Výuka histologie pro studenty fyzioterapie, optometrie a ortoptiky l l lFYZI – přednášky, praktika (přezůvky) lOPTO, ORTO – přednášky Ukončení předmětu lFYZI l - test v posledním praktiku l - zkouška lOPTO, ORTO l - zkouška Učební text: ČECH, Svatopluk a Drahomír HORKÝ. Histologie a mikroskopická anatomie pro bakaláře. První. Brno: Vydavatelství MU, 2004. 137 s. ISBN 80-210-2513-7. nebo lweb stránka ústavu histologie: l l l http://www.med.muni.cz/histol/histolc.html l l Multimediální učebnice (text a atlas) 1. rat3 HISTOLOGIE l lnauka o stavbě normálních, tj. zdravých buněk, tkání a orgánů na mikroskopické a submikroskopické úrovni lobecná histologie (+ cytologie) lspeciální histologie = mikroskopická anatomie (stavba orgánů jednotlivých systémů) lvýznam histol. vyšetření v klinické praxi: onkologie a chirurgie, hematologie, patologie a soudní lékařství (histopatologie) l FarSideMicroscope Histologie Jednotky užívané ve světelné (SM) a elektronové (EM) mikroskopii Jednotky SI Symbol a hodnota mikrometr nanometr 1 mm = 0,001 mm (10-6 m) 1 nm = 0,001 mm (10-9 m) practice Buňka Základní funkční a morfologická jednotka mnohobuněčného organizmu, schopná samostatné existence in vitro za vhodných podmínek -(růst, metabolismus, pohyb, rozmnožování, dráždivost) d5gezisjyj5ff15ct4feu3du7 Část těla multipolárního somatomotorického neuronu z předního rohu míšního: N - jádro, n - jadérko, * - Nisslova tělíska. Výřez: světelný mikroskop, barvení HE. 1_3_4_new Buňka ve světelném a elektronovém mikroskopu Unipolární neurony z ganglion trigeminale: N - jádro. Výřez: světelný mikroskop, barvení toluidinovou modří. Copyright © J Spacek Stavba buňky l Buněčná membrána l cytosol lBUŇKA cytoplazma organely l cytoskelet l Protoplazma inkluze l jádro l l MEDcell Pozn.: jádro není organela Jádro (nucleus) lřídí a kontroluje činnost buňky, která je zakódo- l vána v chromosomech (genetická imformace) l lPočet jader v buňce (obvykle: 1, hepatocyty: 2, osteoklasty: 50, svalové vkákno kosterní: 20 - 40/1 mm délky, lidské erytrocyty jsou bezjaderné) lVelikost jádra (ve většině bb. 5 – 15 mm ) lTvar jádra (odpovídá zhruba tvaru buňky; jádro může být laločnaté, segmentované) HP_img6-2-2 Jádro v elektronovém mikroskopu HP_img6-2-3 1 – hepatocyt 2 – neuron Stavba jádra lJaderný obal – karyolema lJaderná matrix – karyoplazma (nukleoplazma) lChromatin (v interfázi) / chromosomy (při dělení) lJaderný skelet lJadérko(a) – nekonstantní výskyt l Jaderný obal l lvnější jaderná membrána (+ ribosomy) lperinukleární prostor (40 – 70 nm šířka) lvnitřní jaderná membrána (+ jaderná lamina) ljaderné póry (60 – 70 nm Æ, s diafragmou) l Cytologie I - 12 Jádro b Cytologie I - 13 Jádro jaderný pór zevní membrána jaderného obalu drsné endoplazmatické retikulum nukleolonema jadérka fibrilární centrum jadérka heterochromatin euchromatin Jádro a jadérko Jádro Heterochromatin: 1. marginální, 2. karyosomy, 3. perinukleolární mcb5 nucpore1 nucporeER jaderný obal Póry v jaderném obalu (mrazový lom) Chromatin lDekondenzované chromosomy v interfázi l lHeterochromatin – tmavé hrudky (spiralizované a dehydratované úseky chromosomů) - marginální heterochromatin - karyosomy - s jadérkem asociovaný (perinukleolární) heterochromatin lEuchromatin – světlý, nebarví se l (aktivní úseky chromosomů s intenzívní syntézou RNK) Jadérko (nucleolus) lPočet: nekonstantní (1 – více), během mitózy mizí v profázi a objeví se v telofázi lVelikost: 1 – 2 mm lTvar: sférický lSložení: RNA, proteiny, DNA ljadérko není ohraničeno žádnou membránou l Jadérko l l l lStruktura –fibrilární centra (DNA) –pars fibrosa (RNA) –pars granulosa (RNA) –perinukleolární chromatin /asociovaný s jadérkem/ – lFunkce –syntézy a zrání rRNA l – nucleo1 Funkce jádra a jadérka l lŘídí aktivity buňky prostřednictvím produkce RNA (ð proteosyntéza) a komunikace s buňkou póry v jaderném obalu lMísto genetické informace (obsah DNA), kontrola buněčného dělení a předávání genetické informace dceřiným buňkám lJadérko – produkce rRNA ribosomů (buňky s intenzivní proteosyntézou) Buněčné organely l ljsou konstantní součásti cytoplazmy lmají specifickou strukturu lvyžadují přísun energie k vykonávání svých funkcí Životnost buňky lEnterocyty – cca 1-2 dny lLeukocyty – cca týden lErytrocyty – 3 měsíce lHepatocyty – 1-2 roky lNeurony – celý život (desítky let) l Tvar buněk cells cells HP_img6-2-1 Primární folikul v ovariu: tvar a velikost buněk Velikost buněk 5 – 150 µm Buněčné organely l l l l lMemebránové lMitochondrie lEndoplazmatické retikulum lGolgiho aparát lLyzosomy a endosomy lPeroxisomy l l l l l l lBez membrány lRibosomy lCentrioly Cytologie I - 9 B Mitochondrie lTvar: kulatý, oválný (až vláknitý) lVelikost: Æ ~0,5 mm, protáhlé 1-10 mm lPočet: různý dle metabolické aktivity buňky a jejich nároků na dodání energie (např. v jaterní buňce 1000 – 2000 mitochondrií) l Mitochondrion_unlabelled Stavba mitochondrie l lVnější membrána (hladká) lVnitřní membrána (s kristami) lMatrix (proteiny, DNA, RNA) – semiautonomie lMitochondriální tělíska (osmiofilní) lMitochondriální ribosomy mitoch1 Mitochondrion1 Mitochondriální kristy mitoch hřebenovité kristy tubulózní kristy prizmatické kristy Funkce Mi l l l l l V matrix + elementárních částicích: l enzymy Krebsova cyklu, dýchacího řetězce a oxidativní fosforylace l Hlavní funkce Mi: uvolňování energie z ATP mitochon Cytologie I - 24 Mitochondrie - detail mito-em1 Fig EM008 ecu12 ecu3 Ribosomy lTělísko složené ze 2 podjednotek lVelikost ribosomu: ~20-25 nm Ø l l l lvolné poly(ribo)somy ribosomy na lribosomy endoplazmatickém l retikulu l lProteosyntéza „pro buňku“ a „na export“ (např. žlázové bb.) Ribosom ribosom mRNA rRNA + proteiny maizerootER volné Ri polysomy GER Endoplazmatické retikulum členitý, 3D systém membrán v cytoplazmě buňky – 2 formy: lZrnité (granulární) ER – GER: systém plochých, anastomozujících cisteren + (poly)ribosomy reverzibilně vázané na membránu l lHladké (agranulární) ER – AER: systém tubulů a váčků s membránou bez ribosomů rough_er 00016722 Komunikace GER s perinukleárním prostorem jaderného obalu Granular endoplasmic reticulum (R) organized into parallel cisternae forming the tigroid (Nissl) substance. N - nucleus of the Purkinje cell. Scale = 1 µm. (Rabbit, cerebellar cortex.) Copyright © J Spacek rer ser GER AER l l Funkce GER lGER – proteosyntéza (Ri) a transport proteinů do GA (transportními váčky) lv kooperaci s GA: l– intracelulární skladování (např. v lyzosomech a specifických granulích leukocytů) l– dočasné intracelulární skladování určené pro následný transport mimo buňku (sekreční zrna) 00017006 Funkce AER lAER – v buňkách: l– syntetizujících steroidy (bb. kůry nadledvin, Leydigovy buňky varlete, bb. žlutého tělíska) l– odbourávajících glykogen (jaterní buňky) l– syntetizujících HCl (krycí buňky žaludečních žláz) l– svalových (jako tzv. sarkoplazmatické retikulum, které obsahuje Ca ionty) l– podílí se na tvorbě membrán l Golgiho aparát (GA) lSystém hladkých membrán, ohraničujících: l 1. cisterny (3-10) l (dictyosom) l 2. vesikuly l 3. vakuoly l lPolarita GA: cis l trans golgi2 F05-49 cis trans Funkční polarita GA lTransport proteinů z GER: transportními váčky l l lStrana konvexní – cis face (produkční /forming face/) l lStrana konkávní – trans face (maturační /maturing face/) l lkondenzační vakuoly l l sekreční zrna lyzosomy golgia image024 golgi1 Golgiho pole rer9 Funkce GA lpostsyntetická úprava a maturace proteinů (glykosylace, sulfatace, fosforylace), lkondenzace a skladování sekrečních produktů ð kondenzační vakuoly, sekreční granula, lvznik akrozomálního váčku při přeměně spermatidy ve spermii, ldonor membrán (pro některé organely). Lyzosomy a endosomy lEndosomy: membránové váčky (Ø 20-150 nm) vstup do buňky – pinocytózou, l l l osud v buňce transcytóza l fúze s Ly ð sekundární Ly l qckfr Lyzosomy lVáčky – od 0,5 mm Ø, jednoduchá membrána, matrix s hydrolytickými enzymy kyselého pH (kys. fosfatáza, karboxylesterhydrolázy, katepsiny, hyaluronidáza, nespecifická esteráza, lipáza, ribonukleáza, kolagenáza aj.) l primární l fagosomy Ly sekundární autofagické vakuoly l (multivesikulární tělíska) l reziduální tělíska (např. pigment lipofuscin) Lyzosomy lprimární Ly (0,5 mm) l sekundární Ly l autofagická vakuola l l lreziduální tělísko l l l multives. tělísko Novinový papír Novinový papír Žula Bílý mramor Bílý mramor Bílý mramor Bílý mramor mitoauto CONT3a neuromelaninunigri MVB image008 Peroxisomy (mikrotělíska) lVáčky – 0,1 - 0,5 mm Ø, jednoduchá membrána, matrix s oxidativními enzymy (peroxidáza, kataláza, urikáza aj.) l l l l l[nukleoid = krystaloid] l Liver_Per_Sem_Cat_WEB Mitochondrie (6) a peroxisom (1) Cytologie I - 38 Sek Peroxisom a autofagická vakuola Funkce lyzosomů a peroxisomů lLy – intracelulární digesce endo- a exo-genního materiálu lPe – detoxikace (rozklad H2O2, štěpení purinů a MK) l – účast na syntéze žlučových kyselin l – účast na syntéze fosfolipidů Centriol lTvar: cylindr (válec) lVelikost: Ø 0,2 mm, délka 0,3 - 0,5 mm lStavba: 9 tripletů mikrotubulů po obvodu stěny centriolu + matrix lVýskyt v buňce (v interfázi): 1 pár centriolů [„T“] v oblasti cytoplazmy (PCM) = centrosom (blízko jádra) centri SA202005 Stavba centriolu nrm1712-i1 dvojice centriolů v centrosomu http://atlasgeneticsoncology.org/Deep/Images/CentrosomeStemCellID20105Fig1.png triplet mikrotubulů l l l l l l l l l l l C B A mikrotubulus l 10/10/13 protfilament Microtubule cilia4 CCO cent1 centri2 Funkce centriolů l1 - duplikace centriolů v průběhu dělení buňky ð vznik dělícího vřeténka l l l2 - mnohočetná replikace centriolů v průběhu ciliogeneze ð vznik bazálních tělísek řasinek l lbazální tělíska řasinky 300px-Schnoyanaphase Fig EM010 Fig EM011 mitchell01 Cytoskelet lmikrotubuly (tubulin, Ø 22 nm) [centrioly, bazální tělíska, axonema řasinek a bičíků] lmikrofilamenta (aktin, Ø 5-7 nm) [subplazmalemální a intracytoplazmatické sítě; ve svalových buňkách – aktin + myosin] lintermediární filamenta (Ø 8-10 nm) – proteiny: l cytokeratin [tonofilamenta v epitelových bb.] l vimentin [buňky mezenchymového původu] l desmin [svalové buňky] l neurofilamenta [neurony] l gliofilamenta - gliový fibrilární kyselý protein [neuroglie] l bunkovy_skelet_1 MTs bunkovy_skelet Cytoskelet types of filaments Cytoskelet cs 3 Cytoskelet intermed. filamenta mikrotubuly mikrofilamenta Mikrofilamenta l5-7 nm ltvořena bílkovinou aktin /ve svalových buňkách: myo-filamenta, v ostatních: mikrofilamenta/ ls membránou asociovaná – pohyb plazmatické membrány, výběžků buněk, lokomoce buňky l3D-síť /proudění cytoplazmy, udržení pozic buněčných organel/ 430734a-f1 Intermediární filamenta l8 – 10 nm lcytokeratinová – epitelové buňky lvimentinová – buňky mezenchymového původu – hladké svalové, endotelové… ldesminová –svalové buňky lneurofilamenta – neurony lgliofilamenta – neuroglie tonofilamenta a desmosomy 008neurnissl blood5 loadBinary neutrophil mus_skl_14 cell-binucleated-polygonal-eosin Buňka ve světelném mikroskopu a17 Preview Preview Buňky „v mitóze“ (M) Inkluze přechodné současti buňky lSekreční granula lZásobní látky glykogen l lipidové kapky lKrystaly (proteiny) lPigmenty l endogenní autogenní (melanin) l aj. hematogenní l lipofuscin l exogenní – prach, barviva (karoteny), tetováž Cytologie I - 41 Sekrece Sekreční granula rmcell GI112b Glykogen lβ – granula (40 nm) lα – granula (až 400 nm) l glycogen-01-l glycogenGranules el2 lineární, bohatě větvený polymer složený z molekul glukózy Lipidové kapky chfa_03_img0505 ao_fat_cell Krystaly, pigmenty Cytologie II - 16 Krystalické inkluze llpigcel c4c3a Buněčný povrch lVolný povrch – hladký nebo s výběžky (mikroklky, řasinky, bičíky) lPovrch přivrácený k jiné buňce (laterální) – mezibuněčné spoje lBazální povrch (přivrácený k nebuněčné struktuře – lamina basalis nebo bazální membrána – poloviční spoje (hemidesmosomy) l graphic44 Cytologie I - 43 Mikroklky Cytologie I - 45 Řasinky Mikroklky Řasinky (kinocilie) l l l lMikroklky = výběžky cytoplazmy vyztužené aktinovými mikrofilamenty – dle uspořádání: lkrátké, nepravidelné lžíhaná kutikula – př. epitel. bb. střeva lkartáčový lem – př. kanálky nefronu lstereocilie – př. ductus deferens microvillusRoss4 stereociliaRoss4 fig46 membr22 kartáčový lem žíhaná kutikula LEDVINA STŘEVO Kinocilium a flagellum (řasinka a bičík) em-011 test-separazione Řasinky, bičíky lPohyblivé výběžky cytoplazmy vyztužené mikrotubuly: 9 dubletů + 1 centrální pár = AXONEMA lBazální tělísko = centriol lŽíhaná nožka l l cilia1 Cytologie II - 3 Kinocilie Cytologie I - 46 Řasinky - schéma Mezibuněčná spojení squamous_epithelium_frog_skin_flat_mount i1540-7063-043-01-0055-f01 Laterální povrchy, intercelulární štěrbina (20 nm); zonulae a maculae Cytologie II - 5 Desmozomy Cytologie II - 7 Úprava laterálního povrchu b Šířka a tvar intercelulání štěrbiny liaison09 liaison07 liaison05 liaison06 liaison08 1. ZO, 2. ZA, 3.MA, 4.N Zonula occludens lTěsné pásovité spojení blízko apexu buňky lPlazmalema sousedních buněk místy splývá (společné integrální proteiny – klaudiny, okludiny) lFunkce: utěsnění intercelulární štěrbiny l liaison07 Defekt – porucha funkce hemoencefalické bariery (endotel – glie) u plodu – neurol. poruchy Zonula adherens lPásovitý spoj kolem buňky lIntercel. štěrbina – 20 nm, kadheriny lAktinová mikrofilamenta (Ø 6 nm) l lFunkce – adheze buněk liaison06 Defekt – šíření Tu buněk a zvýšení malignity Tu Dezmosom (macula adherens) lDiskovitý spoj (Ø 0,3-0,5 μm) lIntercel. štěrbina – 40 nm; el.denzní materiál, desmoglein(3) tonofilamenta (cytokeratin, (4) Ø 8-10 nm), a desmoplakin (2) v el.denzní ploténce lFunkce - adheze liaison05 Defekt – porucha adheze kožních buněk, Nexus (gap junction) lPlošný „kanálkovitý“ spoj lIntercel. štěrbina – 2 nm l lFunkce - komunikace liaison08 6 konexinů kanálek (konexon) Defekt – periferní neuropatie, hluchota Cytologie II - 9 Zonula adherens Cytologie II - 4 Spojovací komplex Copyright © J Spacek junction_gap Mezibuněčná spojení - speciality lFascia adherens – v myokardu, obsahují rozsáhlé dezmosomy a nexusy lSpojovací komplex – kombinace spojů zonula occludens (těsnost, pás), zonula adherens a dezmosomů (pevnost); od apexu k bázi v tomto pořadí, cylindrický epitel lBuněčné interdigitace – na laterární straně buněk, zvětšení povrchu, buňky transportující vodu Bazální povrch lpřivrácen k buňce (viz výše – laterální povrch, vrst. epitely) lpřivácen k lamina basalis: hemidezmosomy bazální labyrint Mitokid Cytologie II - 11 Hemidesmozomy Buňka: životní projevy Rozmnožování Růst Příjem látek Výdej látek Pohyb Smrt cell Buněčný cyklus sled dějů v buňce mezi 2 mitózami za vzniku 2 dceřinných buněk (vč. mitózy) l l lFáze buněčného cyklu l lG1 (postmitotická), K1 lS (syntetická - DNA), lG2 (premitotická), K2 lM (mitóza) K3 image095 G0 lG1 – fáze: postmitotický růst buňky; intenzivní tvorba nových organel – syntéza strukturních a regulačních proteinů, enzymů; l [chromosom = 1 chromatida] (délka fáze závisí na typu buňky až 11 hod.) lS – fáze: replikace DNA v jádře ð [chromosom = 2 chromatidy], replikace centriolů; (asi 8 hod.) lG2 – fáze: postsyntetické zmnožení organel , syntéza tubulinu, duplikace centrosomu; (3-4 hod.) lM – fáze: (mitóza) (± 1 hod.) l lG0 – fáze = zastavený cyklus u specializovaných buněk (neurony, svalové buňky) l MITÓZA (1), MEIOSA (2) 1.mechanismus, který zajišťuje genetickou identitu somatických buněk 2. 2.zajišťuje rozdělení diploidních gametogonií (prekurzory zárod. buněk) na haploidní gamety a diverzitu jedinců 3. 3. l Mitóza l1) Profáze 2 centrosomy migrují k pólům buňky - dělící vřeténko; kondenzace a spiralizace chromosomů, rozpad jaderného obalu a jadérek; l2) Metafáze chromosomy – v ekvatoriální rovině (monaster), dělící vřeténko – se připojí na kinetochory chromosomů; l3) Anafáze oddělení sesterských chromatid, zkracováním dělícího vřeténka - rozestup chromosomů k pólům buňky (diaster); l4) Telofáze dekondenzace a despiralizace chromosomů, rekonstrukce jaderného obalu, zahájení cytokineze. 300px-Schnoyanaphase MEIÓZA redukce a rekombinace genetického materiálu lZajišťuje rozdělení diploidních gametogonií (prekurzory zárod. buněk) na haploidní gamety. Gametogonie (diploidní; 2n, 4c) Gametocyty (haploidní; 1n, 2c) NO S-fáze Mei´éza II Gamety (haploidní; 1n, 1c) Pozn.: n = počet chromosomů (2n – diploidní, 1n – haploidní), c = množství DNA Meióza I Meióza l l1. Meiotické dělení – dlouhá profáze I: Leptoten – kondenzace chromosomů Zygoten – párování homologních chromosomů – bivalenty, synaptolemální komplexy (sk) Pachyten – chromatidy = tetrády, crossing-over Diploten – zánik (sk) a rozestup tetrád, chiasmata – místa, kde došlo k rekombinacím (crossing-over) Diakineze – zánik chiasmat, rozpad jaderného obalu, profáze končí, následuje metafáze I, anafáze I, telofáze I l2. Meiotické dělení – podobá se mitóze l (pro II, met II, ana II, telo II Chromosomes crossing over. zygoten – pachyten – diploten diakineze Transport látek v buňce l lEndocytóza fagocytóza l pinocytóza l l nespecif. specif. pinoctárními „coated váčky vesicles“ l lExocytóza – sekrece kontinuální a regulovaná l Cytologie I - 47 Pinocytóza Srovnání mitózy a meiózy lMitóza -vznik diploidní buňky -dceřinné bb. jsou identické s mateřskou -1 mateřská b. l l 2 dceřinné bb. lMeióza -vznik haploidní buňky -crossing-over -1 b. (gametogonie) l lspermatogonie oogonie l l l 4 spermie 1 oocyt + l (2X, 2Y) 2-3 pólová tělíska Růst buňky -v G1 (hned po S fázi) a G2 fázi -selfrenewal (sebeobnova vývoj krve vývoj gamet Růst buňky lRůstové faktory – aktivují geny odpovědné za zahájení buněčného cyklu l lZvětšení orgánu: hyperplazie (počet buněk á) l hypertrofie (velikost buněk á) lZmenšení orgánu: atrofie Výsledek obrázku pro self renewal fagocytóza l Cytologie I - 25 Enukleace apoptosis_macrophage Buněčná smrt lNekróza - ruptura buněčné membrány; uvolnění Ly enzymů, l - zánět v okolí (+ leukocyty). lApoptóza – „programovaná smrt buňky“ - kondenzace chromatinu, fragmentace cytoplazmy, malá apoptotická tělíska s membránou - likvidace makrofágy aj. (fagocytóza), - bez zánětlivé reakce. l Děkuji za pozornost lG1 Phase: Cell growth - cells do most of thier growing during the G1 phase. In this phase, cells increase in size and synthesize new proteins and organelles. The G in G1 and G2 stands for "gap" but the G1 and G2 phases are actually periods of intense growth and activity. l lS Phase: DNA replication - The G1 phase is followed by the S phase. The S stands for "synthesis" During the S phase, new DNA is synthesized when the chromosomes are replicated. The cell at the end of the S phase contains twice as much DNA as it did in the beginning. l lG2 Phase: Preparing for cell division - the shortest of the three phases of interphase, organelles and molecules required for cell division are produced. l lM phase - Cell division. In eukaryotes, cell division occurs in two stages: mitosis and cytokinesis. Cell cycle 19_32 Mitosis lProphase - chromatin condenses into chromosomes. The nuclear membrane breaks down. lMetaphase - The chromosomes line up across the center of the cell. Each chromosome is connected to spindle fibers at the centromere. lAnaphase - The sister chromatids separate into individual chromosomes and are moved apart. lTelophase - The chromosomes gather at opposite ends of the cell and lose their distinct shapes. Two new nuclear envelopes will form. lCytokinesis - The cytoplasm pinches in half. Each daughter cell has an identical set of duplicate chromosomes. mitosis_phases Mitosis - What happens during the four phases of mitosis?