Białka błonowe ich właściwości i funkcje
· regulują transport subst. koniecznych do życia kom
· związane z dwuwarstwą lipidową w różny sposób:
*integralne:
- zakotwiczenie w dwuwarstwie za pomocą hydrofobowych domen (~20 aminokw.,struktura α-helisy), domeny hydrofilne wystają po 1/ obu str. błony
- zakotwiczenie w warstwie lipidowej dzięki kowalencyjnie dołączonym grupom lipidowym – białka te pozostają na pow. błony
- od lipidów można je oddzielić detergentami/czynnikami chelatującymi jony
*powierzchniowe:
- tworzą kompleksy z białkami integralnymi à dlatego stale związane z 1 z pow. dwuwarstwy lipidowej
Rodzaje transportu przez błony komórkowe
1) trasnport prosty: nie wymaga nośników; małe cz. niepolarne
2) transport ułatwiony białkami przenośnikowymi (aminokwasy, cukry, nukleozydy,jony)
· każdy typ błony ma swój własny charakterystyczny zestaw białek transportujących
· 2 główne klasy błonowych białek transpotujących: przenośniki à wiążą rozpuszczona subst. po 1 stronie błony i przenoszą ją na 2 str. poprzez zmianę konformacji przenośnika (małe cz. organiczne, jony) i kanały à tworzą w bł. małe hydrofilowe pory, przez które subst. mogą przechodzić w drodze dyfuzji (większość – tylko jony)
*transport glukozy:
- 2 rodziny białek transportujących: GLUT à transport „wysycalny”, stereoswoisty i dwukierunkowy; oraz kotransporter Na+/glukoza SGLT1 à wykorzystuje elektrochem. gradient Na+ do transportu aktywnego glukozy i galaktozy wbrew gradientowi stężenia (pobieranie z jelita i resorpcja w nefronie)
- dobrze poznany jest przenośnik GLUT1 w błonie erytrocytów – masa 55kD, 1 łańcuch N-oligosacharydowy
- białko integralne GLUT-4 bierze udział w transporcie ułatwionym heksoz do kom. zależnych od insuliny
3) transport aktywny: przenoszenie subst. przeciw gradientowi elektrochem., co wymaga dostarczenia energii;
· 3 mechanizmy:
- translokacja grupowa – u niektórych bakterii
- transport aktywny pierwotny à utworzenie nowych wiązań kowalencyjnych w białku przenośnika; energia do transportu jest zużywana do zmiany konformacyjnej białka przenośnika
- transport aktywny wtórny à akt. transportowany substrat pierwszy (np Na+) tworzy gradient potencjału elektrochem., warunkujący transport innego substratu (cukru, aminokwasu) zgodnie z tym gradientem
· swoisty transport tylko 1 rodzaju cząsteczek – uniport; transport 2 różnych cz., wzajemnie od siebie uzależniony (kotransport) – symport (jeśli w tym samym kierunku, np Na+/glukoza z udziałem SGLT1) / antyport (w 2 różnych kierunkach, np wymiennik jonowy – np Na+/Ca2+ w sarkolemie m. sercowego)
Rodzaje połączeń między komórkami
*cz. adhezyjne (CAM) – uczestniczą w łączeniu kom., białka błon kom, glikoproteiny
- selektyny
- kadheryny
- integryny
ECM – kompleks sekrecyjny zawierający włókna białkowe i subst. galaretowatą złożoną z glikoprotein i protoglikanów (heparyna, kwas hialuronowy, laminina, tenascyna), wiążą się z białkami błony; laminina ma wiele domen do wiązania z integrynami, kolagenem
1) połączenia barierowe: nie pozwalają na przemieszczanie białek z cz. szczytowej do cz. bocznej, np w kanalikach nerkowych; połączenia białek z białkami – czyste (bez żadnych grup dodatkowych)
- połączenia zamykające = styk zwarty; białka: klaudyna, okludyna
- w kom. nabłonkowych jako obwódka zamykająca
- może być też strefa/plamka zamykająca
- białko 1 błony łączy się z białkiem drugiej
2) poł. komunikacyjne: poł. szczelinowe (szczelina do 2 nm) , np synapsa lub neksus (jonowo-metaboliczne)
- dochodzi do wymiany metabolitów/jonów między kom.
- powstaje kanał, który taki sam jest w błonie obu kom., budowa heksagonalna (6 podjednostek białkowych); cały kanał – konekson z 12 białek integralnych=koneksyn
- średnica kanału – 1,5-2 nm; wykorzystuje zdolność obracania się białek do utworzenia otwartego kanału
3) poł. mechaniczne=desmosomy: duża szczelina ( 15-35nm); polegają na przyleganiu kom., w poł. uczestniczą elementy cytoszkieletu (wł. pośrednie/aktynowe)
- pasowe = obwódka/ dyskowe = plamkowe,punktowe
- wytrzymałe na rozciąganie (nozdrza u konia, szyjka macicy)
- w szczelinie subst. włóknista z glikoprotein
- zwane też poł. trójwarstwowymi (błona – struktura włóknista – błona)
- od str. cytoplazmatycznej występują tarczki do których wnikają włókna pośrednie à przypomina to szpilki, włókna przeplatają się wzajemnie ( kom. nabłonka – filamenty kreatynowe), niektóre zwane łącznikami transbłonowymi
- odmianą są półdesmosomy/hemidesmosomy – poł. kom. z subst. międzykomórkową
powierzchnia kom.
obwódka zamykająca
desmosomy ułożenie połączeń w komórce
neksus
podstawa kom.
*mikrokosmek: pęczki włókien aktynowych, szkielet ten zakotwicza się w włókienkach aktynowych obwódki zwierającej
-desmosomy: punktowe, filamenty keratynowe, kadheryny (łączą się z filamentami aktynowymi tworząc siateczkę graniczną; α-aktynina i katenina – między włóknami aktynowymi w siateczce)
- białka transbłonowe – desmogleiny/desmocholiny
RUCHY WEWNĄTRZKOMÓRKOWE
1. transport pęcherzykowy: b. istotny; kom. podzielona błonami na kompartmenty, żeby prod. mógł dostać się z 1 przedziału do 2, muszą być tworzone pęcherzyki
· pęch. odpowiadają za: odżywianie kom, obronę (endocytoza); rozwój embrionalny organizmu (tworzenie narządów), wydalanie i wydzielanie (egzocytoza), przewodzenie impulsów
· są wytworem ER i AG(od części trans każdej cysterny), występują w kom. w bardzo dużej liczbie, część łączy się z błoną
· podział pęcherzyków:
- endosomy wczesne = pierwotne (ze str. trans AG i od str. błon), pH ~obojętne
- edosomy późne = wtórne – powstają na skutek lizy endosomów pierwotnych z wakuolami autofagowymi / heterofagowymi(takie, które pochłonęły materiał ze środowiska zewn.); także ciałka resztkowe (końcowe stadium degradacji enzymatycznej auto/heterofagosomów); pH kwaśne – sprzyja działaniu enzymów lizosomalnych
· 3 rodzaje endocytozy (pęcherzykowe wychwytywanie płynów,makro/mikrocząsteczek ze środ. zewn. do kom.; na drodze endocytozy oprócz subst. odżywczych przenoszone są np cholesterol, niskocząsteczkowe czynniki wzrostu, cytokiny, insulina)
1) pinocytoza: proces konstytutywny – wymaga ciągłego, dynamicznego tworzenia małych pęcherzyków na pow. kom., które zlewają się à endosomy wczesne, są zawsze pod powierzchnią kom. ; pęcherzyki (zwane też mikro/makropinosomami) tworzą się z fałdów pow. kom., przenoszą płyny zewnątrzkomórkowe, wszystko ulega strawieniu – proces efektywny!
2) za pośrednictwem receptorów i ligandów – transport zw. z białkiem klatryną* (tworzy „klatkę”, która ciągnie dwuwarstwe błonową; jest heksamerem; błona wpukla się do „klatki”, zaciska się – tworzy się pęcherzyk pokryty całkowicie klatryną, kiedy pęch. ulegnie zamknięciu – demontaż „klatki” (ATP, Ca2+) – b.ważny, bo opłaszczony pęch. nie może brać udziału w transporcie)
*więcej w cz. ćwiczeniowej
3) fagocytoza – zdolność wiązania mikroorg. – niespecyficzne i specyficzne receptory
*defensyny: w ziarnistościach granulocytów, odpowiadają antybiotykom, bogate w cysteinę i argininę, skł się z ok. 30 aminokwasów, stanowią 30-50% zawartości ziarnistości; działanie – tworzą w błonach kom. bakterii kanały przepuszczalne dla jonów
· 2 rodzaje egzocytozy
1) konstytutywna: we wszystkich kom. eukariotycznych, zachodzi w sposób ciągły; w kom. produkujących np przeciwciała, czynniki wzrostu, składniki błony podstawnej
2) regulowana: dotyczy kom. wyspecjalizowanych (wytwarzających hormony, enzymy, neuroprzekaźniki, śluz), wymaga sygnału z zewnątrz (np wzrost stężenia glukozy à wydzielenie insuliny
Ultrastrukturalna budowa komórek wątroby i trzustki w powiązaniu z ich funkcją (źródło:A.Jasiński, W. Kilarski „Atlas ultrastruktury kręgowców” ) *-było na wykładzie jeszcze o kom. nabłonk. jelita, ale to było na histo^^
1. WĄTROBA
· funkcje kom. wątroby = hepatocytów: produkcja i wydzielanie żółci (barwniki i sole żółciowe, lecytyna, cholesterol), selektywne magazynowanie miedzi i żelaza, przetwarzanie karotenu w wit. A, syntetyzowanie mocznika, produkcja białek
· hepatocyt ma kształt nieregularnego wieloboku, kom. przylegają do siebie, cytoplazma zorganizowana wieloosiowo à po kilka pow. podstawnych i szczytowych
- cz. podstawna graniczy z naczyniem włosowatym, funkcja absorpcyjna i wydzielnicza
- cz. szczytowe wydzielają żółć
- kom. zespalają się w cz. szczytowych za pomocą obwódek zamykajacych i plamek przylegania
- duże, sferyczne jądro zajmuje centralną cz. kom., jąder może być 2 lub nawet kilka
- liczne i równomiernie rozmieszczone mitochondria, często występują formy wydłużone
- AG: z charakterystycznych dla kom. gruczołowych cystern i pęcherzyków, są przede wszystkim w sąsiedztwie kanalików żółciowych i w strefie przyjądrowej; w jego pobliżu cytolizosomy(wakuole autofagowe – oddzielanie cytoplazmy od jej obumarłych części) i ciała wielopęcherzykowe
- RER: w formie długich kanalików owiniętych wokół profili mitochondriów lub układów cystern ułożonych równolegle względem siebie; duża dynamiczność i plastyczność tej struktury
- liczne lizosomy w okolicy AG; mikrociała z charakterystycznym rdzeniem; duże złogi glikogenu
- cz. podstawna kom. tworzy liczne, nieregularnie porozgałęziane mikrokosmki (wypełniają przestrzeń okołozatokową = przestrzeń Dissego); błona cz. podst. wytwarza również liczne uwypuklenia z których powst. drobne pęcherzyki plazmalemalne (90-100nm) à wchłanianie białek osocza drogą mikropinocytozy
· hepatokarcinoma (hepatoma Dunninga) – to zmieniony nowotworowo hepatocyt, atrofia cystern ER oraz AG à zmniejszenie zdolności do syntezy i wydzielania; obecność wolnych rybosomów i układów polisomalnych à wzmożona synteza białek na użytek kom. nowotworowych
2. TRZUSTKA
· kom. pęcherzykowe. trzustki tworzą jednorodny zbiór pod względem morfologicznym i czynnościowym; a kom. wysepkowe, syntetyzujące i wydzielające hormon, różnią się organizacją cytoplazmy i funkcją
- kom. pęcherzykowe: wysokie powonowactwo do barwników zasadowych à bo bogato rozwinięty układ kanalików i cystern ER (najobficiej rozbudowana ER spośród wszystkich kom!) oraz rybonukleoproteidów; cysterny ER leżą równolegle obok siebie, układ ten ulega zaburzeniu w okolicy AG (który znajduje się w w pobliżu jądra, po str. części szczytowej kom., przeważają w nim pęcherzyki); obraz cytoplazmy jest zmienny, zależny od ilości pobranego pokarmu (zwierzęta głodzone à duża ilość ziaren zymogenu, najedzone à niewiele ziaren zymogenu <uwalnianie zymogenu zależy od poziomu sekretyny wydzielanej do dwunastnicy> )
-kom. śródpęcherzykowe: sąsiadują bezpośrednio ze światłem pęcherzyka, brak w nich ziaren zymogenu, liczne gładkościenne pęcherzyki w cytoplazmie, wąskie kanaliki RER; AG z dużej liczby drobnych pęch. oraz krótkich i płaskich cystern, chromatyna jądrowa niezróżnicowana na rozproszoną i skondensowaną
-kom. wysepkowe: wyróżniane najczęściej 2 typy: A i B (ale wyst. także C i D);
najbardziej charakterystyczne są kom. A – duże skupiska elektronowo gęstych ziaren, kanaliki ER pod błoną, rozbudowany AG, nieliczne mitochondria;...
anetushek