochemicznych oraz syntezy nowych białek, martwica jest natomiast procesem pasywnym, wywołanym czynnikami zewnątrzpochodnymi, powodującymi rozległe uszkodzenia komórek. Apoptoza dotyczy z reguły pojedynczych komórek, a martwica obejmuje na ogół zwarte skupiska komórek. Apoptoza przebiega niezależnie, podczas gdy martwica zachodzi masowo.
RÓŻNICOWANIE SIĘ KOMÓREK
Komórki międzymitotyczne- komóeki, które zachowują zdolnośc dzielenia się
Komórki postmitotyczne- komórki, które utraciły zdolność dzielenia się- komórki nerwowe, kariomiocyty
Uczynnianie genów w czasie różnicowania dokonuje się głownie za pomocą mechanizmów epigenetycznych- niewiążących się ze zmianą sekwencji nukleotydów DNA. Wśród tych mechanizmów wymienia się:
- imprinting genomu
- efekt pozycji i para mutacja
- transfekcja
- bookmarking
d. Komórki totipotentne- oznacza to, że mogą z nich powstać wszystkie rodzaje komórek, komórki pluripotentne- oznacza to, że mogą z nich powstać wszystkie rodzaje komórek z wyjątkiem komórek błon płodowych.
e. Populacja komórek- grupa komórek o tych samych zdolnościach proliferacyjnych i tym samym kierunku różnicowania się. Wyróżnia się populacje stacjonarne- nieproliferujące, wolno odnawiające się- słabo proliferujące i szybko odnawiające się- proliferujące
f. Aplazja- brak narządu, tkanki lub części ciała spowodowany zaburzenie rozwojowym
g. Atrofia- stopniowy zanik tkanki lub narządu spowodowany najcześciej długotrwałym niedoborem substancji odżywczych
h. inwolucja- proces prowadzący do zaniku narzadu wywołany fizjologicznym niedoborem substancji koniecznych do prawidłowego funkcjonowania.
i. Rodzaje różnicowania
Pierwotne- najwcześniejsze fazy rozwoju- wytworzenie ektodermy i endodermy
Pośrednie- w późniejszych fazach rozwoju- różnicowane ektodermy i endodermy w tkanki płodowe
Terminalne- w okresie pre i postnatalnym- różnicowanie tkanek płodowych w dojrzałe tkanki
Różnicowanie komórek szpikowych w komórki krwi
Rozrost- macica, prostata, wątroba
Przerost- dotyczy tkanki mięśniowej
Akrecja-