Biologia medyczna

• Błony - zbudowane z lipidów i białek(więcej lipidów)

• lipidy - charakter amfipatyczny (dwa bieguny: hydrofobowe i hydrofilowe), przyjmują kształt micelli bądź dwuwarstwy (główna organizacja w błonie)

• białka przechodzą przez całą błonę(transbłonowe), lub leżą w jej zewnętrznej lub wewnętrznej części

• Składniki chemiczne błon:

• fosfolipidy: zbudowane na bazie glicerolu(2 gr. połączone z kw. tłuszczowymi a 1 z kwasem fosforowym- do niego połączone są dodatkowe grupy: amina, cholina, inozytol fosfolipidy aminowe, cholinowe i fosfatydyloinozytol. Kwasy tłuszczowe nasycone lub nienasycone (większa płynność i przepuszczalność błony).

• Cholesterol: ma grupę hydroksylową, a także sztywny pierścień sterydowy. Jego obecność w błonie stabilizuje strukturę i zapobiega zmianie płynności błony, gdy temperatura spadnie.

• Glikolipidy: zbudowane ze sfingozyny, 1 kwasu tłuszczowego oraz zmiennej ilości cukru. Występują tylko w błonie komórkowej i jej podobnej. Tylko w warstwie zewnętrznej tworzą otoczkę cukrową (glikokaliks).

• Wszystkie cz. lipidów wykazują ruchy boczne, wokół własnej osi. Cholesterol porusza się także między zewnętrzną i wewnętrzną błoną, (ruch flip-flop)

• Białka błonowe:

• Integralne- oddziela się je poprzez zniszczenie ich struktury (detergenty)

• powierzchniowe- oddziela się je poprzez działanie łagodniejsze (ekstrakcja w r-r soli)

• funkcje białek błonowych: strukturalne, enzymatyczne, transportowe, receptorowe

• Transport przez błonę:

• więcej lipidów -lepsza przepuszczalność (np. benzen, etanol, hormony, leki)

• 3 rodzaje błon transportowych:

• kanały- obszar hydrofilny, w obrębie dużej cząsteczki białkowej. Wielokrotnie przebija błonę. Przechodzą (jony) gazy lub woda. Kanały jonowe mogą być cały czas otwarte lub otwierać się pod wpływem bodźców: np. ligandy(hormony, neuromediatory), stale otwarte- kanały wodne (akwaporyny). Transport wg gradientu stężeń.

• Białka nośnikowe- wiążą wybraną cząsteczkę i przenoszą na drugą stronę. Transport- wg gradientu - dyfuzja ułatwiona. (np. aminokwasy, cukry proste)

• pomp jonowe- przenoszą jony wbrew gradientowi stężeń, koszt energetyczny w postaci ATP, transport aktywny.

• Transport aktywny wtórny- gdy jon przenoszony jest zgodnie z gradientem stężeń, ,a uzyskana energia jest wykorzystywana do przenoszenia innej substancji wbrew gradientowi.

• Gdy przenosimy 1 składnik - uniport, gdy 2 -kotransport (współtransport), jeśli 2 cz. w tą sama stronę- symport, a w przeciwnym kierunku -antyport.

• Błona komórkowa(plazmolema):

• otacza komórkę, trójwarstwowa, asymetryczna(obecne glikolipidy i reszty cukrowe na zewnętrznej stronie błony, nierównomierny rozkład lipidów)

• w błonie zlokalizowane są różne receptory

• Potencjał spoczynkowy:

• gradient potasowy powoduje ucieczkę K⁺. Niemożność uregulowania tego jonami Na⁺ powoduje potencjalny deficyt ładunków ujemnych we wnętrzu błony. -polaryzacja błony. Wytworzona różnica ładunków stanowi potencjał spoczynkowy. (w środku MINUS!!!) ten potencjał umożliwia transport substancji zależny od gradientu stężeń.

• Dołeczki okryte- związane z endocytozą; kaweole - skupiają białka pośredniczące w odbieraniu sygnałów chemicznych ( obie po zewnętrznej stronie błony)

• cząsteczki adhezyjne połączone z błoną i cytoszkieletem pozwalają na kontakt z otoczeniem.

• Glikokaliks- warstwa zbudowana z glikoproteid, pośredniczy w ustalaniu kontaktu między komórkami.

• Szkielet błonowy- białka leżące pod powierzchnią błony, mają charakter giętkich włókien, układają się równolegle do powierzchni błony. Od strony cytoplazmy łącza się z filamentami aktynowymi.

• Jądro komórkowe:

• stała cecha wszystkich eukariontów, wyjątek- dojrzałe erytrocyty ssaków. Nie ma też jądra w degenerujących kom. naskórka i włóknach soczewkowych

• Chromatyna- rozproszona forma chromosomów

• Składniki chemiczne chromatyny: zbudowana z :

• DNA: nośnik informacji genetycznej. Genom- całkowita zawartość DNA o haploidalnej liczbie chromosomów. Każda dwuniciowa cz DNA tworzy chromosom. Transkrypcja: teren jądra, enzym- polimeraza RNA, polega na syntezie nici mRNA komplementarnej do matrycy. Ekson- części ważne- gen, Intron- nieważna część.

• Histony- związane z DNA, białka o charakterze zasadowym, (H1, H2A, H2B, H3, H4) - zawartość lizyny i argininy, H1-najwięcej Lizyny. Stała ilość w chromatynie.

• Białka niehistonowe- są tu białka enzymatyczne, regulatorowe, strukturalne.

• Organizacja Chromatyny:

• nukleosom- składa się z rdzenia nukleosomu (4 rodzaje białek,, H2A, H2B, H3, H4 8 cząsteczek, 4 pary) i nawiniętej nici DNA

• Nukleofilament- koraliki nawinięte na nitkę,

• układ zygzakowy- obecność H1 na powierzchni nukleosomu powoduje ich zbliżenie i ułożenie w zygzak.

• włókno chromatynowe- SOLENOID - spirala ułożona z nici nukleosomów

• Domena- solenoid układa się w pętlę

• chromatyda- ciasno upakowana spirala

• Euchromatyna: jaśniejszy obszar chromatyny, euchromatyna:

• luźna- aktyna transkrypcyjna

• zwarta - nieaktywna

• Heterochromatyna- ciemny obszar chromatyny:

• konstytutywna: typowa dla wszystkich komórek, lokalizuje się w okolicy przewężenie pierwotnego

• fakultatywna: tylko w niektórych komórkach,

• TRANSKRYPCJA - na poziomie nukleofilamentu, dotyczy kilku pętli chromosomu, SPLICING - reakcja katalizowana przez rybozymy(spliceosomy), wycinanie intronów,

• Jąderko- produkuje podjednostki rybosomów, kulista grudka, 3 rodzaje obszarów;

• jasne centrum włókienkowe- zawiera rDNA

• gęste obszary włókienkowe- transkrypcja pre-rRNA

• obszary ziarniste- dojrzewające podjednostki rybosomów

• im większe zapotrzebowanie na rybosomy i syntezę białek tym więcej jąderek

• młode formy rRNA znajdują się na terenie gęstych obszarów włókienkowych a stamtąd do obszarów ziarnistych. Po wbudowaniu się do podjednostek rybosomów opuszczają jąderko. Małe podjednostki od razu a duże później, (dlatego składnik ziarnistości)

• Zrąb jądra- obejmuje pozostałe rzeczy z jądra po wyeliminowaniu chromatyny i jąderka, a także blaszkę i pory otoczki jądrowej,

• Sok jądrowy- kariolimfa, zawiera płynne składniki jądra, zawieszone tam są chromatyna i jąderko

• Otoczka jąderka- zbudowana z dwóch błon przestrzenią okołojądrową. Błony cieńsze od błony komórkowej. W miejscu gdzie błony się stykają, a przestrzeń ulega zamknięciu znajdują się pory. Błona wewnętrzna od strony jądra wzmacniana jest blaszką jądrową. Do zewnętrznej błony otoczki mogą przyczepiać się rybosomy Siateczka śródplazmatyczna szorstka.

• Budowa poru: 2 pierścienie po stronie cytoplazmy i jądra. Od pierścieni odchodzą włókienka białkowe. W środku znajduje się transporter centralny. Po rozpoznaniu sygnału przez receptor cytoplazmatyczny , przesuwa go w stronę transportera centralnego, a on rozszerza się co pozawala na wnikanie większych cząsteczek.

• RYBOSOMY

• zbudowane z rRNA i białek. Składają się z dwóch podjednostek: małej i dużej.

• Stanowią miejsce syntezy białek w komórce.

• Podjednostki łączą się tylko w okresie translacji. Mała podjednostka łączy się mRNA, do której przyłącza się tRNA z aminokwasem. Następnie łączy się z dużą podjednostką, tak że powstaje szczelina w której mieści się mRNA. Grupa połączonych rybosomów- polirybosomów.

• Siateczka śródplazmatyczna

• zespół spłaszczonych cystern oraz rozgałęzionych rurek ograniczone błoną,

• w trakcie homogenizacji komórek siateczka rozpada się na pęcherzyki-MIKROSOMATY.

• Charakterystyka błon siateczki:

• nie posiadają glikokaliksu, zawierają więcej białek i fosfolipidów, bardzo mało cholesterolu.

• Liczne enzymy

• Siateczka szorstka- zawiera liczne ziarnistości (rybosomy). Występuje w postaci cystern, więcej białek

• siateczka gładka- występuje w postaci kanalików, znajduje się tu więcej cholesterolu, główny zbiornik łatwo uwalnianych jonów Ca ⁺²

• odcinek sygnałowy - początkowy fragment peptydu. Cząsteczka SRP rozpoznająca sygnał, rozpoznaje rybosom i łapie go wraz z syntezowanym białkiem. Białko wchodzi w skład dużego kompleksu- TRANSLOKONU, (odp. za przeniesienie białka przez błonę).

• Błony siateczki środplazmatycznej szorstkiej odseparowują białka własne od tych wydzielanych na zewnątrz, A także odseparowuje enzymy lizosomów od składników cytozolu.

• Funkcja: Na terenie siateczki szorstkiej rozpoczyna się proces obróbki białka- odłączenie odcinka sygnałowego i dołączenie cząsteczki cukru w procesie GLIKOLIZACJI. Dołączone cukry podlegają obróbce w siateczce.

• Stała obecność białek odpowiedzialnych za pofałdowanie białek i uformowanie ich odpowiedniej konformacji.

• Na siateczce gładkiej i szorstkiej zachodzi SYNTEZA LIPIDÓW. (Np. cholesterolu i glikolipidów)

• Aparat Golgiego

• postać ziarenek i niteczek zlokalizowanych w obrębie jądra komórkowego.

• Jednostka strukturalna: DIKTIOSOM- zespół błoniastych cystern, spłaszczonych w środku, ułożone w stosy. Wygięta półksiężycowato. Obecność licznych pęcherzyków.

• Wyróżnia się 2 bieguny:

• biegun formowania (CIS)- bliżej jądra, wypukły i mikropęcherzyki

• biegun dojrzewania (TRANS)- wklęsły i makropęcherzyki, grubsza błona, więcej lipidów

• sieć CIS pełni rolę przedział ratunkowy- wyłapują cz. białek które przypadkowo znalazły się w pęcherzykach płynących do aparatu golgiego.

• Sieć TRANS- stacja rozdzielcza: produkty z cystern są rozdzielone na 3 typy pęcherzyków

• pęcherzyki transportujące- dostarczają elementy białkowe i lipidowe do błon komórkowych

• pęcherzyki hydrolazowe/okryte - zawierają enzymy lizosomowe

• pęcherzyki zagęszczające- gromadzone tam są produkty wydzielane na drodze egzocytozy

• ROLA Aparatu

• przebudowa błon (z takich jak siateczka na takie jak błona kom.)

• glikolizacja- przyłączonych dalszych reszt cukrowych

• segregacja- pęcherzyków dostarczanych do diktiosomów od enzymów lizosomowych.

• Fuzja błon i egzocytoza:

• Usuwanie na zewnątrz hydrofilnej wydzieliny komórkowej opakowanej w pęcherzyk-wytwarzane na biegunie TRANS zachodzi na drodze egzocytozy.

• EGZOCYTOZA- polega na transporcie wydzieliny w formie pęcherzyków w stronę błony komórkowej, zlewaniu się (FUZJI) błony pęcherzyków z błoną komórkową i uwolnieniu zawartości pęcherzyka, przy zachowaniu ciągłości błony komórkowej. 2 główne etapty

• Transport pęcherzyków-

• Fuzja pęcherzyków:

• Wzajemne rozpoznanie receptorów obecnych w obu błonach

• Wytworzenie kompleksu fuzyjnego- z udziałem białek

• Powstanie kanału (poru fuzyjnego) - umożliwia przepływ lipidów, z uwolnieniem na zewnątrz substancji z pęcherzyka

• Egzocytoza- może przebiegać w dwojaki sposób

• Egzocytoza konstruktywna - transport wydzieliny do błony w sposób ciągły, niezależny od bodźców działających na komórkę. Wydzielina przenoszona w małych pęcherzykach,

• Egzocytoza regulowana- polega na wyrzuceniu na zewnątrz zmagazynowanych w komórce ziaren wydzielniczych, w odpowiedzi na działający na komórkę bodziec (np. hormon, neuromediator, przeciwciało itp

• Endocytoza i przedział endosomowy:

• ENDOCYTOZA- transport substancji ze środowiska zewnętrznego do komórki; pobierana substancja nie przechodzi przez błonę, lecz przemieszcza się z nią za pomocą pęcherzyka.

• PINOCYTOZA- transport substancji płynnych. Fragment błony zagłębia się tworząc pęcherzyk - PINOSOM. W jego wnętrzu zamknięty jest z płyn z otoczenia komórki. Proces nie wymaga energii. Zadanie: dostarczenie wody i rozpuszczonej w niej składników. (transcytoza- pobieranie substancji w jednej części błony i wydalony po 2 stronie. Substancje te nie są trawione przez lizosomy.

• FAGOCYTOZA- transport ciał stałych, pęcherzyk- FAGOSOM. Proces wymaga energii i udziału cytoszkieletu.

• Na drodze endocytozy pobierane są takie komórki jak:

• Cholesterol, żelazo, niektóre hormony i czynniki wzrostu.

• Tak mogą dostawać się także wirusy i toksyny bakteryjne

• LIZOSOMY:

• Pęcherzyki wewnątrz których zachodzą procesy rozkładu (lizy)

• Enzymy lizosomowe- grupa kwaśnych hydrolaz. 3 główne:

• Esterazy- działają na wiązania estrowe

• Glikozydazy- działają na wiązania glikozydowe

• Peptydazy- działają na wiązania peptydowe

• Błona lizosomów jest nierozpuszczalna dla enzymów lizosomowych. Białka transportowe wewnątrz pozwalają na dyfuzję do cytozolu produktów po strawieniu - umożliwia to ochronę komórce przed samotrawieniem.

• Enzymy lizosomowe - powstają syntezowane na rybosomach związanych z szorstką siateczką sródplazmatyczną. Wewnątrz siateczki ulegają glikozylacji, a potem trafiają do aparatu Gol.

• Lizosomy możemy podzielić na

• Heterolizosomy- trawione substancje pochodzą ze środowiska zewnętrznego

• Autosomy- trawione substancje substancję pochodzą ze środowiska komórki.

• Po zakończeniu procesów trawiennych lizosomy mogą przekształcać się w ciała resztkowe, zawierające nie strawione resztki.

• PROTEASOMY:

• Struktury związane z pozalizosomową proteolizą białek

• Występują na terenie jądra jak i cytoplazmy

• Skierowanie białek do degradacji dokonuje się przez przyłączenie ubikwityny.

• liczba proteasomów wzrasta wraz z AKTYWNOŚCIĄ METABOLICZNĄ komórek.

• ich zadanie to także regulacja cyklu komórkowego a także realizacja apoptozy.

• MITOCHONDIA:

• Posiadają 2 błony (zewnętrzną i wewnętrzną) między nimi przestrzeń międzybłonowa. Wnętrze wypełnia MATRIX mitochondialne

• wewnętrzna błona posiada stale otwarte kanały: PORYNY. Błona wewnętrzna ma większą powierzchnię i uwypukla się do środka w postaci GRZEBIENI. Grzebienie mogą mieć kształt blaszek (lameli) - mitochondium blaszkowate; bądź też kształt rurek - mitochondium rurkowate (tubularne)

• stopień pofałdowania błony wzrasta wraz z nasileniem się aktywności oddechowej komórki.

• błona mitochondium zawiera więcej białek oraz charakterystyczny lipid- kardiolipina

• błona wewnętrzna jest wysoce selektywna

• grzybki mitochondrialne- usytuowane na wewnętrznej części błony skierowane do matriks.

• Grzybek: składa się z główki, szyjki i podstawki- stanowi ona część błony wewnętrznej. W GRZYBKU znajduje się syntaza ATP.

• Łańcuch oddechowy- usytuowany w pobliżu podstawki grzybka. Oksydacja fosforylacji- przyłączenie grupy fosforanowej do ADP z wytworzeniem ATP.

• Matriks - zawiera ciałka gęste(m.in. lipoproteidy), rybosomy mitochondrialne, nici mitochondrialnego DNA, (kulista nic DNA) - obecność tych struktur sugeruje niezależność mitochondriów od genomu jądrowego.

• Pochodzenie mitochondriów od bakterii

• PEROKSYSOMY

• Pęcherzyki; występują głównie w komórkach wątrobowych i komórkach kanalika proksymalnego nefronu.

• Enzym: KATALAZA - który rozkłada nadtlenek wodoru

• Enzymy proksysomowe są syntezowane na wolnych rybosomach.

• Rola peroksysomów:

• Rozkładadają toksyczny nadtlenek wodoru

• Utleniają szereg substratów (m.in. pochodne puryn)

• Β-oksydacja kwasów tłuszczowych (o długich łańcuchach)

• Współudział w metabolizmie cholesterolu i kwasów żółciowych

• CENTRIOLE

• Postać 2 ziarenek (centrosom), leżące w części środkowej komórki i razem z jasnym obszarem cytoplazmy tworzą CYTOCENTRUM.

• Ściany centrioli zbudowane z mikrotubul, ułożonych w triplety rozłożone równolegle na obwodzie. Połączone są ze sobą za pomocą mostków białkowych.

• Mikrotubule- zbudowane z białka tubuliny

• W fazie przygotowania komórki do podziału centriole podwajają się

• MIKROTUBULE:

• Zbudowane z białka tubuliny

• Kilka form:

• Elementy budulcowe centrioli, ciałek podstawowych, witek, migawek, neurotubule,

• Mikrotubulom towarzyszą białka dodatkowe: kinezyna(+) i dyneina. (-)

• MIKROFILAMENTY:

• Struktury włókienkowe zbudowane z aktyny. Występuje w postaci dimerów.

• Mikrofilament aktynowy ma formę łańcucha złożonego ze spiralnie skręconych dimerów.

• Mikrofilamenty aktynowe współdziałają z miozynowymi. Warunkuje to zjawiska ruchowe

• RUCH KOMÓREK:

• Najwyższy ruch w komórkach: plemnik (witka),

• Często występuje ruch pełzakowaty- potrzebny kontakt z podłożem stałym. DWA rodzaje wypustek: filipodia- wąskie nitkowate; lamelipodia- szerokie w formie płata

• Ruch pełzakowy może być przypadkowy lub skierowany w stronie bodźca.

• Ruch spowodowany przez bodziec chemiczny- chemotaksja.

• Wszystkie zjawiska ruchowe wymagają jonów Ca ⁺²

• FILAMENTY POŚREDNIE:

• struktury włókienkowe występujące zarówno w obrębie jądra jak i cytoplazmy.

• Kształt wydłużonych włókien.

• WYGLĄD: Monomer jest spiralnie zwinięty w dimer. 2 dimery są spiralnie zwinięte w tetrametr. 8 spiralnie splecionych tetrametrów tworzy filament pośredni.

• ROLA:

• utrzymanie kształtu komórek,

• Wzmacnianie mechaniczne komórek

• Odpowiadają za utrzymanie struktur w odpowiednim miejscu

• W Połączeniu z mikrotubulami stabilizują całość cytoszkieletu.

• INNE SKŁADNIKI CYTOPLAZMY:

• Znajdują się tam materiały zapasowe: lipidy i glikogen

• Lipidy- występują w postaci kropel. Nie są otoczone błoną- łatwy dostęp do ich składników. Funkcja magazynująca składniki wysokoenergetyczne.

• Glikogen- występuje w postaci ziarenek, występujących w skupiskach (rozety). Skupiają się w pobliżu kalciosomów, magazynujących jony Ca ⁺².

• Płynna część cytoplazmy to cytozol.

---