Buňka, tkáně MUDr. Kateřina Kapounková, Ph.D. Buněčná teorie • žádná buňka nemůže vzniknout jinak než zase z buňky • mateřská buňka předává dceřiné buňce potřebnou děděnou informaci k reprodukci sebe sama i ke své funkci • rozlišujeme dva základní různě fylogeneticky pokročilé typy buněk - prokaryotické a eukaryotické Kulovitý tvar Oválný tvar monocyt Žírná buňka Polyedrický tvar hepatocyt Cylindrický tvar Hruškový tvar dendritový tvar kubický tvar vřetenový tvar hvězdicovitý tvar pohárkový tvar Bikonkávní tvar enterocyt Purkyňova b. Hladká svalová b. neuron erytrocyt Buňky • Některé bb. se přizpůsobily svým funkcím natolik – typické a rozpoznatelné v mikroskopu Základní životní projevy bb.: • Tvorba bílkovin a dalších látek • Výměna látek a energie s okolím • Metabolizmus látek • Růst a diferenciace • U některých bb. i pohyb • Schopnost reprodukce Regulační geny Zastoupeny v ontogenezi člověka: • Homeotickými geny • Paired box geny Homeotické geny • Uspořádané na chromosonech v pořadí, že korespondují s kraniokaudální osou zárodku • Působí na zárodek velmi časně už v období gastrulace • Kontrolují realizaci stavebního plánu, řídí průběh vývojových procesů ( proliferace, migrace, diferenciace a zánik buněk) Paired box geny • Doplňují a rozšiřují funkci homeotických genů • Exprimují v buňkách později než Hox geny Stavební dozor Kmenové buňky • totipotentní kmenové bb - zygota • pluripotentní kmenové bb. ( mohou z nich vzniknout jakékoliv bb kromě totipotentních)- blastocysta • multipotentní – mohou produkovat pouze buňky příbuzné danému typu buňky (např. krevní buňky…). množení kmenových buněk Diferenciační obě nově vzniklé buňky mají nový fenotyp, jsou dalším stupněm v dané diferenciační linii Asymetricky jedna buňka si zachovává původní fenotyp, druhá je již jiná (diferenciovaná) Symetricky vznikají dvě identické buňky s vlastnostmi kmenových buněk BUŇKA • Základní morfologická a funkční jednotka všech organismů • Autonomní soustava ( má svou vlastní kopii DNA) • Dynamická soustava ( časově proměnlivá) • Otevřený systém( s okolím výměna látek a energie) Základní životní projevy: • metabolismus ( střádání energie - zásoby– krátkodobě, střednědobě, dlouhodobě) • růst • rozmnožování • vývoj (1) genomová nestabilita (2) epigenetické změny (3) ztráta proteosyntézy (4) deregulovaný metabolismus živin (5) mitochondriální dysfunkce (6) buněčné stárnutí (7) vyčerpání kmenových buněk (8) změněná mezibuněčná komunikace (9) úbytek telomer (López-Otín et al., 2013). Znaky stárnutí • zkrácování telomer ( omezený počet b. cyklů) • i jiné poškození DNA- aktivované onkogeny nebo naopak deaktivované tumor-supresorové geny, stres negenetického původu Zánik buněk - apoptóza • Programová, přirozená( fyziologická) smrt • Hlavní bílkoviny uplatňující se při apoptóze – kaspázy Proces apoptózy 1. Buňka se zmenšuje 2. V buňce se zastavují syntetické procesy 3. Tvorba apoptických tělísek 4. Pohlcování apoptických tělísek fagocyty Základní stavba buněk • Povrch buněk buněčná membrána • Cytoplazma • Jádro • Buněčné organely buňka plazmatická membrána organely cytoplazma lipidová dvojvrstva jádro endoplazmatické retikulum ribozomy Golgiho aparát lysozomy mitochondrie cytoskelet integrální a periferní přenašeče synaptické proteiny membránové enzymy receptory iontové kanály aktivní pasivní Buněčné jádro • Genetické a informační ústředí bb. ( chromozomy) • Obsahuje úplnou genetickou informaci • Jedno jádro – více jader • Tvar jádra kopíruje tvar bb • Jaderný obal- chromozomy • Lidské bb 46 chromozomů ( 23 párů) • V interfázi buněčného cyklu jsou despiralizované, ale zaujímají přesné místo Centromera – dělí chromozom na 2 ramena Raménka chromozomu – krátké p a dlouhé q Telomera – koncová část ( biologické hodiny buňky)každým dělením se zkracuje cytoplazma organely Membránové obalené dvojitou membránou • Mitochondrie Membránové obalené jednoduchou membránou • Granulární endoplazmatické retikulum • Hladké endoplazmatické retikulum • Golgiho komplex • Lysozom • Peroxizom Bez membrány • Ribozomy • Centrozom Obsahuje : organely + cytoskelet + buněčné inkluze 70-85% vody Mitochondrie • Z evolučního pohledu původně bakterie • 2 membrány, podle metabolické aktivity bb ( několik set až desítek tisíc mitochondrií) • Vlastní genom • Dokáží si syntetizovat některé svoje stavební proteiny • Počet roste během buněčného dělení • Pro život buňky nepostradatelné ( chybí pouze v erytrocytech), v jaterní b. 500 – 4000 mitochondrií ( cca 14% objemu buňky), u kardiomyocytu až 40% objemu • Energetické centrum bb • Proměnlivý tvar • Vlastní DNA a ribozomy Ribozomy • Tvořené komplexem bílkovin a RNA • Syntetizovány v jadérku –do cytoplazmy • Buď volně v cytoplazmě nebo vázané na membránu granulárního endoplazmatického retikula • V cytoplazmě se vážou dohromady - polyribozomy RNA - druhy - mRNA( mediátorová RNA)- nesoucí přepis genetické informace z místa uložení DNA do místa tvorby proteinů ( ribozomy) - transkripce - rRNA( ribozomální RNA) – součástí ribozomů - tRNA( transferová RNA) – zajišťuje dopravu aminokyselin do místa syntézy proteinů ( ribozomy); tRNA nese určitou aminokyselinu a ta se přicvakne na mRNA – translace- vznik nového proteinu Endoplazmatické retikulum • systém dutin • Dutiny vytváří cisterny, váčky a kanálky • podílí se na tvorbě, úpravě, ukládání a přenosu molekul v buňce • Tvoří se v něm látky, které jsou pak transportními vezikuly posílány ven z buňky • Dva typy: granulární( drsné) ER agranulární ( hladké) ER Golgiho aparát (GA) • Soustava plochých cisteren (měchýřků) a kanálků • oddělují se zde sekreční vezikuly • Probíhá zde posttranslační modifikace bílkovin do jejich konečné podoby Příjem měchýřků Oddělování vezikul Lyzozomy • Obsahují přes 50 rozmanitých enzymů Hlavní funkce: • Nitrobuněčné trávení – rozklad látek přijatých do bb pinocytózou • Rozklad různých součástí b – rozkládají opotřebované, poškozené organely • Podíl na autolýze b- při nekrotickém rozpadu • Skladování látek ( nepotřebných, potřebných- játra Fe) Cytoplazmatická membrána • Součástí každé buňky • Odděluje buňku od okolí a udržuje rozdílné prostředí uvnitř a vně buňky Funkce buněčné membrány • Selektivně permeabilní bariéra • Stavební ( oporná) funkce • Separační funkce • Tvorba a udržování elektrického membránového potenciálu • Rychlý přenos informací • Informační funkce – bb. receptory • Mezibuněčná komunikace Tkáně • Epitelová tkáň • Pojivová tkáň • Svalová tkáň • Nervová tkáň Epitelová tkáň Najdeme ji: • Povrch těla • výstelka dutých orgánů trávicí trubice, dýchací cesty,..) • Parenchym žláz • Specializované epitel. buňky – smyslové receptory (čich, chuť, sluch, zrak) Charakteristika epitelových buněk • Jsou v těsném kontaktu mezi sebou • Vysoká schopnost regenerace • Neobsahují cévy- avaskulární tkáň Epitelová tkáň je fylogeneticky nejstarším typem tkáně. Ledvinné kanálky Tlusté střevo Pojivo Hlavní funkce: mechanická podpora, udržování mikroskopické architektury orgánů, spojování jiných struktur, uložiště energie, imunitní funkce Rozmanitý makroskopický vzhled i mikroskopické uspořádání Svalová tkáň Kosterní svalovina • Vývojově –splývání myoblastů – svalové vlákno- mnohojaderný útvar • 40% hmotnosti lidského těla • Samostatně nebo ve skupinách, na povrchu kryté fascií (obal z kolagenního vaziva), vlákno dlouhé 1 mm až několik cm • Každý sval tvořen svalovými snopci ( obsahují svalová vlákna) svalová kontrakce Klidový stav aktin aktin Svalový stah myozintropomyozin Ca Ca Ca Ca aktin aktin tropomyozin myozin motorická jednotka motorická ploténka Srdeční svalovina • Složena z jednotlivých buněk (kardiomyocytů), vnitřní stavbou podobné příčně pruhované svalovině • Buňky protažené do délky s centrálně uloženým jádrem • S jedním, dvěma , někdy i více buněčnými výběžky, kterými se spojují do podoby sítě • Až o 40% více mitochondrií než v příčně pruhovaném svalu • Inervaci zajišťuje vlastní převodní systém ( regulován ANS) • Hladká svalovina • Nevykazuje příčné pruhování • Menší vřetenovité buňky pospojované mezi sebou a protažené do délky • Stah hladké svaloviny je vůlí neovladatelný • Součástí stěn cév a vnitřních orgánů, ale i v kůži Nervová tkáň • Základní složka CNS a PNS • Specializace na příjem a zpracování podnětů • Buňky: neurony + glie • Neurony propojeny do sítí ( šíří se vzruchová aktivita)- schopnost se učit Základní funkce: • tvorba • přenos • zpracování • ukládání • Vyvolávání informací Stavba neuronu • Tělo • Dendrity: aferentní výběžky • Axon: eferentní výběžek