Cytologie I, stavba buňky

Cytologie I, stavba buňky

Ústav pro histologii a embryologii Předmět: Histologie a embryologie 1, B01131, obor Zubní lékařství Datum přednášky: 1.10.2013

Histologie a embryologie 1 pro stomatology, 1 – Cytologie I, stavba buňky • Buňka je základní strukturální a funkční jednotka organizmu, schopná všech základních životních funkcí. • Proces diferenciace vede u mnohobuněčných organizmů k morfologickému rozrůznění buněk vzhledem k jejich specifickému funkčnímu uplatnění. • Cytologie si při popisu buňky všímá obecných principů, společných všem buňkám.

aktinové filamentum

sekreční granulum

cytosol Golgiho aparát

intermediární filamentum transportní váček mitochondrie hladké endoplazmatické retikulum (SER) plazmatická membrána jaderný obal drsné endoplazmatické retikulum (GER)

jádro

ribosom jaderný pór centriola

lyzosom

mikrotubulus

peroxisom Stevens and Lowe 1993, Histology

CYTOPLAZMA • Cytosol – tekutá složka cytoplazmy – obsahuje 1) buněčné organely – charakteristická morfologická stavba a specifická funkce 2) cytoskelet – síť submikroskopických tubulů a filament – podpůrná funkce a pohyb 3) buněčné inkluze – pasivní složka cytoplazmy, neuplatňují se aktivně v životních procesech

1

Histologie a embryologie 1 pro stomatology, 1 – Cytologie I, stavba buňky

PLAZMATICKÁ MEMBRÁNA • Odděluje vnitřní prostředí buňky (intracelulární) od jejího okolí (extracelulární). Složení • Lipidová složka – fosfolipidová dvojvrstva a vložené molekuly cholesterolu – glykolipidy – vnější strana • Proteiny – integrální – zabudované do membrány – transmembránové – prostupují celou membránou – periferní – vázané elektrostaticky k povrchu – glykoproteiny – vnější strana

glykoprotein

fosfolipid

fosfolipidová dvojvrstva

cholesterol

integrální transmembránový protein

glykolipid integrální protein

cytoplazma

periferní protein integrální transmembránový protein

http://wikidoc.org/images/b/b6/Cell_membrane_detailed_diagram.svg

• Molekula fosfolipidu má hydrofobní a hydrofilní část, v dvojvrstvě jsou hydrofobní póly orientovány dovnitř a hydrofilní ven z membrány.

hydrofilní orientováno ven

dusíkatá sloučenina fosfátový můstek

hydrofobní orientováno dovnitř

glycerol

nasycená mastná kyselina nenasycená mastná kyselina

Burkitt, Young and Heath 1993, Wheater´s Functional Histology

2

Histologie a embryologie 1 pro stomatology, 1 – Cytologie I, stavba buňky • Současná představa plazmatické membrány předpokládá její fluiditu – jednotlivé molekuly fosfolipidů se mohou přemisťovat v rovině vrstvy i mezi vrstvami. • Fluiditu a flexibilitu membrány ovlivňuje přítomnost řetězců nenasycených mastných kyselin ve fosfolipidech. Cholesterol membránu stabilizuje. • Polysacharidové řetězce glykolipidů a glykoproteinů jsou součástí glykocalyx na zevním povrchu membrány. Transport přes plazmatickou membránu • Pasivní difuze • Facilitovaná difuze – kanály a transportéry • Aktivní transport – pumpy, spotřeba energie, proti koncentračnímu gradientu transportovaná molekula

fosfolipidová dvojvrstva

koncentrační gradient

difuze

transportér

kanál

pumpa

AKTIVNÍ TRANSPORT

PASIVNÍ TRANSPORT

Alberts et al. 2004, Essential Cell Biology

• Endocytóza, pinocytóza, fagocytóza FAGOCYTÓZA

PINOCYTÓZA extracelulární prostor

pevná částice

plazmatická m. pseudopodium

endocytický váček

fagosom cytoplazma

http://php.med.unsw.edu.au/cellbiology/images/a/a8/Endocytosis_types.png

3


JÁDRO • Substance jádra – nukleoplazma – oddělena od cytoplazmy buňky jaderným obalem • Jádro obsahuje DNA, nukleoproteiny, RNA (nově syntetizovaná m, r a tRNA) • Chromatin – DNA vázaná na proteiny – histony • Chromosomy – v období mezi buněčným dělením (interfázové jádro) nejsou spiralizované (a tedy nejsou identifikovatelné) Jaderný obal • Dvěma membránami ohraničená oploštělá perinukleární cisterna perforovaná jadernými póry. • Na vnější membránu nasedají ribosomy, může být napojena na drsné endoplazmatické retikulum. • Na vnitřní povrch obalu naléhá proteinová lamina fibrosa – stabilizuje Chromatin • Euchromatin – aktivní v RNA syntéze • Heterochromatin – neaktivní v RNA syntéze Jadérko • V jádře jedno i více • Pars fibrosa – primární transkripty genů pro rRNA • Pars granulosa – dozrávající ribosomy • Nukleolární organizátor – sekvence kódující rRNA

euchromatin jadérko lamina fibrosa pars fibrosa jaderný obal pars granulosa

ribosomy

heterochromatin

jaderný pór Junqueira and Carneiro 2003, Basic Histology

4


ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM Granulární (drsné) endoplazmatické retikulum (GER) • Systém vzájemně komunikujících oploštělých cisteren a kanálků, na jejichž membránu nasedají ribosomy. • V blízkosti jádra některé cisterny komunikují s perinukleární cisternou jaderného obalu. • Funkce – syntéza proteinů, především pro export Ribosomy • Složené z velké a malé podjednotky, obě podjednotky obsahují rRNA. • Syntéza – rRNA vzniká v jadérku, kde je kompletována s proteiny, které vstupují do jádra z cytoplazmy. Podjednotky ribosomů pak opouštějí jádro jadernými póry. • Ribosom syntetizuje protein podle informace uložené v řetězci mRNA, řetězcem mRNA se volné ribosomy sdružují v polysomy. • Syntéza proteinu pro vlastní buňku – ribosomy zůstávají volně v cytoplazmě • Syntéza proteinu pro export (např. sekret) – ribosomy zakotví na membráně cisterny GER,v jehož lumen se pak syntetizovaný protein shromažďuje (o zakotvení rozhoduje informace v mRNA)

polysomy v cytoplazmě

polysomy vázané na GER

protein v lumen GER

ribosomy

membrána GER

mRNA volné proteiny v cytoplasmě Junqueira and Carneiro 2003, Basic Histology

Agranulární (hladké) endoplazmatické retikulum (SER) • Komunikující systém kanálků ohraničených membránou, bez ribosomů. • Funkce – různorodá podle buněčného typu – syntéza steroidů, štěpení glykogenu, detoxikační procesy, ve svalových elementech rezervoár kalciových iontů

5


GOLGIHO APARÁT • Komplexní útvar tvořený mírně prohnutou skupinou silně oploštělých stěsnaných cisteren, přilehlých vezikul a vakuol. • Ke konvexní – cis straně směřují transportní vezikuly obsahující protein syntetizovaný v GER. • Na konkávní – trans straně se nalézají velké vakuoly s produktem zpracovaným Golgiho komplexem. • Obsah váčků je distribuován do sekrečních granul, lyzosomů a granul obsahujících protein pro obnovu buněčné membrány.

cis - konvexní

trans - konkávní

Junqueira, Carneiro and Kelley (překlad Jelínek) 1995, Základy Histologie

LYZOSOMY • Primární – vezikuly ohraničené membránou. Obsahují široké spektrum hydrolytických enzymů, které jsou aktivní při kyselém pH, typická je kyselá fosfatáza. • Sekundární – vznikají splynutím primárního lyzosomu s fagosomem nebo autofagickou vakuolou. Probíhá v nich trávení pohlceného materiálu nebo membránou segregované části vlastního obsahu buňky. • Terciární (zbytková tělíska) – nestravitelné zbytky. U dlouho žijících buněk se mohou hromadit ve formě lipofuscinu (pigment z opotřebení).

6


MITOCHONDRIE • Obal – vnější a vnitřní mitochondriální membrána, mezi je intermembranózní prostor • Vnitřní membrána tvoří cristae mitochondriales (kristy). Jejich hustota je úměrná metabolické aktivitě dané buňky. Vnitřní membrána nese enzymy aerobní fosforylace. • Mitochondriální matrix v interkristálním prostoru obsahuje enzymy zapojené do oxidace mastných kyselin a enzymy Krebsova cyklu. • Funkce: produkce energie, která je ukládána ve formě ATP • Některými znaky (vlastní DNA bakteriálního typu, typ ribosomů) se mitochondrie podobají bakteriím. Syntetizují si část svých proteinů, množí se autoreplikací.

vnější membrána

vnitřní membrána matrix intermembranózní prostor

Stevens and Lowe 1993, Histology

PEROXISOMY • Zvané též mikrotělíska • Obsahují mimo jiné enzym katalázu,důležitý pro odbourávání peroxidu vodíku a při detoxikačních procesech.

CYTOSKELET Mikrofilamenta • Tenká vlákna (5 – 7 nm), tvořená dvojšroubovicí vláknitého proteinu F-aktinu, složeného z globulárních podjednotek G-aktinu. • Ve svalu zajišťuje aktin spolu s myosinem kontraktilní schopnost. • V nesvalových buňkách odpovídá za pohybové aktivity membrány (endo- a exocytóza, migrace pomocí pseudopodií), přesun cytoplazmatických komponent, pohyb mikroklků. • Síť mikrofilament v buňce se dynamicky mění přeměnou G-aktinu v F-aktin a opačně.

7

Histologie a embryologie 1 pro stomatology, 1 – Cytologie I, stavba buňky Mikrotubuly • Dutá vlákna (24 nm), stěna vystavěna z podjednotek heterodimeru α a β tubulinu. • Polymerizace tubulinu je řízena organizačními centry – centrioly, centromery chromosomů, bazální tělíska • Jsou zapojeny do pohybů organel, k nimž jsou připojeny prostřednictvím asociovaných proteinů. Jako součást dělicího vřeténka se zásadním způsobem uplatňují při buněčném dělení a zabezpečují pohyb řasinek a bičíků. • Mikrotubuly přirůstají a zkracují se přidáváním či ubíráním podjednotek, což je principem jejich fungování. Intermediární filamenta • Tloušťkou mezi oběma předešlými (10 – 12 nm). Na rozdíl od nich jsou to stabilní struktury. • Jejich složení je specifické pro jednotlivé typy tkání. – v epitelových buňkách se skládají z cytokeratinů – v buňkách pojiv z vimentinu – ve svalové tkáni z desminu – v neuronech z proteinu neurofilament – v neuroglii z kyselých proteinů neuroglie

mikrotubulus

aktinové filamentum

intermediární filamentum

Rosypal et al. 2003, Nový Přehled Biologie

8

Histologie a embryologie 1 pro stomatology, 1 – Cytologie I, stavba buňky Funkce cytoskeletu • Podpůrná – pro membránu, organely a cytosolové enzymatické systémy • Zajišťování pohybu organel, membrány a složek cytosolu pro běžné fungování buňky. • Améboidní pohyb buněk a pohyb speciálních zařízení buněk (řasinky, bičíky). • Kontraktilita elementů svalové tkáně. Centrioly • Specializované mikrotubulární struktury – devět trojic mikrotubulů • V nedělící se buňce se nachází pár centriolů orientovaných podélnými osami navzájem kolmo. • Okrsek cytoplazmy s párem centriolů se nazývá centrosom. Obvykle má v buňce centrální polohu. • Funkce – organizační centrum mikrotubulů cytoskeletu, které od nich paprsčitě vyzařují (tzv. aster) – při buněčném dělení, přičemž se uplatňuje jejich schopnost autoreplikace – při ciliogenezi (vývoji řasinek)

Stevens and Lowe 1993, Histology

BUNĚČNÉ INKLUZE Zásobní látky • Tukové kapénky • Glykogenová granula • Proteinové parakrystaly Sekreční granula • Depozita kondenzovaného sekrečního produktu buňky • Obalená membránou • Tvoří se z vakuol Golgiho komplexu zahušťováním obsahu • Pokud obsahují trávicí enzymy, nazýváme je zymogenní granula Pigmenty • Exogenní – fagocytované částice prachu a sazí, lipochromy ze skupiny karotenoidů • Endogenní – hematogenní – produkty rozpadu hemoglobinu – hemosiderin, hematoidin – autogenní – melanin, lipofuscin

9

Cytologie I, stavba buňky

Recommend Documents