Transcript 2. Cytologia

Cytológianáuka o bunke

S rozvojom medicíny začali vznikať nové lekárske
disciplíny, čo sa prejavilo aj v anatómii, kde vznikli
jednak samostatné odbory, ako je:

Cytológia – náuka o stavbe a funkcii buniek a bunkových
organel

Histológia – náuka o mikroskopickej stavbe tkanív

Embryológia – náuka o vzniku oplodneného vajíčka
a vývoji zárodku

A jednak špecializované odbory samotnej anatómie, ktorým
je systematická anatómia - jej náplňou je štruktúra
ľudského tela podľa stavebnej a funkčnej príbuznosti
jednotlivých orgánov, ktoré spájajú do orgánových
systémov.

Topografická anatómia – člení ľudské telo na rad presne
ohraničených oblastí – regiones.
Je potrebná pri vyšetrovaní pacienta (projekcia orgánov) pri
popisovaní (interpretácii) rtg obrazov, magnetickej
rezonancie (MRI), computerovej tomografie (CT)
a ultrazvukových (sonografických) obrazov.
Základné uplatnenie má aj v najrozličnejších operačných
odboroch.

Anatómia je náuka o tvare a stavbe
ľudského tela, ako aj o štruktúre, polohe
a vzájomnom vzťahu jeho častí.
Patrí medzi morfologické biologické vedy.
Jej názov pochádza z gr. slova – anatomé
– rozrezávanie. Názov bol odvodený
z najstaršej pracovnej metódy anatómie –
pitvy, ktorá je zdrojom informácii.
Bunka je základná stavebná
jednotka živej hmoty.

Je najmenšia funkčná jednotka živej hmoty
(morfologická a funkčná stavebná jednotka živej hmoty)
– všetkého živého - (organizmu). Je zložená z častí,
ktoré sú vo vzájomnej rovnováhe a spĺňajú kritériá
prejavu života – metabolizmus, rozmnožovanie
a dráždivosť.
Medzi prejavy životaschopnosti bunky patrí
schopnosť:
- rozmnožovania, diferenciácie a rastu, metabolizmu,
pohyblivosti, dráždivosti.

Človek patrí medzi mnohobunkové organizmy.
Počet všetkých buniek u človeka je 10 na 13 –
10 na 14. Všetky bunky majú rovnaký
základný i stavebný princíp eukaryotickej
bunky (t.zn. sú to zákl. stavebné jednotky všetkých mnohobunkových
organizmov. V takejto bunke je okrem morfologicky jasne ohraničeného
jadra sa nachádzajú aj bunkové štruktúry a organely)

Pre človeka je charakteristické, že medzi
bunkami dochádza ku špecializácii podľa
funkcie a preto aj rozmanitosti podľa ich
štruktúry, čo sa nazýva diferenciácia buniek.

Bunky, ktoré sú rovnakým smerom diferencované sú
zoskupené do tkanív.

Tkanivo je súbor rovnako vytvorených, viac - mernej
pravidelne usporiadaných a na určitú činnosť
uspôsobených buniek.
Napr.: Kostné tkanivo má funkciu mechanickú a tomu
zodpovedá aj uloženie veľkého množstva pevných
látok v medzibunkových priestoroch. Svalové tkanivo –
má funkciu pohybovú a tomu zodpovedá uloženie
kontrakčných komplexov bielkovín v svalových
vláknach – myofibríl a pod. Každá bunka ľudského tela
je uspôsobená a vybavená na svoju funkciu.

Tkanivá s rozličnou špecifickou funkciou sa
navzájom zoskupujú a vytvárajú orgány.

Orgán je súbor určitých tkanív, usporiadaných
určitým spôsobom a plní v organizme určitú
funkciu..
Napr. končatiny majú funkciu lokomočnú,
dýchacie orgány vymieňajú kyslík a kysličník
uhličitý medzi organizmom a okolím, pohlavné
orgány majú funkciu plodivú atď.

Orgány, ktoré zabezpečujú príbuzné
funkcie, tvoria orgánové systémy
(dýchací, tráviaci, atď.).

Činnosť všetkých tkanív a orgánov musí
byť navzájom koordinovaná tak, aby
jedinec vytváral integrovaný celok.
K tomu slúžia zvláštne orgány, ktoré sú
špecializované na sprostredkovanie
výmeny informácii a riadenie činnosti
jednotlivých orgánov. U človeka je to
endokrinná a nervová sústava.

Organizmus je vysokoorganizovaný
celok, v ktorom nižšie celky sú
podriadené vyšším, ale súčasne sa
uplatňuje aj spätná väzba – pri ktorej aj
nižšie celky ovplyvňujú činnosť vyšších
komplikovanejších celkov a to je
podstatou homeostázy (stálosť
vnútorného prostredia) organizmu.

BUNKA – lat. CELLULA gr. KYTHOS
Bunka je najmenšia funkčná a morfologická
jednotka živej hmoty, zložená z častí, ktoré sú vo
vzájomnej rovnováhe a sú schopné prejavovať
kritériá života a to:
je metabolizmus,
dráždivosť,
rozmnožovanie,
rast,
pohyblivosť.

Náuka o bunke – je cytológia. Má dve zložky
výskumu: - morfologickú, kt. sa zaoberá
tvarom, štúdiom tvaru buniek a ich organel
a zložku funkčnú, zaoberajúcu sa funkčnými
prejavmi buniek za normálnych
aj patologických podmienok.

Činnosť buniek na úrovni ultraštruktúry a
na molekulovej úrovni študuje molekulová
cytológia.

Počet buniek
v ľudskom organizme je asi 10 na 13 – 10
na 14. Veľkosť jednotlivých typov buniek je
rozdielna (4 – 130 um). U človeka je
najväčšou bunkou ženské vajíčko (150 um).
Životnosť buniek je tiež rozdielna, niektoré
bunky žijú iba niekoľko dní (napr. biele
krvinky), iné tak dlho, ako celý organizmus
( napr. nervové bunky).
Tvar buniek je určený geneticky.
Základný tvar je guľovitý, odchýlky od tohto tvaru
sú spôsobené:

vzájomným tlakom buniek v tkanivách

obsahom pevných štruktúr v cytoplazme, čo
ovplyvňuje základný tvar bunky

funkciou bunky – leukocyty menia svoj tvar pri
fagocytóze
Kritériá života bunky sú:





Metabolizmus
Dráždivosť
Rozmnožovanie
Rast
Pohyblivosť

Metabolizmus –
je výmena látok bunkou. Väčšina buniek
prijíma živiny pochádzajúce z krvi alebo
extracelulárnej tekutiny. Tento proces je
označovaný ako príjem látok bunkou.
Bunka prijaté látky chemicky zmení – čo
predstavuje vlastný metabolizmus bunky.

Dráždivosť –
je schopnosť bunky reagovať na
podnety. Podnety pochádzajú
z vnútorného alebo vonkajšieho
prostredia. V bunke vzniká tzv. stav
podráždenia, podráždenie sa šíri
v bunke vo forme vzruchu. Dráždivosť
a vedenie vzruchu je mimoriadne
dokonalé v zmyslových a nervových
bunkách.

Rozmnožovanie
je považované za nevyhnutný článok
zachovania života. Každý jednotlivec, teda aj
človek vzniká z jedinej bunky, ktorá vznikla
splynutím pohlavných buniek po oplodnení.
Nové bunky vznikajú delením už existujúcich
buniek.
Rozoznávame priame delenie (amitóza)
a nepriame delenie (mitóza). Osobitným
typom delenia pohlavných buniek je redukčné
delenie (meióza).

Rast –
rastom rozumieme aktívne zväčšenie
veľkosti bunky pri súčasnom
zmnožení jej štruktúr, na rozdiel od tzv.
pasívneho zväčšenia, akým je napr.
zväčšenie objemu bunky príjmom
vody.

Pohyblivosť tento základný dynamický prejav bunky
môže prebiehať buď v bunke
(intracelulárny pohyb), alebo sa týka
celej bunky (améboidný pohyb), alebo
prebieha len v časti bunky (pohyb
riasiniek a bičíkov).
 Základné
– obligátne časti bunky sú:
 Cytoplazma a cytoplazmatická membrána
 Bunkové jadro (lat. nucleus, gr.karyon)
 Bunkové organely

Cytoplazma a cytoplazmatická
membrána.

Cytoplazma je priesvitná bezfarebná
hmota, ktorá tvorí prostredie pre život
bunkových organel. Skladá sa zo
základnej cytoplazmy a z tzv. kostry bunky
– cytoskeletu.

Základná cytoplazma sa skladá
z bielkovín ( sú to najmä globulíny
a albumíny), potom zo 60 – 85 % vody,
ďalej z organických a anorganických
látok (ako sú mastné kyseliny,
aminokyseliny, lipidy) a enzýmov.

Cytoskelet spevňuje základnú cytoplazmu
a tvoria ju mikrotubuly a mikrofilamenty, čo
sú rúry a vlákna zložené z bielkovín.
Cytosklet sa zúčastňuje na zmenách tvaru
bunky, transporte látok v bunke
a zabezpečuje prevod podráždenia pri
vzniku bioelektrických potenciálov.

Bunková membrána (stena) – má viaceré
funkcie:
a) riadi prechod látok do bunky a von z bunka
– má vlastnosti polopriepustnej
semipermeabilnej blany - tzn. prepúšťa iba
niektoré látky. Vstup látok do bunky
prebieha buď pasívne – difúziou, osmózou
 alebo aktívne – pomocou bielkovín,
tukov, pinocytózou alebo fagocytózou.

b) niektoré bielkoviny bunkovej
membrány majú funkciu receptorov,
ktoré sú dôležité pri prenose informácii
do bunky a zabezpečení odpovede
bunky (dráždenie buniek, rozlíšenie
vlastných a cudzích buniek).

Bunková membrána je tvarovo
prispôsobená na plnenie rozličných
funkcií.
Napr. bunky črevnej sliznice – majú na
povrchu drobné výbežky – mikroklky,
a tým slúžia zlepšenému vstrebávaniu
obsahu čreva.

V dýchacích cestách sú na povrchu
buniek riasinky, ktoré umožňujú
posun hlienu, vo vajíčkovode
posúvajú vajíčko.

Bičíky spermii zabezpečujú ich
pohyb.

Na bočných plochách sú bunky
navzájom spojené spojovacími
komplexami, ktoré zabezpečujú
mechanickú odolnosť tkanív
a prechod látok medzi bunkami –
desmosomy.

Dolnou plochou epitelové bunky
nasadajú na bazálnu membránu –
lamina basalis.
2.
Jadro – Nucleus, gr. Karyon.

Bunkové jadro je základná bunková organela.
Je koordinačným a riadiacim centrom bunky.
Jadro každej bunky obsahuje úplnú výbavu
genetických informácií celého organizmu.

Väčšina buniek má jadro. Obyčajne býva
v bunke iba jedno jadro, no sú aj dvojjadrové
bunky (pečeň, chrupavka) a bunky bez jadier
(erytrocyty).
 Základné
zložky jadra sú:
○ jadrový obal – karyolemma
○ karyoplazma a jadrový skelet
○ jadierko – nukleolus
○ Chromatín
○ Jadrový obal – karyolemma ohraničuje jadro
od cytoplazmy.
○ V čase bunkového delenia sa rozpadá.
Skladá sa z dvoch membrán – vnútornej
a vonkajšej, medzi ktorými je voľný perinukleárny
priestor.
Na niektorých miestach sa vnútorná a vonkajšia
membrána spája a tým vznikajú v jadrovom obale
jadrové póry, preklenuté tenkou membránou –
diafragmou.
Cez póry prechádzajú látky z jadra do cytoplazmy
a naopak. Jadrový obal je derivátom
endoplazmatického retikula, ktorý na konci mitózy
cirkulárne ohraničuje novovznikajúce jadro.
○ Karyoplazma a jadrový skelet:
karyoplazma vypĺňa interchromatínové
priestory a má rovnaké zloženie ako základná
cytoplazma. Jadrový skelet tvorí sieť vláken
z bielkovín, ktoré pomáhajú udržiavať tvar jadra
a usporiadanie jeho štruktúr.
Jadierko – nukleolus
○ je jadrová organela guľovitého tvaru.
Nie je ohraničené membránou. V čase
bunkového delenia mizne.
Jadierko obsahuje gény pre prepis
ribozómovej nukleovej kyseliny (RNA),
ktorá sa spája s bielkovinymi, čím
vznikajjú ribozómy. Ribozómy sú
nevyhnutné pre tvorbu bielkovín.
V bunkách s vysokou proteosyntézou sú
jadierka väčšie a ich počet sa zvyšuje
(žľazové a nervové bunky).
○Chromatín
predstavuje v interfázovom jadre
(medzi dvoma deleniami) hruboznité
granuly heterochromatín, alebo jemne
zrnité – euchromatín oblasti
v karyoplazme.
Zodpovedajú častiam chromozómov.
Na chromozómoch sa nachádzajú gény,
ktoré sú nositeľmi genetických
informácii.
Genetická informácia




je súbor inštrukcií pre všetky štrukturálne znaky,
životné procesy a prejavy organizmu.
Dedičnosť je schopnosť odovzdať genetickú
informáciu z rodičovského organizmu na potomstvo.
Látkovým nositeľom genetických informácii v bunke
je dezoxyribonukleinová kyselina (DNA).
Gén je úsek molekuly DNA, ktorý obsahuje
genetickú informáciu pre syntézu polypeptidového
reťazca alebo RNA. Gén vlastne kóduje záznam pre
biosyntézu špecifického proteínu. Bez tohto
mechanizmu prenosu genetických informácii až na
miesto, kde sa tieto informácie môžu funkčne
prejaviť, by sama genetická informácia nemala pre
bunku nijaký význam.
DNA – RNA - protein
Os DNA - RNA - protein tvorí podstatu
molekulovej genetiky – ktorá študuje
štruktúru génov, ich vlastnosti, spôsob
rozmnožovania (replikácie), prepis
(transkripciu) a preklad (transláciu) do
príslušných proteínov.
 Genóm je súbor všetkých génov bunky.
 Z pohľadu jedinca sa ako genotyp
označuje súbor všetkých jeho génov.
 Ako fenotyp sa označuje súbor všetkých
znakov a vlôh, ktoré sa u jedinca funkčne
prejavujú (určuje ich genotyp).

DNA 
Kyselina deoxyribonukleová alebo DNA sa nachádza
predovšetkým v bunkovom jadre. Je nositeľkou
genetickej informácie bunky, riadi rast a regeneráciu
bunky, potrebnú pre vznik a existenciu každého jedinca.

DNA je vlastne dlhé vlákno, ktoré sa nachádza v jadre
každej bunky ľudského tela (krv, vlasy, sliny, koža atď.)
zvinuté do tzv. chromozómov. V chromozómoch je
uložená ako špirála – dvojzávitnica.

Každá ľudská bunka obsahuje 23 chromozómových
párov, spolu teda 46 chromozómov, ktoré pochádzajú
spolovice od matky (vajíčko) a spolovice od otca
(spermia).
DNA
Prenos genetickej informácie
z rodičovských buniek na dcérske bunky
sa uskutočňuje pri zdvojovaní –
replikácii molekuly DNA,
 kým fenotypový prejav génov, ktoré sa
na nej nachádzajú, sa realizuje pri
transkripcii a translácii.
 Pokroky pri analýze štruktúry a funkcie
génov vyústili do vzniku novej vednej
oblasti – genómová biológia.

Chromozómy sú stálou súčasťou
jadra. Sú dobre viditeľné počas
delenia, kedy sa dehydratujú
a nadobúdajú stužkovitý tvar.
Chromozómy sú tvorené DNA
a bielkovinami. Je v nich uložená
väčšina genetickej informácie bunky –
sú nositeľom dedičných vlôh.
 DNA sa prepisuje do mediátorovej
RNA, ktorá putuje do cytoplazmy
a nesie informáciu o zložení bielkoviny,
ktoré majú ribozómy vytvoriť.


Počet chromozómov v jadre bunky je stály
a typický pre každý živočíšny druh.Je teda
druhovo konštantný a ich morfológia je daná
polohou centroméry (obr. 34) Somatické bunky
človeka (všetky bunky okrem pohlavných)
majú 46 chromozómov (23 párov – dve
chromozómové sady). Tento počet sa
označuje diploidný.

Zrelé pohlavné bunky – gaméty majú
polovicu,teda 23 chromozómov, čo sa
označuje ako haploidný počet.
Chromozómy


Chromozómy somatickej bunky sa môžu
zostaviť do dvojíc, ktoré sú čo do tvaru
a veľkosti zhodné – homológne. Takého
homológne chromozómy sa označujú ako
autochromozómy.
Podľa medzinárodnej nomenklatúry
(Denverskej) z roku 1960 je 22 dvojíc
autochromozómov. Zvyšné dva chromozómy
sa líšia veľkosťou a tvarom a označujú sa ako
heterochromozómy. Väčší označujeme
písmenom X, menší Y. Určujú genotyp
pohlavia a preto sa volajú aj pohlavné
chromozómy.


V mužských somatických bunkách je jeden X
a jeden Y chromozóm.
V ženských somatických bunkách sú dva X
chromozómy. Jeden z dvojice X chromozómov
u ženy zostáva špiralizovaný a vytvára v jadre
somatických buniek chromatínovú hrudku, ktorá sa
označuje ako sexchromatín – Barrovo teliesko.

Zistenie sexchromatínu (v steroch epitelových buniek
sliznice dutiny ústnej ) má význam pre diagnostiku
vývojových chýb.

Karyotyp – je chromozómová mapa.

Delenie buniek:
Väčšina buniek prechádza vývinovými
cyklami, kedy dochádza k deleniu
buniek. Je to nevyhnutné pre zmnoženie
počtu buniek.
Poznáme tri formy delenia jadra bunky:
 Priame
delenie - amitóza
(t.j. delenie bez vzniku chromozómov).
Ide o veľmi vzácny spôsob bunkového delenia.
Pri priamom amitotickom delení dochádza k rozdeleniu
jadra bez zmeny chromatínovej štruktúry a bez zániku
jadrového obalu.
Jadro sa piškótovite pretiahne a zaškrtením vznikajú dve jadrá,
pričom nie je zaručené symetrické rozdelenie obsahu DNA
pôvodného jadra do dcérskych jadier. (obrázok 1).
Niekedy môže jadro vzniknúť aj pučaním alebo fragmentáciou.
Toto delenie je typické pre prokaryotické bunky(jednoduchá
štruktúra, mnoihobunkové organizmy ich nemajú), kvasinky,
baktérie.
U človeka sa amitóza vyskytuje veľmi zriedkavo.
 Nepriame
delenie – mitóza.
Najčastejšou formou delenia somatických
(telových) buniek je mitóza.
Je nepriame delenie. Patrí medzi najčastejšie typy
delenia u eukaryotických buniek.
Je charakterizovaná zánikom jadra, vznikom ľahko
viditeľných chromozómov a deliaceho vretienka,
rozdelením a presunom chromozómov pomocou
deliaceho vretienka do novovznikajúcich buniek,
vznikom nových jadier a zánikom deliaceho
vretienka.

Pri mitóze vznikajú tzv. mitotické
chromozómy, ktoré zaisťujú presné
rozdelenie DNA do novovznikajúcich
buniek, ktoré majú rovnaký počet
chromozómov ako bunka materská.

Podľa morfologických zmien,
pozorovaných svetelným
mikroskopom je mitóza rozdeľovaná
do štyroch hlavných fáz:

Meióza - redukčné delenie.
Je zvláštny typ delenia dozrievajúcich pohlavnýchbuniek
organizmu – ktorými sú vajíčko a spermia.
Meióza sa skladá z dvoch po sebe nasledujúcich mitotických
delení, počas ktorých sa počet chromozómov zdvojnásobí len
jedenkrát, čo má za následok vznik buniek s polovičným –
haploidným počtom chromozómov.
K redukcii počtu chromozómov potom dochádza počas prvej
mitózy, ktorá je označovaná ako redukčná.
Po krátkej interfáze nasleduje druhá mitóza, ktorá prebieha
už normálne a haploidný počet chromozómov zostáva
zachovaný.

Výsledkom je zrelá pohlavná bunka
s haploidným počtom chromozómov
(23 chromozómov).

Meióza zabezpečuje genetickú variabilitu
potomstva.
Jej účelom je zaistiť pri oplodnení – pri
spojení vajíčka a spermie - normálny
počet chromozómov (t.j. 46 chromozómov)
v zárodku – zygote.
Bunkové organely
Organely sú štruktúry v cytoplazme, ktoré
majú charakteristickú skladbu a špecifickú
funkciu. Patria k ním:






Mitochondrie
Endoplazmatické retikulum
Ribozómy
Golgiho komplex
Lyzozómy
Centriol
Mitochondrie

Sú malé zrniečka, tyčinky alebo vlákna.
Ich hlavnou funkciou je získavanie
energie. Počet mitochondrii závisí od
metabolickej aktivity bunky. Napr. v
bunkách myokardu a vo vláknach
kostrového svalstva
Endoplazmatické retikulum ER
Tvorí sieť navzájom prepojených kanálikov a váčkov.
Ich steny sú tvorené membrány. Spája medzi sebou
rozličné organely, povrch bunky s vnútrom i membránami
jadra. Dá sa prirovnať k cievnemu systému
mnohobunkových organizmov. ER slúži na tvorbu a
transport látok v bunke.
Vyskytuje sa v dvojakej forme:
 Granulárne – drsné ER, kde na vonkajšiu stenu
kanálikov nasadajú ribozómy.
Bielkoviny vytvorené ribozómami sa dopravujú vo vnútri
ER na dotvorenie do Golgiho komplexu. (Väčšie
množstvo je v žľazových bunkách, ktoré produkujú
protilatky.)
 Agranulárne – hladké ER na jeho membránach nie sú
ribozómy. Zučastnuje sa na tvorbe cukrov a tukov v
bunke.
Ribozómy
Sú hrudkovité častice, viažu sa na ER
alebo sú voľne rozptýlené v cytoplazme.
Vznikajú v jadierku a tvorí ich
ribozómova RNA a bielkoviny.
 Sú miestom tvorby bielkovín v bunke.
Ich množstvo závisí od proteosyntetickej
aktivity bunky.

Golgiho komplex

Tvorí zhluk vzájomne prepojených
polmesiačikovitých vačkov, ktoré sú
uložené nad sebou a na koncoch sa
rozširujú. GK má sekrečnú funkciu a je
dobre vyvinutý v žľazových a nervových
bunkách. Jeho stavba je rovnaká ako u
ER, s ktorým aj komunikuje. V GK sa
dotvárajú bielkoviny vytvorené v drsnom
ER.
Lyzozómy

Sú malé vačky ohraničené membránou.
Obsahujú enzýmy rozkladajúce biologický materiálopotrebované časti bunky . Opotrebované súčasti
bunky alebo látky, ktoré sa do bunky dostali
fagocytózou (pohlcovanie pevných teliesok
bunkami) alebo pinocytózou (pohlcovanie
kvapkovitých útvarov). Nestrávené zvyšky ostávajú
vo vnútri lyzozómu a vytvárajú tzv. reziduálne
telieska. Lyzozómy sú teda akýmsi tráviacim
systémom bunky. Je ich veľa napr. v bielych
krvinkách. Ak sa enzýmy dostanú porušením steny
lyzozómu do cytoplazmy, natrávia celú bunku –
autolýza.
Centriol
Je valcovitý útvar, ktorý sa skladá z 9
trojíc rúrok. Je prítomný v nedeliacej sa
bunke. Centriol je mikrocentrum delenia
bunky.
 Počas mitózy sa zdvojí a potom vytvorí
dve deliace vretienka, ktorého vlákna
odťahujú od seba rozdelené
chromozómy a tým zabezpečujú
rovnomerné rozdelenie chromozómov
do dcérskych buniek.

Nervové bunky
Parazitická rakovinová bunka