Komunikační systém buňky

Do komunikačního systému buňky řadíme:

1. plazmatickou membránu
2. jádro
3. jadérko

Cytoplazmatická membrána

• jednotková (třívrstevná struktura) = biologická
• silná 7–10 nm, viditelná v elektronovém mikroskopu
• selektivní bariéra (reguluje průchod určitých materiálů dovnitř a ven), na povrchu s receptory
• mezi funkce cytoplazmatické membrány patří:

1. udržování gradientů
2. přenos vzruchu
3. buněčné rozpoznávání
4. komunikace (interakce) s prostředím

Složení

Plazmatická membrána (CM) je složena z: fosfolipidů a cholesterolu ("lepidlo"), bílkovin a oligosacharidů spojených kovalentní vazbou k některým proteinům a lipidům. Membránové lipidy jsou nejstabilnější když jsou hydrofobní řetězce uprostřed a hydrofilní na okraji. Tyto 2 vrstvy nejsou totožné. Některé lipidy mohou mít navázány oligosacharidy → glykolipidy a ty vyčnívají nad rovinu → obě vrstvy nejsou souměrné.

Jsou v ní obsaženy glykosylované proteiny integrální a periferní. Integrální proteiny jsou zabudovány přímo do lipidové dvouvrstvy a periferní proteiny jsou volněji připoutány k zevnímu či vnějšímu povrchu membrány → jsou snadno oddělitelné od membrány, integrální – složitě, pomocí detergentů. Integrální proteiny jsou rozmístěny v podobě globulárních molekul vmezeřených mezi molekuly lipidů. Některé vyčnívají méně, jiné vyčnívají na obou stranách (často kanály k přenosu např. iontů).

• nad povrch často vyčnívají glykoproteiny i proteoglykany → podstatná součást specifických molekul = receptorů
• integrální proteiny jsou schopny pohybu difúzí v rovině buněčné membrány → čapkování (= capping) => shromažďování integrálních proteinů v určitém místě cytoplazmatické membrány
• fluidní mozaikový model membránové struktury – polotekutá fosfolipidová dvojvrstvá a proteiny, které tvoří "mozaiku"

Průnik látek přes membránu

Látky pronikají přes cytoplazmatickou membránu několika mechanismy:

• pinocytóza = „buněčné pití“ – tekutina je zachycena do malých invaginací buněčné membrány a ve formě pinocytárních váčků putuje od membrány do nitra buňky, cestou často splyne s lysozomy; někdy ale může docestovat až na opačný pól buňky, kde opět splyne s CM a uvolní svůj obsah na povrch buňky → transcytóza
• endocytóza – nutná přítomnost receptorů (volně, nebo povlečené jamky – coated pits)
• fagocytóza – „buněčné pojídání“ – k pojídání bakterií, plísní, poškozených buněk, nepotřebných složek; extracelulární výběžky se po přisednutí bakterie na CM prodlouží a bakterii obejmou, pak se spojí a bakterie je uvězněna ve fagocytické vakuole; s vakuolou splývají lysozomy a tím bakterii zničí
• exocytóza – splývání částic s CM → tím je membrána neporušena a obsah je vyloučen extracelulárně
• membránová přeprava = během endocytózy se úseky CM mění na endocytární váčky a během exocytózy se zase membrána vrací zpět na povrch

Mezibuněčná komunikace

Zprostředkování signálu – potřeba komunikace buněk mezi sebou – 3 způsoby komunikace:

1. vylučování chemické látky;
2. syntéza signálních molekul a jejich zabalení do CM váčků → ovlivnění buňky v bezprostředním fyzickém kontaktu;
3. vytvoření buněčných spojení dovolujících vzájemnou výměnu malých molekul.

Extracelulární signální molekuly zprostředkují trojí druh spojení:

1. endokrinní signalizace – hormony jsou k cílovým buňkám dopravovány krví;
2. parakrinní signalizace – chemické mediátory jsou rychle metabolizovány → účinkují jen na nejbližší buňky;
3. synaptické signalizace – působení neurotransmiterů pouze na přilehlé nervové buňky ve zvláštních kontaktních oblastech.

Povrchová specializace buňky

• apikální – mikroklky, kartáčový lem, řasinky
• laterální – utěsňující (zonula occludens), adhezivní (zonula adherens a desmozomy) a nexy
• bazální (bazolaterální labyrint) – transport vody a iontů, adhezivní – hemidesmosomy a fokální adheze.

Jádro

• dokonale uspořádaná DNA (může být částečně i úplně zdvojována s nepatrnými defekty i zcela bez chyb)
• kulovitá nebo protáhlá struktura umístěná obvykle ve středu buňky
• mezi 5–10 μm
• skládá se z: jaderné mebrány, chromatinu, jadérka a jaderné matrix

Jaderný obal

• ve světelném mikroskopu jako tenká linie ohraničující jádro
• v elektronovém je jádro obklopeno dvojicí paralelně uspořádaných jednotkových membrán oddělených úzkým prostorem = perinukleární cisternou
• fibrózní lamina – proteinová struktura těsně přidružená k vnitřní vrstvě jaderného obalu; neobklopuje perinukleární póry; je tvořena třemi hlavními polypeptidy – součástmi jaderné matrix – laminy; s fibrózní laminou je spojen chromatin centromer interfazických chromosomů
• k zevnímu listu jaderného obalu jsou často přisedlé polyribosomy a tato část jaderného obalu někdy přímo souvisí s drsným endoplazmatickým retikulem
• po obvodu jaderného obalu v místech splynutí vnitřního a zevního listu jsou vytvořeny okrouhlé otvory → jaderné póly (= oktamery, spojení mezi jádrem a cytoplazmou, překryty elektrodenzní vrstvou)

Chromatin

Rozlišujeme 2 typy chromatinu:

1. heterochromatin – elektrodenzní, viditelný i ve světelném mikroskopu (bazofilní shluky nukleoproteinů)
2. euchromatin – organizovaná struktura, pouze v elektronovém mikroskopu (světlé skvrny)

• intenzita zbarvení jader chromatinem slouží k identifikaci různých typů buněk a tkání ve světelném mikroskopu
• složen ze svinutých řetězců DNA vázaných na histony
• základní strukturní jednotkou je nukleosom – ze 4 typů histonů tvořících jádro po dvou kopiích H2A, H2B, H3 a H4 ovinuté 166 páry bází; další segment o 48 Bp tvoří spojovací článek mezi sousedními nukleosomy a k tomuto řetězci se váže H1 nebo H5; struktura korálků navlečených na niti
• největší podíl DNA, obsahuje tedy nejvíc genetické informace
• syntéza prekurzorů pro mRNA, rRNA, tRNA
• více aktivní jsou buňky se světlejšími jádry (větší prostor pro transkripci)
• sexchromatin = v buňkách samic většiny savců, je to jeden z dvojice X chromosomů, pevně spiralizovaný, je inaktivní; malá hrudka přisedlá k jádru, nebo ve formě paličkovitého přívěsku jader

Jadérko

• latinsky nucleolus, velikost do 1 μm
• bohatý na rRNA a proteiny
• v barvení HE je bazofilní
• v elektronovém mikroskopu má 3 části – nukleolární organizátor, pars fibrosa a pars granulosa
• organizátor jadérka (NO) kóduje RNA, rozložen na 5-ti párech lidských chromosomů (na akrocentrických)
• pars fibrosa těsně souvisí s NO, klubko 5–10 nm ribonukleoproteinových vláken složené z primárních transkriptů genů pro rRNA
• pars granulosa sestává z granul o průměru 15–20 nm → dozrávající ribosomy

Jaderná matrix

Jaderná matrix je amorfní substance vyplňující prostory mezi chromatinem a nukleony

• složena především z proteinů, metabolitů a iontů
• součástí je i fibrósní lamina jaderného obalu

Děje probíhající v jádře

• transkripce, replikace
• syntéza 3 typů RNA
• řídící centrum všech buněčných struktur a funkcí

Odkazy

Použitá literatura

• JUNQUIERA, L. Carlos, José CARNEIRO a Robert O. KELLEY. Základy histologie. 1. vydání. Jinočany : H & H 1997, 1997. 502 s. ISBN 80-85787-37-7.