receptory, Biotechnologia i, Rok I, Biologia komórki, Biologia komorki materialy


- receptory (opisac receptory metatropowe, katalityczne, jonotropowe)

Receptor metabotropowy - rodzaj receptora błonowego hormonalnego. W organizmie wykryto kilkaset receptorów metabotropowych, które różnią się strukturą i funkcją. Zbudowany jest z:

części zewnątrzkomórkowej, która jest właściwym receptorem dla liganda zewnętrznego - hormonu; części transmembranalnej, która zbudowana jest z siedmiu helis; części wewnątrzkomórkowej, która jest aktywatorem białka G

Po przyłączeniu ligandu zewnątrzkomórkowego zmienia się konformacja części wewnątrzkomórkowej, do której może przyłączyć się podjednostka α białka G. W efekcie białko G zostaje zaktywowane i może dalej przekazywać sygnał danego szlaku fizjologicznego.

Receptor jonotropowy (kanał jonowy bramkowany przekaźnikiem) - rodzaj receptora błonowego hormonalnego sprzężonego z kanałem jonowym działającym na zasadzie transportu biernego. W części zewnątrzkomórkowej receptora znajduje się miejsce wiążące cząsteczkę sygnałową (ligand), w efekcie związania dochodzi do zmiany konformacji białek tworzących kanał jonowy. Przez otwarty kanał przenikają jony zgodnie z gradientem stężeń. Klasycznym przykładem takiego receptora jest receptor dla acetylocholiny, który funkcjonuje w płytce nerwowo-mięśniowej.

Receptor katalityczny-receptory zawierające po stronie cytoplazmatycznej centrum katalityczne (zwykle kinazy białkowej), aktywowane przez cząsteczkę sygnałową, inicjujące reakcje prowadzące do zmiany ekspresji materiału genetycznego komórki lub jej funkcjonowania (receptory katalityczne).Znajdź słowa:

- przepływ błon i substancji

Podstawowymi składnikami wszystkich błon biologicznych są lipidy i białka. Do lipidów zaliczamy: fosfolipidy, glikolipidy i lipidy obojętne. W błonach biologicznych fosfolipidy ułożone są w sposób zorganizowany, tworząc podwójną warstwę, przy czym polarne grupy tych związków skierowane są do środowiska wodnego, a ich apolarne części hydrofobowe w kierunku przeciwnym. Białka błonowe dzieli się na dwie grupy: powierzchniowe (luźno związane z warstwą lipidową) i integralne (silnie związane z warstwą lipidową).
Błony biologiczne są strukturami dynamicznymi, ich płynność zależy m.in. od temperatury. Podstawową błoną biologiczną w komórce jest plazmolema. Błony budujące siateczkę śródplazmatyczną mogą stanowić do 50% wszystkich błon występujących w komórce. Do błon biologicznych zaliczamy także błony otaczające i wchodzące w skład struktur cytoplazmatycznych, takich jak: plastydy, mikrociała, jądra komórkowe, cysterny aparatu Golgiego i wakuole.

- sekwencje sygnałowe

Sekwencja sygnałowa peptydu - to swego rodzaju "adres" dla danego peptydu, który informuje o tym, gdzie ma znaleźć się dane białko w komórce.

Wyróżnia się sekwencje sygnałowe dwóch rodzajów:

sekwencja sygnałowa jest warunkiem niezbędnym i wystarczającym do skierowania białka do konkretnego przedziału.

Także system niszczenia białek krótko żyjących oparty o znakowanie ubikwityną opiera się o sekwencję sygnałową (8-10 aminokwasów) nazywaną destruction box.

- endocytoza

Endocytoza - jeden ze sposobów transportowania większych cząsteczek (np. cholesterolu) do wnętrza komórki. Cząsteczki te są zbyt duże, żeby mogły być transportowane za pomocą przenośników białkowych. Dlatego przenikają do komórki w wyniku tworzenia się wakuol. Przedostają się do komórki wraz z fragmentami błony komórkowej. Przez endocytozę odbywa się transport cieczy i cząsteczek. Endocytoza dzieli się na pinocytozę, fagocytozę, potocytozę oraz transcytozę (transcytoza jest także zaliczana do egzocytoz).

LUB

proces pobierania przez komórkę eukariotyczną z otaczającego środowiska niewielkich porcji płynu zawierającego rozpuszczone w nim substancje lub różnego typu makrocząsteczki, a także bakterie lub fragmenty obumarłych komórek, a następnie wchłanianie ich do cytoplazmy, wewnątrz obłonionych pęcherzyków lub wakuol. Tworzenie wakuol i pęcherzyków pociąga za sobą ubytek części błony komórkowej; jest on jednak szybko rekompensowany podczas procesu egzocytozy. Ze względu na rodzaj wchłanianego materiału i mechanizm wchłaniania wyróżnia się: fagocytozę, pinocytozę i e. receptorową (wychwytywanie w sposób wybiórczy z otoczenia określonego rodzaju makrocząsteczek). Endocytoza jest procesem umożliwiającym komórce pobieranie substancji odżywczych z otoczenia (np. pierwotniaki), a także wychwytywanie i niszczenie mikroorganizmów patogennych (np. makrofagi).

Fagocytoza (gr. phagein - jeść, kytos - komórka) - rodzaj endocytozy spotykany u komórek i organizmów jednokomórkowych. Polega na pobraniu ze środowiska pokarmów stałych, odizolowaniu od cytozolu poprzez utworzenie wodniczki pokarmowej (lub innego tworu o podobnym przeznaczeniu, np. heterofagocyty) i trawieniu z udziałem lizosomów. W tym procesie nie następuje utrata błony komórkowej. Ewentualne niestrawione resztki są usuwane przez włączenie się wodniczki z powrotem w błonę komórkową (jest to egzocytoza). Fagocytoza jest powszechnym zjawiskiem u pierwotniaków, ale występuje też u organizmów wielokomórkowych: makrofagi człowieka niszczą codziennie miliardy starych erytrocytów. Fagocytoza jest skuteczną metodą obrony przed organizmami chorobotwórczymi, stanowiąc ważny element odporności nieswoistej.

Pinocytoza jest to sposób odżywiania się organizmów jednokomórkowych (protista) lub wielokomórkowych (np. gąbek). Podczas pinocytozy pobierane są na przykład drobiny białek lub inne wielkocząsteczkowe substancje rozpuszczalne w wodzie. Pinocytoza polega na tworzeniu kanalików zakończonych banieczkami wypełnionymi pobieraną substancją. Takie pęcherzyki, zwane pęcherzykami pinocytarnymi lub wodniczkami pokarmowymi, odrywaja się od błony komórkowej i zaczynają wędrówkę w cytoplazmie. W jej trakcie pęcherzyki zostają w całości enzymatycznie rozłożone (strawione) przy udziale lizosomów i rozproszone w cytoplazmie. W odróżnieniu od fagocytozy, podczas pinocytozy transportowane są substancje płynne.

- kontrola cyklu komórkowego

Cykl komórkowy obejmuje replikację materiału genetycznego oraz podział jądra komórkowego, po którym następuje podział cytoplazmy oraz interfaza. Poprawny przebieg cyklu komórkowego w komórce jest zapewniany przez złożony układ kontroli. We właściwym czasie układ ten uaktywnia enzymy i inne białka uczestniczące w kolejnych etapach cyklu, a po ich zakończeniu składniki te dezaktywuje. W cyklu większości komórek eukariotycznych wyróżnia się 4 stadia - fazy.

Faza G1 - trwa od kilku do kilkunastu godzin, pomiędzy końcem cytokinezy a rozpoczęciem syntezy DNA

Faza S (synthesis) - u ssaków trwa 7 godzin. W ciągu tej fazy odbywa się replikacja DNA oraz synteza histonów.

Faza G2 - trwa od końca syntezy białek aż do początku mitozy. W tej fazie następuje synteza tubuliny - składnika wrzeciona podziałowego.

Następnie rozpoczyna się mitoza która trwa ok 1 godziny. Cykl komórkowy może być zakończony podziałem redukcyjnym - mejozą.

Najważniejsze białka biorące udział w regulacji cyklu komórkowego to cykliny i kinazy zależne od cyklin.

Śmierć komórki [edytuj]

 Osobny artykuł: śmierć komórki.

Schemat przebiegu apoptozy komórki zwierzęcej.

Martwica centralnozrazikowa wątroby człowieka w preparacie barwionym hematoksyliną i eozyną - w środku zdjęcia widać uszkodzone komórki, utratę prawidłowej struktury tkanki oraz krwinkotoki i skąpe nacieki zapalne w otoczeniu pól martwicy.

Śmierć komórek jest konsekwencją zarazem rozwoju organizmu wielokomórkowego, jak i działania na nie niekorzystnych czynników. Jest zjawiskiem naturalnym i nie oznacza choroby, jeśli nie dotyczy większej liczby komórek.

Śmierć może nastąpić gwałtownie np. w wyniku działania wysokich temperatur, homogenizacji, działania niektórych substancji w odpowiednich stężeniach, etc. Część z tych metod używana jest przy procesie sterylizacji, czyli zabijania bakterii i ich form przetrwalnikowych. Komórka może zostać także uśmiercona w wyniku zadziałania wewnętrznego programu autolizy - mówi się wtedy o programowej śmierci komórki (ang. programmed cell death, PCD).

Programowana śmierć komórki może zostać zainicjowana czynnikami wewnętrznymi (najczęściej genetycznymi, choć także hormonalnymi[24]) lub zewnętrznymi (takimi jak promieniowanie jonizujące, temperatura, głodzenie, itd.).

Śmierć indukowana wewnątrzpochodnie nosi nazwę apoptozy, zaś zewnątrzpochodnie - martwicy (nekrozy, łac. necrosis ).

Praktycznie, procesy te najczęściej ciężko rozróżnić, niemniej w przypadku apoptozy u zwierząt powstają pęcherzyki (ciałka) apoptyczne w przeciwieństwie do martwicy. Pęcherzyki te jednak rzadko udaje się wykryć w badaniu mikroskopowym, ponieważ są pochłaniane przez sąsiednie komórki lub mieszają się z płynem tkankowym. Nekroza, ale nie apoptoza, jest związana z mobilizacją sąsiednich komórek i mechanizmów ogólnoustrojowych do usunięcia jej następstw, co nazywane jest reakcją zapalną (zapaleniem).

Mechanizm PCD służy eliminacji niechcianych komórek - to jest komórek niespełniających już swojej funkcji, komórek zakażonych, nowotworowych, itd. oraz - czasem - komórek narządów nieużywanych, tak jak w przypadku grasicy kręgowców po okresie dojrzewania, czy macicy tychże po porodzie[25]. Uśmiercanie występuje także jako następstwo stanów zaburzonego funkcjonowania całego ustroju, a nie tylko pojedynczych komórek, czy fragmentów tkanek (np. w długotrwałej suszy u roślin, głodzenia u zwierząt, nowotworów, unieruchomienia, starości). U roślin PCD jest ponadto procesem powstawania niektórych tkanek takich jak drewno, czy twardzica (to jest tkanek martwych).

Po zainicjowaniu PCD, uwalniane są do cytoplazmy enzymy z klasy hydrolaz - takie jak kaspazy - rozkładające organelle komórkowe. Z tego względu zatrzymanie zainicjowanego procesu apoptozy lub nekrozy jest niemożliwe[26]. Procesy śmierci komórek przebiegają podobnie, ale nie identycznie u roślin i u zwierząt.

U roślin PCD może przebiegać bardzo powolnie - dzieje się tak np. gdy drzewa liściaste zrzucają jesienią liście: indukcja procesu śmierci komórek następuje dużo wcześniej niż spadną one z drzewa, po to aby odzyskać część magazynowanych w nich substancji.

Z komórek, które zatraciły możliwość uruchamiania mechanizmu apoptozy powstają nowotwory.

- śmierć komórki

Apoptoza [z gr.] w tłumaczeniu dosłownym opadanie liści jest przenośnią, oznaczającą w odniesieniu do biologii zaprogramowaną śmierć komórki w ustroju żywym - dzięki temu mechanizmowi usuwane są zużyte lub uszkodzone komórki. Można ją przyrównać do zaplanowanego samobójstwa komórki w organizmie wielokomórkowym mające na względzie dobro całego organizmu. W odróżnieniu od martwicy (określanej także mianem nekrozy), gdzie dochodzi do uszkodzenia jakimś zewnętrznym czynnikiem, apoptoza jest zjawiskiem naturalnym w rozwoju i życiu organizmów; mimo tego wykazano, że niektóre patogeny mogą wpływać na indukcję tego procesu, dotyczy to głównie wirusów, a także niektórych bakterii takich jak np. Helicobacter pylori. Termin apoptoza wprowadzono w 1972 roku.

Apoptoza, w odróżnieniu od nekrozy, polega na kurczeniu się komórki poprzez utratę wody. Po różnorodnie przebiegającej fazie inicjacji apoptozy zachodzi faza egzekucji zależna od enzymów proteolitycznych z grup kaspaz. Szybkie zmiany w jądrze komórkowym mają charakter zorganizowany - chromatyna jądrowa ulega kondensacji, a DNA zostaje pocięte przez endonukleazy. DNA apoptycznej komórki dzieli się na fragmenty wielkości około 180 par zasad i ich wielokrotności. Następuje dezintegracja cytoszkieletu. Komórka apoptyczna zaokrągla się, traci kontakt z podłożem, rozwijają się na jej powierzchni liczne uwypuklenia. W procesie apoptozy organelle komórkowe pozostają jednak nienaruszone. Są one usuwane z komórki wraz z fragmentami chromatyny w tzw. ciałkach apoptycznych, pęcherzykach powstałych w wyniku zmian w strukturze błony komórkowej. W większości przypadków są one następnie fagocytowane przez komórki żerne. Wyjątkiem są np. ciałka apoptyczne soczewki oka, które zawierają zamiast cytoplazmy z organellami białko krystalinę. Apoptoza nie wywołuje stanu zapalnego i dotyczy pojedynczych komórek.

Proces programowanej śmierci komórki, charakteryzujący się aktywacją wielu swoistych szlaków biochemicznych, wymagający syntezy nowych białek, zależnych od cząsteczek sygnalizujących, takich jak: TNF-α i FAS-ligand lub też wywołanych przez czynnik uszkadzający komórkę.

Zjawisko apoptozy występuje także w różnych stanach patologicznych. Przykładem komórki w stanie apoptozy jest ciałko kwasochłonne ("były" hepatocyt w wątrobie w zapaleniu wirusowym) interpretowanym dawniej jako przejaw martwicy skrzepowej komórki. Wirus HIV powoduje apoptozę limfocytów T. W cukrzycy typu II w wyspach trzustkowych odkłada się peptyd amylina, który jest toksyczny i powoduje apoptozę komórek β i narastanie objawów choroby.

Czynnikami powodującymi apoptozę mogą być:

Martwica, nekroza (gr. Νεκρός martwy, łac. necrosis) - ciąg zmian zachodzących po śmierci komórki.

Śmierć komórek lub tkanek może nastąpić:

Występuje ona w następstwie mechanicznego lub chemicznego uszkodzenia, które jest na tyle duże, że nie może zostać wyleczone. Nekroza następuje w wyniku zakażenia komórki patogenem lub na skutek silnie działających czynników środowiskowych, takich jak: niedotlenienie, duże dawki promieniowania, braku substancji odżywczych, uszkodzenie wywołane przez substancje toksyczne, uszkodzenie termiczne albo innego rodzaju stresu działającego na komórkę.

Charakteryzuje się stopniową degradacją struktur komórkowych (m.in. denaturacją białek), obrzmieniem cytoplazmy, dezintegracją błony komórkowej i chaotyczną inaktywacją wszystkich szlaków biochemicznych, a także następuje pęcznieniem komórki (na skutek dostawania się wody do komórki) lub przeciwnie jej obkurczenie. W odróżnieniu od apoptozy nekrozie towarzyszy wydostanie się zawartości komórki (następuje rozpad komórki) do otaczającej ją przestrzeni międzykomórkowej, na skutek utraty ciągłości błony komórkowej i uwolnienia enzymów lizosomalnych. Powoduje to zazwyczaj silną reakcję zapalną, która może mieć znaczenie patologiczne (nie występuje to na ogół w przypadku apoptozy). DNA komórek rozpada się na fragmenty o przypadkowej długości

- macierz zewnatrzkomórkowa

macierz zewnątrzkomórkowa (ECM), utożsamiana z substancją międzykomórkową tkanki łącznej, jest to zawiła sieć zewnątrzkomórkowych wzajemnie oddziałujących wielkocząsteczek, która pozostaje w kontakcie z większością komórek w wielokomórkowym organizmie.

Macierz zewnątrzkomórkowa (Extracellular Matrix - ECM) jest złożonym kompleksem makrocząsteczek takich jak kolagen, polisacharydy i glikoproteiny, na którym spoczywają komórki. ECM uczestniczy w transdukcji sygnałów między komórkami, utrzymaniu ich kształtu, a także w procesach migracji i wzrostu komórek. ECM produkowana jest miejscowo przez fibroblasty i tworzy „spoiwo” podtrzymujące inne tkanki oraz nadaje tym tkankom wytrzymałość na rozciąganie oraz odporność na ucisk. Głównymi produktami fibroblastów tworzącymi ECM są polimery wielkocząsteczkowe takie jak: glkozaminoglikany, kolagen, fibronektyna i laminina.

- polaczenia miedzykomórkowe

Połączenia międzykomórkowe - połączenia występujące między komórkami, powstające przy udziale błony komórkowej oraz białkowych struktur cytoplazmatycznych. Zapewniają właściwe funkcjonowanie oraz integralność tkanek. Posiadają różną budowę w zależności od stopnia rozwoju tkanki, pełnionych funkcji i miejsca usytuowania w organizmie. Stąd rozróżnia się kilka odmiennych typów[1][2]:


Wyszukiwarka