© Lenjulenka

Přednáška 3. 10. 2005

HISTOLOGIE - úvod I.

= sleduje stavbu buněk a tkání

- 3 základní oddíly:

a) cytologie - nauka o buňce

b) obecná histologie - studium základních tkání v lidském těle

c) mikroskopická anatomie - sleduje stavbu jednotl. orgánů, tkání, po

jednotlivých vrstvách

Embryologie: studuje vývoj jedince od diferenciace gamet po definitivní vývoj plodu až

k porodu

- histologie patří do morfologických oborů (spolu s anatomií); rozvoj až s technikou;

vychází z poznatků velké anatomie

- Jan a Zacharias Jensen (otec a syn) - 1590 - studují buňku (vybrousili čočku)

- Leewenhoek, Malpighi, Robert Hooke - 17.stol. - sami si brousili čočky; zpočátku

všichni botanici; Hooke: nález: korek - poprvé popsal rostlinnou buňku → název

„cellula“

→ rozvoj chemie; vynález anilinových barev

první přístroje: mikrotomy: umožňují krájení tkáňových řezů

první mikroskopy: vznik v Itálii

barvy a barvení tkání → můžeme sledovat stavbu buněk a celých tkání

Jakob Schleiden - botanik

Theodor Schwann (1839) - zoologie

J.A. Purkyně (1937): definoval stavbu buňky a tkáně - popsal vajíčko a buňky žaludeční

sliznice - ale tento objev nebyl dostatečně publikován → objev stavby buňky je připisován

Schwannovi

Robert Wirchow - definoval vztah buňky k buňce („buňka pochází z buňky)

Zeiss, Leica, Opton ← mikroskopy: reálné zvětšení až ke 2 tisícům

ve 30. letech 20. stol. v Německu: elektronové mikroskopy

E. Ruska - 1930: první prototyp; 1935 - vyráběny

BUŇKA

= samostatná morfologická, genetická a funkční jednotka schopná samoreprodukce

u člověka 1013

buněk v těle

buňky tvoří tkáně; mezibuněčná hmota je produktem buněk

- tvar: a) kulovité bb. - většinou volné (vajíčko, krvinky, zárodečné bb. ve varleti)

b) vřetenovité bb. - často mají výběžky ← tvar je důležitý pro vývoj dalších bb.

(nervové bb. → hvězdicovitý tvar)

c) hvězdicovitý - nervové bb.

d) polyedrický - ve vrstvách

- velikost: od 4-6 µm - v mozečku (vrstva zrnitá)

až 100 µm (přední kořeny míšní), 120 µ (vajíčko) až 150µm

- délka života: 1 den až celý život:

buňka střevní sliznice: obměna po několika dnech

nervová buňka - téměř se neobnovuje

- diferenciace:

© Lenjulenka

kmenové bb. - prekursory - jsou ve všech tkáních

200 typů vysoce diferencovaných bb.: nervové, bb. srdeční tkáně, vajíčko,

spermie...

kmenové bb.: multipotentní - schopné se diferencovat jakkoliv

pluripotentní - schopné se diferencovat jen v dané tkání

histologie deskriptivní - popisná

histochemie - o uložení látek v bb.; jaké jsou enzymatické skupiny...

imunocytochemie - nový obor - od války - prokazujeme jednu specifickou látku v buňce

autoradiografie - sledování např. buněčného dělení

- povrch: buněčná membrána: 2 vrstvy fosfolipidů

← hydrofilní část

← mezi fosfolipidy: proteiny

← hydrofobní část

→ odděluje buňku od vnějšího prostředí; adheze buňky

- organely: vytvářejí buněčné kompartmenty

řídí jádro s chromozomy (DNA - nositel dědičnosti)

obal jádra z membrán

organely charakteru membrán

jádro souvisí s membránou endoplasmatického retikula

a) hrubé - granulární retikulum

b) hladké - agranulární retikulum

Golgiho komplex - třetí stanice v buněčné produkci; dotváří se

proteiny a lipidy; slouží jako detoxikační komplex → látky do váčků

mitochondrie

mikrotubuly, mikrofilamenta → cytoskelet

membrána: vybíhá v mikroklky

jádro: chromozomy ← barvíme tkáň kombinací zásaditých a kyselých barviv: hematoxylin a

eosin: jádro bude modrofialové (obarveno hematoxylinem)

iRNA = mRNA; tRNA; rRNA →→ ribosomy: volně v cytoplasmě nebo na granulárním

endoplasmatickém retikulu

endoplasmatické retikulum - začíná proteosyntézu a syntézu lipidů; G. aparát dotváří → váčky

mitochondrie - cristy - vázané enzymy → tvoří energii přes ATP

mikrotubuly - tloušťka 25 µm

intermediární vlákénka - 10 µm

mikrofilamenta - ještě tenčí

buněčná spojení - sdružuje vlákénka cytoskeletu

buněčná membrána - hydrofilní část = fosfo-část; hydrofobní část = mastné kyseliny

50% membrány: proteiny - buď procházejí nebo jsou částečně zanořeny, nebo jsou povrchové

oligosacharidy - pojí se k proteinům → glykoproteiny; nebo k lipidům → glykolipidy

© Lenjulenka

Přednáška 6. 10. 2005

HISTOLOGIE - úvod II., buňka

barvení - nejdříve pomocí tuše a jiná přírodní barviva

rozvoj až s vývojem chemického průmyslu

→ objev anilinových barev

jádro: bazické barvivo: hematoxylin → modrofialové

cytoplasma: kyselé barvivo (plasmatické): eosin → růžová

chemické metody: histochemické a imunochemické reakce

impregnační metody: u nervových bb. - obarví se jen oblast kolem jádra (perikaryon) - musí

se použít jiná metoda

(depozita: glykogen, lipidy, proteiny, pigmenty...)

mikroklky podpořené cytoskeletem

v těle 200 specializovaných bb.

bb. kmenové:

a) v embryu

b) dělení v blastomery - diferenciace → specializované bb.

PLAZMALEMMA

- 2 vrstvy fosfolipidů

- proteiny: a) integrální

b) periferní

- cholesterol

- bariéra mezi vnitřním prostředím buňky a extracelulárním prostorem

- selektivně propustná; specifická stavba - stavěná jinak směrem ven, jinak směrem

dovnitř

- obsahuje proteiny = integriny - slouží jako vazebné - váží se ke složkám cytoskeletu a

na zevní straně ke složkám extracelulární matrix

fosfolipidy - mohou být různé: 4 základní typy

- fosfatidylcholin

- fosfatidylserin

- sfingomyelin

- fosfatidylethanolamin

cholesterol: vložen mezi fosfolipidy - když jsou v membráně jen fosfolipidy, je membrána

pevná → pevnost narušena cholesterolem → čím je ho tam více, tím více je membrána fluidní

© Lenjulenka

asymetrie membrány - jak kde

H2O, O2, CO2 - procházejí prostou difusí

molekuly s nábojem - K+, Na+, Ca2+: speciální kanál - v integrálním proteinu

podle toho, jestli má náboj: voltážový kanál

pod elektron. mikroskopem: hydroxid osmičelý → 2 vrstvy

proteiny jsou ve formě globulární

„listy“ membrány: označení A a B

iontový kanál = difuse integrálními proteiny

aktivní transport - energie z ATP

větší molekuly; nasadí se na transformní protein - ten se překlopí - „ping-pong“

protisměrný transport - symport a antiport - přes kanály, příp. s energií z ATP

endocytosa - clathriny - proteiny, které se přiloží k povrchové vrstvě membrány a

v membráně se rozloží - vzniká jamka → endocytosa látek, které jsou vázány - ligandy -

obklopí buňky - jamka obsahuje navázaný ligand → pomocí clathrinů se vytvoří

endocytotický kompartment

exocytosa - z membrány se vytvoří váček - obsah se vypustí do extracel. prostoru (např.

přenos signálu)

přenos signálu - každá b. má vazebná místa pro různé látky (pro hormony,

neurotransmitery...) = receptory:

a) na povrchu buňky

b) uvnitř buňky - některé hormony

→ látky (= signál“), které se dostaly do cytozolu: přemění složky v cytoplasmě

rozpustnost molekul ve vodě:

- malé hydrofobní - prostupují dovnitř, aktivují receptory uvnitř buňky (steroidy,

thyroxin...)

- hydrofilní - neurotransmitery, většina hormonů - aktivují receptory na membráně -

působí změnu přes membránu přes G-protein - efektorový enzym → změna aktivity

buňky

© Lenjulenka

Přednáška 10. 10. 2005

BUŇKA

- buněčné organely - funkčně specializované

většina - membránové - tvoří kompartmenty (ty se specializují pro urč. fci) →

membránový princip

paměťový princip: v jádře v chromatinu (DNA) → chromozomy při dělení

- jádro chromatin má různou denzitu

chromatin = komplex bílkovin a DNA

euchromatin a heterochromatin

obsahem chromatinu jsou i jadérka (obvykle jedno, ale i více) - kód pro syntézu

rRNA

na povrchu karyolema → jaderné póry (2 vrstvy); mezi póry perinukleární cisterna

velmi aktivní bb. mají až 35% povrchu karyolemy tvořeno póry

- obsah jádra: chromatin - bazofilní - barví se bazickými barvivy - hematoxylinem,

methylenovou modří, toluidinovou modří

nebo methylenovou zelení: DNA (chromatin) + pyronin: RNA → obarví jadérko

- molekula DNA je dlouhá několik cm → nemůže být v lineární podobě: molekuly jsou

obtočeny kolem bazických bílkovin histonů: H2A, H2B, H3, H4

útvar: 2 histony - DNA je 2krát obtočena - 2 otočky + histon = nukleosom → DNA

přechází na další dvojici histonů

H1 histon → význam pro spojování nukleosomů

- chromatinové vlákno: vytváří smyčky; rozvolněné (despiralizované) úseky: lze

přepisovat (v el.mikroskopu se tato místa jeví jako euchromatin)

© Lenjulenka

velké nahloučení chromatinu: heterochromatin

(nedochází k transkripci)

- jadérko: syntéza rRNA

- jaderný skelet: součástí jaderné matrix - z bílkovin; naléhá na vnitřní membránu:

vlákénka vytváří vrstvičku: fibrosní lamina - vynechává oblast jaderných pórů

při mitose: rozpad jaderného obalu: oddělují se váčky do cytoplasmy (jeví se jako

váčky endoplasmatického retikula); oblast pórů se také rozptýlí

v telofázi: rekonstrukce jaderných obalů: významně se podílejí laminy - rozložení

pórů...

© Lenjulenka

- proteosyntéza v buňce: místem syntézy jsou ribosomy = proteiny + rRNA: 2

podjednotky - pokud nedochází k proteosyntéze, nejsou spojeny

tRNA: vazebná místa pro aminokyseliny → proteiny

a) volné ribosomy: proteiny pro mitochondrie, pro ribosomy

b) na membránách endoplasm. retikula: oploštělé váčky: zrnité ER - spojeno

trubičkami:

zrnité ER: na membráně připojené ribosomy - signální sekvence: první část

peptidu - na ni se napojí signální rozpoznávací partikule = SRP

po navázání se skončí translace - tato sekvence se naváže na membránu

zrn.ER - na receptor - riboforiny: integrální proteiny v membráně zrn.ER -

slouží k vazbě velké podjednotky ribosomu k membráně → uvolní se SRP

→ naváže se do receptoru

signální peptidasa odštěpí signální sekvenci → polypeptidový řetězec se

hromadí ve váčku: segregace

© Lenjulenka

Přednáška 13. 10. 2005

Buňka - pokračování

- v somatických bb. ženského organismu zůstává trvale inaktivní X chromozom →

Feulgenova reakce → při membráně (v epitel. bb.) - z bukální sliznice:

- hladké endoplasmatické retikulum: více tubulů navzájem propojených → centrum

syntézy lipidů: fosfolipidy membrány, steroidy

jaterní bb. → látky pro rozpad a syntézu glykogenu

různé škodlivé látky jsou odbourávány v hladkém ER v játrech

v příčně pruhovaném svalstvu: zásobárna vápenatých iontů

(v nerv. buňce (motoneuron) - velká denzita zrnitého ER)

- Golgiho komplex - obvykle u jádra; dá se znázornit impregnací Ag nebo OsO4;

ploché váčky (cisterny), ve periferiích připojeny vezikuly - napojen na granulární ER

← uvnitř ER jsou proteiny - už se upravují - postupně transportovány

- lyzosomy: funkce intracelulárního trávení - co je přijato endocytoticky:

heterofagosom; autofagosom - k natrávení z vlastního buněčného obsahu (např. stará

mitochondrie

po fúzi s lyzosomem: enzymy, které štěpí látky při kyselém pH (pH 5) - v membráně

lyzosomu je adenosintrifosfatáza pro transport H+ → sníží pH na funkční optimum

v membráně jsou fuzogenní receptory

uvnitř: proteázy, glykosidázy, lipázy, RNAáza, DNAáza...

© Lenjulenka

před fúzí: primární lyzosom, po fúzi: sekundární

terciární lyzosom: nestravitelný zbytek ← žlutavě hnědý pigment: v nejstarších bb.:

nervové, kardiomyocyty... = lipofuscin („pigment z opotřebování“)

- peroxisomy: játra a ledviny: vzniká v nich peroxid vodíku oxidací látek: rozklad

mastných kyselin a aminokyselin

peroxid vodíku je toxický - peroxisomy obsahují katalsu, která rozkládá peroxid

vodíku na kyslík a vodu:

→→ kyslík k oxidaci látek (játra: ethanol)

- mitochondrie: barvíme Heidenheimovou metodou (cytologickou)

zevní membrána: poriny, transportní enzymy

vnitřní membrána: bohatá na bílkoviny + kardiolipin

matrix - obsahuje DNA - cirkulární - vlastní genetická informace

tělíska podobná ribosomům, ale většina proteosyntézy pro mitochondrie z cytoplasmy

funkce: syntéza ATP - fosforylované sloučeniny → makroergní vazby → pro

biologické pochody v buňce; rozklad v cytoplasmě → do mitochondrií → Krebsův

cyklus: oxidace produktů metabolismu na oxid uhličitý a vodu → uvolňují se

elektrony: enzymový systém dýchacího řetězce

povrch vnitřní membrány:

element. částice: e-: jsou

přenášeny řetězcem dých.

pochodů

energie k uvolnění H+:

hromadí se v intermembr. prostoru: „tok protonů“ - ve váčcích jsou enzymy pro

syntézu ATP - tok protonů „roztáčí“ syntézu ATP

barvení vitálních mitochondrií: Janusova zeleň

dehydrogenasa k. jantarové: enzym mitochondrie

© Lenjulenka

- cytoskelet: tvoří ho 3 vláknité struktury: kinetická a stavební funkce

a) mikrofilamenta - aktinová - jemná vlákénka, viditelná jen el.mikroskopu

b) mikrotubuly

c) intermediární filamenta - z cytokeratinu (10-12 nm)

v buňce je třeba transportovat - zajišťují mikrofilamenta (5-7 nm) a mikrotubuly (24

nm) - transportní fce neuritu: z G-aktinu nebo tubulinů: polymerují (G-aktin v F-aktin)

→ vznikají mikrotubuly

buňka má systémy, které zajišťují polymeraci a depolymeraci → tím zajišťuje

transport v buňce

(mitochondrie v příčně pruhovaném svalstvu: kulovité, velké cristy; tubulární: v ledvin.

epitelu)

- centriol: triplety mikrotubulů

- buněčný cyklus:

G1 fáze: 5 hodin - syntéza RNA a proteinů,

buňka roste

S fáze: 7 hodin - replikace DNA, syntéza

histonů

G2 fáze - syntéza proteinů

růžově: hlavní kontrolní uzel - buňka, která

jím projde - pokračuje dál; která neprojde -

nedělí se (nervová buňka)

oranžově: kontrolní uzel pro karyokinezi

© Lenjulenka

Přednáška 17. 10. 2005

Buňka - pokračování II

- cytoskelet - identifikován ve světelném mikroskopu, s rozvojem imunocytochemie

objeveny funkce

- mikrofilamenta - průměr 5-7 nm - je v elektronovém mikroskopu

o beta-aktinová filamenta - 2šroubovice z proteinů: tvořena G-aktinem

(„globulární“) - stýkají se na úrovní 7. G-

aktinu → tvoří F-aktin; k polymeraci

potřeba energie z ATP; fosfátová vazba

na okrají: s aktinem může reagovat

myosin: „šplhá“ po aktinových

filamentech

o intermediární filamenta: nejčastější cytokeratin; u buněk neepitelových:

desmin - nemají mezi sebou reaktivní vazby: jsou relativně inertní

o mikrotubuly: průměr až 25 nm: polymerovaný tubulin: α a β-tubulin -

uskupeny pravidelně (na obvodu 13 protofibril)

při polymeraci potřebuje GTP - guanosintrifosfát (GTP - „druhý posel“)

mikrotubuly: může být připojen dynein: vidíme v uspořádání v axonemovém

komplexu

→ řasinka: 9x3 mikrotubulů - triplety

→ axonemový komplex: 9 dupletů + 2 (axonema → bičík spermie)

- buněčné inkluze - struktury, které tvoří dočasnou součást buňky

a) produkty buněčného metabolismu → rezervní látky

1. lipidy - kapénky - energeticky nejbohatší; buď velká kapénka

nebo jednotlivě

2. polysacharidy - většinou dobře rozpustné ve vodě; nejčastěji glykogen -

polymer glukózy:

a) γ-granula - 60 nm

b) β-granula - 30 nm

c) α-granula - 15-20 nm

průkaz sacharidů: PAS-reakce: znázorňuje především α a β-granula

3. proteiny - těžká identifikace, pokud jsou zmnoženy (mohou měnit

cytoplasmu v bazofilní) → kvartérní struktura: parakrystalické seskupení

(→nadprodukce→protein krystalizuje)

Reinkeho krystaly - v Leydigových buňkách ve varleti

b) látky specifického významu - pigmenty (= výsledek bun. metabolismu)

1. lipofuscin - rezavě hnědý - pigment z opotřebení (nervové bb., srdeční bb.)

← terciární lyzosomy

2. melanin - uložen ve strukturách zvaných melanosomy (kůže)

3. pigmenty krevního původu - extravazáty červených krvinek („modřiny“):

z hemoglobinu → hemosiderin: vzniká rozštěpením cirkulárního hemu,

© Lenjulenka

obsahuje železo (Fe2+

); hematoidin - modrý až modročerný - neobsahuje

železo → barva modřiny

c) inkluze exogenního původu 1. prachové částice - pohlcovány prašnými buňkami - koniofágy - vytváří černé

usazeniny v plicích

2. „silniční lišej“ - když se prachové částice dostanou do podkoží

pokud jde o inertní cizorodou částici → O.K.

ALE: křemenný prach (jako SiO2) - destruktivní účinek na tkáně; azbest -

kancerogen!!

© Lenjulenka

Přednáška 20. 10. 2005

Buňka - pokračování III; spojení buněk

- reliéfový obtisk vnitřní strany membrány: vzorek zmrazíme v tekutém dusíku (-150 až

-160°C) - voda zmrzne; při řezání se membrána „odloupne“ → zhotoví se replika:

oblouková lampa: 4000°C - uhlík se odpaří - uhlíkové páry se usadí: vznikne přesný

otisk odlomené struktury

druhý uhlíkový zdroj: úhel 60° ke struktuře

na špičky uhlíků: tenký platinový drátek - roztaví se platina → šikmé překrytí vrstvou,

která obsahuje Pt

musí se odstranit biologický materiál: vyleptání kyselinou - replika se přenese na síťku

→ elektronový mikroskop

- axonemový komplex vyrůstá z kinociliárního aparátu bazálního tělíska; ukotven do

cytocentra kořenovými nožkami

- kontakt dvou sousedních buněk a) spojení zonula occludens - kontakt integrálních proteinů membrán sousedících

buněk → intercelulární štěrbina vymizí (0 nm)

→ kompletní uzávěr při apikálním spojení buněk

význam: uzavírá pod ním ležící intercelulární štěrbinu: brání transportu

z extracelulárního prostředí

b) zonula adhaerens - intercelulární prostor se klínovitě rozšiřuje - na spod od zonula

occludens - z 0 nm na 25 nm

z cytoplazmy - kumulace proteinů: desmoplakin: zakotvení intermediárních

filament

pod povrchem buňky: především filamenta cytokeratinu

obě spojení = spojení těsná: tight junctions - vysvětlují termín „tmelová lišta“

ZA bývá označována jako pásmový desmosom

vzájemné invaginace/evaginace = komplex se pak nazývá interdigitace → brání

posunu buněk proti sobě

c) desmosom = macula adhaerens - membrány jsou přísně paralelní: 20 nm -

k membránám se přikládá komplex desmoplakin; do cytoplasmy daleko

nepravidelněji cytokeratinová filamenta; mezi membránami jsou parakrystalicky

seskupené proteiny → tvoří desmoglein - pokud je pravidelný: v el.mi se jeví jako

ploténka v intercelulárním prostoru

© Lenjulenka

d) spojení typu gap junction - šíře intercelulárního prostoru kolísá mezi 2-4 nm

proteiny v gap junction: conexiny (nejlepší conexiny - conexin 43)

e) nervové bb. jsou spojeny synapsemi; signál: membrána je polarizována; nervový

signál = vlna elektronegativity - šíří se po integrálních proteinech membrány

spojení typu ZO je místo přenosu elektrického potenciálu - to samé u gap junction

(např. kontrakce srdečního svalu)

f) epitelové buňky - nasedají na pojivo: lamina basalis - když je silnější: membrana

basalis ze strany cytoplasmy: desmoglein

hemidesmosom: odpovídá poloviční struktuře desmosomu