Biologia komórki – prowadzący prof. Biologia komórki – prowadzący prof. dr hab. Jan Kuryszko dr hab. Jan Kuryszko

(1)

Biologia komórki – prowadzący prof.

dr hab. Jan Kuryszko dr hab. Jan Kuryszko

 Literatura podstawowa: Literatura podstawowa:

B. Alberts i in. – „Podstawy biologii komórki” B. Alberts i in. – „Podstawy biologii komórki”

Wyd. Nauk. PWN, W-wa Wyd.I 1999, Wyd.

II t. I i II 2007 II t. I i II 2007

J. Kawiak, J. Mirecka i in. – „Podstawy J. Kawiak, J. Mirecka i in. – „Podstawy cytofizjologii”, Wyd. Nauk. PWN, W-wa, cytofizjologii”, Wyd. Nauk. PWN, W-wa, 19921992

W. Kilarski – „Strukturalne podstawy W. Kilarski – „Strukturalne podstawy

biologii komórki” – Wyd. Nauk. PWN W-wa biologii komórki” – Wyd. Nauk. PWN W-wa 20072007

(2)

Biologia komórki – prowadzący prof.

dr hab. Jan Kuryszko dr hab. Jan Kuryszko

 Literatura uzupełniająca: Literatura uzupełniająca:

J. Kuryszko, J. Zarzycki – „Histologia J. Kuryszko, J. Zarzycki – „Histologia zwierząt” PWRiL, W-wa 2000

zwierząt” PWRiL, W-wa 2000

L. Kłyszejko – Stefanowicz – L. Kłyszejko – Stefanowicz –

„Cytobiochemia”, Wyd. Nauk. PWN. W-wa

„Cytobiochemia”, Wyd. Nauk. PWN. W-wa 1995 i wyd. późniejsze

1995 i wyd. późniejsze

Scott F. Gilbert – „Developmental biology” Scott F. Gilbert – „Developmental biology”

seventh edition, Sinauer Associates, Inc.

20032003

(3)

Cytologia

(4)

Definicja komórki Definicja komórki

KomórkaKomórka jest najmniejszą strukturalną jest najmniejszą strukturalną jednostką protoplazmy, która może

jednostką protoplazmy, która może

względnie niezależnie wykonywać funkcje względnie niezależnie wykonywać funkcje

związane z podtrzymywaniem życia. Ciągłość związane z podtrzymywaniem życia. Ciągłość

wykonywania takich funkcji w kolejnych wykonywania takich funkcji w kolejnych

pokoleniach komórek decyduje o trwałości pokoleniach komórek decyduje o trwałości

ich form i dokonuje się dzięki materiałowi ich form i dokonuje się dzięki materiałowi

genetycznemu znajdującemu się w jądrze genetycznemu znajdującemu się w jądrze

komórkowym.

(5)

Materiał genetyczny (głównie DNA) komórek Materiał genetyczny (głównie DNA) komórek zawiera informacje, według których ustalane zawiera informacje, według których ustalane

są ich budowa i funkcja. Komórki bez jąder są ich budowa i funkcja. Komórki bez jąder

mogą żyć i funkcjonować przez pewien czas, mogą żyć i funkcjonować przez pewien czas,

dzięki zgromadzonym materiałom powstałym w dzięki zgromadzonym materiałom powstałym w

obecności jądra, nie mogą jednak rozmnażać obecności jądra, nie mogą jednak rozmnażać

się i przekazywać swoich cech następnym się i przekazywać swoich cech następnym

pokoleniom.

(6)

Komórki organizmu przybierają bardzo różne Komórki organizmu przybierają bardzo różne kształty. Komórki zawieszone w płynach

kształty. Komórki zawieszone w płynach (komórki krwi) są zazwyczaj kuliste,

(komórki krwi) są zazwyczaj kuliste,

natomiast komórki układów zwartych (tkanka natomiast komórki układów zwartych (tkanka nabłonkowa) na przekroju mają kształt

nabłonkowa) na przekroju mają kształt wieloboków.

wieloboków.

(7)

 Wielkość komórek mieści się w Wielkość komórek mieści się w

szerokich granicach. Najmniejsze to szerokich granicach. Najmniejsze to

niektóre komórki móżdżku o średnicy ok.

4 4 µ µ m, a najwięke - komórka jajowa – 100 m, a najwięke - komórka jajowa – 100 µ µ m i komórki piramidalne kory mózgowej m i komórki piramidalne kory mózgowej

– 150

– 150 µ µ m. m.

(8)

W komórce wyróżnia się 2 części W komórce wyróżnia się 2 części

składowe: cytoplazmę i jądro składowe: cytoplazmę i jądro

komórkowe.

CYTOPLAZMA + JĄDRO KOMÓRKOWE = CYTOPLAZMA + JĄDRO KOMÓRKOWE =

PROTOPLAZMA

(9)

Budowa fizyko – chemiczna Budowa fizyko – chemiczna

komórek komórek

 Woda – ok. 70% Woda – ok. 70%

 Związki chemiczne rozpuszczalne w Związki chemiczne rozpuszczalne w wodzie (roztwory związków

wodzie (roztwory związków

małocząsteczkowych + roztwory małocząsteczkowych + roztwory

koloidalne w postaci żelu i zolu).

Lepkość komórki Lepkość komórki (główna cecha fizyczna (główna cecha fizyczna komórki) zależy od wzajemnego stosunku komórki) zależy od wzajemnego stosunku

roztworów w stanie żelu i zolu.

(10)

Budowa fizyko – chemiczna Budowa fizyko – chemiczna

komórek komórek

 Roztwory krystaliczne komórki są Roztwory krystaliczne komórki są

odpowiedzialne za ciśnienie osmotyczne, odpowiedzialne za ciśnienie osmotyczne,

które jest ważną cechą fizyczną które jest ważną cechą fizyczną

komórek. W większości komórek wynosi komórek. W większości komórek wynosi

280 – 320 mOsm (miliosmoli).

 Główne kationy komórek: Główne kationy komórek:

KK⁺⁺(140 mmol/l)(140 mmol/l)

NaNa⁺⁺ (10mmol/l) (10mmol/l) odwrotnie w płynie tkankowym odwrotnie w płynie tkankowym otaczającym komórki

otaczającym komórki

(11)

Budowa fizyko – chemiczna Budowa fizyko – chemiczna

komórek komórek

 Główne aniony komórek: Główne aniony komórek:

HCOHCO₃₃ ^-^-, HPO, HPO₄₄ ^-^-, SO, SO₄₄ ^–^–oraz niektóre białka.oraz niektóre białka.

 Głównym anionem płynu tkankowego jest Głównym anionem płynu tkankowego jest Cl Cl

^-^-

. .

 Powierzchnia komórek - warstwa Powierzchnia komórek - warstwa

glikoprotein, białek i węglowodanów, glikoprotein, białek i węglowodanów,

która nadaje komórce ładunek która nadaje komórce ładunek

elektryczny ujemny.

(12)

W komórkach znajduje się też duża W komórkach znajduje się też duża

różnorodność małocząsteczkowych różnorodność małocząsteczkowych

związków chemicznych. Związki te związków chemicznych. Związki te

występują w komórkach w formie występują w komórkach w formie

polimerów tworzących makrocząsteczki.

Do tych ostatnich należą kwasy Do tych ostatnich należą kwasy

nukleinowe (RNA, DNA), białka, nukleinowe (RNA, DNA), białka,

węglowodany, tłuszcze.

(13)

Cytoplazma Cytoplazma

Organella komórkoweOrganella komórkowe

błona komórkowabłona komórkowa

siateczka sródplazmatycznasiateczka sródplazmatyczna

gładkagładka

ziarnista (szorstka – ergastoplazma)ziarnista (szorstka – ergastoplazma)

aparat (kompleks) Golgiegoaparat (kompleks) Golgiego

centrum komórkowe, cytocentrum, centrosomcentrum komórkowe, cytocentrum, centrosom

mitochondriamitochondria

lizosomylizosomy

peroksysomyperoksysomy

(14)

Cytoplazma Cytoplazma

Twory metaplazmatyczne (filamentarne czyli Twory metaplazmatyczne (filamentarne czyli włókienkowe)

włókienkowe)

miofibrylemiofibryle

tonofibryletonofibryle

neurofibryleneurofibryle

mikrotubulemikrotubule

(15)

Cytoplazma Cytoplazma

Wtręty cytoplazmatyczne (para – Wtręty cytoplazmatyczne (para – deutoplazmatyczne)

deutoplazmatyczne)

wydzieliny (sekrety, inkrety)wydzieliny (sekrety, inkrety)

wydaliny (ekskrety)wydaliny (ekskrety)

substancje zapasowe (białka, glikogen. tłuszcze)substancje zapasowe (białka, glikogen. tłuszcze)

barwniki endogenne (melanina, lipofuscyna, barwniki endogenne (melanina, lipofuscyna, hemoglobina i jej pochodne)

hemoglobina i jej pochodne)

barwniki egzogenne (leki, lipochromy – karoten)barwniki egzogenne (leki, lipochromy – karoten)

wtręty nieorganiczne (Ca, K)wtręty nieorganiczne (Ca, K)

Cytoplazma podstawowaCytoplazma podstawowa

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

Błona komórkowa Błona komórkowa

 Podstawowym elementem strukturalnym błon Podstawowym elementem strukturalnym błon

biologicznych są lipidy, w głównej swej masie zaliczane biologicznych są lipidy, w głównej swej masie zaliczane

do fosfolipidów - (reszta fosforanowa fosfolipidów do fosfolipidów - (reszta fosforanowa fosfolipidów

posiada właściwości hydrofilowe) posiada właściwości hydrofilowe)

 W komórkach ssaków znajduje się dość istotna ilość W komórkach ssaków znajduje się dość istotna ilość cholesterolu (33%) - (grupa hydroksylowa

cholesterolu (33%) - (grupa hydroksylowa

cholesterolu posiada właściwości hydrofilowe) oraz cholesterolu posiada właściwości hydrofilowe) oraz

nieznaczna ilość sfingolipidów i glikosfingolipidów.

 Wszystkie te substancje charakteryzują się Wszystkie te substancje charakteryzują się amfipatyczną

amfipatyczną tzn. dwoistą budową tzn, że każdy z tzn. dwoistą budową tzn, że każdy z wymienionych lipidów wykazuje właściwości

wymienionych lipidów wykazuje właściwości hydrofilowe

hydrofilowe i i hydrofobowehydrofobowe..

(21)

Błona komórkowa Błona komórkowa

Amfipatyczna

Amfipatyczna budowa budowa cząsteczek budowa budowa cząsteczek lipidowych powoduje spontaniczną ich

lipidowych powoduje spontaniczną ich

organizację w środowisku wodnym w formę 2 – organizację w środowisku wodnym w formę 2 –

molekularnej warstwy, w której część molekularnej warstwy, w której część

hydrofobowa „chroniona” jest przez hydrofobowa „chroniona” jest przez

usytuowane w stronę środowiska wodnego usytuowane w stronę środowiska wodnego

hydrofilowe fragmenty cząsteczek lipidowych.

Ostateczna organizacja błony lipidowej Ostateczna organizacja błony lipidowej

powoduje, że ma ona dwie hydrofilowe powoduje, że ma ona dwie hydrofilowe

powierzchnie oddzielone hydrofobowym powierzchnie oddzielone hydrofobowym

rdzeniem – nieprzepuszczalność dla rdzeniem – nieprzepuszczalność dla

(22)

(23)

Białka błon biologicznych Białka błon biologicznych

 strukturalne lub integralne strukturalne lub integralne

budowa amfipatyczna budowa amfipatyczna

stałe ukierunkowanie w błonie komórkowej – stałe ukierunkowanie w błonie komórkowej – fragment N-końcowy po zewnętrznej

fragment N-końcowy po zewnętrznej stronie błony komórkowej, fragment C- stronie błony komórkowej, fragment C-

końcowy po stronie cytoplazmatycznej.

 peryferyczne lub obwodowe peryferyczne lub obwodowe

zlokalizowane po wewnętrznej stronie błony zlokalizowane po wewnętrznej stronie błony komórkowej.

komórkowej.

(24)

(25)

Cukry błon komórkowych – łańcuchy Cukry błon komórkowych – łańcuchy

oligosacharydowe oligosacharydowe

kilka% ogólnej masy błony komórkowejkilka% ogólnej masy błony komórkowej

z białkami i lipidami tworzą glikokoniugaty z białkami i lipidami tworzą glikokoniugaty glikoproteinowe lub glikolipidowe

glikoproteinowe lub glikolipidowe

biorą udział w procesach:biorą udział w procesach:

adhezjiadhezji

rozpoznawania komórkowegorozpoznawania komórkowego

wybiórczym wiązaniu określonych wybiórczym wiązaniu określonych

hormonów, białek, czynników wzrostu, hormonów, białek, czynników wzrostu,

toksyn, i innych rozpuszczalnych w wodzie toksyn, i innych rozpuszczalnych w wodzie

czynników metabolicznych czynników metabolicznych

(26)

Siateczka śródplazmatyczna Siateczka śródplazmatyczna

 Jest to system kanalików, spłaszczonych Jest to system kanalików, spłaszczonych pęcherzyków i cystern tworzących układ pęcherzyków i cystern tworzących układ

wakuolarny w cytoplazmie komórek wakuolarny w cytoplazmie komórek

roślinnych i zwierzęcych.

 Całkowicie lub częściowo zamknięte Całkowicie lub częściowo zamknięte kanaliki mają kontakt z aparatem

kanaliki mają kontakt z aparatem

Golgiego, a także z błonami komórkową i Golgiego, a także z błonami komórkową i

jądrową.

(27)

Siateczka śródplazmatyczna Siateczka śródplazmatyczna

 Uczestniczy w: Uczestniczy w:

syntezie i magazynowaniu niezbędnych do syntezie i magazynowaniu niezbędnych do życia składników

życia składników

detoksykacji i wydalaniu składników detoksykacji i wydalaniu składników toksycznych poza komórkę

toksycznych poza komórkę

 stanowi podporę mechaniczną dla stanowi podporę mechaniczną dla substancji koloidalnyh cytoplazmy substancji koloidalnyh cytoplazmy

podstawowej podstawowej

(28)

Siateczka śródplazmatyczna Siateczka śródplazmatyczna

 siateczka śródplazmatyczna gładka siateczka śródplazmatyczna gładka

synteza kwasów tłuszczowych, cholesterolu synteza kwasów tłuszczowych, cholesterolu i sterydów

i sterydów

zawiera enzymy uczestniczące w zawiera enzymy uczestniczące w glikogenolizie

glikogenolizie

tworzy połączenia z siateczką tworzy połączenia z siateczką śródplazmatyczną ziarnistą.

śródplazmatyczną ziarnistą.

jej wyznacznikami są 5-nukleotydaza i jej wyznacznikami są 5-nukleotydaza i glukozo-6-fosfataza

glukozo-6-fosfataza

(29)

Siateczka śródplazmatyczna Siateczka śródplazmatyczna

 siateczka śródplazmatyczna szorstka siateczka śródplazmatyczna szorstka

 zbudowana z cystern lub kanalików zbudowana z cystern lub kanalików mających na powierzchni zewnętrznej mających na powierzchni zewnętrznej

rybosomy łączące się z siateczką za rybosomy łączące się z siateczką za

pośrednictwem odpowiedniej podjednostki.

 w jej kanałach znajduje się drobnoziarnisty w jej kanałach znajduje się drobnoziarnisty materiał, który w zależności od rodzaju

materiał, który w zależności od rodzaju komórek może mieć większe lub mniejsze komórek może mieć większe lub mniejsze

wysycenie elektronowe.

 tworzy zewnętrzną otoczkę błony jądrowejtworzy zewnętrzną otoczkę błony jądrowej

(30)

Komórki intensywnie syntetyzujące białko Komórki intensywnie syntetyzujące białko mają bardzo rozbudowaną siateczkę

mają bardzo rozbudowaną siateczkę śródplazmatyczną ziarnistą.

śródplazmatyczną ziarnistą.

Białko syntetyzowane przez rybosomy jest Białko syntetyzowane przez rybosomy jest magazynowane w kanałach siateczki, skąd za magazynowane w kanałach siateczki, skąd za

pośrednictwem nośników tzw. pęcherzyków pośrednictwem nośników tzw. pęcherzyków

przenośnikowych przedostaje się do aparatu przenośnikowych przedostaje się do aparatu

Golgiego, gdzie następuje formowanie się Golgiego, gdzie następuje formowanie się

właściwych produktów sekwencji.

(31)

tka siateczka śródplazmatyczna szorstka siateczka śródplazmatyczna

jądro jądro błona jądrowa

błona jądrowa

rybosomy rybosomy

(32)