Úvod do fyziologie, experiment Fyziologie buňky

Prezentace na téma: "Úvod do fyziologie, experiment Fyziologie buňky"— Transkript prezentace:

1 Úvod do fyziologie, experiment Fyziologie buňky
MUDr. Marián Liberko

2 Fyziologie Historie Metody
Studium funkce orgánů, orgánových soustav a organizmu jako celku Normální x patologická Úzký vztah k anatomii a biochemii Historie J.E.Purkyně ( ) C. Bernard ( ) K. Landsteiner ( ) J. Janský ( ) A. Carrel ( ) J. Watson + F. Crick Metody Pozorování v přirozeném prostředí Pozorování v nepřirozeném prostředí (behavioristický princip), experiment Srovnávací fyziologie

3 Experiment Koncept 3R (Russel 1959) In vitro In vivo Reduction
Krátkodobé x dlouhodobé studie Koncept 3R (Russel 1959) Reduction Replacement Refinement Responsibility

4 Vývoj buňky prokaryotická buňka Před 3,5 mld let
Pouzdro +/-, buněčná stěna, plazmatická membrána, kruhová DNA volně uložena v cytoplazmě = „prokaryotický chromosom“ - nukleoid „extrachromosomální“ DNA - plasmidy Žádné membránou ohraničené organely Ribosomy – 70S Rozmnožování dělením Dnes: bakterie G+/G-, sinice

5

6 eukaryotická buňka Před 1,5 mld let Zvětšování buňky
Formování membránou ohraničených organel Vchlipováním plazmatické membrány Endosymbiotická teorie DNA uložena v jádru Vývoj cytoskeletu

7 Eukaryotická buňka Plazmatická membrána Buněčné organely Cytoskelet
Jádro, ER, GA, mitochondrie, lyzosomy, peroxisomy, ribosomy, inkluze Cytoskelet Mikrotubuly, mikrofilamenta, intermediární filamenta

8

9 Plazmatická membrána Odd. buňku od zevního prostředí Struktura
Dvouvrstva fosfolipidů, cholesterol Polární x nepolární část Proteiny Integrální x periferní

10 Buněčné jádro Syntéza RNA Uložena genetická informace ve formě DNA
Regulace, diferenciace, maturace a funkce buňky Syntéza RNA mRNA tRNA rRNA Části Jaderná obálka Vnitřní x zevní membrána (laminy), perinukleární cisterna, póry Chromatin komplex DNA a protein, složka chromosomů Euchromatin x heterochromatin Jadérko Membránou neohraničená struktura, syntéza rRNA, asociace s proteiny za vzniku nezralých ribosomů Nukleoární organizátor, pars fibrosa, pars granulosa

11 Ribosomy Ribosomy/polyribosomy Komplex rRNA a ribosomálnich proteinů
Volné x vázané Proteosyntéza

12 Endoplasmatické retikulum
Systém kanálků a cisteren V těsném kontaktu s buněčným jádrem Granulární x agranulární Syntéza proteinů a posttranslační úpravy x syntéza lipidů a biotransformace xenobiotik

13 Golgiho aparát Lamely, cisterny V úzkem vztahu k ER
Modifikace, třídění, distribuce – enzymy lyzosomů, peroxisomů, sekreční granula Cis x trans část

14 Lyzosomy a peroxisomy Lyzosomy Peroxisomy
Buněčné trávení: heterofagie/autofagie Množství v buňce v závislosti na její funkci Hydrolytické enzymy, H+ ATP-áza Primární x sekundární Peroxisomy Kataláza, peroxidáza Oxidace látek buňce nebezpečných (H2O2)

15 Mitochondrie Endosymbiotická teorie, semiautonomní organely Struktury
Zevní x vnitřní membrána, intermembranózní prostor, mitochondriální matrix: enzymy dýchacího řetězce, DNA – matroklinní dědičnost, ribosomy Energetická továrna buňky Krebsův cyklus, β-oxidace mastných kyselin, dýchací řetězec – oxidativní fosforylace a tvorba ATP

16 Dýchací řetězec Tvorba ATP Chemiosmotická teorie
ATP jako zdroj energie pro práci Mechanickou Chemickou Transportní

17 Cytoskelet -miktotubuly, mikrofilamenta, intermediární filamenta
Mikrotubuly Podjednotky: α a β heterodimery Mikrotubuly jako součást: centriolů, bičíků +/- konec, polymerace/depolymerace

18 Úloha mikrotubulů v buňce
Transport látek v buňce – např. axoplazmatický transport (kinesin, dynein) Součást dělícího vřeténka Pohyb buňky – flagellum Mikrofilamenta Podjednoty: monomer G-aktin Polymerací: aktinové filamentum – provazce, 2D, 3D sítě Význam Tvar , pohyb buňky, endocytóza, exocytóza

19 Intermediární filamenta
Skutečný cytoskelet Mechanicky stabilizují buňky Typy: cytokeratin, desmin, vimentin, lamin

20 Typy spojení mezi buňkami
Adhezivní Zonulae adherentes, desmozonmy, hemidesmozomy Utěsňující Zonulae occludentes Komunikační Nexy (gap junctions)

21 Transport látek přes membránany
Paracelulární V závislosti na typu přítomných mezibuněčných kontaktů Tenké střevo, proximální tubulus ledvin Transcelulární Prostá difuze, facilitovaná difuze, primární a sekundární aktivní transport, endocytóza, exocytóza, iontové kanály

22 Primárně aktivní transport
Prostá difuze Hydrofóbní látky, neutrální molekuly O2, CO2 Facilitovaná difuze I hydrofilní látky Přenašeč (GLUT), saturovatelnost, specificita, kompetitivní inhibice Primárně aktivní transport Spotřeba ATP Na+/K+ATP-áza, Ca2+ATP-áza, Na+/H+ATP-áza

23 Sekundárně aktivní transport
Kotransport Symport – SGLT 1 Antiport – Na+/H+

24 Endocytóza a exocytóza
Transport makromolekul do/z buňky Endocytóza Pinocytóza x fagocytóza př. LDL cholesterol Exocytóza Př. Hormony pankreatu, neurohypofýzy, neurotransmitery!!!

25 Iontové kanály Stále otevřené Gap junctions Napěťově řízené
Na+, K+ kanály membrány neuronů při vzniku AP Chemicky řízené a) receptor je přímo součástí iontového kanálu Př. AchR postsynaptické membrány b) receptor není součástí iontového kanálu Př. G-proteiny Gs, Gq, Gi – tvorba „second messengers“ → kaskáda dějů fosforylace/defosforylace a aktivace iont. kanálu Napěťově a chemicky řízené Mechanicky řízené

26 Buněčný cyklus

27 profáze interfáze prometafáze Mitoza 2n 2n metafáze telofáze anafáze

28 Regulace buněčného cyklu
Cykliny Cyklicky syntetizovány v průbehu buněčného cyklu Cyklin dependentni proteinkinazy (Cdk) Trvale přítomny v buňkách Aktivace vazbou s cykliny → fosforylace řady proteinů účastnících se řízení buněčného cyklu – přechod G1/S, G2/M p21 Inhibitor komplexu cyklin/Cdk Aktivován p53 Poškození DNA →p53→p21→cyklin/Cdk→zástava cyklu (replikace) Reparace Ano? – pokračování cyklu Ne? – apoptóza x nádor!!!

29 Buněčná smrt Nekróza Nefyziologická smrt buňky vlivem fyz., chem., biolog. faktorů Apoptóza Fyziologická smrt buňky Význam Eliminace buněk s poškozenou DNA V průběhu ontogeneze Činnost imunitného systému

30 Nekróza x apoptóza Spotřeba ATP DNA Chromatin Velikost buňky
Plazmatická membrána Zánětlivá reakce