The communication system of the cell

Do komunikačního systému buňky řadíme:
 * 1) plazmatickou membránu
 * 2) jádro
 * 3) jadérko

Cytoplazmatická membrána

 * jednotková (třívrstevná struktura) = biologická
 * silná 7–10 nm, viditelná v elektronovém mikroskopu
 * selektivní bariéra (reguluje průchod určitých materiálů dovnitř a ven), na povrchu s receptory
 * mezi funkce cytoplazmatické membrány patří:
 * 1) udržování gradientů
 * 2) přenos vzruchu
 * 3) buněčné rozpoznávání
 * 4) komunikace (interakce) s prostředím

Složení
Plazmatická membrána (CM) je složena z: fosfolipidů a cholesterolu ("lepidlo"), bílkovin a oligosacharidů spojených kovalentní vazbou k některým proteinům a lipidům. Membránové lipidy jsou nejstabilnější když jsou hydrofobní řetězce uprostřed a hydrofilní na okraji. Tyto 2 vrstvy nejsou totožné. Některé lipidy mohou mít navázány oligosacharidy → glykolipidy a ty vyčnívají nad rovinu → obě vrstvy nejsou souměrné.

Jsou v ní obsaženy glykosylované proteiny integrální a periferní. Integrální proteiny jsou zabudovány přímo do lipidové dvouvrstvy a periferní proteiny jsou volněji připoutány k zevnímu či vnějšímu povrchu membrány → jsou snadno oddělitelné od membrány, integrální – složitě, pomocí detergentů. Integrální proteiny jsou rozmístěny v podobě globulárních molekul vmezeřených mezi molekuly lipidů. Některé vyčnívají méně, jiné vyčnívají na obou stranách (často kanály k přenosu např. iontů).
 * nad povrch často vyčnívají glykoproteiny i proteoglykany → podstatná součást specifických molekul = receptorů
 * integrální proteiny jsou schopny pohybu difúzí v rovině buněčné membrány → čapkování (= capping) => shromažďování integrálních proteinů v určitém místě cytoplazmatické membrány
 * fluidní mozaikový model membránové struktury – polotekutá fosfolipidová dvojvrstvá a proteiny, které tvoří "mozaiku"

Průnik látek přes membránu
Látky pronikají přes cytoplazmatickou membránu několika mechanismy:
 * pinocytóza = „buněčné pití“ – tekutina je zachycena do malých invaginací buněčné membrány a ve formě pinocytárních váčků putuje od membrány do nitra buňky, cestou často splyne s lysozomy; někdy ale může docestovat až na opačný pól buňky, kde opět splyne s CM a uvolní svůj obsah na povrch buňky → transcytóza
 * endocytóza – nutná přítomnost receptorů (volně, nebo povlečené jamky – coated pits)
 * fagocytóza – „buněčné pojídání“ – k pojídání bakterií, plísní, poškozených buněk, nepotřebných složek; extracelulární výběžky se po přisednutí bakterie na CM prodlouží a bakterii obejmou, pak se spojí a bakterie je uvězněna ve fagocytické vakuole; s vakuolou splývají lysozomy a tím bakterii zničí
 * exocytóza – splývání částic s CM → tím je membrána neporušena a obsah je vyloučen extracelulárně
 * membránová přeprava = během endocytózy se úseky CM mění na endocytární váčky a během exocytózy se zase membrána vrací zpět na povrch

Mezibuněčná komunikace
Zprostředkování signálu – potřeba komunikace buněk mezi sebou – 3 způsoby komunikace: Extracelulární signální molekuly zprostředkují trojí druh spojení:
 * 1) vylučování chemické látky;
 * 2) syntéza signálních molekul a jejich zabalení do CM váčků → ovlivnění buňky v bezprostředním fyzickém kontaktu;
 * 3) vytvoření buněčných spojení dovolujících vzájemnou výměnu malých molekul.
 * 1) endokrinní signalizace – hormony jsou k cílovým buňkám dopravovány krví;
 * 2) parakrinní signalizace – chemické mediátory jsou rychle metabolizovány → účinkují jen na nejbližší buňky;
 * 3) synaptické signalizace – působení neurotransmiterů pouze na přilehlé nervové buňky ve zvláštních kontaktních oblastech.

Povrchová specializace buňky

 * apikální – mikroklky, kartáčový lem, řasinky
 * laterální – utěsňující (zonula occludens), adhezivní (zonula adherens a desmozomy) a nexy
 * bazální (bazolaterální labyrint) – transport vody a iontů, adhezivní – hemidesmosomy a fokální adheze.

Jádro

 * dokonale uspořádaná DNA (může být částečně i úplně zdvojována s nepatrnými defekty i zcela bez chyb)
 * kulovitá nebo protáhlá struktura umístěná obvykle ve středu buňky
 * mezi 5–10 μm
 * skládá se z: jaderné mebrány, chromatinu, jadérka a jaderné matrix

Jaderný obal

 * ve světelném mikroskopu jako tenká linie ohraničující jádro
 * v elektronovém je jádro obklopeno dvojicí paralelně uspořádaných jednotkových membrán oddělených úzkým prostorem = perinukleární cisternou
 * fibrózní lamina – proteinová struktura těsně přidružená k vnitřní vrstvě jaderného obalu; neobklopuje perinukleární póry; je tvořena třemi hlavními polypeptidy – součástmi jaderné matrix – laminy; s fibrózní laminou je spojen chromatin centromer interfazických chromosomů
 * k zevnímu listu jaderného obalu jsou často přisedlé polyribosomy a tato část jaderného obalu někdy přímo souvisí s drsným endoplazmatickým retikulem
 * po obvodu jaderného obalu v místech splynutí vnitřního a zevního listu jsou vytvořeny okrouhlé otvory → jaderné póly (= oktamery, spojení mezi jádrem a cytoplazmou, překryty elektrodenzní vrstvou)

Chromatin
Rozlišujeme 2 typy chromatinu:
 * 1) heterochromatin – elektrodenzní, viditelný i ve světelném mikroskopu (bazofilní shluky nukleoproteinů)
 * 2) euchromatin – organizovaná struktura, pouze v elektronovém mikroskopu (světlé skvrny)
 * intenzita zbarvení jader chromatinem slouží k identifikaci různých typů buněk a tkání ve světelném mikroskopu
 * složen ze svinutých řetězců DNA vázaných na histony
 * základní strukturní jednotkou je nukleosom – ze 4 typů histonů tvořících jádro po dvou kopiích H2A, H2B, H3 a H4 ovinuté 166 páry bází; další segment o 48 Bp tvoří spojovací článek mezi sousedními nukleosomy a k tomuto řetězci se váže H1 nebo H5; struktura korálků navlečených na niti
 * největší podíl DNA, obsahuje tedy nejvíc genetické informace
 * syntéza prekurzorů pro mRNA, rRNA, tRNA
 * více aktivní jsou buňky se světlejšími jádry (větší prostor pro transkripci)
 * sexchromatin = v buňkách samic většiny savců, je to jeden z dvojice X chromosomů, pevně spiralizovaný, je inaktivní; malá hrudka přisedlá k jádru, nebo ve formě paličkovitého přívěsku jader

Jadérko

 * latinsky nucleolus, velikost do 1 &mu;m
 * bohatý na rRNA a proteiny
 * v barvení HE je bazofilní
 * v elektronovém mikroskopu má 3 části – nukleolární organizátor, pars fibrosa a pars granulosa
 * organizátor jadérka (NO) kóduje RNA, rozložen na 5-ti párech lidských chromosomů (na akrocentrických)
 * pars fibrosa těsně souvisí s NO, klubko 5–10 nm ribonukleoproteinových vláken složené z primárních transkriptů genů pro rRNA
 * pars granulosa sestává z granul o průměru 15–20 nm → dozrávající ribosomy

Jaderná matrix
Jaderná matrix je amorfní substance vyplňující prostory mezi chromatinem a nukleony
 * složena především z proteinů, metabolitů a iontů
 * součástí je i fibrósní lamina jaderného obalu

Děje probíhající v jádře

 * transkripce, replikace
 * syntéza 3 typů RNA
 * řídící centrum všech buněčných struktur a funkcí