Fyziologie člověka FSS 2013 zimní semestr MUDr Dagmar Brančíková, Mgr.Jana Javora email jajavora@seznam.cz Biologické vědy morfologické Jak to vypadá? Co tam patří? Kde to najdu ? •týkající •Tvar, vývoj a stavba živých • organismů • • •Anatomie • tvar velikost a uložení orgánů, pitva •Histologie a cytologie – • mikroskopická stavba tkání •Embryologie • vývoj vajíčka a zárodku • • • Obrázek: svaly přehled 2 th?id=I > Biologické vědy funkční Jak to funguje ? K čemu to je ? Co se stane, když se to porouchá ? • •Fyziologie - funkce a řízení orgánů •Biofyzika - fyzik. změny buněk a tkání, vliv záření •Biochemie - •Genetika - • th?id=I th?id=I > Buňka (cellula) •Nejmenší a nejjednodušší jednotka živého organismu schopná samostatné existence • J.E.Purkyně 1837 •Lidské tělo obsahuje 75x1018 •Nejvíce červených krvinek 2,5x10 13 • > Uspořádání lidského organismu •Buňka – nejmenší a nejjednodušší jednotka organismu schopná samostatné existence •Tkáň – skupiny buněk vznikající za stejného zárodečného základu a zajišťují určitou funkci(epitel, pojiv.tkáň-vazivo, chrupavka, kost, svalová tkáň, nervová tkáň ) •Orgán – seskupení různých typů tkání (mozek, žláza, plíce, srdce) •Orgánová soustava – kožní, kosterní, svalová, oběhová,mízní, imunitní,dýchací, trávicí,vylučovací,reprodukční, ... • > Buňka funkce •Základní f. slouží k její životnosti a obnově •příjem živin z tkáňového moku •uvolňování energie •schopnost růstu •uchovat DNA •reprodukovat se > Buňka •Je schopna •Samostatnému příjmu,zpracování a vyloučení živin •reprodukce •diferenciace specializace •stárnutí •smrti • > Buňka - složení • •Na povrchu je plazmatická membrána, uvnitř je řídká cytoplazma s vysokým obsahem bílkovin. V cytoplazmě leží buněčné organely, jsou propojeny cytoskeletem. • •Obal - signály, ochrana, plastická, aktivní , > Obal - membrána •ohraničuje buňky a organely •udržuje koncentrační a elektrochemické gradienty •zajišťuje transport živin •nositel antigenů •umožňuje vedení vzruchu •izoluje agresivní a biologicky aktivní látky • • Sc2-3_00180 HER2 HER3 The 4 receptors of the HER family are structurally similar, but have distinct characteristics that dictate their signaling specificity. HER receptors share a structural configuration comprised of an extracellular domain, a single hydrophobic transmembrane domain and a highly-conserved tyrosine kinase domain. The extracellular region contains four subdomains. Structural analysis suggests that domains I and III are similar, with repeating sequences of hydrophobic residues folded into a beta-helix. Cysteine-rich domains II and IV are also structurally similar, with a number of disulfide bonded moieties. The helical folds in domains I and II are largely responsible for ligand binding; domain II has a beta hairpin protusion that represents the dimerization loop exposed for interreceptor interactions in the ligand-bound state, and is held within a hydrophobic pocket of domain IV in the unbound state. In the ligand-bound state, domains I and III are closely apposed.^2,5 Jádro (karyon, nucleus) •základní genetický materiál DNA je v jádru uložen v podobě komplexu s pomocnými bíkovinami - histony v tzv. chromatinu. •v době buněčného dělení se chromatin organizuje do vyšších stupňů integrace a vytváří chromozómy, (párové, spojené, sesterské) •existují mnohojaderné buňky, např. osteoklasty, které odbourávají kostní hmotu, nádorově změněné buňky i bezjaderné např.erytrocyty • > Anatomie buněčného jádra plná genetická informace buňky kuchařka,knihovna • •Jaderná membrána :obal jádra zevní a vnitřní ,na ní ribozomy , umožňuje transport genetické informace •Jaderný chromatin :komplex DNA+protein, uspořádaný chromatin jsou Chromozomy- v průběhu dělení ,23 párů, 1 pár pohlavní XX nebo XY, DNA •Jadérko- část chromatinu, která právě systetizuje ribozomální RNA – ribozomy (opouštějí jádro,navazují se na jiné organely) Organely : Mitochondrie •elektrárna buňky , jejich funkcí je buněčné dýchání - mají tedy aerobní metabolismus, jehož pomocí vzniká energie v podobě ATP (adenosintrifosfát), kterou buňka následně může využívat ke svým životním pochodům • •obsahují svou vlastní mitochondriální DNA • > Organely: •Lysozomy- hydrolýza poškozených složek buňky +fagocytosa ,autolýza celé buňky •Endoplazmatické retikulum- tvorba proteinů,fosfolipidů, cholesterolu + transport (informace) •Ribozomy malé zrnkovité útvary skládající se z proteinů a rRNA. Translace •Golgiho aparát složenou z plochých cisteren a různých váčků. dokončuje modifikace produktů syntetizovaných buňkou (přicházejících např. z endoplazmatického retikula), které se potom pomocí transportních váčků dostávají na místo určení (často jde o produkty určené na export z buňky. > Mitochondrie – semiautonomní •DNA matky • • •Poškození DNA –stárnutí a smrt •(Parkinozon, Alzheimer) • •Multiorgánové selhání při infekci • • • mitochondrie > Vnitřní regulace buněčných funkcí •Regulace přepisu z DNA do RNA- transkripce-přepis •Regulace přepisu RNA do proteinů – translace –překlad •Modifikace aktivity proteinů již vzniklých –přidej/uber/uprav •Regulace rozkladu proteinů • -vydrž/zmiz > Mezibuněčné informace •Receptory- specifická místa na membráně •Transmitery- informační molekuly se specifickou vazbou ( proteiny nejčastěji) 1. synaptické přenašeče (glutamat , acetylcholin) 2. parakrinní molekuly –na sousední tkáně 3. autokrinní molekuly – na vlastní buňku 4. endokrinní na celé systémy • > Protinádorové vakcíny pluripotentní buňka medium > Buňka •Je schopna •Samostatnému příjmu,zpracování a vyloučení živin •reprodukce •diferenciace specializace • stárnutí •smrti • > Reprodukce – a proliferace •Mnohobuněčné organismy jsou členy •vysoce organizované komunity , •jejich proliferace musí být regulována tak, aby se jednotlivé buňky dělily jen v případě , když je další buňka zapotřebí (náhrada nebo růst) • > Mitóza •1) Profáze Rozpuštění jaderné membrány a jadérek, vznikají 2 centrioly -> vzniká dělící vřeténko (mikrofilamenta, mikrotubuly), z chromatinu a jadérek vznikají pentlicovité chromosomy. (Touto dobou je již dávno po S fázi a veškerý genetický materiál je tudíž znásobený. Chromosomy jsou zdvojené, jsou ale stále spojeny v centroméře, než budou v anafázi roztrženy). •2) Metafáze Chromosomy se seřazují do rovníkové (ekvatoriální) roviny. Dělící vřeténko se navazuje na centromery chromosomů. Chromosomy zůstávají spojeny jen v centromerách. •3) Anafáze Roztržení chromosomů v centromerách zkracováním mikrotubulů dělícího vřeténka. Chromosomy putují k pólům buňky. •4) Telofáze Zánik dělícího vřeténka, despiralizace chromozómů, vzniká jaderná membrána a jadérka, počátek cytokineze. • > Meióza •redukční dělení dává za vznik haploidních buněk (pohlavní buňky). Jejím cílem je tedy zajistit, aby buňka získala pouze polovinu genetického materiálu. Má 2 fáze, a to 1. a 2. meiotické dělení. •1. Meiotické dělení Chromosomy nejsou roztrhávány, k pólům buňky putují celé sady. Na každém pólu tak zůstane vlastně 2krát jedna polovina gen. kódu. •2. Meiotické dělení Navazuje na první meiotické dělení. Mezi nimi již NEDOCHÁZÍ k další replikaci DNA. Probíhá téměř stejně jako normální mitóza. Výsledkem jsou tedy 4 dceřinné buňky, každá s jednou polovinou genetické výbavy. •pohlavní buňka se špatnou chromosomální výbavou dává za vznik zygotě, ze které vzniká celý plod, jehož každá buňka ponese příslušnou chromosomální aberaci > > Specializace – diferenciace typy buněk podle funkce Co se po nich bude požadovat? •Multipotentní kmenová buňka –změní se v cokoli •Pluripotentní kmenová buňka –změní se v jakoukoli z okolí – jaterní, skeletární, krevní •Diferencovaná buňka –může se rozdělit a vytvořit stejnou jako je sama •Specializovaná - terminálně diferencovaná již se nemůže dělit ( červená krvinka, nervová buňka) • • • • > Pluripotentní autologní transplantace cell > Stárnutí a smrt buňky •Živočišné buňky mají vnitřně limitovaný počet buněčných dělení, kterými mohou projít –telomery •Pro své přežití i proliferaci potřebují živočišné buňky signály od jiných buněk, jinak nastupuje „sebevražedný program „ • zvaný apoptoza . •Nekrozou umírají buňky vlivem zevního poranění th?id=I > Život buňky th?id=I th?id=I > Tkáň - soubor stejnotvarých buněk s jednou hlavní funkcí • •Epitel - kryje volný povrch těla a vystýlá jeho dutiny •Pojivo : vazivo, chrupavka, kost-regenerace,jizva •Sval : hladká a příčně pruhovaná •Nerv •Tekutiny : lymfa,krev,moč,slzy,sliny • > Tkáně jsou výsledkem specializace buněk • •Orgán je soubor tkání. •Stavební hierarchie organismu: • •buňka >> tkáň >> orgán >> orgánový systém >> organismus . • > Human%20Tissues Regenerace •obnova tkání je závislá především na výživě (cévním zásobení) tkání a geneticky podmíněné schopnosti tkáňových buněk dělit se. •Bezcévné tkáně (chrupavky, šlachy) se hojí pomalu. •Kosterní a srdeční sval se hojí vazivovou jizvou. •Nervová tkáň centrálního nervového systému nemá regenerační schopnost. • > Regenerace •Ad integrum •Plnohodnotná •Fetální a embryonální •Dospělost: 1. jaterní tkáň 2. kostní dřeň 3. epitely (střevní sliznice) 4. transplantace •Jizva -reparace •Neplnohodnotná •Jen dospělost •Granulace • •Bez náhrady •Mozek, nervová tkáň > Diskuze •Které tkáně obsahují vysoký podíl apoptotických buněk? • •Jaké typy dělení je typické pro spermie? • •Je podmínkou existence buněk obsah DNA? • • • • > Psychosomatika teorie •Nemusím s tím nic dělat, je to ještě dobrý • (apoptoza…rakovina) • •Kašlu na okolí pro mne je to takto výhodné (převaha proliferace nad diferenciací, ztráta receptorů, myeloproliferace, rychle rostoucí nádory ) • •Nemohu si toto dopřát,nemám dost (porucha membránového přenosu,inzulinorezistence, diabetes • • • • • • • > Proliferace Metastazování Angiogeneze Apoptoza Shc PI3-K Raf MEKK-1 MEK MKK-7 JNK ERK Ras mTOR Grb2 AKT Sos-1 Cílená molekulární léčba receptory > I. Serebriiskii and E. Golemis, Fox Chase Cancer Center. Sos-1 Ras MEKK-1 MEK Shc PI3-K Raf MKK-7 Grb2 AKT JNK ERK Úplná identifikace cílových struktur a cest přenosu maligního signálu Krvetvorba (150) proliferace (dělení) diferenciace (specializace) proliferace diferenciace proliferace diferenciace proliferace diferenciace proliferace diferenciace diferenciace diferenciace proliferace (dělení) diferenciace (specializace) proliferace diferenciace proliferace diferenciace proliferace proliferace proliferace proliferace proliferace proliferace Blok diferenciace Leukémie