Pri tvorbe tkaniva a pri jeho fungovaní zohrávajú dôležitú úlohu procesy medzibunkovej komunikácie - rozpoznávanie a adhézia.
Uznanie- špecifická interakcia bunky s inou bunkou alebo extracelulárnou matricou. V dôsledku rozpoznávania sa nevyhnutne vyvíjajú tieto procesy: zastavenie migrácie buniek adhézia buniek tvorba adhézie a špecializovaných medzibunkových kontaktov tvorba bunkových súborov (morfogenéza) interakcia buniek medzi sebou v súbore, s bunkami iných štruktúry a molekuly extracelulárnej matrice.
Priľnavosť- ako dôsledok procesu bunkového rozpoznávania, tak aj mechanizmus jeho realizácie - proces interakcie špecifických glykoproteínov susediacich plazmatických membrán bunkových partnerov, ktoré sa navzájom rozpoznávajú (obr. 4-4) alebo špecifických glykoproteínov plazmatickej membrány a extracelulárnu matricu. Ak špeciálne glykoproteíny plazmatických membrán interagujúcich buniek tvoria väzby, znamená to, že sa bunky navzájom rozpoznali. Ak špeciálne glykoproteíny plazmatických membrán buniek, ktoré sa navzájom rozpoznávajú, zostanú vo viazanom stave, potom to udržiava bunkovú adhéziu - bunkovú adhéziu.
Ryža. 4-4. Adhézne molekuly v medzibunkovej komunikácii. Interakcia transmembránových adhéznych molekúl (kadherínov) zaisťuje rozpoznanie bunkových partnerov a ich vzájomné spojenie (adhézia), čo umožňuje partnerským bunkám vytvárať medzerové spojenia, ako aj prenášať signály z bunky do bunky nielen pomocou difúznych molekúl, ale aj prostredníctvom interakcie ligandov zabudovaných do membrány s ich receptormi v membráne partnerskej bunky.
Adhézia je schopnosť buniek selektívne sa pripojiť k sebe navzájom alebo na zložky extracelulárnej matrice. Bunkovú adhéziu realizujú špeciálne glykoproteíny - adhézne molekuly. Vymiznutie adhéznych molekúl z plazmatických membrán a demontáž adhéznych kontaktov umožňuje bunkám začať migráciu. Rozpoznanie adhéznych molekúl migráciou buniek na povrchu iných buniek alebo v extracelulárnej matrici poskytuje riadenú (cielenú) migráciu buniek. Inými slovami, počas histogenézy bunková adhézia riadi začiatok, priebeh a koniec migrácie buniek a tvorbu bunkových spoločenstiev; adhézia je predpokladom zachovania štruktúry tkaniva. Prichytenie buniek k zložkám extracelulárnej matrice sa uskutočňuje bodovými (fokálnymi) adhéznymi kontaktmi a pripojenie buniek k sebe sa uskutočňuje medzibunkovými kontaktmi.
Fenomén, akým je bunková adhézia, je spojený s aktivitou povrchových bunkových receptorov.
Priľnavosť- proces interakcie špecifických glykoproteínov susediacich plazmatických membrán buniek alebo buniek, ktoré sa navzájom rozpoznávajú a extracelulárnu matricu. V prípade, že v tomto prípade glykoiroteíny vytvoria väzby, dôjde k adhézii a následne k vytvoreniu pevných medzibunkových kontaktov alebo kontaktov medzi bunkou a extracelulárnou matricou.
Všetky bunkové adhézne molekuly sú klasifikované do 5 tried.
1. Kadheríny. Ide o transmembránové glykoproteíny, ktoré na adhéziu využívajú ióny vápnika. Sú zodpovedné za organizáciu cytoskeletu, interakciu buniek s inými bunkami.
2. Integríny. Ako už bolo uvedené, integríny sú membránové receptory pre proteínové molekuly extracelulárnej matrice - fibronektín, laminín atď. Viažu extracelulárnu matricu na cytoskelet pomocou intracelulárnych proteínov. talina, vinkulina, a-aktinina. Fungujú bunkové a medzibunkové adhézne molekuly.
3. Selektíny. Zabezpečte adhéziu leukocytov k endotelu nádoby a teda - interakcie leukocytov a endotelu, migrácia leukocytov cez steny krvných ciev v tkanive.
4. Rodina imunoglobulínov. Tieto molekuly hrajú dôležitú úlohu v imunitnej odpovedi, ako aj pri embryogenéze, hojení rán atď.
5. Navádzacie molekuly. Zabezpečujú interakciu lymfocytov s endotelom, ich migráciu a osídlenie špecifických zón orgánov s oslabenou imunitou.
Adhézia je teda dôležitým článkom bunkového príjmu, hrá veľkú úlohu v medzibunkových interakciách a interakciách buniek s extracelulárnou matricou. Adhézne procesy sú absolútne nevyhnutné v takých všeobecných biologických procesoch, akými sú embryogenéza, imunitná odpoveď, rast, regenerácia atď. Podieľajú sa aj na regulácii vnútrobunkovej a tkanivovej homeostázy.
CYTOPLAZM
HYALOPLAZMA. Hyaloplazma sa tiež nazýva bunková šťava, cytosol, alebo bunková matrica. Toto je hlavná časť cytoplazmy, ktorá predstavuje asi 55% objemu bunky. Uskutočňujú sa v ňom hlavné bunkové metabolické procesy. Hyalonlasma je komplexný koloidný systém a pozostáva z homogénnej jemnozrnnej látky s nízkou hustotou elektrónov. Pozostáva z vody, bielkovín, nukleových kyselín, polysacharidov, lipidov, anorganických látok. Hyaloplazma môže zmeniť svoj stav agregácie: môže sa zmeniť z kvapalného stavu (sol) do hustejšieho - gél. V tomto prípade sa môže zmeniť tvar bunky, jej pohyblivosť a metabolizmus. Funkcie hyalonlasmy:
1. Metabolické - metabolizmus tukov, bielkovín, sacharidov.
2. Tvorba tekutého mikroprostredia (bunková matrica).
3. Účasť na pohybe buniek, metabolizme a energii. ORGANELY. Organely sú druhým najdôležitejším povinným
bunková zložka. Dôležitou vlastnosťou organel je, že majú stálu, prísne definovanú štruktúru a funkciu. Autor: funkčná vlastnosť všetky organely sú rozdelené do 2 skupín:
1. Organely všeobecného významu. Obsiahnuté vo všetkých bunkách, pretože sú nevyhnutné pre ich životne dôležitú činnosť. Tieto organely sú: mitochondrie, endoplazmatické retikulum (EPS) dvoch typov, Golgiho komplex (CG), centrioly, ribozómy, lyzozómy, peroxizómy, mikrotubuly a mikrovlákna.
2. Organely osobitného významu. Existuje iba v tých bunkách, ktoré vykonávajú špeciálne funkcie. Tieto organely sú myofibrily vo svalových vláknach a bunkách, neurofibrily v neurónoch, bičíky a mihalnice.
Autor: štrukturálny znak všetky organely sa delia na: 1) organely membránového typu a 2) organely nemembránového typu. Okrem toho môžu byť nemembránové organely skonštruované podľa fibrilárne a zrnitý princíp.
V organelách membránového typu sú hlavnou zložkou intracelulárne membrány. Medzi tieto organely patria mitochondrie, EPS, CG, lyzozómy, peroxizómy. Medzi nemembránové organely fibrilárneho typu patria mikrotubuly, mikrofilamenty, mihalnice, bičíky, centrioly. Medzi nemembránové granulárne organely patria ribozómy, polyzómy.
MEMBRÁNOVÉ ORGÁNY
ENDOPLASMATICKÁ SIEŤ (EPS) je membránová organela opísaná v roku 1945 K. Porterom. Jeho popis bol možný vďaka elektrónovému mikroskopu. EPS je systém malých kanálikov, vakuol, vakov, ktoré tvoria súvislú komplexnú sieť v bunke, ktorej prvky môžu často vytvárať izolované vakuoly, ktoré sa objavujú na ultratenkých rezoch. EPS sa skladá z membrán, ktoré sú tenšie ako cytolema a obsahujú viac bielkovín vďaka početným enzýmovým systémom v ňom. Existujú 2 typy EPS: zrnitý(hrubé) a agranulárny, alebo hladké. Oba typy EPS môžu vzájomne prechádzať do seba a sú funkčne prepojené tzv prechodný, alebo tranzit, zónu.
Granulovaný EPS (obr. 3.3) obsahuje na svojom povrchu ribozómy (polyzómy) a je to organela biosyntézy bielkovín. Polyzómy alebo ribozómy sa viažu na EPS pomocou tzv dokovací proteín. Membrána EPS zároveň obsahuje špeciálne integrálne proteíny riboforíny, tiež viazanie ribozómov a vytváranie hydrofóbnych trapembránových kanálov na transport hodnoty syntetizovaného polypeptidu do lúmenu granulárneho EPS.
Granulovaný EPS je viditeľný iba v elektrónovom mikroskope. Vo svetelnom mikroskope je znakom vyvinutého granulárneho EPS bazofília cytoplazmy. Granulovaný EPS je prítomný v každej bunke, ale stupeň jeho vývoja je odlišný. Maximálne je vyvinutý v bunkách syntetizujúcich proteín na export, t.j. v sekrečných bunkách. Granulovaný EPS dosahuje svoj maximálny vývoj v neurocytoch, v ktorých jeho cisterny získavajú usporiadané usporiadanie. V tomto prípade sa na svetelnej mikroskopickej úrovni odhaľuje vo forme pravidelne umiestnených oblastí cytoplazmatickej bazofílie, tzv. Nisslova bazofilná látka.
Funkcia granulovaný EPS - syntéza bielkovín na export. Okrem toho prechádza počiatočnými posttranslačnými zmenami v polypeptidovom reťazci: hydroxyláciou, sulfatáciou a fosforyláciou, glykozyláciou. Posledná reakcia je obzvlášť dôležitá, pretože vedie k vzdelávaniu glykoproteíny- najčastejší produkt bunkovej sekrécie.
Agranulárny (hladký) EPS je trojrozmerná sieť tubulov, ktoré neobsahujú ribozómy. Granulovaný EPS sa môže premeniť na hladký EPS bez prerušenia, ale môže existovať ako nezávislá organela. Miesto prechodu granulovaného EPS na agranulárny je tzv prechodný (stredný, prechodný)časť. Z nej dochádza k oddeleniu bublín so syntetizovaným proteínom a dopraviť ich do Golgiho komplexu.
Funkcie hladký EPS:
1. Rozdelenie cytoplazmy bunky na sekcie - priehradky, z ktorých každá má svoju vlastnú skupinu biochemických reakcií.
2. Biosyntéza tukov, sacharidov.
3. Tvorba peroxizómov;
4. Biosyntéza steroidných hormónov;
5. Detoxikácia exo- a endogénnych jedov, hormónov, biogénnych amínov, liečiv v dôsledku aktivity špeciálnych enzýmov.
6. Ukladanie iónov vápnika (vo svalových vláknach a myocytoch);
7. Zdroj membrán na obnovu karyolemy v telofáze mitózy.
KOMPLEX GOLGIHO PLATNÍKA. Ide o membránovú organelu opísanú v roku 1898 talianskym neurohistológom K. Golgim. Túto organelu pomenoval intracelulárny sieťový aparát vzhľadom na to, že vo svetelnom mikroskope má sieťovaný vzhľad (obr. 3.4, a). Svetelná mikroskopia neposkytuje úplný obraz o štruktúre tejto organely. Vo svetelnom mikroskope vyzerá Golgiho komplex ako zložitá sieť, v ktorej môžu byť bunky navzájom spojené alebo ležať nezávisle na sebe. (diktyozómy) vo forme oddelených tmavých oblastí, tyčiniek, zŕn, konkávnych diskov. Medzi retikulárnou a difúznou formou komplexu Gol'dzhi nie je žiadny zásadný rozdiel, možno pozorovať zmenu foriem tejto orgamely. Dokonca aj v ére svetelnej mikroskopie sa zistilo, že morfológia Golgiho komplexu závisí od štádia sekrečného cyklu. To umožnilo D.N. Nasonovovi navrhnúť, že Golgiho komplex zabezpečuje akumuláciu syntetizovaných látok v bunke. Podľa elektrónovej mikroskopie sa Golgiho komplex skladá z membránových štruktúr: ploché membránové vaky s ampulárnymi rozšíreniami na koncoch, ako aj veľké a malé vakuoly (obr. 3.4, Obr. b, c). Kombinácia týchto útvarov sa nazýva diktyozóm. Dictyozóm obsahuje 5-10 vačkovitých cisterien. Počet diktyozómov v bunke môže dosiahnuť niekoľko desiatok. Okrem toho je každý diktyozóm spojený so susedným pomocou vakuol. Každý diktyozóm obsahuje proximálne nezrelá, vznikajúca alebo ISC-zóna, -obrátená k jadru a distálny, TRANS-zóna. Ten je na rozdiel od konvexného cis-povrchu konkávny, zrelý, obrátený k bunkovej cytoleme. Na cis strane sú pripojené vezikuly, ktoré sú oddelené od prechodovej zóny EPS a obsahujú novosyntetizovaný a čiastočne spracovaný proteín. V tomto prípade sú membrány vezikúl vložené do cis-povrchovej membrány. Z trans strany sú oddelené sekrečné vezikuly a lyzozómy. V Golgiho komplexe teda dochádza k neustálemu prúdeniu bunkových membrán a ich dozrievaniu. Funkcie Golgiho komplex:
1. Akumulácia, dozrievanie a kondenzácia produktov biosyntézy bielkovín (vyskytujúce sa v granulovanom EPS).
2. Syntéza polysacharidov a premena jednoduchých bielkovín na glykoproteíny.
3. Tvorba liponroteínov.
4. Tvorba sekrečných inklúzií a ich uvoľňovanie z bunky (balenie a sekrécia).
5. Tvorba primárnych lyzozómov.
6. Tvorba bunkových membrán.
7. Vzdelávanie akrozómy- štruktúra obsahujúca enzýmy umiestnené na prednom konci spermie a potrebné na oplodnenie vajíčka, deštrukciu jeho membrán.
 |
Veľkosti mitochondrií sú od 0,5 do 7 mikrónov a ich celkový počet v bunke je od 50 do 5000. Tieto organely sú jasne viditeľné vo svetelnom mikroskope, ale informácie o ich štruktúre, získané v tomto prípade, sú vzácne (obr. 3,5, a). Elektrónový mikroskop ukázal, že mitochondrie pozostávajú z dvoch membrán – vonkajšej a vnútornej, z ktorých každá má hrúbku 7 nm (obr.3.5, b, c, 3.6, a). Medzi vonkajšou a vnútornou membránou je medzera až 20 nm.
Vnútorná membrána je nerovnomerná, tvorí veľa záhybov alebo kristov. Tieto cristae prebiehajú kolmo na povrch mitochondrií. Na povrchu cristae sú hubovité útvary (oxizómy, ATPzómy alebo F, častice), predstavujúci komplex ATP-syntetáza (obr. 3.6) Vnútorná membrána ohraničuje mitochondriálnu matricu. Obsahuje početné enzýmy na oxidáciu pyruvátu a mastných kyselín, ako aj enzýmy Krebsovho cyklu. Okrem toho matrica obsahuje mitochondriálnu DNA, mitochondriálne ribozómy, t-RNA a enzýmy aktivujúce mitochondriálny genóm. Vnútorná membrána obsahuje proteíny troch typov: enzýmy, ktoré katalyzujú oxidačné reakcie; komplex ATP-syn-tezat syntetizujúci ATP v matrici; transportné proteíny. Vonkajšia membrána obsahuje enzýmy, ktoré premieňajú lipidy na reaktívne zlúčeniny, ktoré sa potom podieľajú na metabolických procesoch matrice. Medzimembránový priestor obsahuje enzýmy potrebné na oxidačnú fosforyláciu. Pretože Keďže mitochondrie majú svoj vlastný genóm, majú autonómny systém syntézy proteínov a môžu si čiastočne vytvárať vlastné membránové proteíny.
Funkcie.
1. Poskytovanie energie bunke vo forme ATP.
2. Účasť na biosyntéze steroidných hormónov (niektoré väzby v biosyntéze týchto hormónov sa vyskytujú v mitochondriách). Bunky-producenti ste
roidné hormóny majú veľké mitochondrie so zložitými veľkými tubulárnymi cristae.
3. Ukladanie vápnika.
4. Účasť na syntéze nukleových kyselín. V niektorých prípadoch majú mutácie v mitochondriálnej DNA za následok tzv mitochondriálne choroby, sa prejavuje širokými a závažnými príznakmi. LIZOZÓMY. Ide o membránové organely, ktoré nie sú viditeľné pod svetelným mikroskopom. Objavil ich v roku 1955 C. de Duve pomocou elektrónového mikroskopu (obr. 3.7). Sú to membránové vezikuly obsahujúce hydrolytické enzýmy: kyslá fosfatáza, lipáza, proteáza, nukleáza atď., spolu viac ako 50 enzýmov. Existuje 5 typov lyzozómov:
1. Primárne lyzozómy, práve oddelené od transpovrchov Golgiho komplexu.
2. Sekundárne lyzozómy, alebo fagolyzozómy. Sú to lyzozómy, ktoré fúzovali s fagozóm- fagocytovaná častica obklopená membránou.
3. Zvyškové telesá- sú to vrstvené útvary, ktoré vznikajú, ak proces štiepenia fagocytovaných častíc nebol dokončený. Príkladom zvyškových telies môže byť lipofuscínové inklúzie, ktoré sa objavujú v niektorých bunkách počas ich starnutia, obsahujú endogénny pigment lipofuscín.
4. Primárne lyzozómy môžu splynúť s odumierajúcimi a starými organelami, ktoré ničia. Tieto lyzozómy sa nazývajú autofagozómy.
5. Multivezikulárne telieska. Sú to veľké vakuoly, v ktorých je zase niekoľko takzvaných vnútorných vezikúl. Vnútorné vezikuly sú zjavne tvorené pučaním dovnútra membrány vakuoly. Vnútorné vezikuly môžu byť postupne rozpustené enzýmami obsiahnutými v telesnom matrixe.
Funkcie lyzozómy: 1. Intracelulárne trávenie. 2. Účasť na fagocytóze. 3. Účasť na mitóze – deštrukcia jadrového obalu. 4. Účasť na intracelulárnej regenerácii 5. Účasť na autolýze – sebadeštrukcii bunky po jej smrti.
Existuje veľká skupina chorôb tzv lyzozomálne ochorenia, alebo akumulačné choroby. Sú to dedičné ochorenia, prejavujúce sa nedostatkom určitého lyzozomálneho pigmentu. Zároveň sa v cytoplazme bunky hromadia nestrávené produkty.
 |
metabolizmus (glykogén, glykolinidy, bielkoviny, obr. 3.7, b, c),čo vedie k postupnej bunkovej smrti. PEROXIZÓMY. Peroxizómy sú organely, ktoré sa podobajú na lyzozómy, ale obsahujú enzýmy potrebné na syntézu a deštrukciu endogénnych peroxidov - neroxidázy, katalázy a iných, celkovo ich je až 15. V elektrónovom mikroskope sú zastúpené guľovité alebo elipsoidné bubliny so stredne hustým jadrom (obr. 3.8). Peroxizómy vznikajú oddelením vezikúl od hladkého EPS. Enzýmy, ktoré sú syntetizované oddelene v cytosóle alebo v granulovanom EPS, potom migrujú do týchto vezikúl.
Funkcie peroxizómy: 1. Spolu s mitochondriami sú to organely využívajúce kyslík. V dôsledku toho sa v nich tvorí silné oxidant Н 2 0 2. 2. Štiepenie prebytočných peroxidov pomocou enzýmu katalázy a tým ochrana buniek pred smrťou. 3. Rozklad pomocou peroxidov syntetizovaných v peroxizómoch toxických produktov exogénneho pôvodu (detoxikácia). Túto funkciu vykonávajú napríklad peroxizómy pečeňových buniek, obličkové bunky. 4. Účasť na bunkovom metabolizme: peroxizómové enzýmy katalyzujú rozklad mastných kyselín, podieľajú sa na výmene aminokyselín a iných látok.
Existujú tzv peroxizóm choroby spojené s defektmi peroxizómových enzýmov a charakterizované závažným poškodením orgánov, ktoré vedie k smrti v detstve. IMEMBRÁNOVÉ ORGÁNY
Ribozómy. Sú to organely biosyntézy bielkovín. Skladajú sa z dvoch ribonukleoiroteidných podjednotiek – veľkej a malej. Tieto podjednotky sa môžu spojiť, pričom medzi nimi sa nachádza mediátorová molekula RNA. Existujú voľné ribozómy - ribozómy, ktoré nie sú spojené s EPS. Môžu byť samostatné a vo forme politika, keď je na jednej molekule i-RNA viacero ribozómov (obr. 3.9). Druhým typom ribozómov sú spojené ribozómy pripojené k EPS.
 |
Funkcia ribozómy. Voľné ribozómy a polyzómy vykonávajú biosyntézu proteínov pre vlastné potreby bunky.
Ribozómy naviazané na EPS syntetizujú proteín na „export“, pre potreby celého organizmu (napríklad v sekrečných bunkách, neurónoch a pod.).
MIKROTÚRKY. Mikrotubuly sú organely fibrilárneho typu. Majú priemer 24 nm a dĺžku až niekoľko mikrónov. Sú to rovné, dlhé, duté valce postavené z 13 obvodových vlákien alebo protofilamentov. Každé vlákno je tvorené globulárnym proteínom tubulín ktorý existuje vo forme dvoch podjednotiek – kalamus (obr. 3.10). V každom vlákne sú tieto podjednotky usporiadané striedavo. Vlákna v mikrotubule majú špirálovitý priebeh. Molekuly bielkovín, ktoré sú s nimi spojené, sa vzďaľujú od mikrotubulov (proteíny spojené s mikrotubulami alebo MAP). Tieto proteíny stabilizujú mikrotubuly a viažu ich s ďalšími prvkami cytoskeletu a organel. Proteín je tiež spojený s mikrotubulami Kiyezin,čo je enzým, ktorý rozkladá ATP a premieňa energiu jeho rozpadu na mechanickú energiu. Jeden koniec kiyezínu sa viaže na špecifickú organelu a druhý sa vďaka energii ATP kĺže po mikrotubule, čím posúva organely v cytoplazme.
 |
Mikrotubuly sú vysoko dynamické štruktúry. Majú dva konce: (-) a (+)- končí. Negatívny koniec je miestom depolymerizácie mikrotubulov, zatiaľ čo na pozitívnom konci rastú vďaka novým molekulám tubulínu. V niektorých prípadoch (základné telo) negatívny koniec je akoby ukotvený a tu sa rozklad zastaví. V dôsledku toho dochádza k zväčšeniu veľkosti mihalníc v dôsledku nahromadenia na (+) - konci.
Funkcie mikrotubuly sú nasledovné. 1. Hrať úlohu cytoskeletu;
2. Podieľať sa na transporte látok a organel v bunke;
3. Podieľať sa na tvorbe štiepneho vretienka a zabezpečiť divergenciu chromozómov v mitóze;
4. Sú súčasťou centrioly, mihalníc, bičíkov.
Ak sú bunky ošetrené kolchicínom, ktorý ničí mikrotubuly cytoskeletu, potom bunky zmenia svoj tvar, zmenšia sa a stratia schopnosť deliť sa.
MIKROFILAMENTY. Je to druhá zložka cytoskeletu. Existujú dva typy mikrofilamentov: 1) aktín; 2) medziprodukt. Okrem toho cytoskelet obsahuje mnoho doplnkových proteínov, ktoré viažu vlákna k sebe navzájom alebo k iným bunkovým štruktúram.
Aktínové vlákna sú postavené z aktínového proteínu a vznikajú ako výsledok jeho polymerizácie. Aktín v bunke je v dvoch formách: 1) v rozpustenej forme (G-aktín alebo globulárny aktín); 2) v polymerizovanej forme, t.j. vo forme vlákien (F-aktín). V bunke existuje dynamická rovnováha medzi 2 formami aktínu. Rovnako ako v mikrotubuloch, aktínové filamenty majú (+) a (-) - póly a v bunke prebieha neustály proces rozpadu týchto filamentov na negatívne a vytváranie na kladných póloch. Tento proces sa nazýva bežiaci pás ling. Zohráva významnú úlohu pri zmene stavu agregácie cytoplazmy, zabezpečuje pohyblivosť bunky, podieľa sa na pohybe jej organel, na tvorbe a zániku pseudopódií, mikroklkov, na priebehu endocytózy a exocytózy. Mikrotubuly tvoria kostru mikroklkov a podieľajú sa aj na organizácii medzibunkových inklúzií.
Medziľahlé vlákna- vlákna s hrúbkou väčšou ako aktínové vlákna, ale menšou ako mikrotubuly. Toto sú najstabilnejšie bunkové vlákna. Vykonajte podpornú funkciu. Napríklad tieto štruktúry ležia po celej dĺžke procesov nervových buniek, v oblasti desmozómov, v cytoplazme hladkých myocytov. V bunkách rôznych typov sa medziľahlé vlákna líšia zložením. V neurónoch sa tvoria neurofilamenty, ktoré pozostávajú z troch rôznych polypeptidov. V neurogliových bunkách obsahujú intermediárne vlákna kyslý gliový proteín. Epitelové bunky obsahujú keratínové vlákna (tonofilamenty)(obr. 3.11).
BUNKOVÉ CENTRUM (obr. 3.12). Je to viditeľná a svetelná mikroskopická organela, ale jej jemnú štruktúru bolo možné študovať len elektrónovým mikroskopom. V interfázovej bunke sa bunkové centrum skladá z dvoch valcových dutinových štruktúr s dĺžkou do 0,5 µm a do priemeru 0,2 µm. Tieto štruktúry sú tzv centrioles. Tvoria diplozóm. V diplozóme ležia dcérske centrioly navzájom v pravom uhle. Každý centriol pozostáva z 9 trojíc mikrotubulov umiestnených po obvode, ktoré po dĺžke čiastočne splývajú. Okrem mikrotubulov obsahujú septrioly proteínové „rukoväte“ dyneínu, ktoré spájajú susedné triplety vo forme mostíkov. Neexistujú žiadne centrálne mikrotubuly a centriolový vzorec - (9хЗ) +0. Každý triplet mikrotubulov je tiež spojený s guľovitými štruktúrami - satelitov. Mikrotubuly sa rozchádzajú od satelitov do strán a tvoria sa centrosféra.
Centrioly sú dynamické štruktúry, ktoré podliehajú zmenám v mitotickom cykle. V nedeliacej sa bunke ležia párové centrioly (centrozómy) v perinukleárnej zóne bunky. V S-perióde mitotického cyklu sa duplikujú, zatiaľ čo dcérsky centriol sa vytvorí v pravom uhle ku každému zrelému centriolu. V dcérskych centriolách je najprv len 9 samostatných mikrotubulov, ale ako centrioly dozrievajú, menia sa na triplety. Ďalej sa páry centriolov rozchádzajú k pólom bunky a stávajú sa centrá organizácie mikrotubulov štiepneho vretienka.
Význam centriolov.
1. Sú centrom organizácie mikrotubulov vretena.
2. Tvorba mihalníc a bičíkov.
3. Zabezpečenie intracelulárneho pohybu organel. Niektorí autori sa domnievajú, že funkcie definujú bunkové
centra sú druhá a tretia funkcia, keďže centrioly v rastlinných bunkách chýbajú, napriek tomu sa v nich tvorí deliace vreteno.
Mihalnice a bičíky (obr. 3.13). Sú to špeciálne organely pohybu. Nachádzajú sa v niektorých bunkách - spermiách, epitelových bunkách priedušnice a priedušiek, mužských vas deferens atď. Vo svetelnom mikroskope vyzerajú mihalnice a bičíky ako tenké výrastky. V elektrónovom mikroskope sa zistilo, že malé granuly ležia na dne riasiniek a bičíkov - bazálne telá,štruktúrou identické s centrioly. Z bazálneho tela, ktoré je matricou pre rast mihalníc a bičíkov, vychádza tenký valec mikrotubulov - axiálny závit, alebo axonéma. Skladá sa z 9 dubletov mikrotubulov, na ktorých sú proteínové „rúčky“ dyneín. Axonéma je pokrytá cytolemou. V strede je pár mikrotubulov obklopených špeciálnou škrupinou - spojka, alebo vnútorná kapsula. Radiálne lúče prebiehajú od dubletov k centrálnej objímke. teda vzorec mihalníc a bičíkov - (9x2) +2.
Základom mikrotubulov bičíkov a mihalníc je neredukovateľný proteín tubulín. Proteínové "perá" - dyneín- má aktívnu ATPázu -hyo: rozkladá ATP, vďaka energii, ktorej sa dublety mikrotubulov vzájomne premiestňujú. Takto sa vykonávajú vlnové pohyby mihalníc a bičíkov.
Existuje geneticky podmienené ochorenie - Kart-gsnerov syndróm, v ktorých nie sú dyneínové rukoväte v axoneme, ani centrálna kapsula a centrálne mikrotubuly (syndróm fixných mihalníc). Takíto pacienti trpia recidivujúcou bronchitídou, sinusitídou a tracheitídou. U mužov je v dôsledku nehybnosti spermií zaznamenaná neplodnosť.
MYOFIBRILY sa nachádzajú vo svalových bunkách a myosimplastoch a ich štruktúre sa venuje téma „Svalové tkanivo“. Neurofibrily sa nachádzajú v neurónoch a pozostávajú z neurotubulu a neurofilamenty. Ich funkciou je podpora a transport.
INKLÚZIE
Inklúzie sú nestále zložky bunky, ktoré nemajú striktne konštantnú štruktúru (ich štruktúra sa môže meniť). V bunke sa zisťujú len počas určitých období života alebo životného cyklu.
 |
KLASIFIKÁCIA INKLÚZIE.
1. Trofické inklúzie sú uložené živiny. Medzi takéto inklúzie patria napríklad glykogénové a tukové inklúzie.
2. Pigmentované inklúzie. Príkladmi takýchto inklúzií sú hemoglobín v erytrocytoch, melanín v melanocytoch. V niektorých bunkách (nervové, pečeňové, kardiomyocyty) sa počas starnutia hromadí hnedý starnúci pigment v lyzozómoch lipofuscín, nenesie, ako sa verí, určitú funkciu a je výsledkom zhoršenia bunkových štruktúr. Preto sú pigmentové inklúzie chemicky, štrukturálne a funkčne heterogénnou skupinou. Hemoglobín sa podieľa na transporte plynov, melanín plní ochrannú funkciu a lipofuscín je konečným produktom metabolizmu. Pigmentové inklúzie, s výnimkou lyiofuscínu, nie sú obklopené membránou.
3. Sekrečné inklúzie sa detegujú v sekrečných bunkách a pozostávajú z produktov, ktoré sú biologicky aktívnymi látkami a inými látkami potrebnými na realizáciu funkcií tela (bielkovinové inklúzie vrátane enzýmov, slizničné inklúzie v pohárikových bunkách atď.). Tieto inklúzie majú formu vezikúl obklopených membránou, v ktorej môže mať vylučovaný produkt rôzne hustoty elektrónov a často sú obklopené ľahkým bezštruktúrnym okrajom. 4. Vylučovacie inklúzie- inklúzie, ktoré sa majú z bunky odstrániť, keďže pozostávajú z konečných produktov metabolizmu. Príkladom sú inklúzie močoviny v obličkových bunkách atď. V štruktúre sú podobné sekrečným inklúziám.
5. Špeciálne inklúzie - fagocytované častice (fagozómy) vstupujúce do bunky endocytózou (pozri nižšie). Rôzne typy inklúzií sú znázornené na obr. 3.14.
schopnosť buniek priľnúť k sebe a k rôznym substrátom
ADHÉZIA buniek(z latinčiny adhaesio- priľnavosť), ich schopnosť priľnúť k sebe a k rôznym podkladom. Adhézia je zrejme spôsobená glykokalyxou a lipoproteínmi plazmatickej membrány. Existujú dva hlavné typy bunkovej adhézie: bunka-extracelulárna matrica a bunka-bunka. Bunkové adhézne proteíny zahŕňajú: integríny, ktoré fungujú ako bunkový substrát a medzibunkové adhezívne receptory; selektíny - adhézne molekuly, ktoré zabezpečujú adhéziu leukocytov k endotelovým bunkám; kadheríny - homofilné medzibunkové proteíny závislé od vápnika; adhezívne receptory nadrodiny imunoglobulínov, ktoré sú obzvlášť dôležité pri embryogenéze, hojení rán a imunitnej odpovedi; navádzacie receptory – molekuly, ktoré zabezpečujú vstup lymfocytov do špecifického lymfoidného tkaniva. Väčšina buniek sa vyznačuje selektívnou adhéziou: po umelej disociácii buniek z rôznych organizmov alebo tkanív zo suspenzie sa zhromažďujú (agregujú) do samostatných zhlukov prevažne rovnakého typu buniek. Adhézia je narušená, keď sa z média odstránia ióny Ca2+, bunky sa ošetria špecifickými enzýmami (napríklad trypsínom) a po odstránení disociačného činidla sa rýchlo obnoví. Schopnosť nádorových buniek metastázovať je spojená s porušením selektivity adhézie.
Pozri tiež:
Glykokalyx
GLYCOKALIX(z gréčtiny glykys- sladké a latinské callum- hrubá koža), glykoproteínový komplex obsiahnutý na vonkajšom povrchu plazmatickej membrány v živočíšnych bunkách. Hrúbka - niekoľko desiatok nanometrov ...
Aglutinácia
AGLUTINÁCIA(z latinčiny aglutinácia- lepenie), lepenie a agregácia antigénnych častíc (napríklad baktérií, erytrocytov, leukocytov a iných buniek), ako aj akýchkoľvek inertných častíc naplnených antigénmi, pôsobením špecifických protilátok - aglutinínov. Vyskytuje sa v tele a možno ho pozorovať in vitro...
Bunková adhéziaMedzibunkové kontakty Plán
I. Definícia adhézie a jej význam
II. Adhézne proteíny
III. Medzibunkové kontakty
1. Kontakty medzi klietkou a bunkou
2 kontakty bunky-matice
3 proteíny extracelulárnej matrice Stanovenie adhézie
Bunková adhézia je spájanie buniek, ktoré má za následok
tvorba určitých správnych typov histologických
štruktúry špecifické pre tieto typy buniek.
Adhézne mechanizmy určujú architektúru tela - jeho tvar,
mechanické vlastnosti a rozloženie rôznych typov buniek. Význam medzibunkovej adhézie
Bunkové spojenia tvoria komunikačné cesty, ktoré umožňujú bunkám
vymieňať si signály na koordináciu svojho správania a
regulácia génovej expresie.
Ovplyvňuje pripojenie k susedným bunkám a extracelulárnej matrici
orientácia vnútorných štruktúr bunky.
Zahŕňa nadväzovanie a prerušenie kontaktov, modifikáciu matrice
migráciu buniek v rámci vyvíjajúceho sa organizmu a usmerňovať ich
pohyb pri reparačných procesoch. Adhézne proteíny
Špecifickosť bunkovej adhézie
je určená prítomnosťou na bunkovom povrchu
proteíny bunkovej adhézie
Adhézne proteíny
integríny
Ig-ako
bielkoviny
Selectines
kadheríny kadheríny
Kadheríny ukazujú svoje
lepiaca schopnosť
iba
v prítomnosti iónov
2+
Ca.
Konštrukcia je klasická
kadherín je
transmembránový proteín,
vo forme
paralelný dimér.
Kadheríny sú in
komplex s katenínmi.
Zúčastnite sa medzibunkového
priľnavosť. integríny
Integríny sú integrálne proteíny
heterodimérna štruktúra αβ.
Podieľať sa na vytváraní kontaktov
bunky s matricou.
Rozpoznateľné miesto v týchto ligandoch
je tripeptid
sekvencia -Arg-Gli-Asp
(RGD). Selectines
Selektíny sú
monomérne proteíny. Ich N-koncová doména
má vlastnosti lektínov, t.j.
má špecifickú afinitu k jednému alebo druhému
iný koncový monosacharid
oligosacharidové reťazce.
Selektíny teda dokážu rozpoznať
určité sacharidové zložky pre
bunkový povrch.
Po lektínovej doméne nasleduje séria
tri až desať ďalších domén. Z nich samotných
ovplyvniť konformáciu prvej domény,
zatiaľ čo iní sa zúčastňujú
viazanie sacharidov.
Selektíny hrajú dôležitú úlohu v
proces transmigrácie leukocytov do
miesto poškodenia pri zápalových
L-selektín (leukocyty)
reakcie.
E-selektín (endotelové bunky)
P-selektín (trombocyty) Ig-like proteíny (ICAM)
Na povrchu sú adhezívne Ig a Ig podobné proteíny
lymfoidné a množstvo iných buniek (napríklad endotelové bunky),
pôsobia ako receptory. B bunkový receptor
B-bunkový receptor má
štruktúra blízka štruktúre
klasické imunoglobulíny.
Pozostáva z dvoch rovnakých
ťažké reťazce a dva rovnaké
medzi sebou spojené svetelné reťaze
niekoľko bisulfidov
mosty.
B bunky jedného klonu majú
Ig povrch len jeden
imunošpecifickosť.
Preto sú B-lymfocyty najviac
reagovať konkrétne s
antigény. T bunkový receptor
Receptor T-buniek pozostáva z
z jedného α a jedného β reťazca,
spojené bisulfidom
Most.
V alfa a beta reťazcoch môžete
zvýraznite premennú a
konštantné domény. Typy spojenia molekúl
Priľnavosť je možné vykonať na
založené na dvoch mechanizmoch:
a) homofilné - molekuly
jednobunková adhézia
viazať na molekuly toho
rovnaký typ susednej bunky;
b) heterofilné, keď dvaja
bunky majú na svojom
rôzne typy povrchov
adhézne molekuly, ktoré
komunikovať medzi sebou. Mobilné kontakty
Bunka - bunka
1) Jednoduché typy kontaktov:
a) lepidlo
b) interdigitácia (prst
spojenia)
2) kontakty spojky -
desmozómy a lepiace pásy;
3) kontakty uzamykacieho typu -
tesné spojenie
4) Komunikačné kontakty
a) súvislosť
b) synapsie
Bunka - matrica
1) semi-desmozómy;
2) Ohniskové kontakty Typy architektonických tkanín
Epitelové
Veľa buniek je málo
medzibunkový
látok
Medzibunkové
kontakty
Pripája sa
Veľa medzibunkových
látky – málo buniek
Kontakty bunky s
matice Všeobecná schéma štruktúry bunky
kontakty
Medzibunkové kontakty, ako aj kontakty
bunky z medzibunkových kontaktov sú tvorené o
nasledujúca schéma:
Prvok cytoskeletu
(aktín- alebo medziprodukt
vlákna)
Cytoplazma
Rad špeciálnych proteínov
Plazmalema
Medzibunkové
priestor
Transmembránový adhézny proteín
(integrín alebo kadherín)
Transmembránový proteínový ligand
To isté biele na membráne inej bunky, príp
proteín extracelulárnej matrice Kontakty jednoduchého typu
Lepiace spoje
Je to jednoduchá konvergencia
plazmolema susedných buniek na
vzdialenosť 15-20 nm bez
vzdelávanie špeciálnych
štruktúry. V čom
plazmolemy interagujú
navzájom pomocou
špecifické lepidlo
glykoproteíny - kadheríny,
integríny atď.
Lepiace kontakty
sú body
pripojenie aktínu
vlákna. Kontakty jednoduchého typu
Interdigitácia
Interdigitácia (digitálna
pripojenie) (č. 2 na obrázku)
je kontakt, kedy
čo je plazmolema dvoch buniek,
sprevádzajúci
priateľ
priateľ,
najprv invaginuje do cytoplazmy
jedna a potom - susedná bunka.
Za
skontrolovať
interdigitácia
zvyšuje
silu
spojenia buniek a ich plocha
kontakt. Kontakty jednoduchého typu
Nachádzajú sa v epiteliálnych tkanivách, tu sa tvoria okolo
každá bunka je pás (adhézna zóna);
V nervovom a spojivovom tkanive sú prítomné vo forme bodu
mobilné správy;
Poskytnite nepriamu správu v srdcovom svale
kontraktilný aparát kardiomyocytov;
Spolu s desmozómami tvoria adhézne kontakty vložiteľné disky
medzi bunkami myokardu. Kontakty typu spojky
Desmozómy
Semi-desmozómy
opasok
spojky Kontakty typu spojky
Desmosome
Desmosom je malý zaoblený útvar,
obsahujúce špecifické intra- a intercelulárne prvky. Desmosome
V oblasti desmozómu
plazmolema oboch buniek s
vnútorné strany sú zosilnené -
kvôli proteínom desmoplakins,
tvoriace dodatočné
vrstva.
Z tejto vrstvy do cytoplazmy bunky
kopa medziproduktov
vlákna.
V oblasti desmozómu
priestor medzi
kontaktné plazmolemy
bunky sú mierne rozšírené a
naplnené zahusteným
glykokalyx, ktorý je presýtený
kadheríny - desmogleín a
desmocollin. Semi-desmozóm
Semi-desmozóm zabezpečuje kontakt bunky s bazálnou membránou.
Štruktúrou sa hemidesmozómy podobajú desmozómom a tiež obsahujú
intermediárne filamenty sú však tvorené inými proteínmi.
Hlavnými transmembránovými proteínmi sú integríny a kolagén XVII. S
sú spojené intermediárnymi vláknami za účasti dystonínu
a plektín. Hlavný proteín extracelulárnej matrice, na ktorý bunky
sa spájajú pomocou hemidesmozómu – laminínu. Semi-desmozóm Spojkový remeň
Lepiaca páska, (úchopová páska, pásový desmosom)
(zonula adherens), - párový útvar vo forme stužiek, každý
ktorého obopína vrcholové časti susedných buniek a
zabezpečuje ich vzájomnú priľnavosť v tejto oblasti. Proteíny spojkového pásu
1. Zhrubnutie plazmolemy
z cytoplazmy
tvorený vikulínom;
2. Vlákna opúšťajú
vytvorená cytoplazma
aktín;
3. Adhézny proteín
Používa sa e-kadherín. Porovnávacia tabuľka kontaktov
typ spojky
Typ kontaktu
Desmosome
Zlúčenina
Zahusťovanie
zo strany
cytoplazme
Spojka
proteín, typ
spojky
vlákna,
odchádzajúci v
cytoplazme
Bunka - bunka
Desmoplakin
Kadherin,
homofilný
Stredne pokročilý
vlákna
Dystonín a
plektín
integrín,
heterofilný
s laminínom
Stredne pokročilý
vlákna
Vinculin
Kadherin,
homofilný
Actin
Semi-desmozómová bunka
matice
Pásy
spojky
Klietka-klietka Kontakty typu spojky
1. Desmozómy sa tvoria medzi bunkami tkaniva,
vystavené mechanickému namáhaniu
(epiteliálne
bunky,
bunky
výdatný
svaly);
2. Semi-desmozómy viažu epitelové bunky s
bazálna membrána;
3. Lepiace pásy sa nachádzajú v apikálnej zóne
jednovrstvový epitel, často susediaci s hustým
kontakt. Západkový typ kontaktu
Tesný kontakt
Plazmolemové bunky
vedľa seba
blízko, zápasí s
pomocou špeciálnych bielkovín.
Toto zaisťuje
spoľahlivé vymedzenie dvoch
prostrediach nachádzajúcich sa v rôznych
strany vrstvy buniek.
Distribuovaný
v epitelových tkanivách, kde
makeup
najvrcholovejšia časť
bunky (lat.zonula ocludens). Proteíny s tesným kontaktom
Hlavné bielkoviny husté
kontakty sú claudíny a
okluzory.
Prostredníctvom série špeciálnych proteínov k nim
aktín je pripojený.
Štrbinové kĺby (nexusy,
elektrické synapsie, efap)
Nexus má kruhový priemer
0,5-0,3 mikrónu.
Plazmolema v kontakte
bunky sa spoja a preniknú
početné kanály,
ktoré viažu cytoplazmu
bunky.
Každý kanál pozostáva z dvoch
polovičné - konexóny. Connexon
preniká membránou len jedného
buniek a vyčnieva do medzibunk
medzera, kde sa stretáva s druhým
konexon. Gap junction Transport látok cez súvislosť
Medzi kontaktmi
bunky existujú
elektrické a
metabolická väzba.
Prostredníctvom kanálov konexónov môžu
difúzne
anorganické ióny a
nízka molekulová hmotnosť
Organické zlúčeniny -
cukry, aminokyseliny,
medziprodukty
metabolizmus.
Ca2 + ióny sa menia
konfigurácia konektorov -
takže lúmen kanálov
zatvára. Kontakty typu komunikácie
Synapsie
Na prenos signálu sa používajú synapsie
z jednej excitabilnej bunky do druhej.
Synapsia rozlišuje:
1) presynaptická membrána
(PreM) vo vlastníctve jedného
klietka;
2) synaptická štrbina;
3) postsynaptická membrána
(POM) - časť plazmolemy iné
bunky.
Zvyčajne sa signál prenáša
chemická látka - mediátor:
ten difunduje z PreM a
ovplyvňuje špecifické
receptory v POM. Komunikačné spojenia
Nachádza sa v dráždivých tkanivách (nervy a svaly) Komunikačné spojenia
Typ
Synapti
cheskaya
štrbina
Vykonané
nie
signál
Synaptické
meškam
Rýchlosť
spád
Presnosť
prenos
signál
Vzrušenie
/brzdenie
Schopnosť
morfofyziol
logické
zmeny
Chem.
Široký
(20-50 nm)
Prísne od
PreM do
PoM
+
Nižšie
Vyššie
+/+
+
Efaps
Úzky (5
nm)
V akejkoľvek
riadený
ui
-
Vyššie
Nižšie
+/-
-Plazmodesmata
Sú to cytoplazmatické mosty spájajúce susedné
rastlinné bunky.
Plazmodesmata prechádzajú cez tubuly pórových polí
primárna bunková stena, tubulárna dutina je vystlaná plazmalemou.
Na rozdiel od desmozómov zvierat tvoria plazmodesmata rastlín priame línie
cytoplazmatické medzibunkové kontakty, poskytujúce
medzibunkový transport iónov a metabolitov.
Súbor buniek spojených plazmodesmatami tvorí sympplast. Kontakty ohniskovej bunky
Ohniskové kontakty
sú kontakty
medzi bunkami a extracelulárnymi
matice.
Transmembránové proteíny
fokálna kontaktná adhézia
sú rôzne integríny.
Zvnútra
plazmalema na integrín
pripojený aktín
vlákna s
intermediárne proteíny.
Extracelulárny ligand
extracelulárne proteíny
matice.
Stretnite sa v spojení
tkaniny Medzibunkové proteíny
matice
Lepidlo
1. Fibronektín
2. Vitronektín
3. Laminovanie
4. Nidogén (entaktín)
5. Fibrilárne kolagény
6. Kolagén typu IV
Antiadhezívne
1. Osteonektín
2. Tenascín
3.trombospondín Napríklad adhezívne proteíny
fibronektínu
Fibronektín je vybudovaný glykoproteín
dvoch identických polypeptidových reťazcov,
spojené disulfidovými mostíkmi at
ich C-koncov.
Polypeptidový reťazec fibronektínu obsahuje
7-8 domén, na každej z nich
konkrétne centrá sa nachádzajú pre
viazanie rôznych látok.
Vďaka svojej štruktúre môže fibronektín
zohrávajú integračnú úlohu v organizácii
aj medzibunkovú látku
podporovať bunkovú adhéziu. Fibronektín má väzbové miesto pre transglutaminázu – enzým, ktorý
katalyzuje reakciu spájania zvyškov glutamínu o jeden
polypeptidový reťazec s lyzínovými zvyškami inej proteínovej molekuly.
To vám umožňuje zosieťovať molekulu zosieťovanými kovalentnými väzbami
fibronektínu navzájom, kolagénu a iných proteínov.
Týmto spôsobom sa štruktúry, ktoré vznikajú samo-zložením,
fixované silnými kovalentnými väzbami. Druhy fibronektínu
V ľudskom genóme jeden gén peptidu
fibronektínové reťazce, ale ako výsledok
alternatíva
spájanie
a
post-translačný
modifikácií
vzniká niekoľko foriem bielkovín.
2 hlavné formy fibronektínu sú:
1.
Tkanina
(nerozpustný)
fibronektínu
syntetizované
fibroblasty alebo endotelové bunky,
gliocyty
a
epitelové
bunky;
2.
Plazma
(rozpustný)
fibronektínu
syntetizované
hepatocyty a bunky retikuloendotelového systému. Funkcie fibronektínu
Fibronektín sa podieľa na rôznych procesoch:
1. Adhézia a šírenie epitelu a mezenchýmu
bunky;
2. Stimulácia proliferácie a migrácie embryonálnych a
nádorové bunky;
3. Kontrola diferenciácie a udržiavania cytoskeletu
bunky;
4. Účasť na zápalových a reparačných procesoch. Záver
Teda systém bunkových kontaktov, mechanizmov
bunkovej adhézie a hry extracelulárnej matrice
základnú úlohu vo všetkých prejavoch organizácie,
fungovanie a dynamiku mnohobunkových organizmov.
Najdôležitejšie receptory na povrchu živočíšnych buniek, ktoré sú zodpovedné za vzájomné rozpoznávanie bunkami a ich väzbu, sú adhézne receptory. Sú nevyhnutné pre reguláciu morfogenetických procesov počas embryonálneho vývoja a pre udržanie stability tkaniva v dospelom organizme.
Schopnosť špecifického vzájomného rozpoznávania umožňuje bunkám rôznych typov združovať sa do určitých priestorových štruktúr charakteristických pre rôzne štádiá živočíšnej ontogenézy. V tomto prípade bunky embrya jedného typu navzájom interagujú a sú oddelené od iných buniek, ktoré sa od nich líšia. Ako sa embryo vyvíja, mení sa charakter adhéznych vlastností buniek, čo je základom procesov ako gastrulácia, neurulácia a tvorba somitov. V skorých živočíšnych embryách, napríklad u obojživelníkov, sú adhézne vlastnosti bunkového povrchu také výrazné, že sú schopné obnoviť pôvodné priestorové usporiadanie buniek rôznych typov (epidermis, nervová platnička a mezodera) aj po ich dezagregácii a miešanie (obr. 12).
Obr. 12. Obnova štruktúr embryí po dezagregácii
Teraz bolo identifikovaných niekoľko rodín receptorov zapojených do bunkovej adhézie. Mnohé z nich patria do rodiny imunoglobulínov, ktoré poskytujú medzibunkovú interakciu nezávislú od Ca++. Receptory patriace do tejto rodiny sú charakterizované prítomnosťou spoločného štruktúrneho základu - jednej alebo viacerých domén aminokyselinových zvyškov homológnych s imunoglobulínmi. Peptidový reťazec každej z týchto domén obsahuje asi 100 aminokyselín a je poskladaný do štruktúry dvoch antiparalelných β-vrstiev stabilizovaných disulfidovou väzbou. Obrázok 13 ukazuje štruktúru niektorých receptorov z rodiny imunoglobulínov.
Glykoproteínový T-bunkový glykoproteín Imunoglobulín
MHC triedy I Receptor MHC triedy II
Obr. 13. Schematické znázornenie štruktúry niektorých receptorov z rodiny imunoglobulínov
Receptory tejto rodiny zahŕňajú predovšetkým receptory, ktoré sprostredkúvajú imunitnú odpoveď. Interakcia troch typov buniek, ku ktorej dochádza počas imunitnej reakcie – B-lymfocytov, T-pomocníkov a makrofágov je teda spôsobená väzbou receptorov na bunkovom povrchu týchto buniek: receptora T-buniek a glykoproteínov MHC triedy II. (hlavný komplex histokompatibility).
Štruktúrne podobné a fylogeneticky príbuzné imunoglobulínom sú receptory zapojené do rozpoznávania a viazania neurónov, takzvané bunkové adhézne molekuly (N-CAM). Sú to integrálne monotopické glykoproteíny, z ktorých niektoré sú zodpovedné za väzbu nervových buniek, iné za interakciu nervových buniek a gliových buniek. Vo väčšine molekúl N-CAM je extracelulárna časť polypeptidového reťazca rovnaká a je organizovaná vo forme piatich domén, homológnych s doménami imunoglobulínov. Rozdiely medzi adhéznymi molekulami nervových buniek súvisia hlavne so štruktúrou transmembránových oblastí a cytoplazmatických domén. Existujú aspoň tri formy N-CAM, z ktorých každá je kódovaná samostatnou mRNA. Jedna z týchto foriem nepreniká cez lipidovú dvojvrstvu, pretože neobsahuje hydrofóbnu doménu, ale viaže sa na plazmatickú membránu len vďaka kovalentnej väzbe s fosfatidylinozitolom; iná forma N-CAM je vylučovaná bunkami a inkorporovaná do extracelulárnej matrice (obr. 14).
Fosfatidylinozitol
Obr. 14. Schematické znázornenie troch foriem N-CAM
Proces interakcie medzi neurónmi spočíva vo väzbe receptorových molekúl jednej bunky s identickými molekulami iného neurónu (homofilná interakcia) a protilátky proti proteínom týchto receptorov potláčajú normálnu selektívnu adhéziu buniek jedného typu. Interakcie proteín-proteín hrajú hlavnú úlohu vo fungovaní receptorov, zatiaľ čo sacharidy majú priradenú regulačnú funkciu. Niektoré formy CAM vykonávajú heterofilnú väzbu, pri ktorej je adhézia susedných buniek sprostredkovaná rôznymi povrchovými proteínmi.
Predpokladá sa, že komplexný obraz interakcie neurónov v procese vývoja mozgu nie je spôsobený účasťou veľkého počtu vysoko špecifických molekúl N-CAM, ale diferenciálnou expresiou a posttranslačnými modifikáciami štruktúry a malý počet adhezívnych molekúl. Predovšetkým je známe, že počas vývoja jednotlivého organizmu sa v rôznych časoch a na rôznych miestach exprimujú rôzne formy adhéznych molekúl nervových buniek. Okrem toho môže byť regulácia biologických funkcií N-CAM uskutočnená fosforyláciou serínových a treonínových zvyškov v cytoplazmatickej doméne proteínov, modifikáciami mastných kyselín v lipidovej dvojvrstve alebo oligosacharidmi na bunkovom povrchu. Ukázalo sa napríklad, že pri prechode z embryonálneho mozgu do mozgu dospelého organizmu výrazne klesá počet zvyškov kyseliny sialovej v N-CAM glykoproteínoch, čo spôsobuje zvýšenie bunkovej adhézie.
Vďaka rozpoznávacej schopnosti imunitných a nervových buniek sprostredkovanej receptormi tak vznikajú jedinečné bunkové systémy. Navyše, ak je sieť neurónov relatívne pevne fixovaná v priestore, potom neustále sa pohybujúce bunky imunitného systému vzájomne interagujú iba dočasne. N-CAM však nielenže „zlepujú“ bunky a regulujú medzibunkovú adhéziu počas vývoja, ale stimulujú aj rast nervových procesov (napríklad rast axónov sietnice). Okrem toho sa N-CAM dočasne exprimuje počas kritických štádií vývoja mnohých nenervových tkanív, kde tieto molekuly pomáhajú udržiavať špecifické bunky pohromade.
Bunkové povrchové glykoproteíny, ktoré nepatria do rodiny imunoglobulínov, ale majú s nimi určitú štrukturálnu podobnosť, tvoria rodinu medzibunkových adhéznych receptorov nazývaných kadheríny. Na rozdiel od N-CAM a iných imunoglobulínových receptorov poskytujú interakciu medzi kontaktnými plazmatickými membránami susedných buniek iba v prítomnosti extracelulárnych iónov Ca++. V bunkách stavovcov je exprimovaných viac ako desať proteínov patriacich do rodiny kadherínov, pričom všetky sú transmembránové proteíny, ktoré prejdú cez membránu raz (tabuľka 8). Aminokyselinové sekvencie rôznych kadherínov sú homológne, pričom každý z polypeptidových reťazcov obsahuje päť domén. Podobnú štruktúru majú aj desmozómové transmembránové proteíny – desmogleíny a desmokolíny.
Bunková adhézia sprostredkovaná kadherínmi má charakter homofilnej interakcie, pri ktorej sú diméry vyčnievajúce nad povrch bunky pevne spojené v antiparalelnej orientácii. V dôsledku tohto "priľnutia" v kontaktnej ploche vzniká súvislý kadherínový zips. Extracelulárne ióny Ca++ sú potrebné na väzbu kadherínov na susedné bunky; keď sú odstránené, tkanivá sú rozdelené do samostatných buniek, v jeho prítomnosti - reagregácia disociovaných buniek.
Tabuľka 8
Typy kadherínov a ich lokalizácia
K dnešnému dňu najlepšie charakterizovaný E-kadherín, ktorý hrá dôležitú úlohu pri spájaní buniek rôznych epitelov. V zrelých epiteliálnych tkanivách sa s jeho účasťou viažu a držia pohromade aktínové filamenty cytoskeletu a v skorých obdobiach embryogenézy poskytuje zhutnenie blastomér.
Bunky v tkanivách sú spravidla v kontakte nielen s inými bunkami, ale aj s nerozpustnými zložkami extracelulárnej matrice. Najrozsiahlejšia extracelulárna matrica, kde sú bunky umiestnené pomerne voľne, sa nachádza v spojivových tkanivách. Na rozdiel od epitelov sú tu bunky pripojené k zložkám matrice, pričom spojenia medzi jednotlivými bunkami nie sú také podstatné. V týchto tkanivách extracelulárna matrica, obklopujúca bunky zo všetkých strán, tvorí ich kostru, prispieva k udržiavaniu mnohobunkových štruktúr a určuje mechanické vlastnosti tkanív. Okrem vykonávania týchto funkcií sa podieľa na procesoch, ako je signalizácia, migrácia a rast buniek.
Extracelulárna matrica je komplexný komplex rôznych makromolekúl, ktoré sú lokálne vylučované bunkami v kontakte s matricou, najmä fibroblastmi. Predstavujú ich glykozaminoglykánové polysacharidy, zvyčajne kovalentne viazané na proteíny vo forme proteoglykánov, a fibrilárne proteíny dvoch funkčných typov: štrukturálne (napríklad kolagén) a adhezívne. Glykozaminoglykány a proteoglykány tvoria vo vodnom prostredí extracelulárne gély, v ktorých sú ponorené kolagénové vlákna, ktoré spevňujú a usporiadajú matricu. Adhezívne proteíny sú veľké glykoproteíny, ktoré zabezpečujú pripojenie buniek k extracelulárnej matrici.
Špeciálnou špecializovanou formou extracelulárnej matrice je bazálna membrána - silná tenká štruktúra vybudovaná z kolagénu typu IV, proteoglykánov a glykoproteínov. Nachádza sa na hranici medzi epitelom a spojivovým tkanivom, kde slúži na prichytenie buniek; oddeľuje od okolitého tkaniva jednotlivé svalové vlákna, tukové a Schwannove bunky atď. V tomto prípade úloha bazálnej membrány nie je obmedzená len na podpornú funkciu, slúži ako selektívna bariéra pre bunky, ovplyvňuje bunkový metabolizmus a spôsobuje bunkovú diferenciáciu. Jeho účasť na procesoch regenerácie tkaniva po poranení je mimoriadne dôležitá. Pri poruche celistvosti svalového, nervového alebo epitelového tkaniva pôsobí zachovaná bazálna membrána ako substrát pre migráciu regenerujúcich sa buniek.
Prichytenie buniek k matrici zahŕňa špeciálne receptory patriace do rodiny takzvaných integrínov (integrujú a prenášajú signály z extracelulárnej matrice do cytoskeletu). Väzbou na bielkoviny extracelulárnej matrix určujú integríny tvar bunky a jej pohyb, ktorý je rozhodujúci pre procesy morfogenézy a diferenciácie. Integrínové receptory sa nachádzajú vo všetkých bunkách stavovcov, niektoré z nich sú prítomné v mnohých bunkách, iné majú dosť vysokú špecifickosť.
Integríny sú proteínové komplexy obsahujúce dva typy nehomologických podjednotiek (α a β) a mnohé integríny sa vyznačujú podobnosťou v štruktúre β-podjednotiek. V súčasnosti bolo identifikovaných 16 typov α- a 8 odrôd β-podjednotiek, ktorých kombinácie tvoria 20 typov receptorov. Všetky druhy integrínových receptorov majú v podstate rovnakú štruktúru. Sú to transmembránové proteíny, ktoré súčasne interagujú s proteínom extracelulárnej matrice a s proteínmi cytoskeletu. Vonkajšia doména sa viaže na molekulu adhézneho proteínu, v ktorej sú zahrnuté oba polypeptidové reťazce. Niektoré integríny sú schopné viazať sa súčasne nie s jednou, ale s niekoľkými zložkami extracelulárnej matrice. Hydrofóbna doména prepichuje plazmatickú membránu a cytoplazmatická C-koncová oblasť je v priamom kontakte so submembránovými komponentmi (obr. 15). Okrem receptorov, ktoré zabezpečujú väzbu buniek na extracelulárnu matricu, sa na tvorbe medzibunkových kontaktov podieľajú integríny – intracelulárne adhézne molekuly.
Obr. 15. Štruktúra integrínového receptora
Keď sa ligandy viažu, integrínové receptory sa aktivujú a hromadia sa v oddelených špecializovaných oblastiach plazmatickej membrány s tvorbou husto zbaleného proteínového komplexu nazývaného fokálny kontakt (adhezívna platňa). V ňom sú integríny pomocou svojich cytoplazmatických domén spojené s cytoskeletálnymi proteínmi: vinulínom, talínom atď., ktoré sú zase spojené so zväzkami aktínových filamentov (obr. 16). Takáto adhézia štrukturálnych proteínov stabilizuje kontakty buniek s extracelulárnou matricou, zabezpečuje pohyblivosť buniek a tiež reguluje tvar a zmeny vlastností buniek.
U stavovcov je fibronektín jedným z najdôležitejších adhéznych proteínov, na ktoré sa viažu integrínové receptory. Nachádza sa na povrchu buniek, ako sú fibroblasty, alebo voľne cirkuluje v krvnej plazme. V závislosti od vlastností a lokalizácie fibronektínu sa rozlišujú tri formy. Prvá, rozpustná dimérna forma nazývaná plazmatický fibronektín, cirkuluje v krvi a tkanivových tekutinách, podporuje zrážanie krvi, hojenie rán a fagocytózu; druhý tvorí oligoméry, ktoré sa dočasne prichytia k povrchu bunky (povrchový fibronektín); tretia je ťažko rozpustná fibrilárna forma nachádzajúca sa v extracelulárnej matrici (matrix fibronektín).
Extracelulárnej matrix
Obr. 16. Model interakcie extracelulárnej matrix s cytoskeletálnymi proteínmi za účasti integrínových receptorov
Funkciou fibronektínu je podporovať adhéziu medzi bunkami a extracelulárnou matricou. Týmto spôsobom sa za účasti integrínových receptorov dosiahne kontakt medzi intracelulárnym a ich prostredím. Okrem toho dochádza k migrácii buniek prostredníctvom ukladania fibronektínu v extracelulárnej matrici: prichytenie buniek k matrici pôsobí ako mechanizmus, ktorý vedie bunky na miesto určenia.
Fibronektín je dimér pozostávajúci z dvoch štruktúrne podobných, ale nie identických polypeptidových reťazcov spojených blízko karboxylového konca disulfidovými väzbami. Každý monomér má miesta pre väzbu na bunkový povrch, heparín, fibrín a kolagén (obr. 17). Na väzbu vonkajšej domény integrínového receptora na zodpovedajúce miesto fibronektínu je potrebná prítomnosť Ca2+ iónov. Interakcia cytoplazmatickej domény s aktínom fibrilárneho cytoskeletu sa uskutočňuje pomocou proteínov talínu, tanzínu a vinkulínu.
Obr. 17. Schématická štruktúra molekuly fibronektínu
Interakcia s pomocou integrínových receptorov extracelulárnej matrice a prvkov cytoskeletu zabezpečuje obojsmerný prenos signálu. Ako je uvedené vyššie, extracelulárna matrica ovplyvňuje organizáciu cytoskeletu v cieľových bunkách. Aktínové filamenty zase môžu meniť orientáciu vylučovaných molekúl fibronektínu a ich deštrukcia pod vplyvom cytochalazínu vedie k dezorganizácii molekúl fibronektínu a ich oddeleniu od povrchu bunky.
Recepcia s účasťou integrínových receptorov bola podrobne analyzovaná na príklade kultúry fibroblastov. Ukázalo sa, že v procese prichytenia fibroblastov k substrátu, ku ktorému dochádza, keď je fibronektín prítomný v médiu alebo na jeho povrchu, sa receptory pohybujú a vytvárajú zhluky (fokálne kontakty). Interakcia integrínových receptorov s fibronektínom vo fokálnej kontaktnej oblasti zase indukuje tvorbu štruktúrovaného cytoskeletu v cytoplazme bunky. Rozhodujúcu úlohu pri jeho tvorbe navyše zohrávajú mikrofilamenty, ale podieľajú sa aj ďalšie zložky pohybového aparátu bunky - mikrotubuly a intermediárne filamenty.
Receptory pre fibronektín, ktorý sa nachádza vo veľkých množstvách v embryonálnych tkanivách, majú veľký význam v procesoch bunkovej diferenciácie. Predpokladá sa, že práve fibronektín v období embryonálneho vývoja riadi migráciu v embryách stavovcov aj bezstavovcov. V neprítomnosti fibronektínu mnohé bunky strácajú schopnosť syntetizovať špecifické proteíny a neuróny strácajú schopnosť rásť. Je známe, že v transformovaných bunkách klesá hladina fibronektínu, čo je sprevádzané znížením stupňa ich väzby na extracelulárne prostredie. V dôsledku toho sa bunky stávajú mobilnejšími, čím sa zvyšuje pravdepodobnosť metastáz.
Ďalší glykoproteín, ktorý zabezpečuje adhéziu buniek k extracelulárnej matrici za účasti integrínových receptorov, sa nazýva laminín. Laminín, vylučovaný hlavne epitelovými bunkami, pozostáva z troch veľmi dlhých polypeptidových reťazcov usporiadaných do kríža a spojených disulfidovými mostíkmi. Obsahuje niekoľko funkčných domén, ktoré viažu integríny bunkového povrchu, kolagén typu IV a ďalšie zložky extracelulárnej matrice. Interakcia laminínu a kolagénu typu IV, ktoré sa nachádzajú vo veľkých množstvách v bazálnej membráne, slúži na prichytenie buniek k nej. Preto je laminín prítomný predovšetkým na tej strane bazálnej membrány, ktorá je privrátená k plazmatickej membráne epitelových buniek, zatiaľ čo fibronektín zabezpečuje väzbu matricových makromolekúl a buniek spojivového tkaniva na opačnej strane bazálnej membrány.
Receptory dvoch špeciálnych rodín integrínov sa podieľajú na agregácii krvných doštičiek počas zrážania krvi a na interakcii leukocytov s vaskulárnymi endotelovými bunkami. Krvné doštičky exprimujú integríny, ktoré viažu fibrinogén, von Willebrandov faktor a fibronektín počas koagulácie krvi. Táto interakcia podporuje adhéziu krvných doštičiek a tvorbu zrazenín. Rôzne integríny, prítomné výlučne v leukocytoch, umožňujú bunkám pripojiť sa v mieste infekcie k endotelu vystielajúcemu krvné cievy a prejsť cez túto bariéru.
Bola preukázaná účasť integrínových receptorov na regeneračných procesoch. Takže po prerezaní periférneho nervu sa axóny môžu regenerovať pomocou receptorov membrány rastových kužeľov vytvorených na odrezaných koncoch. Kľúčovú úlohu v tom zohráva väzba integrínových receptorov na laminín alebo komplex laminín-proteoglykán.
Je potrebné poznamenať, že delenie makromolekúl na zložky extracelulárnej matrice a plazmatickej membrány buniek je často skôr ľubovoľné. Niektoré proteoglykány sú teda integrálnymi proteínmi plazmatickej membrány: ich jadrový proteín môže preniknúť do dvojvrstvy alebo sa na ňu kovalentne viazať. Interakciou s väčšinou zložiek extracelulárnej matrice proteoglykány podporujú prichytenie buniek k matrici. Na druhej strane sú zložky matrice tiež pripojené k povrchu bunky pomocou špecifických receptorových proteoglykánov.
Bunky mnohobunkového organizmu teda obsahujú určitý súbor povrchových receptorov, ktoré im umožňujú špecificky sa viazať na iné bunky alebo na extracelulárnu matricu. Na takéto interakcie každá jednotlivá bunka využíva mnoho rôznych adhezívnych systémov charakterizovaných veľkou podobnosťou v molekulárnych mechanizmoch a vysokou homológiou proteínov, ktoré sú v nich zahrnuté. V dôsledku toho majú bunky akéhokoľvek typu, v tej či onej miere, vzájomnú afinitu, čo zase poskytuje možnosť súčasného spojenia mnohých receptorov s mnohými ligandami susednej bunky alebo extracelulárnej matrice. Živočíšne bunky sú v tomto prípade schopné rozpoznať relatívne malé rozdiely v povrchových vlastnostiach plazmatických membrán a vytvoriť z mnohých možných kontaktov s inými bunkami a matricou len tie najlepšie. V rôznych štádiách vývoja zvierat a v rôznych tkanivách sa rôzne proteíny adhézneho receptora exprimujú odlišne, čo určuje správanie buniek v embryogenéze. Tieto isté molekuly sa objavujú na bunkách, ktoré sa podieľajú na oprave tkaniva po poškodení.