ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Δ.ΑΡΕΘΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Δ.ΑΡΕΘΑ

ΚΥΤΤΑΡΟ 2 Κατά την Βιολογία, κύτταρο ονομάζεται η βασική δομική και λειτουργική μονάδα που εκδηλώνει το φαινόμενο της ζωής. Έτσι, ως κύτταρο νοείται το μικρότερο δομικό συστατικό της έμβιας ύλης, που αποτελείται από μια συστηματικά οργανωμένη ομάδα μορίων, που βρίσκονται σε δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Το κύτταρο διαθέτει μορφολογική, φυσική και χημική οργάνωση και την ικανότητα της αφομοίωσης, της ανάπτυξης και της αναπαραγωγής. Είναι μια μονάδα της ζωής ανεξάρτητη ως προς την αυτορύθμιση και την προσαρμοστικότητά του σε σχέση με το περιβάλλον.

ΚΥΤΤΑΡΟ 3 Οι οργανισμοί διακρίνονται σε μονοκύτταρους και πολυκύτταρους. Ο χώρος εντός του οποίου βιώνουν τα κύτταρα των πολυκύτταρων οργανισμών ονομάζεται μεσοκυττάριο υγρό. Μεγάλες ομάδες ομοειδών κυττάρων, κατά σύσταση και ορισμένη φυσιολογική λειτουργία, χαρακτηρίζονται ιστοί, (π.χ. μυϊκός ιστός), οι οποίοι και αποτελούν την μονάδα δεύτερης τάξης στον ανθρώπινο οργανισμό, μετά τα κύτταρα.

ΚΥΤΤΑΡΟ 4 Καθένα από τα 75 τρισεκατοµµύρια κύτταρα του ανθρώπινου σώµατος είναι ένας ζωντανός οργανισµός Το τυπικό ευκαρυωτικό κύτταρο αποτελείται από δύο κυρίως µέρη: (I)Τον πυρήνα (γενετικό υλικό) και (II)Το κυτταρόπλασµα Πυρήνας Γενετικό υλικό

ΚΕΙΜΕΝΟ 5 Το κύτταρο χωρίζεται από το γύρω περιβάλλον µε την κυτταρική ή κυτταροπλασµατική µεµβράνη Ο πυρήνας χωρίζεται από το κυτταρόπλασµα µε την πυρηνική µεµβράνη Οι διάφορες ουσίες που απαρτίζουν το κύτταρο ονοµάζονται πρωτόπλασµα ή κυτταρόπλασµα Το κυτταρόπλασµα αποτελείται από νερό, ηλεκτρολύτες, πρωτεΐνες, λιποειδή και υδατάνθρακες

α) Η κυτταροπλασµατική µεµβράνη. Περιβάλλει τελείως το κύτταρο Αποτελείται από πρωτεΐνες και λιποειδή 6 Τροποποιηµένο από Guyton

Λιποειδικός φραγµός της κυτταρικής µεµβράνης: Το βασικό στοιχείο της κυτταρικής µεµβράνης είναι µια λιποειδική διπλή στοιβάδα που εκτείνεται σε ολόκληρη την κυτταρική επιφάνεια Μέσα σε αυτό το λιποειδικό στρώµα βρίσκονται διάσπαρτα µεγάλα σφαιρικά µόρια πρωτεΐνης 7 Τροποποιηµένο από Guyton

Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της διπλής λιποειδικής στοιβάδας είναι ότι πρόκειται για υγρό και όχι στερεό, δηλαδή τµήµατα της µεµβράνης µπορούν κυριολεκτικά να ρέουν από το ένα σηµείο της στο άλλο. Η µεµβράνη είναι ηµιδιαπερατή και έτσι επιτυγχάνεται η εκλεκτική διαπερατότητα των διαφόρων ουσιών στο εσωτερικό του κυττάρου. 8 Τροποποιηµένο από Guyton

9 Υδατάνθρακες της µεµβράνης: Απαντώνται σχεδόν αποκλειστικά στην εξωτερική επιφάνεια. Είναι το γλυκοζυλιωµένο τµήµα µορίου γλυκοπρωτεϊνών που προεξέχει προς την εξωτερική επιφάνεια Τροποποιηµένο από Guyton

Η πυρηνική µεµβράνη: Είναι δύο µεµβράνες που η µία περιβάλλει την άλλη αφήνοντας έναν ευρύ χώρο µεταξύ τους Η δοµή είναι ίδια µε της κυτταρικής µεµβράνης Στα σηµεία όπου οι δύο µεµβράνες συγχωνεύονται δηµιουργούνται πόροι µέσω των οποίων µπορούν να διακινηθούν ουσίες από και προς το κυτταρόπλασµα 10 Τροποποιηµένο από Guyton

Το ενδοπλασµατικό δίκτυο. Πρόκειται για ένα συνεχές δίκτυο σωληνοειδών και επίπεδων κυστικών σχηµατισµών, που αποτελείται από διπλές λιποειδικές πρωτεϊνικές µεµβράνες και βρίσκονται µέσα στο κυτταρόπλασµα 11 Ενδοπλασματικό δίκτυο

12 1. Πυρηνίσκος 2. Πυρήνας 3. Ριβόσωμα 4. Κυστίδιο 5. Τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο (ΕΔ) 6. Συσκευή Golgi 7. Κυτταροσκελετός 8. Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο 9. Μιτοχόνδρια 10. Κενοτόπιο 11. Κυτταρόπλασμα 12. Λυσόσωμα Το ενδοπλασµατικό δίκτυο - λειτουργίες Οι ουσίες που σχηµατίζονται σε διάφορα µέρη του κυττάρου µπαίνουν στους χώρους του ενδοπλασµατικού δικτύου και από εκεί µεταφέρονται σε άλλα σηµεία του κυττάρου. Επίσης, η µεγάλη επιφάνεια του δικτύου, καθώς και τα πολλά ενζυµικά του συστήµατα, προµηθεύουν το µηχανικό εξοπλισµό για µεγάλο µέρος των µεταβολικών λειτουργιών του κυττάρου.

Το καλυπτόµενο µε ριβοσώµατα δίκτυο ονοµάζεται τραχύ ή αδρό ενδοπλασµατικό δίκτυο, ενώ το ακάλυπτο ονοµάζεται λείο ενδοπλασµατικό δίκτυο. 13 (1) Πυρηνική μεμβράνη, (2) Πυρηνικός πόρος, (3) Αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο, (4) Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, (5) Ριβόσωμα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου, (6) Μεταφερόμενες πρωτεΐνες, (7) Κυστίδια, (8) Σύμπλεγμα Golgi, (9) Πλευρά cis Golgi, (10)Πλευρά trans Golgi, (11)Ενδιάμεση περιοχή.

Διάγραμμα της εκκριτικής διαδικασίας από το ενδοπλασματικό δίκτυο (πορτοκαλί χρώμα) και του σωματίου Golgi (ροζ χρώμα) (1) Πυρινική μεμβράνη, (2) Πυρινικός πόρος, (3) Αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο, (4) Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, (5) Ριβόσωμα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου, (6) Μεταφερόμενες πρωτεΐνες, (7) Κυστίδια, (8) Σύμπλεγμα Golgi, (9) Πλευρά cis Golgi, (10)Πλευρά trans Golgi, (11)Ενδιάμεση περιοχή. Συσκευή του Golgi. Αποτελεί σύµπλεγµα µεµβρανών και βρίσκεται κοντά στον πυρήνα Λειτουργεί: ως εκκριτικό όργανο ως συνθετικό όργανο (συνθέτει υδατάνθρακες και σακχαριδικά πολυµερή)

Σύμπλεγμα Golgi 15 Έχει στενή σχέση µε το ενδοπλασµατικό δίκτυο και λειτουργεί σε συνδυασµό µε αυτό Από το ενδοπλασµατικό δίκτυο µέσω µεταφορικών κυστιδίων οι ουσίες µεταφέρονται στη συσκευή του Golgi Στη συνέχεια υφίστανται επεξεργασία για να σχηµατίσουν εκκριτικά κυστίδια, λυσοσώµατα ή άλλα κυτταροπλασµατικά συστατικά Τροποποιηµένο από Guyton

Τα εκκριτικά κοκκία, που µετακινούνται προς τα όρια του κυττάρου, συγχωνεύονται µε αυτά και αποβάλλονται στον εξωκυττάριο χώρο 16 Τροποποιηµένο από Guyton

ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ 17 Το κυτταρόπλασµα και τα οργανύλιά του Το κυτταρόπλασµα είναι γεµάτο από διάσπαρτα µικρά και µεγάλα σωµατίδια και οργανύλια Το διαυγές υγρό στο οποίο βρίσκονται κατάσπαρτα τα σωµατίδια υαλόπλασµα και περιέχει κυρίως: λέγεται νερό διαλυτές πρωτεΐνες σάκχαρα ηλεκτρολύτες µικρές ποσότητες λιποειδών

Μέσα στο κυτταρόπλασµα βρίσκονται τα ακόλουθα οργανίδια: 18 1)Τα µιτοχόνδρια Ονοµάζονται ενεργειακοί σταθµοί του κυττάρου Προσλαµβάνουν ενέργεια από τις θρεπτικές ουσίες και οξυγόνο και την προµηθεύουν στο κύτταρο σε µορφή χρησιµοποιήσιµη για την πραγµατοποίηση όλων των λειτουργιών του. Έχουν σχήµα σφαιρικό ή ωοειδές.

ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ 19 Αποτελούνται από δύο µεµβράνες µε διπλή στοιβάδα λιποειδών και πρωτεΐνης η κάθε µία: µία εξωτερική και µία εσωτερική µεµβράνη Η δεύτερη µεµβράνη παρουσιάζει πολλές πτυχώσεις που παρουσιάζουν ακρολοφίες πάνω στις οποίες βρίσκονται προσκολληµένα τα οξειδωτικά ένζυµα του κυττάρου Τροποποιηµένο από Guyton

ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ 20 Ο εσωτερικός χώρος του µιτοχονδρίου είναι γεµάτος από µια ζελατινώδη θεµέλια ουσία, που περιέχει ένζυµα για την παραγωγή ενέργειας από τις θρεπτικές ουσίες. Τα ένζυµα αυτά δρουν σε συνδυασµό µε τα οξειδωτικά ένζυµα των ακρολοφιών για το σχηµατισµό µε την οξείδωση των θρεπτικών ουσιών, διοξειδίου του άνθρακα και νερού. Τροποποιηµένο από Guyton

Η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιµοποιείται για τη σύνθεση της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ), µιας ουσίας πλούσιας σε ενέργεια. Τα µιτοχόνδρια περιέχουν δικό τους DNA, ανεξάρτητο από το πυρηνικό DNA, έτσι ώστε δύνανται να αναπαράγονται αυτοτελώς µε απλή διχοτόµηση. 21

Τα μιτοχόνδρια σε μεγάλη ποσότητα εμφανίζονται σε κύτταρα με υψηλές 22 απαιτήσεις σε ενέργεια (μυϊκά κύτταρα, νευρικά κύτταρα, κύτταρα των αισθητηρίων οργάνων, ωάρια, κ.λπ.). Στα μυϊκά κύτταρα της καρδιάς, έχουμε ποσοστό μιτοχονδρίων 36%. Ευκαρυωτικά κύτταρα που θα χάσουν τα μιτοχόνδριά τους δεν μπορούν πλέον να αναζωογονηθούν. Ωστόσο, υπάρχουν και ευκαρυωτικά κύτταρα χωρίς μιτοχόνδρια (π.χ. ορισμένα πρωτόζωα). Μέχρι σήμερα, έχουν γνωστοποιηθεί περίπου 50 ασθένειες οφειλόμενες στα μιτοχόνδρια (μιτοχονδριοπάθειες) οι οποίες συμπεριλαμβάνονται στα μεταβολικά νοσήματα. Ο ρόλος των μιτοχονδρίων είναι η εξασφάλιση ενέργειας. Τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για τον μεταβολισμό των βιολογικών μακρομορίων που προσλαμβάνουν οι οργανισμοί με τις τροφές. Έτσι, με τη βοήθεια των μιτοχονδρίων τα κύτταρα διασπούν τους υδατάνθρακες και τα λίπη, συνθέτοντας μόρια τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), μέσω της διαδικασίας της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Η διαδικασία αυτή είναι αερόβια και συντελείται διαμέσου ενός πολύπλοκου διαμεμβρανικού ενζύμου που βρίσκεται στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου και ονομάζεται ATP-συνθετάση. Οξειδωτική φωσφορυλίωση ATP

Οξειδωτική φωσφορυλίωση 23

Μέσα στο κυτταρόπλασµα βρίσκονται τα ακόλουθα οργανίδια: 24 2) Τα Λυσοσώµατα Α π ο τ ε λ ο ύ ν τ ο ενδοκυττάριο πεπτικό σύστηµα, που επιτρέπει στο κύτταρο να πέπτει και να αποµακρύνει µε αυτόν τον τρόπο άχρηστες ουσίες και δοµές, ιδιαίτερα αυτές που έχουν υποστεί βλάβες ή είναι ξένες για το κύτταρο, π.χ. µικρόβια λυσόσωµα Τροποποιηµένο από Guyton

Μέσα στο κυτταρόπλασµα βρίσκονται τα ακόλουθα οργανίδια: 25 2) Τα Λυσοσώµατα Περιβάλλονται από τυπική µεµβράνη διπλής λιποειδικής στοιβάδας Είναι γεµάτα από κοκκία που αποτελούνται από πρωτεϊνικά συσσωµατώµατα υδρολυτικών (πεπτικών) ενζύµων Στα λυσοσώµατα έχουν βρεθεί π ε ρ ι σ σ ό τ ε ρ ε ς α π ό 4 0 διαφορετικές όξινες υδρολάσες και οι ουσίες που πέπτουν είναι πρωτεΐνες, πυρηνικά οξέα, β λ ε ν ν ο π ο λ υ σ α κ χ α ρ ί τ ε ς, λιποειδή και γλυκογόνο λυσόσωµα Τροποποιηµένο από Guyton

Μέσα στο κυτταρόπλασµα βρίσκονται τα ακόλουθα οργανίδια: 26 2) Τα Ριβοσώµατα Αποτελούνται από πρωτεΐνες και ριβονουκλεϊκό οξύ και µετέχουν στην πρωτεϊνοσύνθεση. Τα ρ ι β ο σ ώ µ α τ α ε ί ν α ι προσκολληµένα στην εξωτερική επιφάνεια του ΑΕΔ ή βρίσκονται ελεύθερα στο κυτταρόπλασµα. Περιέχουν µεταγραφές (RNA) του πυρηνικού DNA λυσόσωµα Τροποποιηµένο από Guyton