Μια εξωτερική µεµβράνη Τα κύτταρα συντίθενται από διάλυµα πρωτεϊνών, ηλεκτρολυτών και υδατανθράκων Με τη βοήθεια εσωτερικών µεµβρανικών συστηµάτων δια

Transcript

1 Πόσα είναι τα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισµού; Περισσότερα από 200

2 Μια εξωτερική µεµβράνη Τα κύτταρα συντίθενται από διάλυµα πρωτεϊνών, ηλεκτρολυτών και υδατανθράκων Με τη βοήθεια εσωτερικών µεµβρανικών συστηµάτων διαιρείται σε εξειδικευµένες λειτουργικές περιοχές (οργανίδια) Το σχήµα και η ρευστότητά του καθορίζονται από τον κυτταροσκελετό

3 Ο Ο πυρήνας Μιτοχόνδρια Ενδοπλασµατικό δίκτυο Συσκευή Golgi Τα κυστίδια Τα λυσοσώµατα Τα υπεροξειδοσώµατα

4 Η δοµή της κυτταρικής µεµβράνης βασίζεται σε µια διπλοστιβάδα λιπιδίων, η οποία περιέχει εξειδικευµένες πρωτεΐνες σε συνδιασµό µε επιφανειακούς υδατάνθρακες.

5 Αποτελεί ένα ρευστό µέσο που επιτρέπει την πλευρική διάχυση των µεµβρανικών πρωτεϊνώνκαι διευκολύνει την κινητικότητα του κυττάρου Επιτρέπει την ελεγχόµενη διαπερατότητα των χηµικών ουσιών λόγω της πολικής σύνθεσης των µορίων των λιπιδίων

6 Λειτουργούν ως υποδοχείς για τη λήψη σηµάτων από άλλα κύτταρα Παρουσιάζουν ειδική ενζυµατική δραστηριότητα

7 Παθητική ιάχυση ιευκολυνόµενη διάχυση Ενεργητική µεταφορά

8 Παρατηρείται λόγω ιοντικού πρανούς ή κλίσης συγκέντρωσης µεταξύ των δύο πλευρών της κυτταρικής µεµβράνης. Τα λιπίδια και οι λιποδιαλυτοί µεταβολίτες,, πχ η αιθανόλη, και αέρια πχ το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα µεταφέρονται µε αυτόν το τρόπο. Μολονότι η κυτταροπλασµατική µεµβράνη παρεµποδίζει τη ελεύθερηδίοδο υδρόφιλων µορίων, ορισµένα µικρά µόρια (πχ ουρία, νερό) και ορισµένα ανόργανα ιόντα (πχ διττανθρακικά) έχουν την ικανότητα να µετακινούνται κατά µήκος ηλεκτροχηµικών και οσµωτικών κλήσεων και να διαπερνούν τη µεµβράνη µέσω υδρόφιλων περιοχών της, η ακριβής φύση των οποίων δεν έχει διευκρινισθεί.

9 Εξαρτάται από τη διαφορά συγκέντρωσης µεγαλύτερων υδρόφιλων µεταβολιτών (πχ γλυκόζη, αµινοξέα) µέσα και έξω από το κύτταραο. Είναι παθητική διεργασία,, η οποία προϋποθέτει την παρουσία των λεγόµενων «φορέων», µόρια µε τα οποία συνδέονται εκλεκτικά και αναστρέψιµα ορισµένοι µεταβολίτες.

10 Είναι ανεξάρτητη από τη διαφορά συγκέντρωσηςκαι και συχνά, αφορά µεταφορά ουσιών σε αντίθετη φορά από εκείνη του διαµορφοµένου πρανούς. Κλασικό παράδειγµα αποτελεί η συνεχής µεταφορά ιόντων µέσα και έξω από το κύτταραο, διαδικασία που απαιτεί την κατανάλωση ενέργειας υπό τη µορφή ATP. Η ενεργητική µεταφορά επιτελείται µέσω ενεργών πόρων- διαύλων, οι οποίοι αποτελούνται από διαµεµβρανικές πρωτεΐνες. Οι δίαυλοι µπορεί να είναι θυριδωτοί ή µη θυριδωτοί. Οι µη θυριδωτοί δίαυλοι είναι µόνιµα ανοικτοί, ενώ οι θυριδωτοί απαιτούν την παρουσία ενός ερεθίσµατος (αλλαγή διαφοράς δυναµικού, παρουσία προσδετικού µορίου, Gπρωτεΐνη, νευροδιαβιβαστικές ουσίες, κλπ), για τη διάνοιξη της πύλης.

11 Ενδοκυττάρωση: µεταφορά υλικού µέσα στο κύτταρο µέσω ενδοσωµάτων που σχηµατίζονται από τα επικαλυµένα κυστίδια Εξωκυττάρωση: εκκαθάριση υλικού από τα κύτταρα µε συνένωση κυστιδίων και επιφανειακής κυτταρικής µεµβράνης και αποβολή του περιεχοµένου του κυστιδίου

12

13 ιακυττάρωση: µετακίνηση υλικού από τη µια µεριά του εξωκυτταρίου χώρου στην άλλη µε τη διαµεσολάβηση των µικροκοιλάνσεων που σχηµατίζουν κυστίδια Ποτοκυττάρωση: συγκέντρωση από τον εξωκυττάριο χώρο µικρών µορίων και µεταφορά τους µέσα στο κύτταροµε τη διαµεσολάβηση των µικροκοιλάνσεων που δεν σχηµατίζουν κυστίδια

14

15

16 Πινοκυττάρωση: µεταφορά υγρών και µικρών µορίων µέσα στο κύτταρο µέσω ενδοσωµάτων Πινοκυττάρωση: :

17 Βασική ανεξάρτητη εκκριτική οδός: Η έκκριση συντελείται µε συνεχή σύντηξη κυστιδιών µε την επιφανειακή µεµβράνη Ελεγχόµενη εκκριτική οδός: Η σύντηξη των εκκριτικών κυστιδίων µε την επιφάνεια πυροδοτείται µέσω µηνύµατος προς το κύτταρο

18 Πλούσιο σε ενζυµατικά στοιχεία Νηµατοειδείς πρωτεΐνες που σχηµατίζουν το κυτταροσκελετό Προϊόντα µεταβολισµού (γλυκογόνο, ελεύθερα λιπίδια) Πολυάρυθµα ριβοσώµατα

19 Μικρά ηλεκτρονιο πυκνωτικά βασεόφιλα σωµατίδια Συντονίζουν τη λειτουργία του mrna και trna στη παραγωγή πεπτιδικών αλύσεων κατά τη διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Κάθε ριβόσωµα συγκρατείται από µια µικρή υποµονάδα που συνδέεται µε το RNAκαι µια µεγάλη υποµονάδα που καταλύει το σχηµατισµό των πεπτιδικών δεσµών Αποτελούνται από ειδικό rrnaπου παράγεται στο πυρήνιοκαι από ειδικές πρωτεΐνες

20 Κυλινδρικά σωµατίδια µήκους 0,5-2µm Έχουν εξαιρετικά αδιαπέραστη εξωτερική µεµβράνη ιαφέρουν σε µορφολογία µεταξύ των κυττάρων Είναι η κύρια θέση για την οξειδωτική φωσφορυλίωση Πολλαπλασιάζονται ανεξάρτητα από το υπόλοιπο κύτταρο Περιέχουν δικό τους γενετικό υλικό Περιέχουν δικά τους συστήµατα πρωτεϊνοσύνθεσης

21 Εξωτερική µεµβράνη Περιέχει ειδικές πρωτεΐνες µεταφοράς (πορίνη) που επιτρέπουν ελεύθερη διαπερατότητα σε µόρια µε ΜΒ<10kD. Εσωτερική µεµβράνη Αδιαπέραστη στα µικρά ιόντα Επιτρέπει τη δηµιουργία ηλεκτροχηµικής διαβάθµισης κατά την παραγωγή κυτταρικών µεταβολιτών υψηλής ενέργειας Εµφανίζει πολλαπλές πτυχώσεις στις οποίες εντοπίζονται τα ένζυµα της αναπνευστικής αλυσίδας και η συνθετάση του ATP

22 Ο διαµεµβρανικός χώρος περιέχει: Μεταβολίτες που διαχέονται διαµέσου της εξωτερικής µεµβράνης ATP Ιόντα που αντλούνται από το χώρο της µητρικής ουσίας κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση Μιτοχονδριακό DNAκαι ένζυµα υπεύθυνα για τη µεταγραφή του

23 Αποτελεί µεµβρανώδες όργανο µε τη µορφή επιπέδων, στρογγυλεµένων ή σωληνοειδών κυστιδίων Λειτουργίες ιαχωρισµός των πρόσφατα σχηµατισµένων πρωτεϊνών Περιορισµένη πρωτεόλυση του σηµατοδότη πρόσφατα σχηµατισµένων πρωτεϊνών Αρχική γλυκοζυλίωση γλυκοπρωτεϊνών Υστεροµεταφραστική τροποποίηση αµινοξέων Συνάθροιση πολυαλυσιδικών αµινοξέων Σύνθεση λιπιδίων ιάσπαση ενδογενών και εξωγενών ουσιών

24 Αναγνωρίζεται σε κύτταρα ειδικευµένα στην έκκριση πρωτεϊνών Το όνοµά του υπονοεί την παρουσία ριβοσωµάτων και πολυριβοσωµάτων στην επιφάνεια των µεµβρανών του Λειτουργίες ιαχωρισµός των πρόσφατα σχηµατισµένων πρωτεϊνών Γλυκοζυλίωση γλυκοπρωτεϊνών που περιέχουν Ν-δεσµευµένους ολιγοσακχαρίτες Σχηµατισµό φωσφολιπιδίων Υστεροµεταφραστική τροποποίηση πρόσφατα σχηµατισµένων πολυπεπτιδίων Συνάθροιση πολυαλυσιδικών αµινοξέων Σύνθεση λιπιδίων

25

26 Είναι ένα σύστηµα µεµβρανών όπου γίνεται η επεξεργασία των πρωτεϊνώνκαι η σύνθεση των λιπιδίων (φωσφολιπιδίων) της µεµβράνης Τα ένζυµα που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση των λιπιδίων εντοπίζονται στην εξωτερική επιφάνειά του για να έχουν άµεση προσπέλαση στα πρόδροµα µόρια των λιπιδίων Μετά τη σύνθεσή τους τα φωσφολιπίδια µεταπηδούν στο έσω µεµβρανικό τµήµα µε τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών µεταφοράς (flipases)

27

28

29 Είναι ένα σύστηµα µεµβρανών που µετέχει στην ταξινόµηση, αποθήκευση και µεταφορά των κυτταρικών προϊόντων Χωρίζεται στην: συνθετική, ενδιάµεση και εκκριτική επιφάνεια Λειτουργίες Τροποποίηση των µακροµορίων µε προσθήκη σακχάρων (σχηµατισµός ολιγοσακχαριτών) Πρωτεολυτική επεξεργασία Ταξινόµηση και αποθήκευση µακροµορίων σε ειδικά κυστίδια

30

31 Είναι µικρά σφαιρικά οργανίδια που περιβάλλονται από µεµβράνη Σχηµατίζονται από εκβλαστήσεις προϋπάρχουσας µεµβράνης από την οποία αποσπώνται Λειτουργίες Μεταφέρουν ή αποθηκεύουν υλικό µέσα στην κοιλότητά τους Επιτρέπουν την ανταλλαγή κυτταρικής µεµβράνης µεταξύ των διαφόρων κυτταρικών διαµερισµάτων

32 Ενδοκυτταρικά (πινοκυτταρικά ή φαγοκυτταρικά) που δηµιουργούνται από την κυτταρική µεµβράνη Μεταφορικά και εκκριτικά που προέρχονται από τη συσκευή Golgi Μεταφορικά που προέρχονται από το Ε Λυσοσώµατα Υπεροξειδοσώµατα

33

34 Οι πρωτεΐνες του κυτταροσκελετού σχηµατίζουν νηµάτια που στερεώνουν την εσωτερική δοµή του κυττάρου Προσφύονται στις κυτταρικές µεµβράνες και µεταξύ τους και σχηµατίζουν ένα τρισδιάστατο εσωτερικό σκελετό που βρίσκεται σε συνεχή δυναµική κατάσταση δόµησης, αποδόµησης και σταθερότητας Λειτουργίες ιευκόλυνση της κινητικότητας των κυττάρων Η Η συνοχή των κυττάρων Η Η µετφορά υλικού στο κυτοσόλιο ιατήρηση της κυτταρικής αρχιτεκτονικής Η Η διαίρεση του κυττάρου σε λειτουργικές ευδιάκριτες περιοχές

35

36 Τύποι Τα µικρονηµάτια ( =5nm)συντίθενται από την πρωτεΐνη ακτίνη Τα ενδιάµεσα νηµάτια ( =10nm) συντίθενται από 6 κύριες πρωτεΐνες Οι µικροσωληνίσκοι ( =25nm) συντίθενται από 2 υποµονάδες της πρωτεΐνης σωληνίνης

37 Αποτελεί το 5% του συνόλου της πρωτεΐνης Είναι σφαιρική πρωτεΐνης(g-ακτίνη)που πολυµερίζεται και σχηµατίζει νηµάτια (F-ακτίνη ακτίνη) Παρατηρείται πολική διάταξη των νηµατίων της ακτίνης 6 διαφορετικοί µοριακοί τύποι

38

39 Στερεώνουν τα εσωτερικά οργανίδια και καθοδηγούν την κίνηση κατά την ενδοκυττάρια µεταφορά Σχηµατίζονται από 2 πρωτεϊνικές υποµονάδες που πολυµερίζονται συνδεόµενες µεταξύ τους µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία πρωτονηµατίων Τα πρωτονηµάτια διατάσσονται σε οµάδες των 13 και σχηµατίζουν σωλήνες διαµέτρου 25 nm

40 Πολυµερίζονται και αποπολυµερίζονται και αυξάνουν ξεκινώντας από το κέντρο οργάνωσης των µικροσωληνίσκων (κεντρόσωµα) Σταθεροποιούνται συνδεδεµένοι µε άλλες πρωτεΐνες (MAPs) Η Η σταθεροποίηση υποβοηθείται από πρωτεΐνες που καλύπτουν το αυξητικό τους άκρο και αποφεύγεται ο αποπολυµερισµός

41

42 Αποτελείται από ένα ζεύγος κεντριολίων Τα κεντριόλια περιβάλλονται από ηλεκτρονιοπυκνωτική περιοχή που δρά ως πυρήνας πολυµερισµού των µικροσωληνίσκων Οι µικροσωληνίσκοι εξορµούν από το κεντρόσωµα ως ακτίνες (αστέρας)

43 Κυλινδρικός σχηµατισµός διαστάσεων 0,2X0,4 µm Αποτελείται από 9 τριάδες µικροσωληνίσκων Η Η διάταξή τους υποβοηθείται από συνδετικές πρωτεΐνες Παρατηρούνται ανά ζεύγη που σχηµατίζουν γωνίες

44 Λειτουργίες Οργανώνουν το κυτταροπλασµατικό δίκτυο των µικροσωληνίσκων τόσο στη φάση ηρεµίας όσο και κατά την κυτταρική διαίρεση Οργανώνουν την ανάπτυξη εξειδικευµένων µικροσωληνίσκων για τη δόµηση των κινουµένων κροσσών

45 Περιέχει το κυτταρικό DNA και το πυρήνιο Έχει σφαιρικό ή ωοειδές σχήµα διαµέτρου 5-10 µm Χρωµατίζεται µε βασεόφιλες χρωστικές Περιβάλλεται από µεµβράνη που είναι διάτρητη από πολυάριθµους πόρους

46 Περιέχει ειδικές µεµβρανικές πρωτεΐνες, που ενεργούν ως σηµεία πρόσδεσης για τις νηµατοειδείς πρωτεΐνες, οι οποίες σχηµατίζουν τον σκελετό που διατηρεί το σχήµα του πυρήνα Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούν πρωτεΐνες του πυρηνικού κυτταροσκελετού και ονοµάζονται λαµίνες

47 Περιβάλλει τον περιπυρηνικό χώρο,, ο οποίος συνέχεται µε την κοιλότητα του ενδοπλασµατικού δικτύουκαι και µπορεί να σχετίζεται µε τα ριβοσώµαταόπως το αδρό ενδοπλασµατικό δίκτυο

48 Στον πυρήνα η Ran-GDP µετατρέπεται σε Ran-GTP µέσω της RCC1 Οι πυρηνικοί πόροι περιέχουν διάφορες πρωτεΐνες που αποκαλούνται νουκλεοπορίνες Οι RaN-GTPάση ρυθµίζει την πυρηνοκυτταροπλασµατική µεταφορά Αλληλουχία πυρηνικής εισαγωγής + πρωτεϊνικό σύµπλοκο ινπορίνης α και β + Ran-GDP H Ran-GTP + εξπορίνες + αλληλουχία εξόδου Ran-GTP Ran-GBP1 Ran-GDP µέσω υδρόλυσης που ενεργοποιείται από τη Ran-GAP

49 Είναι η θέση σχηµατισµού του ριβοσωµικού DNA στο πυρήνα Είναι η θέση σύνθεσης των υποµονάδων των ριβοσωµάτων Αποτελεί µια σφαιρική περιοχή διαµέτρου 1-3 µm Το µέγεθός του ποικίλει ανάλογα µε τη µεταγραφική ικανότητα του κυττάρου

50 Η άµορφη µοίρα: Αντιστοιχεί στις µεγάλες αγκύλες µεταγραφόµενου DNA, που περιέχει τα γονίδια που κωδικοποιούν το rrna (NORs) Η Η ινώδης µοίρα: : Αντιστοιχείσε προϊόντα µεταγραφής γονιδίων που κωδικοποιούν το rrna, που αρχίζουν νασχηµατίζουν ριβοσώµατα Η Η κοκκιώδης µοίρα: Αντιστοιχεί σε ωριµότερες υποµονάδεςτων ριβοσωµάτων που περιέχουν rrna και πρωτεΐνες

51 Το DNAοργανώνεται σε νουκλεοσώµατα γύρω από τις ιστόνες. Tα νουκλεοσώµατα διατάσσονται σε έλικα για να σχηµατίσουν την χρωµατίνη Στα χρωµοσώµατα το DNA ελίσσεται πάλι σε υπερελικοειδή δοµή

52 Τυπικά περιελιγµένο νουκλεόνηµα

53 Πλακώδες καρκίνωµα Πολυάριθµα ευδιάκριτα ενδοχρωµατινικά κοκκία και σπάνια κοκκία περιχρωµατίνης

54 Αδενοκαρκίνωµα πνεύµονα Πολυάριθµα ευδιάκριτα κοκκία παραχρωµατίνης Αγγειοϊνωµα ρινοφάρυγγα Ευδιάκριτα κοκκία παραχρωµατίνης και πάχυνση της fibrous lamina

55 Ορίζεται ως το διάστηµα µεταξύ δύο επιτυχηµένων µιτωτικών διαιρέσεων µε αποτέλεσµα την παραγωγή δύο θυγατρικών κυττάρων

56 Κυτταροπλασµατικός κύκλος: διαδοχική ενεργοποίηση την κυκλινο-εξαρτώµενων κινασών παρουσία κυκλινών Πυρηνικός κύκλος: αντιγραφή DNA και συµπύκνωση των χρωµοσωµάτων Κεντροσωµικός κύκλος: Τα δύο κεντριόλια ενός κεντροσώµατος διπλασιάζονται κατά τη φάση S µετά τη φωσφοριλίωσηαπό την Cdk2των υποστρωµάτων φωσφοριλίωσης του κεντροσώµατος

57

58 Πρόφαση Μετάφαση Ανάφαση Τελόφαση

59

60

61

62

63

64 Τα σωµατικά κύτταρα υφίστανται έναν περιορισµένο αριθµό κυτταρικών διαιρέσεων µετά τις οποίες εισέρχονται σε φάση γήρανσης Τα καρκινικά κύτταρα έχουν απεριόριστη διάρκεια ζωής Τα τελοµερή είναι υπεύθυνα για την ακεραιότητα των χρωµοσωµάτων και αποτελούν το κυτταρικό βιολογικό ρολόι

65 Η Η εξέλιξη και ολοκλήρωση του κυτταρικού κύκλου δεν ελέγχεται µόνο από σύµπλοκα Cdk-κυκλίνης Οι ιστοί χρησιµοποιούν δύο επιπλέον στρατηγικές για τον περιορισµό του κυτταρικού πολλαπλασιασµού Περιορισµός των µιτογόνωνπαραγόντων οι οποίοι διεγείρουν την κυτταρική αύξηση Χρησιµοποίηση ρυθµιστικών γονιδίων που καταστέλουνενεργητικά τον πολλαπλασιασµό

66 Επάγει την απόπτωση Σταµατά τον κυτταρικό κύκλο όταν το κύτταρο υφίσταται επιβλαβές στρες

67

68

69 Μελάνωµα Σηµειώνεται η παρουσία κεντροσώµατος

70 Καρκίνωµα Σηµειώνεται η παρουσία τριπολικής µίτωσης

71 Αδενοκαρκίνωµα

72

73

74 Μελάνωµα Σηµειώνεται η παρουσία κεντροσώµατος

75 Καρκίνωµα Σηµειώνεται η παρουσία τριπολικής µίτωσης

76 Αδενοκαρκίνωµα

77

78 Στατικοί κυτταρικοί πληθυσµοί : Περιλαµβάνει κύτταρα που δεν διαιρούνται στους πλήρως αναπτυγµένους ιστούς (νευρικά κύτταρα, µυϊκά κύτταρα καρδιάς) ) Σταθεροί κυτταρικοί πληθυσµοί: Φυσιολογικά δεν διαιρούνται (κύτταρα ηπατικού παρεγχύµατος) Ανανεούµενοι κυτταρικοίν πληθυσµοί: Φυσιολογικά διαιρούνται σταθερά (κύτταρα αίµατος, καλυπτικού επιθηλίου ΓEΣ)

79 Τα αρχέγονα κύτταρα έχουν µερική ικανότητα περαιτέρω διαφοροποιήσηςκαι λειτουργούν ως διαιρούµενος κυτταρικός πληθυσµός για να παράγουν µια ποικιλία εξειδικευµένων κυττάρων

80 Ο προγραµµατισµένος κυτταρικός θάνατος αποτελεί ένα φυσιολογικό µέσο ελέγχου των διαιρούµενων κυτταρικών πληθυσµών

81 Αποτελεί την πιο σηµαντική µορφή προγραµµατισµένου κυτταρικού θανάτου κατά την οποία τα κύτταρο κατακερµατίζεται και πέπτεται από γειτωνικά κύτταρα

82

83

84

85