1
Cytologie II
Buněčné organely, inkluze, mezibuněčná spojení, buněčný cyklus (mitóza, meióza),
diferenciace buněk
Buněčné organely
Membránové
̶ Mitochondrie
̶ Endoplazmatické retikulum
(drsné a hladké)
̶ Golgiho aparát
̶ Lyzosomy a endosomy
̶ Peroxisomy
Bez membrány
̶ Ribosomy
̶ Centrioly
2
jsou konstantní součásti cytoplazmy
vyžadují přísun energie k vykonávání svých funkcí
1
2
3 4 5
6 7
3
Přiřaďte názvy k očíslovaným strukturám
1
2
3 4 5
6 7
4
Mitochondrie
̶ tvar: kulatý, oválný (až vláknitý)
̶ velikost:  ~0,5 m, délka 1-10 m
̶ počet: různý dle metabolické aktivity
buňky a jejich nároků na dodání energie
(např. v jaterní buňce 1000 – 2000
mitochondrií)
̶ nové mitochondrie vznikají dělením
stávajících
5
6
Stavba mitochondrie
̶ zevní membrána (hladká)
̶ vnitřní membrána s kristami
̶ matrix (DNA, RNA, ribosomy,
enzymy) – semiautonomie
̶ mitochondriální tělíska (osmiofilní)
Mitochondriální kristy
Hřebenovité (listovité) kristy tubulózní kristy
Prizmatické
kristy
7
8
9
10
tubulózní kristy
11
Funkce mitochondrií
v matrix:
̶ enzymy Krebsova (citrátového) cyklu
̶ β-oxidace mastných kyselin
̶ dekarboxylace pyruvátu
na vnitřní membráně:
dýchací řetězec, oxidativní fosforylace (ATP-syntáza)
Ribosomy
̶ tělísko složené ze 2 podjednotek
̶ rRNA + proteiny
̶ velikost ribosomu: ~20-25 nm Ø
volné poly(ribo)somy ribosomy na
ribosomy endoplazmatickém
retikulu
Proteosyntéza „pro buňku“ a „na export“ (např. žlázové bb.) nebo jako součást membrán
mRNA
12
volné ribosomy
polysomy
GER
13
Endoplazmatické retikulum (ER)
̶ členitý 3D systém membrán, v cytoplazmě buňky – 2 formy:
̶ zrnité (granulární) ER – GER:
̶ systém plochých, anastomozujících cisteren
+ (poly)ribosomy reverzibilně vázané na membránu
̶ hladké (agranulární) ER – AER:
̶ systém tubulů a váčků s membránou bez ribosomů
14
Komunikace GER s perinukleárním prostorem jaderného obalu
15
16
Zrnité (granulární) endoplazmatické retikulum (GER)
Cisterny drsného ER pozitivní na glukózo-6-fosfatázu
Glukozo-6-fosfatasa je jedním z enzymů účastnících se procesu tvorby glukózy.
17
Funkce zrnitého ER
̶ Proteosyntéza a posttranslační modifikace a
skládání a následný transport proteinů do
Golgiho aparátu (transportními váčky) nebo do
membrán
̶ Intercelulární uskladnění proteinů ve
specifických (leukocyty) a pro transport mimo
buňku (sekreční granula)
̶ Produkce peroxisomů
18
19
Hladké (agranulární) endoplazmatické retikulum (AER)
Funkce hladkého ER
– syntéza lipidů včetně fosfolipidů a steroidních hormonů
– detoxikační procesy (jaterní buňky)
– sarkoplazmatické retikulum ve svalových buňkách (Ca2+)
20
Golgiho aparát (GA)
- Systém hladkých membrán ohraničujících:
cisterny (3-10) a vesikuly
- Polarita GA: cis
trans cis
trans
21
Funkční polarita GA
Transport proteinů z GER:
transportními váčky
Strana konvexní – cis
(produkční)
Strana konkávní – trans
(maturační)
kondenzační vakuoly
sekreční zrna lyzosomy
22
Funkce GA
̶ posttranslační úprava a maturace proteinů
(glykosylace, sulfatace, fosforylace)
̶ kondenzace a skladování sekrečních produktů
 kondenzační vakuoly, sekreční granula
̶ vznik lysozomů
̶ vznik akrozomálního váčku při přeměně spermatidy ve spermii
̶ donor membrán
23
Lyzosomy
̶ váčky – jednoduchá membrána,
̶ matrix s hydrolytickými enzymy kyselého pH
(kys. fosfatáza, karboxylesterhydrolázy, katepsiny,
hyaluronidáza, nespecifická esteráza, lipáza,
ribonukleáza, kolagenáza aj.)
primární (ještě se nezapojily do trávení, jen enzymy)
fagosomy (exogenní původ tráveného obsahu)
Lyzosomy sekundární autofagické vakuoly (endogenní původ t. obsahu)
(multivesikulární tělíska)
terciární (reziduální tělíska /lipofuscin/)
24
Lyzosomy
primární Ly
sekundární Ly
fagosomy autofagická vakuola
terciární Ly
reziduální tělíska
multivesikulární tělísko
25
26
autofagická vakuola27
28
Peroxisomy (mikrotělíska)
- váčky – 0,1 - 0,5 m Ø, jednoduchá membrána
- matrix s oxidativními enzymy
(peroxidáza, kataláza, urikáza aj.)
[nukleoid = krystaloid]
29
30
31
Funkce lyzosomů a peroxisomů
̶ Ly – intracelulární digesce endo- a exogenního materiálu
̶ Pe – detoxikace (rozklad H2O2, štěpení purinů a mastných kyselin)
– účast na syntéze žlučových kyselin
– účast na syntéze fosfolipidů
32
33
Centriol
̶ tvar: cylindr (válec)
̶ velikost: Ø 0,2 m, délka 0,3 - 0,5 m
̶ stavba: 9 tripletů mikrotubulů po
obvodu stěny centriolu
̶ výskyt v buňce (v interfázi):
1 pár na sebe kolmých centriolů [„T“]
v cytoplazmě blízko jádra =
centrosom
Mikrotubulus – podélně a příčně
protofilamentum
se skládá z dimerů α a β tubulinu
mikrotubulus
se skládá z 13 protofilament
mikrotubulus:
(13 protofilament) dublet
v řasince triplet
v centriolu
Dublety a triplety – částečně sdílená stěna mikrotubulů
34
Stavba centriolu
Pár vzájemně kolmých centriolů spolu s pericentriolární matrix a satelitními strukturami
vytváří centrosom → mikrotubuly organizující centrum35
Centriol, pericentriolární matrix a satelitní struktury - příčně36
Centriol a satelitní struktury - podélně
37
Funkce centriolů
Duplikace centrozomů v průběhu dělení buňky
 vznik dělícího vřeténka
Mnohočetná replikace centriolů v průběhu
ciliogeneze
 vznik bazálních tělísek řasinek a z nich
vycházející axonemy
38
bazální tělíska řasinky řasinky
axonema
Dělící vřeténko s chromosomy39
40
Řasinky - bazální tělísko a axonema41
Inkluze
̶ přechodné (dočasné) součásti buňky
̶ Sekreční granula
̶ Zásobní látky glykogen
lipidové kapky
̶ Krystaly
̶ Pigmenty
endogenní - autogenní (melanin), hematogenní (hemosiderin,
biliverdin, bilirubin), lipofuscin
exogenní - prach, barviva (karoteny), tetováž
42
Sekreční granula
43
Glykogen
β – granula (40 nm) α – granula (shluky, až 400 nm)
lineární, bohatě větvený polymer složený z molekul glukózy
44
Beta granula glykogenu45
Alfa granula glykogenu46
Lipidové kapky
47
nemají membránu, pouze fázové rozhraní
Krystaly, pigmenty
Pigment melanin
48
Buněčný povrch
̶ apikální – směřuje k volnému povrchu
- hladký nebo s výběžky
(mikroklky, stereocilie, řasinky, bičíky)
̶ laterální - povrch přivrácený k jiné buňce
– mezibuněčné spoje
̶ bazální - přivrácený k bazální membráně
– poloviční spoje (hemidesmosomy)
49
Apikální (volný) povrch
̶ hladký (rovný nebo členitý – např. pseudopodie)
̶ mikroklky, stereocilie
̶ Kinocilie, bičíky
50
Mikroklky
= výběžky cytoplazmy vyztužené aktinovými mikrofilamenty, především zvětšují
povrch pro resorpci
̶ žíhaná kutikula – př. epitel. bb. střeva
̶ kartáčový lem – př. kanálky nefronu
̶ stereocilie – jsou delší - př. ductus deferens
51
52
Mikroklky vyztužené aktinem
kartáčový lem žíhaná kutikula53
Mikroklky
54
Stereocilie na epitelových buňkách v nadvarleti
Řasinky (kinocilie)
̶ Pohyblivé výběžky cytoplazmy
vyztužené mikrotubuly:
̶ Axonema = 9 dubletů +
1 centrální pár
̶ Bazální tělísko = centriol
̶ Žíhaná nožka – kontraktilní
proteiny
55
Řasinky – žíhaná nožka, bazální tělísko a axonema
56
57
58
Bičíky
̶ složitější stavba
̶ centriol, axonema a další
vyztužující struktury
(chordy)
̶ př. spermie
Laterální povrch
̶ intercelulární štěrbina
(20 nm)
̶ mezibuněčné spoje
59
Mezibuněčné (intercelulární) spoje
̶ těsné = okluzní: zonula occludens
̶ adhezní: zonula adherens, dezmosom
(macula adherens), na bazálním povrchu
hemidezmosom
̶ komunikační: nexus (gap junction)
60
1. ZO, 2. ZA, 3.MA, 4.N
61
62
Zonula occludens
̶ těsné pásovité spojení
blízko apexu buňky
̶ plazmalema sousedních
buněk místy splývá
(společné integrální proteiny
– klaudiny, okludiny)
̶ funkce: utěsnění
intercelulární štěrbiny
63
Zonula adherens
̶ pásovitý spoj kolem buňky
̶ intercel. štěrbina – 20 nm,
kadheriny
̶ inzerují aktinová
mikrofilamenta (Ø 6 nm)
̶ funkce: adheze buněk
64
Dezmosom (macula adherens)
̶ diskovitý spoj (Ø 0,3-0,5 μm)
̶ intercel. štěrbina – 40 nm;
el.denzní ploténka, kadheriny
̶ inzerují intermediární
filamenta (cytokeratin)
̶ funkce: adheze buněk
Desmosomy a intermediární filamenta65
66
Nexus (gap junction)
̶ plošný „kanálkový“ spoj
̶ intercel. štěrbina – 2 nm
̶ 6 konexinů → kanálek
konexon
̶ funkce:
komunikace
Mezibuněčná spojení - speciality
̶ Interkalární disky – v myokardu, obsahují adhezní spoje (dezmosomy,
fascia/zonula adherens) a komunikační spoje (nexusy)
̶ Spojovací komplex (terminální lišta) - kombinace zonula occludens (těsnost,
pás), zonula adherens (pevnost, pás) a dezmosomů (body); od apexu k bázi
v tomto pořadí
̶ Buněčné interdigitace – na laterární straně buněk, zvětšení povrchu buňky
67
68
Bazální povrch - Hemidezmosom
̶ adhezní spoj na bazální straně
buňky, diskovitý tvar
̶ „poloviční dezmosom“
̶ inzerují intermediární filamenta
̶ funkce: ukotvení buňky
69
Bazální povrch - Bazální labyrint
̶ záhyby buněčné membrány
̶ mezi nimi mitochondrie
̶ v buňkách transportujících
ionty (zvětší povrch,
mitochondrie zajistí energii)
Buněčný cyklus
= sled dějů v buňce mezi 2 po
sobě jdoucími mitózami, jehož
výsledkem je vznik 2 dceřinných
buněk
Fáze buněčného cyklu
̶ G1 (postmitotická)
̶ S (syntetická DNA)
̶ G2 (premitotická)
̶ M (mitóza)
G0
70
Interfáze
̶ G1 – fáze: postmitotický růst buňky; intenzivní tvorba nových organel –
syntéza proteinů, jak strukturních, tak i enzymů a regulačních proteinů,
[chromosom = 1 chromatida] (délka fáze závisí na typu buňky ± 11 hod.)
̶ S – fáze: replikace DNA v jádře  [chromosom = 2 chromatidy], replikace
centriolů; (asi 8 hod.)
̶ G2 – fáze: postsyntetické zmnožení organel, syntéza tubulinu; (3-4 hod.)
̶ M – fáze: (mitóza) (± 1 hod.)
̶ G0 – fáze = zastavený cyklus (neurony, svalové buňky)
71
https://microbenotes.com/
chromosome-structure-
types-and-functions/
Mitóza
mechanismus, který zajišťuje genetickou identitu somatických buněk
Karyokineze (rozdělení jádra):
1) Profáze - dělící vřeténko; kondenzace a spiralizace chromosomů, rozpadnutí jaderného
obalu a vymizení jadérek;
2) Metafáze - chromosomy v ekvatoriální rovině (monaster), dělící vřeténko – připojení na
kinetochory chromosomů;
3) Anafáze - oddělení sesterských chromatid, zkracování dělícího vřeténka - rozestup
chromosomů k pólům buňky (diaster);
4) Telofáze - dekondenzace a despiralizace chromosomů, rekonstrukce jaderného obalu,
Cytokineze (rozdělění cytoplazmy) – kontraktilní prstenec z aktinu
72
73
Meióza
̶ redukce a rekombinace genetického materiálu
̶ zajišťuje rozdělení diploidních primárních gametocytů (oocyt, spermatocyt) na
haploidní gamety
1. meiotické dělení
2. meiotické dělení
Pozn.: 2n = diploid.počet chromosomů, c = počet řetězců DNA (chromatid) od jednoho typu chromosomu
Gametocyty I (diploidní; 2n, 4c) S-fáze pouze před 1.meiot.dělěním
(46 chromozomů, každý o 2 chromatidách)
Gametocyty II (haploidní; 1n, 2c)
(23 chromozomů, každý o 2 chromatidách) před 2. meiot. dělěním již není S-fáze
Gamety (haploidní; 1n, 1c)
(23 chromozomů, každý o 1 chromatidě)
75
Meióza
1. Meiotické dělení
Profáze I – dlouhá a modifikovaná:
Leptoten – kondenzace chromosomů
Zygoten – párování homologních chromosomů – bivalenty, synaptolemální komplex
Pachyten – chromatidy = tetrády, rekombinace - crossing-over
Diploten – zánik synaptolemálních komplexů a rozestup tetrád, chiasmata – místa,
kde došlo k rekombinacím (crossing-over)
Diakineze – zánik (terminalizace) chiasmat, rozpad jaderného obalu, profáze končí
Metafáze (rozestup celých chromosomů), anafáze, telofáze
2. Meiotické dělení
Profáze, Metafáze (rozestup chromatid), anafáze, telofáze
76 Mezi 1. a 2. meiotickým dělením nedochází k replikaci DNA!
Meióza
Interfáze
- replikace DNA
78
79
Spermatogeneze
Oogeneze
82
Srovnání mitózy a meiózy
Mitóza
- vznik diploidní buňky
- dceřinné bb. jsou identické s
mateřskou
- mateřská b.
2 dceřinné bb.
Meióza
- vznik haploidní buňky
- crossing-over
spermatocyt I oogocyt I
4 spermie 1 oocyt +
(2xX, 2xY) 2 pólová
tělíska
(X)
83
Diferenciace buněk
̶ postupná specializace buněk (biochemická,
morfologická a funkční) uskutečňovaná
postupným zapojováním jednotlivých částí
genomu
̶ úloha signálů z okolí buňky = vzájemné
interakce buněk v mnohobuněčném
organizmu, příp. buněk a mezibuněčné hmoty
84
Růst buňky
̶ Růstové faktory – aktivují geny odpovědné za zahájení G1 fáze
buněčného cyklu
̶ Zvětšení orgánu: hyperplazie (počet buněk )
hypertrofie (velikost buněk )
̶ Zmenšení orgánu: atrofie
85
Buněčná smrt
̶ Nekróza - ruptura buněčné membrány; vylití cytoplazmy, uvolnění
lysozomálních enzymů,
zánět v okolí!
̶ Programovaná buněčná smrt
- Apoptóza – kondenzace chromatinu, fragmentace
cytoplazmy, apoptotická tělíska s membránou likvidace
makrofágy aj. (fagocytóza),
bez zánětlivé reakce!
- Autofagie - rozklad buněčných struktur pomocí lysozomů
86
87
Použité zdroje
̶ Cytologický a embryologický atlas, PETR VAŇHARA (ED.), JANA DUMKOVÁ (ED.)
̶ Histologický atlas LF MU VAŇHARA, Petr, Miroslava SEDLÁČKOVÁ, Irena LAUSCHOVÁ, Jana DUMKOVÁ, Veronika SEDLÁKOVÁ,
Svatopluk ČECH a Aleš HAMPL. Histologický atlas LF MU. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2018. Elportál. ISBN 978-80-210-
9068-2.