1 Stavba lidského těla organismus ↑ orgány ↑ tkáně ↑ buňky Buněčná teorie • J. E. Purkyně roku 1837 • 1838-9 Matthias Jacob Schleiden a Theodor Schwann • 1855 R. Virchow Omnis cellula e cellula • všechny živé systémy jsou tvořeny buňkami a jejich produkty, • chemické složení buněk je obdobné – poukazuje na původ života z „jedné buňky“, • nové buňky vznikají z jiných buněk buněčným dělením • činnost organismu je výsledkem činností buněk a jejich interakcí Purkyňovy buňky Purkyňova vlákna Purkyňův efekt Purkinje Buňka • základní morfologická a funkční jednotka organismu schopná všech životních projevů (metabolismus, růst, dráždivost, rozmnožování a pohyb), která je za určitých podmínek schopná samostatné existence člověk: 1013 - 1014 4 Rozlišovací schopnost • lidského oka: 0.2 mm • světelného mikroskopu: 0.2 μm • elektronového mikroskopu: 0.2 nm Velikost buněk 4 – 150 m • neurony v kůře mozečku 4-5 m • erytrocyty 7,4 m • Purkyňovy bb. v kůře mozečku nebo pyramidové bb. v kůře mozku 80 - 100 m • oocyt 120 m • megakaryocyt v kostní dřeni až 150 m většina somatických buněk 10 – 30 m • x neurony, svalové buňky Buňka • Neutrofily – 6-7 hod • Eozinofily – 7-14 dní • Erytrocyty – 110 – 130 dní • Hepatocyty – 1-2 roky • Neurony – roky nebo celý život • jádro /karyoplazma/ • cytoplazma /buněčné tělo/ • buněčná membrána • buněčné organely • cytoplazmatické inkluze • základní cytoplazma (hyaloplazma) Životnost buněk Buněčná membrána - fosfolipidy, proteiny, cholesterol - tloušťka 7 – 10 nm - dvě vrstvy lipidů opačné orientace (trojvrstevný vzhled) - povrchové a prostupující proteiny - strukturní - receptory - kanály a pumpy - vázané enzymy • membrána je semipermeabilní a fluidní Jádro - zajišťuje dědičnost a vyjádření (expresi) genetické informace - počet v buňce - obvykle 1, hepatocyty 1-2, osteoklasty 50, kosterní svalové vlákno (syncytium) 20-40 / mm, erytrocyt 0 - velikost 4-10 m - tvar – kulovité, laločnaté, segmentované (odpovídá tvaru buňky) - skladba – jaderný obal (karyolemma), matrix (karyoplazma), chromatin/chromozomy, jadérka, jaderný skelet Jádro • heterochromatin – tmavé hrudky (spiralizované úseky) - dobře barvitelný hematoxylinem - marginální heterochromatin - karyosomy - s jadérkem asociovaný (perinukleolární) heterochromatin • euchromatin – světlý, nebarví se (despiralizované úseky) - aktivní - transkripce Jaderný obal dvojitá biomembrána • vnější jaderná membrána (+ ribosomy) • vnitřní jaderná membrána • perinukleární prostor (40 – 70 nm) – napojení ER • jaderné póry kryté diafragmou (60-70 nm ) – transport látek mRNA opouští jádro Jádra a jadérka kostní dřeň mozeček Jadérko (nucleolus) - nekonstantní počet – mizí v profázi, objeví se v telofázi - měří 1 – 2 m, neohraničené, sférického tvaru - složení - RNA, proteiny, DNA - produkce ribosomů • pars fibrosa • pars granulosa • fibrilární centra Jadérko• Struktura • fibrilární centra DNA nukleolárního organizátoru • pars fibrosa RNA fibrily o  3-5 nm • pars granulosa RNA granula (preribosomy) o  15-20 nm • perinukleolární chromatin /asociovaný s jadérkem/ • Funkce • místo syntézy a dozrávání rRNA • Barvitelnost • barví se intenzivně hematoxylinem • nebo je světlejší než jádro Jadérko • retikulární • kompaktní • prstenčité neurony Chromosomy (M-fáze) - viditelná kondenzovaná vlákna DNA během mitózy diploidní sada chromosomů = 2x23 v každé somatické buňce ♀ 44 + XX (46,XX) ♂ 44 + XY (46,XY) - 2 chromatidy (po replikaci) - centromera – spojení chromatid, připojení dělícího vřeténka po replikaci Chromosomy (M-fáze) Buněčné organely x buněčné inkluze • Mitochondrie • Endoplazmatické retikulum • granulární – drsné ER /GER/ • agranulární – hladké ER /AER/ • Golgiho aparát • Lyzosomy a endosomy • Peroxisomy • Ribosomy • Centrioly Membránové struktury - cytoplazmatická membrána - endoplazmatické retikulum - Golgiho aparát - mitochondrie - lyzosomy, endosomy, peroxisomy - ribosomy - cytoskelet - centriol - inkluze Struktury bez membrány Mitochondrie • semiautonomní organela – vlastní DNA a ribosomy • dvojitá membrána – vnější, vnitřní – cristae nebo tubuli mitochondriales • tvar - kulatý, oválný (až vláknitý) • velikost - 0,5 m x 2 m, protáhlé až 10 m • počet: různý dle metabolické aktivity buňky a jejich nároků na dodání energie (např. v jaterní buňce 1000 – 2500 mitochondrií) • matrix – enzymy (65-70%), lipidy (25-30%), NK (3%), ADP, ATP atd. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookCELL2.html Mitochondriální kristy http://user.mendelu.cz/sladek/cytologi e/mitoch1.htm Tloušťka: 0.5-1 µm Délka:1-10 µm počet krist!! Mitochondrie s tubuly – steroidogenní buňky Endoplazmatické retikulum • Zrnité (granulární) ER – GER: systém plochých, anastomozujících cisteren + (poly)ribosomy reversibilně vázané na membránu • Hladké (agranulární) ER – AER: systém tubulů a váčků s membránou bez ribosomů členitý, 3D systém membrán v cytoplazmě buňky – 2 formy: GER a AER - funkce • GER • proteosyntéza na export • AER • lipidový a cholesterolový metabolismus /syntéza steroidních hormonů/ • syntéza membrán • detoxikace určitých látek a toxinů • Ca++ zásobárna /pool/ • metabolismus glykogenu cisterny síť tubulů a váčků 24x20x20 nm GER exokrinní pankreas GER a AER Ribosomy • tělíska složená ze 2 podjednotek • velikost ribosomu: 20 nm Ø volné polyribosomy ribosomy na ribosomy endoplazmatickém retikulu proteosyntéza „pro buňku“ a „na export“ (např. žlázové bb.) Ribosomy monosomy x polysomy /vzhled spirál nebo roset/ mRNA tRNA s aminokyselinou TRANSLACE basofilní x acidofilní cytoplazma fundus ventriculi ribosomy, GER→basofilie Golgiho aparát • Struktura • paralelně uspořádané cisterny (3-10) • malé váčky • větší vakuoly • Funkce • finalizace produktů vyrobených buňkou • produkty • sekreční granula /na export/ • primární lyzosomy • části buněčné membrány Golgiho aparát vstupní maturační 10 – 20 na buňku Endosomy •endosomy: membránové váčky (Ø 20-150 nm) vstup do buňky – pinocytózou transcytóza osud v buňce fúze s ly  sekundární ly Lyzosomy váčky – od 0,5 m Ø, jednoduchá membrána, matrix s hydrolytickými enzymy kyselého pH (kyselá fosfatáza, karboxylesterhydrolázy, katepsiny, hyaluronidáza, nespecifická esteráza, lipáza, ribonukleáza, aj.) primární fagosomy lys sekundární autofagické vakuoly reziduální tělíska (pigment lipofuscin) Peroxisomy • organely obalené membránou, četné v játrech.. • nucleoid – characteristický tmavě denzní střed – ne u lidí • obsahuje kolem 40 enzymů /kataláza, peroxidáza, oxidativní e./ • váčky – 0,1 - 0,5 m Ø • funkce: detoxikační, syntéza lipidů.. Centriol - nemembránová organela - složen z 9 sad tripletů mikrotubulů /s částečně sdílenou stěnou – OCC/ Centriol • organizátory pro stavbu dělícího vřeténka • replikací vznikají bazální tělíska řasinek • tvar: cylindr (válec) • velikost: Ø 0,2 m, délka 0,4 - 0,5 m • stavba: 9 tripletů mikrotubulů po obvodu válce • zřetelné v interfázi poblíž jádra - 1 pár centriolů kolmo na sebe Cytoskelet • Mikrotubuly (válce o Ø 22 nm, α + β TUBULIN) • Mikrofilamenta (vlákna o Ø 5-7 nm, AKTIN) • Intermediární filamenta (vlákna o Ø 8-11 nm) Cytoskelet – mikrofilamenta • 5-7nm • tvořena bílkovinou aktin • ve svalových buňkách – myofilamenta • v ostatních – mikrofilamenta • s membránou asociovaná – pohyb plazmatické membrány, výběžků buněk, lokomoce buňky • 3D-síť /proudění cytoplazmy, udržení pozic buněčných organel/ Cytoskelet – intermediární filamenta • 8-11 nm • cytokeratinová – epitelové buňky • vimentinová – buňky mesenchymového původu – hladké svalové, endotelové… • desminová – svalové buňky • neurofilamenta – neurony • gliová – neuroglie Cytoskelet – intermediární filamenta Cytoskelet - mikrotubuly • 22 – 25 nm, tvořeny tubulinem • duté válce, dynamické struktury • funkce: • udržování tvaru buněk, • intracelulární transport sekrečních granul • pohyb řasinek a bičíků • fagocytóza • pohyb chromosomů během mitózy • součást centriolů a basálních tělísek 13 řetězců Mikrotubuly nervová tkáň mikrotubuly podélně •Sekreční granula •Zásobní látky glykogen lipidové kapky •Krystaly (proteiny) •Pigmenty endogenní autogenní hematogenní exogenní – prach, barviva (karoten), tetováž Buněčné inkluze zásobní nebo odpadní látky Buněčné inkluze - sekreční granula EM SM Buněčné inkluze - pigmenty • Autogenní – melanin, lipofuscin • Hematogenní – hemosiderin, biliverdin, bilirubin • Exogenní – prach, barviva, karoteny váčky obklopené membránou melanosomyduhovka Buněčné inkluze - zásobní látky - glykogen β-granula /myokard/ α-granula /hepar/ Buněčné inkluze - lipidové kapky jen fázové rozhraní játra steroidogenní buňka Modifikace buněčných povrchů Apikální povrch • mikroklky – krátké prstovité výběžky plazmalemy (délka 1- 6 µm, průměr 0,08-0,14 µm) • žíhaná kutikula • kartáčový lem • stereocilie – dlouhé anastomozující mikroklky • /kino/cilie– dlouhé pohyblivé výběžky – axonema • pseudopodie /panožky/ • flagellum /spermie/ Mikroklky + žíhaná kutikula + kartáčový lem Stereocilie epitelové buňky ductus epididymidis Řasinky - délka 7-10 µm, tloušťka 0,25 µm - vznikají z centriolu /basální tělísko, kinetosom/ - obsahují axonemu – 9+2 - 9 párů periferních mikrotubulů /OC/ - 2 centrálně uložené mikrotubuly Řasinky SM SEM TEM Víceřadý epitel s řasinkami Bičík /axonema + chordy/ Buněčný povrch - modifikace • volný (apikální) – hladký nebo s výběžky (mikroklky, řasinky, bičíky) • přivrácený k jiné buňce (laterální) – mezibuněčné spoje • bazální povrch (přivrácený k nebuněčné struktuře bazální membrána ) Buněčná spojení • zonula occludens /tight junction/ • zonula adherens /adhering junction/ • desmosom /macula adherens/ • hemidesmosom • nexus /gap junction, macula communicans/ Zonula occludens a adherens Desmosom Nexus konexony - kanálky Bazální povrch bazální labyrint hemidesmosomy Bazální membrána lamina basalis + lamina reticularis Životní projevy buňky • pohyb (intracelulární, ameboidní, bičíky a řasinky) • výměna látek (příjem - endocytóza, fagocytóza, metabolismus, výdej - exocytóza) • dráždivost • růst • rozmnožování – mitóza, meióza • smrt – apoptóza, nekróza Buněčný cyklus • G1 – fáze (délka závisí na typu buňky) • S – fáze (asi 8 hod.) • G2 – fáze • M – fáze (mitóza) (G2 + M – fáze = 2.5 – 3 hod.) • G0 – fáze = zastavený cyklus (neurony, svalové buňky) Srovnání mitózy a meiózy • Mitóza - vznik diploidní buňky - dceřinné bb. jsou identické s mateřskou - 1 dělení - 1 mateřská buňka 2 dceřinné bb. • Meióza - vznik haploidní buňky - crossing-over - 2 dělení - 1 mateřská buňka spermatocyt oocyt 4 spermie 1 oocyt + (2X, 2Y) 2-3 pólová tělíska mitóza meióza I - specifická meióza II – jako normální mitóza Meióza