Úvod do cytologie Ultrastruktura buňky (morfologie) Molekulární a buněčná biologie Cytologie Funkční morfologie Buňka • Základní strukturní a funkční jednotky všech mnohobuněčných organismů • Konkrétní molekulární funkce (děje) můžeme přiřadit konkrétním buněčným strukturám (doménám, kompartmentům) • Popis Vidal et al. Cell. 2011 March 18; 144(6): 986–998. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.016 Ultrastruktura buňky • Jádro (karyoplazma) • Cytoplazma • Organely • Inkluze • Cytoplazmatická matrix Organely • Membránové organely • Plazmatická membrána • Endoplazmatické retikulum • Golgiho aparát • Endosomy • Lysosomy • Transportní váčky • Mitochondrie • Peroxisomy • Organely bez membrány • Cytoskelet • Centrioly • Ribosomy Jádro Jádro  Morfologie závisí na buněčném cyklu a transkripční aktivitě buňky  Tvar jádra přibližně kopíruje tvar buňky  Chromatin  Jadérko (nucleolus)  Jaderná membrána  Nukleoplazma Chromatin a chromosomy  Komplex DNA a proteinů  Zodpovědný za bazofilii buněčného jádra  DNA – 1,8m, 3×109bp, 20 000 strukturních genů (1,5%), nekódující RNA, regulační DNA sekvence, LINE, SINE, introny…  Složitá organizace  Heterochromatin, euchromatin  Karyotyp 46XX/XY Organizace chromatinu Chromosomy  Kondenzovaná vlákna chromatinu  Centromera  Telomery  Chromatidy Chromosomová teritoria  Interfázní chromosomy jsou nenáhodně uspořádány  Organizace transkripčně aktivních oblastí, chromatinu  Regulace transkripce, organizace jadérka… Xi Xa Jadérko  Nápadná oblast v buněčném jádře, dominantní u proteosynteticky aktivních buněk  Asociace s chromozomy  Buněčný cyklus  Syntéza rRNA a sestavování ribozomů JadérkoJaderný obal Chromozomy s geny pro rRNA • Fibrilární centra Obsahují chromozomální DNA (13,14,15,21,22) – geny kódující rRNA, RNA pol I, transkripční faktory) • Pars fibrosa Aktuálně transkribované ribozomální geny rRNA • Pars granulosa Sestavování ribozomů • Perinukleolární chromatin (asociovaný s jadérkem) Jadérko Chromosomové smyčky – Fibrilární centra Pars fibrosa Pars granulosa Jaderná membrána Nukleoplazma NOR Transkripční oblasti rRNA Ribosomální proteiny Transkripční faktory Pre-ribosomy Velká podjednotka Malá podjednotka Sestavení ribozomových podjednotek s mRNP Asemblovací a transportní faktory Jadérko  Variabilní morfologie – souvisí s aktivitou  Buněčný cyklus  Jaderný – cytoplazmatický shuttling  Komplexní role  Nucleostemin prstenčité retikulární kompaktní Jaderná membrána • Kontrolovaná permeabilita • Dvě lipidové dvouvrstvy a perinukleární prostor (40-70nm) • Vnější membrána kontinuální s ER • Vnitřní – rigidní, intermediární filamenta – jaderná lamina ( lamin) • Jaderné póry, 60-70nm ( nucleoporiny) • Jaderný lokalizační signál ( importin) • Inflammation response • Apoptosis • Drug resistance • Survival • … Organely x inkluze • Mitochondrie • Endoplazmatické retikulum • granulární – rER /GAR/ • agranulární – sER /AER/ • Golgiho aparát • Lyzosomy a endosomy • Peroxisomy • Ribosomy (6S+40S, 70S) • Centrioly Tloušťka: 0.5-1 µm Délka:1-10 µm  Vnější a vnitřní membrána  Elementární partikule (F1/ATP syntetáza)  Matrix  Ribozomy (50S+30S; 70S)  Cirkulární DNA  ATP syntéza – oxidativní fosforylace  Apoptóza  Metabolismus Mitochondrie Mitochondrie Mitochondrie  Integrita mitochondriálních membrán je pro buňku kritická Endoplazmatické retikulum • GER • proteosyntéza a export • AER • lipidový a cholesterolový metabolismus (syntéza steroidních hormonů) • syntéza membrán • detoxikace určitých látek a toxinů • metabolismus glykogenu GER a AER cisterny síť tubulů a váčků Ca++ zásobárna (pool) GER a AER basofilní x acidofilní cytoplazma fundus ventriculi ribosomy, GER→basofilie Ribosomy monosomy x polysomy (vzhled spirál nebo roset) Prokaryotické ribosomy (70S; 30S+50S) Eukaryotické ribosomy (80S; 40S+60S) Ribosomy a antibiotika 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 Enzymy degradující všechny biologické polymery Google Lyzosomy ATLAS EM Snímky 1-15; 23; 32; 35-36; 42; 43; 45; 46 Děkuji za pozornost Pro další studium: Např. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books