Buňka I PDF - 1. Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Univerzita Karlova v Praze - 1. Lékařská fakulta Buňka I Buňka – přehled stavby. Buněčná membrána. Transmembránový transport. Ústav histologie a embryologie 1. LF UK Autor: doc. MUDr. Tomáš Kučera, Ph.D. Předmět: Histologie a ob...

Univerzita Karlova v Praze - 1. Lékařská fakulta Buňka I Buňka – přehled stavby. Buněčná membrána. Transmembránový transport. Ústav histologie a embryologie 1. LF UK Autor: doc. MUDr. Tomáš Kučera, Ph.D. Předmět: Histologie a obecná embryologie, kód B03006 Datum: 3.10.2023 1  Buňka I Úvod do studia cytologie, histologie a embryologie Buňka – morfologická a funkční jednotka organismu Přehled buněčných součástí Biologická membrána Transmembránový transport 2  Buňka – buněčná teorie Buňka, lat. cellula – Robert Hooke první pozorování (buněčné stěny – rostlinné buňky) v roce 1665 http://micro.magnet.fsu.edu/primer/museum/hooke.html 3  Buňka – buněčná teorie Buňka – nejmenší stavební a funkční jednotka těla schopná samostatného života Buněčná teorie – 1. pol. 19.stol - buňka jako základní jednotka živého organismu – T. Schwann, M.J. Schleiden, J.E. Purkyně Matthias Jacob Schleiden Theodor Schwann Jan Evangelista Purkyně 4 www.wikipedia.org  Buňka – buněčná teorie - buňky vznikají z jiných buněk buněčným dělením (proliferace) Rudolf Virchow (1821-1902) www.wikipedia.org http://ihm.nlm.nih.gov/images/B29494 5 Buňka – přehled buněčných součástí - buněčné tělo (cytoplasma) - buněčné jádro (lat.nucleus, řec.karyon) - cytoplasma obsahuje: základní tekutou hmotu – (cytosol) a v ní organely (membránové a nemembránové) a dále buněčné inkluse - buněčné kompartmenty 6  Buňka – membránové buněčné organely endoplasmatické retikulum jádro lysosom peroxisom mitochondrie endosom Golgiho komplex Pollard et al.: Cell Biology, 2008 Membránové formace se podílejí na utváření ohraničených oblastí – 7 označovaných jako buněčné KOMPARTMENTY Buňka – nemembránové buněčné organely volné ribosomy centriol mikrotubuly (cytoskelet) + intermediární filamenta (cytoskelet) mikrotubuly (cytoskelet) aktinová filamenta (cytoskelet) Pollard et al.: Cell Biology, 2008 8  Buňka – biologická membrána - biologická membrána obaluje buňku (cytoplasmatická membrána) a membránové organely funkce cytoplasmatické membrány: ohraničení buňky vůči okolí regulace nitrobuněčného prostředí selektivní propustnost rozpoznávání buněk – signalisace adhese buněk regulační funkce 9  Biologická membrána – chemické složení - lipidy - proteiny - cukerné zbytky na glykoproteinech a glykolipidech 10 Biologická membrána – model sacharidový sacharidový řetězec řetězec glykolipidu glykoproteinu periferní protein transmembránový protein lipid model tekuté mozaiky 11 Junquiera and Carneiro.: Basic Histology, 2005  Biologická membrána - lipidy fosfolipidy cholesterol glykolipidy 12 Biologická membrána – lipidy a asymetrie buněčné membrány 13 Pollard et al.: Cell Biology, 2008  Biologická membrána - membránové proteiny integrální (transmembránové a připojené pomocí lipidové kotvy) periferní Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002 14 Biologická membrána – visualisace jednotková membrána Snímek v elektronovém mikroskopu – cca 8nm silná vrstva s trilaminární strukturou 15 Weiss.: Cell and Tissue Biology: A Textbook of Histology, 1988  Glykokalyx transmembránový adsorbovaný transmembránový protein glykoprotein proteoglykan cukerný zbytek glykokalyx glykolipid dvojvrstva lipidová Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002 16  Glykokalyx epithelová buňka EM snímek – rutheniová červeň 17  Transmembránový transport mechanismy: - prostá difuse - usnadněná (facilitovaná difuse) - aktivní transport transport látek pomocí membránových váčků – endocytosa a exocytosa 18  Transmembránový transport Transmembránové proteiny sloužící pro transport látek: - kanály - transportéry (přenašeče) transportované molekuly - pumpy dvojvrstva lipidová kanál přenašeč pumpa pasivní transport aktivní transport 19 Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002  Transmembránový transport přenašečový protein a změna jeho konformace během transportu látky rozpuštěná látka stav A stav B koncentrační gradient přenašečový vazebné protein místo 20 Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002 Transmembránový transport Tři typy transportu zajišťované přenašeči kotransportovaný transportovaná látka iont dvojvrstva lipidová spřažený transport 21 Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002  Transmembránový transport Na+- K+ ATPasa vazebné místo pro K+ elektrochemický elektrochemický gradient gradient vazebné místo pro Na+ adenosin trifosfát 22 Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002  Transmembránový transport ABC transportéry MDR (multidrug resistence proteins) – význam pro rezistenci rakovinných buněk k cytostatické léčbě 23 Membránové receptory ligand (signální molekula) membránový receptor intracelulární signální molekuly cílové proteiny protein regulující cytoskeletový enzym transkripci protein změna změna tvaru změna genové nebo pohybu metabolismu exprese buňky 24 Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell, 2002  MEMBRÁNOVÉ BUNĚČNÉ ORGANELY lysosom JÁDRO (NUCLEUS) jádro MITOCHONDRIE mitochondrie ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM lysosom agranulární – AER granulární - GER GOLGIHO KOMPLEX LYSOSOMY ENDOSOMY gER PEROXISOMY MELANOSOMY aER Golgiho komplex Membránové formace se podílejí na utváření ohraničených oblastí – označovaných jako buněčné KOMPARTMENTY 25  MITOCHONDRIE - organely protáhlého tvaru: průměr 0,5-1 mikrometr, délka variabilní – až 20 mikrometrů mitochondrie mikrotubuly Snímek buňky v kultuře s použitím fluorescenčního mikroskopu Snímek z Pollard et al.: Cell Biology, 2008  MITOCHONDRIE elementární tělíska (ATP-syntáza) matrixová granula na vnitřní membráně matrix kristy vnější mitochondriová membrána EM snímek intermembránový prostor vnitřní mitochondriová 27 Podle předlohy z učebnice Junquierovy základy histologie upravila Ema Klobušovská (ÚHIEM) membrána MITOCHONDRIE matrix matrixová granula kristy elementární částice Pollard et al.: Cell Biology, 2008  MITOCHONDRIE funkce mitochondrií: syntéza ATP, citrátový cyklus, oxidace mastných kyselin, skladování Ca2+ původ mitochondrií – endosymbiotická teorie mitochondriální genom: kóduje jen část proteinů vlastní ribosomy – proteosynthesa omezená proteiny z cytoplasmy transportovány pomocí translokáz  MITOCHONDRIE - vnitřní mitochondriální membrána – dýchací řetězec - transport H+ a elektronů  MITOCHONDRIE – produkce ATP – chemiosmotická teorie Vnější mitochondriální membrána Intermembránový prostor Reflux do matrix Vnitřní jednotky transportu elektronů thermogenin mitochondriální membrána Transport protonů do intermembránového prostoru na úkor energie získané transportem elektronů v dýchacím řetězci Retrográdní tok protonů bez syntézy ATP Syntéza ATP s využitím energie odvozené z refluxu protonů schema z Junquiera and Carneiro.: Basic Histology, 2005  MITOCHONDRIE buňky distálního tubulu ledviny hepatocyt Snímky z Weiss.: Cell and Tissue Biology: A Textbook of Histology, 1988  ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM cytoplasma gER jádro aER ER – exportní doména EM snímek: agranulární Golgiho jaderný endoplasmatické retikulum aparát obal EM snímek: cisterny granulárního endoplasmatického retikula 33 Pollard et al.: Cell Biology, 2008  ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM serosní buňka pankreatického acinu gER aER 34 Snímek z Weiss.: Cell and Tissue Biology: A Textbook of Histology, 1988 schema z Junquiera and Carneiro.: Basic Histology, 2005  ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM Funkce agranulárního endoplasmatického retikula: - produkce steroidních hormonů - detoxifikace – neutralizace toxických látek (oxidace, konjugace, methylace) - syntéza fosfolipidů - ve svalech sarkoplasmatické retikulum – skladování vápenatých iontů 35  GOLGIHO KOMPLEX Ploché váčky – sakuly – vytvářejí paralelní systém – přístupová část – cis-oblast, na opačné straně se odštěpují kulaté váčky nebo váčky s obsahem (granula) – trans- oblast Vezikuly – kulaté váčky s opticky nevýrazným obsahem Granula – kulaté, membránou ohraničené váčky s denzním obsahem 36  GOLGIHO KOMPLEX mikrotubuly Golgi EM snímek 37 Snímky z Pollard et al.: Cell Biology, 2008  GOLGIHO KOMPLEX Funkce Golgiho komplexu: - posttranslační modifikace proteinů – glykosylace, sulfatace, fosforylace proteinů - zabalení produktu do membránových váčků – trans Golgi network – směřování produktů různými směry (protein sorting) 38 LYSOSOMY - organely oválného tvaru a velikosti 0,05-0,5μm - azurofilní granula v krvinkách - uvnitř pH 4,5-5,0 – udržováno protonovou pumpou - obsah: cca 40 kyselých hydroláz - enzymy označeny manóza 6- fosfátem 39  LYSOSOMY buňky bohaté na lysosomy: - buňky s endocytotickou a fagocytární aktivitou: epithel proximálního tubulu ledviny hepatocyty makrofágy, granulocyty Lysosomy v cytoplasmě makrofágu 40 Snímek z Junquiera and Carneiro.: Basic Histology, 2005  LYSOSOMY osud nestráveného materiálu v lysosomech: exocytosa střádání – residuální tělíska lipofuscinová granula prašné buňky – prachové částice – makrofágy v plicích siderosomy – v makrofázích ledvin, jater a kostní dřeně - obsahují hemosiderin - produkt rozkladu ferritinu 41  PEROXISOMY - organely variabilní struktury (0,5- 1,2 μm) - podílí se na oxidaci mastných kyselin - enzym kataláza rozkládá peroxid vodíku na vodu a kyslík - kataláza je důležitá pro detoxifikaci – např. ethanolu 42 Snímek z Junquiera and Carneiro.: Basic Histology, 2005  MELANOSOMY buněčné organely (0,2-1,0 μm) obsahující pigment melanin odvozený z aminokyseliny tyrosinu ochrana před UV paprsky pigmentové buňky, melanocyty 43 M = tělo melanocytu P = výběžky melanocytu K = keratinocyty BL = lamina basalis F = dermis