KOMÓRKA Cz. I - WordPress.com
advertisement
KOMÓRKA Wielkość komórek Jednostki: 1 µm = 10-3 mm, 1 nm = 10-3 µm Cz. I najmniejsze komórki (komórki przytarczyc, niektóre komórki nerwowe) 4-5 µm przeciętne komórki 20 µm największe komórki (oocyty, niektóre komórki nerwowe) 100-150 µm włókna mięśniowe wypustki komórek nerwowych ZróŜnicowanie komórek • do 30 cm do 1 m Elementy składowe komórki: Mikroskop świetlny: kształt komórki bezjądrzaste: erytrocyty, płytki krwi, komórki budujące soczewkę oka komórki wielojądrzaste i zespólnie: • jądro • cytoplazma • błona komórkowa • włókna mięśniowe szkieletowe • syncytiotrofoblast w łoŜysku • osteoklasty Mikroskop elektronowy: Organelle: • rybosomy • siateczka śródplazmatyczna • aparat Golgiego • mitochondria • lizosomy • peroksysomy • centriole Funkcje komórki: Inne struktury: • cytoszkielet • pęcherzyki (transportowe, wydzielnicze) • materiały zapasowe (glikogen, lipidy) • pobieranie i trawienie substancji • produkcja nowych substancji wysokocząsteczkowych • produkcja i uŜytkowanie energii metabolizm • ruch • wysyłanie i odbieranie sygnałów • podział 1 Błona biologiczna - uniwersalny budulec większości organelli komórkowych białka Błona biologiczna zbudowana jest z lipidów (głównie fosfolipidów) i białek. Cząsteczka fosfolipidu część hydrofilna część hydrofobowa W środowisku wodnym cząsteczki fosfolipidów tworzą dwuwarstwę o uporządkowanym układzie. Decyduje ona o integralności błony Lipidy błon biologicznych: Białka transbłonowe • fosfolipidy (aminowe i cholinowe) • cholesterol • glikolipidy Białka swobodnie „pływają” w dwuwarstwie lipidowej Błona biologiczna jest barierą dla substancji chemicznych i kontroluje ich transport pomiędzy środowiskiem a komórką i pomiędzy przedziałami wewnątrzkomórkowymi. Transport substancji niskocząsteczkowych (transbłonowy) - poprzez zawarte w błonie transbłonowe białka transportowe 1. Kanały Białka błon biologicznych: klasyfikacja zamknięty otwarty strukturalna: • powierzchniowe • transbłonowe (integralne) czynnościowa: • strukturalne • enzymatyczne • receptorowe • transportowe Białka powierzchniowe Jedno białko moŜe pełnić kilka funkcji Mechanizm otwierania kanałów Transport bierny (dyfuzja): zgodnie z gradientem stęŜeń, bez nakładu energii Substancje transportowane: jony Przykłady: kanały sodowe, potasowe, wapniowe, chlorkowe 2. Przenośniki zmiana konformacji Transport ułatwiony: zgodnie z gradientem stęŜeń, bez nakładu energii Substancje transportowane: aminokwasy, cukry proste, nukleotydy, itp. 3. Pompy zmiana konformacji • kanały otwierane zmianą potencjału elektrycznego błony • kanały otwierane ligandem (przyłączeniem cząsteczki sygnałowej) • kanały otwierane mechanicznie Transport aktywny: wbrew gradientowi stęŜeń, konieczna energia Substancje transportowane: wszystkie substancje niskocząsteczkowe Przykłady: pompa wapniowa, pompa protonowa 2 Przenośniki i pompy mogą transportować jedną substancję (uniport) albo równocześnie dwie substancje (kotransport) uniport symport Transport substancji wysokocząsteczkowych i duŜych struktur: transport pęcherzykowy antyport Przykłady: • Na+-K+ ATPaza (pompa sodowo-potasowa) • H+-K+ ATPaza (wymiennik protonowo-potasowy) • symporter Na+-glukoza Równocześnie transportowana jest substancja/struktura oraz fragment błony Transport pęcherzykowy przez błonę komórkową: lizosom Błona komórkowa endosom egzocytoza siateczka śródplazmatyczna endosom endocytoza pęcherzyki wydzielnicze • fagocytoza • pinocytoza • endocytoza receptorowa aparat Golgiego Transport pęcherzykowy pomiędzy organellami i błoną komórkową określamy jako przepływ błon w komórce Glikokaliks Błona komórkowa oddziela komórkę od środowiska zewnętrznego błona komórkowa glikokaliks • najgrubsza • trójwarstwowy obraz w mikroskopie elektronowym • warstwa cukrowców na powierzchni (glikokaliks) • specyficzne glikoproteidy odpowiedzialne za kontakt z innymi komórkami i z substancją międzykomórkową (cząsteczki adhezyjne) • liczne białka transportowe i receptory • nierównomierne rozmieszczenie ładunków elektrycznych po obu stronach błony (potencjał spoczynkowy) Warstwa cukrowcowa na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej zbudowana z łańcuchów cukrowcowych połączonych z cząsteczkami białek (glikoproteidów) i lipidów (glikolipidów) Funkcje: • ochrona komórki przed czynnikami mechanicznymi i chemicznymi • udział w regulacji pobierania substancji przez komórkę (endocytozy) • udział w kontaktowym „rozpoznawaniu się” komórek • pośredniczenie w tworzeniu połączeń komórek ze sobą i z otoczeniem 3 Cząsteczki adhezyjne Receptory i sygnalizacja międzykomórkowa kadheryny Glikoproteidy odpowiedzialne za wiązanie się komórek z otoczeniem (innymi komórkami i substancją międzykomórkową) • kadheryny - wiązanie komórka-komórka • selektyny - wiązanie komórka-komórka • białka z nadrodziny immunoglobulin - wiązanie komórka-komórka • integryny - wiązanie komórka-substancja międzykomórkowa integryna elementy substancji międzykomórkowej Sygnalizacja międzykomórkowa jest konieczna dla: • normalnego funkcjonowania komórki • podziałów • róŜnicowania • przeŜycia FUNKCJONOWANIE PODZIAŁ RÓśNICOWANIE Substancje sygnałowe: • hormony • neuroprzekaźniki • czynniki wzrostowe • cytokiny ŚMIERĆ Reakcja komórki zaleŜy od jej moŜliwości i od rodzaju receptorów (róŜne receptory wywołują róŜne reakcje komórki na tę samą substancję sygnałową) Komórka reaguje na sygnał jeŜeli posiada specyficzne receptory dla cząsteczek sygnałowych błona komórkowa receptor cząsteczka sygnałowa Cząsteczkę rozpoznawaną i wiązaną przez receptor nazywamy ogólnie ligandem Lokalizacja receptorów zaleŜy od tego, czy cząsteczki sygnałowe mogą dostać się do wnętrza komórki sygnalizacja endokrynna (dokrewna) sygnalizacja autokrynna sygnalizacja parakrynna przekaźnictwo nerwowe sygnalizacja kontaktowa • receptory błonowe (powierzchniowe) • receptory wewnątrzkomórkowe (np. jądrowe, mitochondrialne) 4 Typy receptorów błonowych Budowa receptora błonowego cz. sygnałowa 1. Receptory związane z kanałami (= kanały otwierane ligandem) Część wiąŜąca cząsteczkę sygnałową (zewnątrzkomórkowa) cz. sygnałowa 2. Receptory związane z białkami G część wewnątrzkomórkowa białko G efektor aktywowany efektor aktywowane białko G cząsteczka sygnałowa błona komórkowa Funkcje receptora błonowego: • rozpoznanie i związanie cząsteczki sygnałowej • przekazanie sygnału do wnętrza komórki (transdukcja) • aktywacja efektora wewnątrzkomórkowego 3. Receptory o funkcji enzymatycznej część enzymatyczna aktywna część enzymatyczna (efektor) Aktywacja efektora przez białko G powoduje produkcję wtórnych przekaźników wewnątrz komórki aktywny efektor Wtórne przekaźniki aktywują kinazy białkowe, które fosforylują róŜne białka w komórce zmieniając ich własności, co powoduje np.: • aktywację lub inaktywację enzymów • represję lub aktywację genów • podział komórki • zmiany cytoszkieletu komórki • otwieranie kanałów jonowych aktywne białko G cząsteczki wtórnego przekaźnika (np. cAMP, IP3) białko G cAMP cytoplazma kinaza jądro Białko kontrolujące ekspresję genu synteza nowego białka Receptory błonowe o funkcji enzymatycznej: cz. sygnałowa aktywacja receptora autofosforylacja receptora przyłączenie białek regulacyjnych receptor hormon steroidowy Receptory wewnątrzkomórkowe • dla hormonów steroidowych • dla hormonów tarczycy kinazy tyrozynowej cytoplazma Efekt: aktywacja wewnątrzkomórkowych białek regulacyjnych cyklazy guanylynowej receptor GTP jądro cGMP Efekt: synteza wtórnego przekaźnika, cGMP Efekt: • synteza nowych białek • aktywacja procesów metabolicznych aktywacja genu synteza nowego białka 5 Receptory wewnątrzkomórkowe mogą równieŜ wiązać substancje (sygnałowe i inne) produkowane wewnątrz komórki – receptory te mogą się znajdować zarówno w błonach organelli, jak i w cytozolu błona siateczki błony mitochondrialne błona aparatu Golgiego 6
