Histologia - Magdalena Błaszak.pdf

PDF wygenerowany przy użyciu narzędzi open source mwlib. Zobacz http://code.pediapress.com/ aby uzyskać więcej informacji. PDF generated at: Sun, 18 Sep 2011 16:44:42 WMT Histologia dr Magdalena Błaszak

Treść Artykuły Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 1 Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 8 Tkanka nabłonkowa 15 Komórki podporowe i substancja pozakomórkowa 26 Tkanka łączna 35 Tkanka łączna właściwa 36 Tkanka tłuszczowa 44 Tkanka chrzęstna i kostna 58 Krew 60 Tkanka mięśniowa 68 Tkanka nerwowa 71 Zmiany histopatologiczne 85 Przypisy Źródła i autorzy artykułu 93 Źródła, licencje i autorzy grafik 94 Licencje artykułu Licencja 96

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 1 Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna Wstęp Komórki: erytrocyt, trombocyt, leukocyt. Tkanka: krew człowieka. Narząd: serce. Histologia jest nauką o rozwoju, budowie i funkcjach tkanek. Jest mikroskopową częścią anatomii. Obejmuje ona także naukę o budowie i czynnościach komórki, a zatem cytologię. W przypadku tkanek chorych nosi nazwę histopatologia. Mikroskopowe badanie chorej tkanki, jest ważnym narzędziem w patologii anatomicznej, gdyż dokładne rozpoznanie raka i wielu innych chorób zwykle wymaga badania histopatologicznego próbek. Wyróżniamy: • histologię ogólną czyli naukę o ogólnej budowie i funkcjach wszystkich podstawowych tkanek organizmu, • histologię szczegółową czyli naukę o mikroskopowej budowie narządów oraz układów narządów, • histofizjologię czyli naukę o czynnościach tkanek (w powiązaniu z ich strukturą), • histochemię czyli naukę o metodach wybarwiania i wykrywania substancji chemicznych zawartych w tkankach (stosuje się metody nie uszkadzające struktury badanego obiektu), • histopatologię czyli naukę o budowie i funkcjach tkanek organizmu w stanie chorobowym. Człowiek składa się z przeszło 100 bilionów komórek różniących się pełnioną funkcją oraz budową. Komórki wyspecjalizowane w

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 2 Biopsja szpiku kostnego. Biopsja mózgu. pełnieniu określonej funkcji tworzą zespoły zajmujące wspólny obszar w ciele zwany tkanką. W przypadku, gdy wszystkie komórki mają taką samą budowę, utworzona z nich tkanka jest tkanką prostą (np. tkanka tłuszczowa). Gdy tkanka złożona jest z wielu różnych komórek i substancji pozakomórkowej, mówimy o tkance złożonej. (np. tkanka nerwowa złożona z komórek nerwowych, podporowych, immunologicznych i nabłonkowych). Kilka tkanek zajmujących wspólne terytorium i pełniących skoordynowane funkcje tworzy narząd (np. serce, żołądek, oko). Do wykonywania złożonych czynności, takich jak np. oddychanie czy odżywianie nie wystarczy jeden narząd, ale potrzebny jest układ narządów (np. układ oddechowy, układ krwionośny). Uwzględniając cechy morfologiczne i fizjologiczne zespołów komórkowych tworzących tkanki, wszystkie tkanki dzieli się na cztery grupy 1. Tkankę nabłonkową (komórki wyścielające jamy ciała, pokrywające powierzchnie a także tworzące gruczoły), 2. tkankę łączną i podporową (komórki które wytwarzają substancję pozakomórkową mającą za zadanie spajać różne typy innych tkanek i zapewniać podporę narządom), 3. tkankę mięśniową (komórki posiadające zdolność kurczenia się), 4. tkankę nerwową (komórki budujące nerwy, rdzeń kręgowy, mózg). Obecnie istnieje wiele szybkich oraz bezpiecznych możliwości pobierania materiału biologicznego. W przypadku tkanek, które są bardzo łatwo dostępne, takich jak skóra, tkankę pobiera się za pomocą skalpela. Natomiast biopsja

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 3 — rodzaj zabiegu diagnostycznego, będącego inwazyjną metodą pobrania materiału biologicznego z przypuszczalnie zmienionych chorobowo tkanek — ma zastosowanie w odniesieniu do narządów o trudniejszym dostępie (np. mózg, oko, tarczyca, węzeł chłonny, pierś, płuca, wątroba, kości, szpik kostny). Wśród metod biopsyjnych wyróżniamy między innymi 1. Biopsję wycinkową — fragmenty tkanki pobierane są chirurgicznie. 2. Biopsję aspiracyjną cienkoigłową (BAC lub punkcja) — w której próbka komórek pobierana jest za pomocą cienkiej igły wprowadzonej do tkanki. Tkanka wprowadzana jest do strzykawki za pomocą przyłożonego podciśnienia (pociągnięciu tłoka). Ten rodzaj biopsji dostarcza tylko niewielką liczbę komórek do badania. W przypadku wykrycia komórek nowotworowych pobranego materiału jest zbyt mało, aby można było określić jaki dokładnie charakter ma wykryta zmiana. Biopsję cienkoigłową stosuje się do ustalenia rozpoznania wyczuwalnych i niewyczuwalnych guzów. 3. Biopsję gruboigłową (oligobiopsja) — w której za pomocą grubej igły (średnica powyżej 1,2 mm!) pobierany jest cylindryczny wycinek tkanki. Stosuje się ją często w przypadku, gdy biopsja cienkoigłowa dała wynik niejednoznaczny. 4. Biopsję wiertarkową — stosowaną najczęściej w diagnostyce kości. Zamiast igły stosuje się trepany, które wprowadza się w szybki ruch obrotowy za pomocą silnika elektrycznego. Uzyskany materiał jest większy niż w biopsji gruboigłowej i ma kształt walca. Znajomość histologii a zatem prawidłowej budowy tkanek jest istotna, ponieważ pozwala na na rozpoznanie struktur, które zmienione są chorobowo, a także umożliwia zrozumienie w jaki sposób nieprawidłowości na poziomie fizjologicznym i biochemicznym prowadzą do rozwoju chorób. W kolejnych rozdziałach omówione zostaną szczegółowo cechy oraz funkcje wszystkich tkanek ludzkich, a także technika przygotowania materiału do badań mikroskopowych. Technika histologiczna oraz mikroskopia Technika histologiczna: utrwalanie i barwienie tkanek Aby tkanki mogły być oglądane pod mikroskopem, muszą być najpierw odpowiednio utrwalone. Pełna procedura wykonania preparatu od chwili pobrania wycinka struktury a do momentu zamknięcia go szkiełkiem nakrywkowym trwa od kilku dni (w przypadku standardowych barwień przeglądowych), aż do kilku miesięcy (np. impregnacja tkanki nerwowej). Odpowiednio przechowywane preparaty (w miejscach, które są ciemne, chłodne i suche) potrafią zachować odpowiednie barwy przez dziesiątki lat. Wydzielone skrawki (od 0,1 do 10 mikrometrów), utrwalane są chemicznie przez zanurzenie w płynie zwanym utrwalaczem (np. formalina lub etanol) lub fizycznie (za pomocą mikrofal). Pobrany wycinek narządu trafia do płynu utrwalającego, aby zapobiec wystąpieniu komórkowych zmian nekrotycznych i degeneracyjnych. Nekroza jest stopniową degradacją struktur komórkowych (m.in. denaturacją białek), obrzmieniem cytoplazmy, dezintegracją błony komórkowej i chaotyczną inaktywacją wszystkich szlaków biochemicznych, a także następuje pęcznieniem komórki (na skutek dostawania się wody do komórki) lub przeciwnie jej obkurczenie. Towarzyszy jej wydostanie się zawartości komórki (następuje rozpad komórki) do otaczającej ją przestrzeni międzykomórkowej, na skutek utraty ciągłości błony komórkowej.

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 4 Aldehyd mrówkowy. Wzór sumaryczny CH 2 O Badany materiał należy niezwłocznie umieścić w utrwalaczu (aby nie dopuścić nawet do minimalnego wysuszenia). Standardowym utrwalaczem dla tkanek jest 4% roztwór wodny aldehydu mrówkowego zbuforowany do pH = 7.2 (czyli 10% zbuforowana formalina), a materiału cytologicznego 70% roztwór alkoholu etylowego. Szybkość penetracji 10% formaliny w tkance wynosi około 4 mm/dobę. Ilość utrwalacza w naczyniu musi kilkukrotnie (5-8 razy) przewyższać objętość nadsyłanego materiału, ponieważ utrwalacz zużywa się podczas utrwalania. Następnie tkanka jest odwadniana w alkoholu aż woda zostanie całkowicie usunięta a tkanka zostanie całkowicie przepojona alkoholem. W kolejnym kroku alkohol zastępuje się organicznym rozpuszczalnikiem, mieszającym się zarówno z alkoholem jak i parafiną. Na tym etapie tkanka zostaje zatapiana w parafinie, która przepaja całą tkankę. Ponieważ odbywa się to w temperaturze parafiny nieco powyżej jej punktu topnienia, gdy temperatura parafiny obniża się do temperatury pokojowej (16 stopni), parafina krzepnie dzięki czemu tkanka staje się twarda. Możliwe jest wtedy pokrojenie tkanki na mikrotomie, a następnie umieszczenie jej pomiędzy szkiełkami. Hematoksylina Eozyna Y Obraz mikroskopowy żywej tkanki jest bardzo mało kontrastowy (w rzeczywistości komórki są bezbarwne), co jest spowodowane minimalnym załamaniem światła prze poszczególne tkanki i komórki. Aby uzyskać większy kontrast pozwalający na obserwacje poszczególnych części składowych zarówno tkanek jak i komórek, stosuje się odpowiednie metody barwienia. Barwienie odbywać się może poprzez chemiczne wiązanie barwienia ze strukturami tkankowymi czy absorpcji barwnika na powierzchni struktur.

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 5 Komórki tkanki wątroby człowieka wybarwione: a) hematoksyliną i eozyną b) w reakcji PAS c) solami srebra. Najważniejszą techniką jest barwienie hematoksyliną i eozyną (H+E). Jest to tzw. topograficzne barwienie przeglądowe, pozwalające ocenić całość struktury tkanki, poprzez kontrastowe zabarwienie cytoplazmy i jader komórkowych. Hematoksylina jest substancją zasadową, która barwi jądra komórkowe na kolor fioletowy/niebieski. Eozyna to kwaśna pochodna fluoresceiny. Najczęściej stosuje się żółtawą eozynę Y barwiąca cytoplazmę na różowo/czerwono. Kolory zabarwionej struktury: • jądro — niebiesko-granatowe, • cytoplazma — bladoróżowa, • włókna retikulinowe i błony podstawne — bladoróżowe lub bezbarwne, • włókna kolagenowe — ciemnoróżowe, • włókna elastynowe — bladoróżowe, • substancja międzykomórkowa w chrząstce szklistej — bladoróżowe, • śluz — bladoróżowy, • sarkoplazma — różowoczerwona, • włókna nerwowe — bladoróżowe, • włókna glejowe — bladoróżowe, • krwinki czerwone — ceglastoczerwone, • włóknik — ciemnoróżowy. Po zabarwieniu preparat należy zabezpieczyć przed niekorzystnym wpływem otoczenia (uszkodzeniem mechanicznym, wysychaniem, utlenianiem niektórych barwników). Do tego celu służy tzw. zamykanie preparatów, czyli umieszczenie ich pomiędzy szkiełkiem podstawowym a nakrywkowym i wypełnienie przestrzeni pomiędzy szkiełkami substancją. Substancja ta powinna spełniać dwa następujące warunki: 1. powinna posiadać taki sam współczynnik załamania światła jak szkło (w celu uniknięcia uginania i rozpraszania promieni świetlnych), 2. w temperaturze pokojowej powinna hermetycznie i trwale spajać szkiełka. Istnieją też inne specyficzne techniki barwienia poszczególnych rodzajów tkanek i komórek. Techniki impregnacji solami srebra czy złota pozwalają między innymi na wizualizację włókien nerwowych. Inne metody barwienia • Barwienie van Giesona — metoda wykorzystująca kwas pikrynowy i kwaśną fuksynę. Metoda ta barwi jądra na kolor bordowo-czarny lub czarny, kolagen (tkanka łączna włóknista) na kolor różowy lub bordowy natomiast mięśnie, cytoplazmę, i fibryny (białko proste zbudowane wyłącznie z aminokwasów) na żółto. • Barwienie srebrem — azotan srebra stosowany jest głównie do barwienia DNA oraz białek (kolagenu typu II). W odpowiednich warunkach azotan srebra redukowany jest do czarnych strąków metalicznego srebra. Zredukowane srebro przybiera kolor brązowy, stąd też w miejscach związania srebra z DNA uwidaczniają się brązowe prążki. Metoda ta może być nieznacznie modyfikowana w sytuacjach, kiedy wybarwiane są różne związki (choć schemat jest niezmienny). Etapy barwienia: • utrwalenie — odwodnienie żelu (w celu zwiększenia jego reaktywności na działanie kolejnych odczynników) i utrwalenie helisy DNA (zabezpiecza przed jego uszkodzeniem w dalszych etapach). Stosuje się tu roztwory odwadniające (np. etanol oraz metanol),

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 6 • przeprowadzenie reakcji utleniania DNA kwasem azotowym (w celu łatwiejszego wiązania się DNA z barwnikiem), • za pomocą formaldehydu redukcja barwnika (rozpuszczalna sól azotanu srebra) do formy metalicznej — zredukowane do formy metalicznej srebro wiąże się z DNA, tworząc nierozpuszczalne sole, • opłukanie żelu z pozostałości niezwiązanego srebra (które podczas wywoływania daje silne tło), • wywołanie — dalsza redukcja srebra formaldehydem, węglanem sodowym lub tiosiarczanem sodu. Ponieważ zredukowane srebro przybiera kolor brązowy, w miejscach związania srebra z DNA uwidaczniają się brązowe prążki, • zatrzymanie proces redukcji przy jednoczesnym utrwaleniu reakcji barwnej (stosując np. kwas octowy obniżamy pH roztworu). • Barwienie PAS — metoda ta jest stosowana do wykrywania glikogenu (węglowodanu typowego) w tkankach takich jak wątroba, serce i mięśnie szkieletowe. Metoda stosowana często do uwidoczniana błony podstawnej. Kolory zabarwionej struktury: • jądro — niebieskie, • cytoplazma — bladoróżowa lub bezbarwna, • włókna retikulinowe i błony podstawne — bladoniebieskie do bezbarwnych, • włókna kolagenowe — bladoniebieskie do bezbarwnych, • włókna elastynowe — bladoniebieskie do bezbarwnych, • substancja międzykomórkowa w chrząstce szklistej — czerwonoróżowa, • śluz — czerwonoróżowy, • sarkoplazma — bladofioletowa, • włókna nerwowe — bladofioletowe, • włókna glejowe — bladofioletowe, • krwinki czerwone — jasnoczerwone, • włóknik — różowy. • Barwienie May-Grunwald-Giemsa — stosowane jest najczęściej do barwienia szpiku kostnego i rozmazów krwi. • Barwienie przyżyciowe — w mikroskopii świetlnej próbki mogą być umieszczane w kropli wody, nakryte szkiełkiem nakrywkowym i bezpośrednio oglądane pod mikroskopem. Taki preparat nazywany jest przyżyciowym. Umożliwia badanie struktury żywych komórek a także obserwację dynamicznych procesów które w nich zachodzą (unikając zaburzeń spowodowanych śmiercią komórek i procesami, które po niej następują). Jest to barwienie żywych komórek i tkanek barwnikami o bardzo małych stężeniach (1:10000 - 1:100000), które nie są dla nich toksyczne (np. barwienie czerwienią obojętną, zielenią janusową, błękitem metylenowym, karminem, saponiną). Barwniki te, obdarzone ładunkiem dodatnim, wiążą się do ładunków ujemnych na składnikach komórkowych. Następuje odróżnienie komórek żywych od martwych, które się zabarwiają (barwnik jest pochłaniany tylko przez komórki żywe).2D0rj0m6dVs&feature=relatedIfGc5w_lMnQE Należy pamiętać, że PREPARAT HISTOLOGICZNY POKAZUJE jedynie OBRAZ STATECZNY, Z MOMENTU JEGO UTRWALENIA. W ŻYWEJ TKANCE natomiast PROCESY SĄ DYNAMICZNE. Ponadto, warto zauważyć, że preparaty są tylko wycinkiem dużego narządu, w którym struktury nie będąc rozmieszczone równomiernie, mogą nie pojawić się w każdym skrawku. Ponadto obecna technika histologiczna nie pozwala na uniknięcie powstawania artefaktów. Podczas przygotowywania preparatów zmienia się wielkość, kształt i skład chemiczny składników tkankowych. Rozpuszczalniki organiczne wypłukują tłuszcze obojętne (odkładane w cytoplazmie), natomiast roztwory wodne — glikogen (wielocukier gromadzony w wątrobie i tkance mięśniowej).

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 7 Ćwiczenia. Mikroskop optyczny Obserwacja tkanek wykonywana będzie za pomocą mikroskopu optycznego Bresser Biolux LCD wyposażonego w 3,5" (8,9cm) wyświetlacz LCD, umożliwiający zachowywanie obrazu preparatów oraz nagrania filmów. Wewnętrzna pamięć oraz dodatkowe gniazdo czytnika kart pamięci SD pozwalają na rejestrację oraz proste przenoszenie zapamiętanych obrazów i filmów. Mikroskop pozwala na wykonywanie zdjęć pojedynczych lub seryjnych (co 5 sekund). Trzy obiektywy (4x, 10x i 40x) w połączeniu matrycą o rozdzielczości 3 mln pikseli (typu CMOS) pozwalają uzyskać powiększenia 40x, 100x i 400x (współczynnik powiększenia okularu LCD wynosi 10x). Ponadto, czterokrotny zoom cyfrowy umożliwia uzyskanie powiększenia 1600x. Maksymalna rozdzielczość uzyskiwanych zdjęć: 2048 x 1536 (inne dostępne rozdzielczości zdjęć: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x960, 1600x1200, 2048x1536). Mikroskop optyczny Bressser. Budowa: 1. Monitor LCD; 2. Tubus; 3. Uchwyt obiektywów; 4. Obiektywy; 5. Oświetlenie górne LED; 6. Pokrętło ustawiania ostrości; 7. Pokrętło przesuwu stolika do przodu i tyłu; 8. Pokrętło przesuwu stolika w lewo i prawo; 9. Zespół oświetlacza; 10. Oświetlacz transmisyjny; 11.Zespół oświetlacza; 12. Podstawa; 13. Zestaw kolorowych filtrów; 14. Przełącznik wyboru trybu oświetlenia; 15. Pokrętło regulacji natężenia oświetlenia Mikroskop wyposażony jest w oświetlenie diodowe LED (230 V) oraz regulację natężenia dla oświetlenia górnego i dolnego. Przełącznik wyboru rodzaju oświetlenia umożliwia badanie w świetle: • przechodzącym — możemy obserwować przedmioty przezroczyste. Podczas takiej obserwacji światło pada od dołu przechodząc przez preparat na stoliku mikroskopu, zostaje następnie powiększone przez soczewki obiektywu i matrycę okularu, a następnie dostaje się do naszego oka; wiele mikroorganizmów żyjących w wodzie, części roślin i najmniejszych części organizmów zwierzęcych charakteryzuje się naturalną przejrzystością, inne wymagają jednak specjalnego spreparowania, • odbitym — podczas takiej obserwacji światło pada na obserwowany przedmiot, zostaje od niego odbite i następnie dostaje się poprzez soczewkę do oka; gdy obserwujesz nie barwione obiekty lub roztwory; zwykle przedmioty nieprzezroczyste, np. mniejsze zwierzęta, części roślin, tkanek itd., • jednoczesny wybór obu rodzajów oświetlenia — używanie obu rodzajów oświetlenia jest wskazane podczas badania semi-kolorowych preparatów. Ten tryb nie jest zalecany dla przepuszczających światło obiektów na szkiełkach mikroskopowych gdyż powoduje odbijanie światła od preparatu. Jeżeli przełącznik trybu oświetlenia ustawimy w położeniu "I", zapewni to podświetlenie preparatu od dołu (światło przechodzące), w położeniu "II" — zapewni oświetlenie górne. położenie "III" przełącznika zapewnia oba rodzaje oświetlenia jednocześnie. Różne tryby oświetlenia z regulacją natężenia oświetlenia umożliwiają dobór odpowiednich dla danego preparatu warunków oświetlenia. Obrotowy zestaw kolorowych filtrów poniżej stolika mikroskopu jest użyteczny podczas oglądania jasnych, barwionych preparatów. W osi optycznej należy ustawić odpowiedni rodzaj filtra uzależniony od obserwowanego obiektu. Kolorowe części obiektu (np. cząsteczki skrobi, pojedyncze komórki) będą lepiej widoczne (poniższa galeria zdjęć przedstawia komórki cebuli przy zastosowaniu różnych filtrów).

Wstęp. Mikroskopia oraz technika histologiczna 8 Aby umożliwić działanie oświetlenia elektrycznego, należy podłączyć kabel zasilający do gniazdka w mikroskopie oraz do gniazdka zasilającego. Mikroskop jest dostosowany do napięcia zasilającego 220-230V. Następnie należy włączyć przełącznik umieszczony z tyłu mikroskopu i ustawić wymagane natężenie oświetlenia za pomocą pokrętła regulacyjnego. Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek Tkanki Zespoły komórek (patrz. Rys. 1) pełniących wyspecjalizowane funkcje oraz wytwarzana przez nie istota międzykomórkowa (która może być zarówno płynem, jak w przypadku krwi, lub żelem złożonym z makrocząsteczek istoty podstawowej albo uformowanych struktur, np. włókien) noszą nazwę tkanki. Woda istoty międzykomórkowej wraz z jonami, pierwiastkami oraz związkami drobnocząsteczkowymi, które się w niej znajdują nazywana jest płynem tkankowym — stanowi on rusztowanie dla komórek i mikrośrodowisko, w którym transportowane są substancje odżywcze i produkty metabolizmu.

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 9 (1)                               Ogólna budowa komórki eukariotycznej: 1 — jąderko (odpowiedzialne za syntezę RNA); 2 — błona jądra komórkowego; 3 — rybosom (organelle służące do produkcji białek w ramach translacji); 4 — pęcherzyk; 5 — szorstkie retikulum endoplazmatyczne (funkcja polega na udziale w syntezie białek i lipidów); 6 — aparat Golgiego (służące chemicznym modyfikacjom substancji zużywanych przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią); 7 — mikrotubule; 8 — gładkie retikulum endoplazmatyczne (odbywają się w nim procesy metaboliczne lipidów (synteza lipidów) lub sterydów oraz detoksykacja czyli usunięcie z organizmu trujących substancji jak również transport wewnętrzny); 9 — mitochondrium (miejsce, w którym w wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrifosforanu (ATP) komórki, które jest jej źródłem energii; zaangażowane są również w inne procesy, takie jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja, wzrost i śmierć komórki, czy też kontrola cyklu komórkowego); 10 — wakuole (utrzymanie komórki w stanie napięcia; magazynowanie wody w komórce; magazynowanie substancji, które mogłyby działać szkodliwie np. na cytoplazmę; utrzymywanie niskiego stężenia jonów sodowych w cytozolu; trawienie wewnątrzkomórkowe — wakuole mogą zawierać enzymy hydrolityczne biorące udział w procesie trawienia); 11 — cytoplazma (znajdują się w niej pozostałe plazmatyczne składniki komórki; zachodzi tu większość procesów metabolicznych); 12 — lizosom (bierze udział w procesie trawienia wewnątrzkomórkowego materiału egzogennego oraz endogennego); 13 — centriola (pełnią rolę w organizacji wrzeciona podziałowego i w przebiegu cytokinezy podczas podziałów komórkowych oraz w organizacji szkielektu mikrotubulowego i kształtu komórek). Pełen wykład dotyczący budowy i funkcjonowania komórki znajdziecie tutaj Skład tkanek • Wody (70%) — spełnia ona rolę zarówno środowiska, w którym przebiegają różnego rodzaju reakcje chemiczne, choć równie często pełni rolę substratu lub produktu. • Związków chemicznych (organicznych i nieorganicznych jonów i pierwiastków, które zazwyczaj są rozpuszczalne w wodzie). Związki chemiczne mogą występować w postaci • Roztworów, czyli nierozdzielających się przez długi czas mieszanin dwóch lub więcej związków chemicznych (ich skład określa się podając stężenie składników — zwykle jeden ze związków jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną). • Koloidów, czyli mieszanin niejednorodnych, które tworzą układ dwóch substancji, przy czym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Ze względu na to iż dyspersja substancji rozproszonej jest znaczna, mieszanina wydaje się być substancją jednorodną choć nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząstek. Koloidy nadają lepkość całym tkankom i komórkom. Stopień lepkości uzależniony jest od stosunku koloidów, które są w stanie zolu (układu koloidalnego w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w cieczy lub gazie) i żelu (forma zoli, w których ośrodkiem rozpraszającym jest ciecz, i których cząstki koloidalne są tak blisko siebie, że układ zachowuje stabilność kształtu).

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 10 (2)                               Zachowanie komórki zwierzęcej (erytrocytu) znajdującej się w roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym — wpływ presji osmotycznej na krwinkę czerwoną. Komórki organizmów żywych w kontakcie z roztworem hipotonicznym ulegają powiększeniu, natomiast rafiając do roztworu hipertonicznego, komórki kurczą się, podlegając różnego stopnia plazmolizie. Ciśnienie osmotyczne Ciśnienie osmotyczne (fizyczna cecha tkanek; różnica ciśnień wywieranych na półprzepuszczalną membranę przez dwie ciecze, które ta membrana rozdziela) wynosi 280 – 320 mosm/l i jest określane jako ciśnienie izotoniczne (gdy roztwory pozostają w równowadze osmotycznej). Hipotonicznym nazywa się ciśnienie, które jest niższe od określonego powyżej, natomiast hipertonicznym, gdy jest wyższe (patrz. Rys. 2). Główne kationy nieorganiczne tkanek • Sód Na + (wewnątrz komórek około 10 mmol, w istocie międzykomórkowej 140 mmol), bierze udział w przewodzeniu impulsów przez neuron — wpływa na ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych, utrzymuje równowagę płynów ciała. • Potas K + (wewnątrz komórek około 140 mmol, w istocie międzykomórkowej 10 mmol), bierze udział w przewodzeniu impulsów nerwowych — podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórkowych — aktywator wielu enzymów, odpowiada za skurcz mięśni. U podstaw przewodnictwa i przewodzenia komórkowego leży zmiana przewodnictwa błony komórkowej prowadząca do przenikania Na + do wnętrza komórki. Główne aniony nieorganiczne komórek • SO 4 2- — dwuujemny anion o wzorze empirycznym SO 4 2− i masie cząsteczkowej 96,06 u, który składa się z jednego centralnego atomu siarki otoczonego przez cztery atomy tlenu, ma kształt czworościanu. Jon siarczanowy jest resztą kwasową kwasu siarkowego H 2 SO 4 . • HPO 4 2- — jon wodorofosforanowy. • HCO 3 - — anion wodorowęglanowy. • Niektóre białka. • Anion chlorkowy Cl - (główny anion w istocie międzykomórkowej)

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 11 (3)                               Porównanie RNA i DNA. W odróżnieniu od DNA, cząsteczki komórkowego RNA są zwykle jednoniciowe, jednak wiele z nich zawiera krótkie sekwencje komplementarne do innych odcinków tej samej cząsteczki. Takie komplementarne sekwencje mogą tworzyć wiązania wodorowe, kiedy zbliżą się do siebie. Zamiast tyminy (t) RNA zawiera uracyl (u). Ponadto, cukier zawarty w RNA to ryboza, a nie deoksyryboza (ryboza zawiera grupę –OH w miejscu atomu wodoru deoksyrybozy) Szczegółowy skład tkanek (4)                               Wiązanie peptydowe) • Glikoproteiny — większość białek integralnych błon biologicznych. Na zewnątrz komórek zwierzęcych występuje warstwa glikoprotein, białek i związanych z nim węglowodanów. Warstwa ta jest nośnikiem właściwości antygenowych komórki, decyduje także o jej ujemnym ładunku elektrostatycznym, co ma duże znaczenie w transporcie różnych substancji do wnętrza komórki. Tworzą większość receptorów powierzchni komórek, które komunikują się z otoczeniem odbierając sygnały zewnętrzne.

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 12 (5)                               Trójgliceryd (6)                               Cholesterol • Białka — w zakresie 40-60% suchej masy komórki występują białka (funkcja budulcowa, regulacyjna, katalityczna, transportowa i in.) zbudowane z aminokwasów. Aminokwasy budują także związki mniejsze niż białka czyli — peptydy i polipeptydy, które pełnią różne funkcje (między innymi są hormonami). Białka wytwarzane są jako peptydy (związki organiczne powstające przez połączenie cząsteczek aminokwasów wiązaniem peptydowym, patrz. Rys. 3) o określonej sekwencji aminokwasów (Przypomnij sobie wiadomości dotyczące aminokwasów z wykładu Podstawy chemii i Biochemii). Poza glicyną (najprostszym spośród 20 standardowych aminokwasów wchodzących w skład białek; stanowi średnio około 7,2% reszt aminokwasowych występujących w białkach, poza kolagenem, w którym stanowi 30% wszystkich budujących go aminokwasów) w skład białek wchodzą L-aminokwasy (izomeryczna forma aminokwasów, skręcająca płaszczyznę światła spolaryzowanego L). W niektórych białkach do aminokwasów dołączone są inne związki, co nadaje im specyficzne właściwości (np. hemoglobina — składnik czerwonych krwinek — białko zawierające barwnik — hem). W przeważającej części liczba reszt aminokwasowych w pojedynczym łańcuchu polipeptydowym jest większa niż 100 (cała cząsteczka może być zbudowana z wielu łańcuchów). W skład białek wchodzą głównie: węgiel (C), tlen (O), wodór (H), azot (N), siarka (S), fosfor (P) a także kationy metali Mn 2+ , Zn 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ , Co 2+ (i inne). Skład białek nie pokrywa się ze składem aminokwasów, ponieważ większość białek ma dołączone do reszt aminokwasowych różne inne cząsteczki (np. cukry) — są to tzw. białka złożone lub proteidy. Ważne: przypomnij sobie wiadomości o rzędach struktur białka z wykładu Podstawy chemii i Biochemii. • Węglowodany — w tkankach w postaci cukrów prostych (np. glukoza — podczas oddychania komórkowego ulega rozpadowi na dwutlenek węgla i wodę, rywają się wiązania między cząsteczkami glukozy, co powoduje uwalnianie się zmagazynowanej w nich energii, która zostaje zużyta w energochłonnych procesach życiowych; także ryboza i deoksyryboza — wchodzące w skład kwasów nukleinowych), wielocukrów, glikoprotein, kompleksów wielocukrów, białek i glikolipidów (połączenia węglowodanów z tłuszczami; obecne na powierzchni komórek zwierzęcych, uczestniczą w oddziaływaniach międzykomórkowych). Węglowodany są paliwem komórkowym, spełniają funkcje energetyczne, są źródłem energii, magazynują energię, są materiałem zapasowym, są elementem budulcowym, wchodzą w skład innych związków, takich jak kwasy nukleinowe czy

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 13 glikoproteiny . • DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) — wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych występujący w chromosomach; zawarty jest w nim zestaw informacji genetycznych komórki (genotyp), który odpowiada za zespół cech strukturalnych i czynnościowych komórek i tkanek (fenotyp). Informacje genetyczne znajdują się w genach (około miliona w każdej komórce), w tym RNA (patrz. Rys. 3). • RNA (kwasy rybonukleinowe) — występuje głównie w rybosomach, w jądrze komórkowym, na szorstkim retikulum endoplazmatycznym i w cytoplazmie (jest go 5-10 razy więcej niż DNA). RNA przepisywane jest z DNA i bierze udział w biosyntezie białek, transkrypcji (przepisywaniu) i translacji (tłumaczeniu) języka sekwencji nukleotydów DNA na język sekwencji aminokwasów białka (patrz. Rys. 3). • Lipidy — w tym tłuszcze (trójglicerydy, wraz z wolnymi kwasami tłuszczowymi są jednym z głównych materiałów energetycznych zużywanym na bieżące potrzeby organizmu lub są też magazynowane jako materiał zapasowy w postaci tkanki tłuszczowej, patrz. Rys. 5), cholesterol (substrat do syntezy wielu hormonów, patrz. Rys. 6) oraz glikolipidy (wchodzące w skład błon komórkowych, wytwarzające warstwy izolacyjne w wielu nabłonkach). Ważne: podwyższony poziom triglicerydów ma większy wpływ na podniesienie ryzyka zawału serca lub udaru mózgu niż podwyższony poziom cholesterolu. Przypomnij sobie wiadomości o tłuszczach z wykładu Podstawy chemii i Biochemii. Poniższy film jest animacją różnic w budowie DNA i RNA7oaoOUpMswc Komórki mogą wytwarzać lub zawierać także związki innych grup pełniące różnorodne funkcje. Mogą to być witaminy, barwniki, alkaloidy, itp. Najważniejszymi pierwiastkami budującymi związki chemiczne, które wchodzą w skład komórek/tkanek są: tlen (w cząsteczkach wody, 65% masy człowieka), węgiel (rusztowaniem w związkach organicznych, stanowi 18% masy człowieka), wodór (10% masy człowieka), azot (3% masy człowieka) — pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka — podstawowe budulce wszystkich żywych organizmów. Inne pierwiastki wchodzące w skład organizmu, których masa u człowieka nie przekracza 2% masy całkowitej oraz ważniejsze skutki przy niedoborze (tabela pochodzi z polskiej wikipedii [1] : Nazwa pierwiastka Znaczenie u zwierząt Ważniejsze skutki przy niedoborze Tlen, O Pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka — podstawowe budulce wszystkich żywych organizmów. Śmierć organizmu (z głodu, odwodnienia lub uduszenia). Węgiel, C Wodór, H Azot, N Wapń, Ca Budulec kości i zębów, bierze udział w procesie krzepnięcia krwi (tzw. IV czynnik), przewodnictwo impulsów nerwowych. Niedostateczna mineralizacja kośćca, próchnica zębów, krzywica (u dzieci), osteoporoza (u dorosłych), zaburzenia krzepnięcia krwi, zaburzenia pracy serca i mięśni szkieletowych, skurcze mięśni, mrowienia i drętwienia kończyn. Fosfor, P Jest składnikiem kości; DNA i RNA oraz przenośnikiem energii ATP. Zaburzenia wzrostu, brak apetytu, utrata masy ciała, nerwowość. Chlor, Cl Wraz z jonami sodu i potasu odpowiedzialny jest za równowagę wodno-mineralną. Tworzy kwas solny w żołądku. Prawidłowe rozmieszczenie płynów w organizmie. Gwałtowne wymioty, obrzęk komórek, osłabienie fizyczne i psychiczne, zmniejszenie łaknienia.

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 14 Magnez, Mg Głównie regulacyjna (przewodnictwo nerwowe i in.) Wzmożona aktywność układu nerwowo-mięśniowego (drżenia mięśniowe, kurcze, fascykulacje, drętwienie, drgawki), rzadziej: osłabienie mięśni, zaburzenia rytmu serca, apatia, biegunka, mdłości, ubytki w zębach, dolegliwości kostne, uczucie mrowienia w kończynach, nerwowość, niepokój, stan zagubienia, stan depresja. Żelazo, Fe Składnik hemoglobiny i mioglobiny. Anemia, zmiany w śluzówce. Fluor, F Tworzy szkliwo zębów, występuje w kośćcu. Większa podatność na próchnicę zębów. Jod, I Niezbędny do wytwarzania tyroksyny, odpowiada za prawidłowe działanie tarczycy. Wole tarczycy. U dzieci matołectwo, spadek wydajności fizycznej, znużenie, brak energii życiowej, powolności w myśleniu, uczucie zagubienia, drżenie kończyn, kołatanie serca, suchość i łamliwość włosów, marznięcie. Sód, Na Uczestniczy w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych. Bierze udział w przewodzeniu impulsów przez neurony. Utrata pobudliwości komórek i zanik różnicy potencjałów. Siarka, S Składnik niektórych aminokwasów i białek. Potas, K Bierze udział w przewodzeniu impulsów nerwowych. Podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórkowych. Selen, Se Wchodzi w skład selenocysteiny i peroksydazy glutationowej. Rubid, Rb Może zastępować ubytki wapnia w kościach. Stront, Sr Może zastępować wapń w kościach. Chrom, Cr Wpływa na produkcję insuliny, składnik czynnika tolerancji glukozy, obniża poziom cholesterolu we krwi. Napady nudności, bóle głowy,stany lękowe, silny pociąg do słodyczy i alkoholu, ryzyko cukrzycy i choroby niedokrwiennej serca. Mangan, Mn Wpływa na wzrost kości. Składnik arginazy, enzymu uczestniczącego w przemianach aminokwasów. Kobalt, Co Składnik witaminy B 12 . Zaburzenia procesu krzepnięcia krwi. Miedź, Cu Wchodzi w skład enzymów oddechowych. Ma wpływ na metabolizm żelaza w organizmie. Cynk, Zn Odgrywa ważną rolę w procesie gojenia ran. Zaburzenia erekcji. Molibden, Mo Pytania do wykładu 1. Wymień i omów główne funkcje składników komórki eukariotycznej. 2. Czym jest ciśnienie: izotoniczne, hipotoniczne i hipertoniczne? 3. Jakie są główne kationy i aniony nieorganiczne występujące w tkankach? 4. Omów funkcję i budowę białek wchodzących w skład tkanek. 5. Czym są i jaką rolę w tkankach pełnią węglowodany? 6. Wymień i omów funkcje dwóch kwasów nukleinowych wchodzących w skład tkanki. 7. Jakie są trzy główne różnice w budowie RNA i DNA? 8. Jakie rodzaje lipidów występują w tkankach? 9. Wymień 4 najważniejsze pierwiastki budujące związki chemiczne, które wchodzą w skład komórek/tkanek.

Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek 15 10. Wymień pierwiastki wchodzące w skład organizmu oraz najważniejsze skutki dla organizmu przy ich niedoborze? Przypisy [1] http://pl.wikipedia.org/wiki/Znaczenie_biologiczne_pierwiastk%C3%B3w#Wa.C5. BCniejsze_mikro-_i_makroelementy_u_ludzi_i_zwierz.C4.85t Tkanka nabłonkowa TKANKA NABŁONKOWA — FUNKCJE I KLASYFIKACJA Tkanka nabłonkowa, występująca głównie w formie zwartych warstw, jest charakterystycznym składnikiem wielu narządów. W tkance tej istota międzykomórkowa jest bardzo skąpa, a jej komórki stanowią około 60% wszystkich komórek organizmu. Funkcje (wynikające z modyfikacji strukturalnej powierzchni lub wewnętrznej związanej z wytwarzaniem i wydzielaniem) • Powlekanie/wyścielanie powierzchni oraz jam ciała, tworzenie barier (izolowanie różnych środowisk od siebie w celu zachowanie różnic fizycznych i chemicznych pomiędzy nimi), mechaniczna ochrona tkanek leżących poniżej (nabłonek okrywający). • Wytwarzanie funkcjonalnych elementów wydzielniczych gruczołów (nabłonek gruczołowy). (7)                               A — nabłonek jednowarstwowy walcowaty, B — nabłonek jednowarstwowy walcowaty urzęsiony, C — nabłonek wielowarstwowy płaski, D — nabłonek jednowarstwowy płaski, E — nabłonek przejściowy F — nabłonek wielorzędowy, G — nabłonek sześcienny, H — nabłonek gąbek — choanocyty, I — nabłonek wielorzędowy walcowaty urzęsiony Klasyfikacja oparta na kształcie i wzajemnym ułożeniu (patrz. Rys. 7) • Nabłonek jednowarstwowy płaski — podstawa dłuższa od wysokości, pojedyncza warstwa cienkich i płaskich komórek (np.endotelium, mezotelium), jądra spłaszczone, owalne, wydłużone, leżące równolegle do powierzchni; pełni funkcje filtracyjną, biernie transportuje gazy takie jak CO2 i O2, a także odpowiada za transport substancji za pomocą trans cytozy. Występują między innymi w nerkach oraz wyściełają jamy ciała i naczynia krwionośne. Brak polaryzacji składników cytoplazmatycznych. • Nabłonek jednowarstwowy sześcienny — wysokość i podstawa o zbliżonej długości, kształtem jedynie przypominają sześcian, jądra zlokalizowane w centrum. Pełni funkcje wydzielnicze oraz czynnego transportu

Tkanka nabłonkowa 16 jonów (w tym przypadku komórki posiadają na wolnej powierzchni mikrokosmki, natomiast na części podstawnej wgłobienia). Polaryzacja składników cytoplazmatycznych. • Nabłonek jednowarstwowy walcowaty — wysokość do 3x większa od podstawy, jądra zlokalizowane przypodstawnie, jądra ułożone w jednym szeregu. Główne funkcje to wchłanianie i wydzielanie. Wyścieła między innymi przewód pokarmowy (od żołądka do odbytu). Polaryzacja składników cytoplazmatycznych. • Nabłonek wielowarstwowy płaski — składa się z wielu warstw (6-20 w zależności od sił mechanicznych działających na nabłonek), przy czym jedynie komórki z górnych partii tkanki są spłaszczone; komórki z części środkowej i tej zlokalizowanej bezpośrednio na błonie podstawnej są wieloboczne. Pokrywa między innymi całą powierzchnię ciała oraz jamę ustną. Ewentualna zrogowaciałość górnych warstw tego nabłonka wiąże się z wypełnieniem części komórek przez białko (cytokeratynę) — cytoszkielet ulega znacznej kondensacji w sprężysta masę, co w konsekwencji doprowadza do martwicy komórek i powstania zbitej masy stanowiącej barierę ochronną (keratyna). Ważne – niektóre komórki z części podstawnej są komórkami macierzystymi (mają „nieskończoną” zdolność dzielenia się), dzięki czemu tworzone są nowe komórki, gdy te z warstwy powierzchniowej ulegają złuszczeniu. Komórka macierzysta daje jedną komórkę macierzystą i jedną różnicującą się (średni czas życia komórek nabłonkowych to kilka do kilkudziesięciu dni). • Nabłonek wielowarstwowy walcowaty — jądra zlokalizowane w kilku szeregach, jednakże każda komórka ma styczność z błoną podstawną (dlatego jest rodzajem nabłonka jednowarstwowego — porównaj z nabłonkiem jednowarstwowym walcowatym!). Pokrywa między innymi fragmenty błony śluzowej spojówki, przewody wyprowadzające gruczołów zewnątrzwydzielniczych (np. ślinowych). • Nabłonek przejściowy — ze względu na właściwości rozciągające komórki nabłonka wyścielającego drogi moczowe, zmieniają się od sześciennych do płaskich. Ich kształt zmienia się wraz ze stopniem wypełnienia pęcherza moczem. Tkanka nabłonkowa ulokowana jest na tkance łącznej właściwej, z która połączona jest za pomocą błony podstawnej (membrana basalis), patrz. Rys. 8. Dzięki niej nabłonek łączy się z podstawą mechanicznie, transportuje substancje odżywcze i metabolity do/z naczyń krwionośnych tkanki łącznej (błony o różnym poziomie przepuszczalności) oraz zachowuje kształt komórek wchodzących w jego skład. Skład błony podstawnej (patrz. Rys. 8) (8)                               Błona podstawna, mikroskopia elektronowa • Blaszki jasnej (wraz z subtelnymi wypustkami podstawnej powierzchni komórek nabłonkowych, makrocząsteczkami glikoprotein — laminina, białkami — nidogenem, BM40 i fibuliną oraz proteoglikanami — perlekanem i agryną), • blaszki gęstej (kolagen typu IV), • warstwy włókien i makrocząstek kolagenowych (fibrylarne makrocząsteczki zbudowane z kolagenu typu VII, które przytwierdzają błonę podstawną i nabłonek do tkanki łącznej).

Tkanka nabłonkowa 17 RODZAJE POŁĄCZEŃ MIĘDZYKOMÓRKOWYCH TKANKI NABŁONKOWEJ (9)                               A. Przekrój tkanki nabłonkowej: (a) wartstwa śluzowa, (b) część wierzchołkowa komórki,c) część podstawna komórki, (d) połączenia zamykające B. Połączenie zamykające w przybliżeniu: w błonie komórkowej (g) osadzone są kompleksy białkowe (e 1-8), łączące sąsiadujące komórki poprzez przestrzeń międzykomórkową (f) Istnieją trzy rodzaje połączeń międzykomórkowych • zamykające/nieprzepuszczalne (tworzą nieprzepuszczalną, integralną barierę) • zwierające (zapewniają odporność mechaniczną) • komunikacyjne jonowo-metaboliczne (pozwalają przechodzić cząsteczkom pomiędzy komórkami) Połączenia zamykające Połączenie znajdujące się w wierzchołkowych częściach komórek, które biegnie wzdłuż bocznych ścian komórki (tworzą je białka integralne spajające błony sąsiadujących komórek), patrz. Rys. 9. Funkcje uszczelnianie bariery poprzez zapobieganie dyfuzji cząstek pomiędzy sąsiadującymi komórkami (w przypadku aktywnego transportu jonów wbrew gradientowi stężeń — uniemożliwia to cofanie się substancji, która jest transportowana) oraz zapobieganie przemieszczania się specjalnych białek błonowych (umożliwiających komórce pełnienie odpowiedniej funkcji, np. białka transportującego w błonie komórkowej szczytowej części komórki). Występowanie jest połączenie występujące w nabłonkach, które pełnią funkcje wchłaniania. w nabłonku pokrywającym jelito cienkie oraz pęcherzu moczowym

Tkanka nabłonkowa 18 Połączenia zwierające (10)                               Schemat desmosomów Funkcje: służą zapewnieniu mechanicznej wytrzymałości grupy komórek tworzących funkcjonalną całość. Dwa typy połączeń • desmosomy (plamki zwierające) — zapewniają mechaniczną odporność tkanki nabłonkowej; tutaj cytoplazmatyczna płytka desmoplakinowa oraz błonowe białka (desmogleiny) zespalają sieć filamentów aktynowych pośrednich pomiędzy sąsiadującymi komórkami. Przekrój połączenia składa się z następujących elementów: filamentów pośrednich cytokeratynowych (1) przylegających do płytki desmoplakinowej (2) oraz białek błonowych (3), patrz. Rys. 10 • hemidesmosomy (pół desmosomy) — tutaj cytoplazmatyczna płytka desmoplakinowa oraz błonowe białka kotwiczące łączą sieć filamentów aktynowych komórki z błona podstawną, patrz. Rys. 11 Występowanie poniżej połączeń zamykających, w nabłonkach poddawanych dużym siłom mechanicznym (np. w naskórku, pomiędzy tkanką mięśniową serca) Połączenia komunikacyjne jonowo-metaboliczne

Tkanka nabłonkowa 19 (11)                               Ultrastruktura tchawicy z zaznaczonymi hemidesmosomami Funkcje • komunikacja międzykomórkowa (komórki przekazują sobie substancje sygnałowe — synchronizacja funkcji komórek w zespole i zespołów komórkowych w procesach rozwoju komórkowego — oraz czynniki biologiczne niezbędne do prawidłowego rozwoju i różnicowania tkanek) • przenoszenie pobudzenia (przewodnictwo elektryczne np. w mięśniu sercowym zapewniając taki stopień elektrycznego sprzężenia, że skurcz komórek odbywa się synchronicznie.) • dyfuzja cząstek (o masie cząsteczkowej do 1,5 tys) Charakterystyka połączeń między komórkami (błonami) Błony komórek łączących oddalone są od siebie o 3 nm. Połączenia te występują między innymi w tkance nerwowej oraz nabłonkowej i pełnią funkcję kanału łączącego cytoplazmy sąsiadujących komórek spinając je na zasadzie mostków. Regulacja transportu związków jest tutaj możliwa dzięki zmianom konformacyjnym białek strukturalnych wchodzących w skład takiego kompleksu. Każdy kanał transportowy składa się z 6 cząsteczek koneksyny, które razem tworzą kanał transbłonowy — jest to tzw. konekson, przez którego wnętrze przebiega kanał o średnicy 1-2 nm. Białka te, w zależności od przyjętej konformacji, otwierają lub zwierają kanały transportowe zapewniając szybkie przekazywanie informacji pomiędzy komórkami na drodze chemicznej i elektrycznej.

Tkanka nabłonkowa 20 FUNKCJE POWIERZCHNI KOMÓREK NABŁONKOWYCH Komórki tkanki nabłonkowej wykształciły na swojej powierzchni różnego rodzaju struktury, do których należą: • mikrokosmki • rzęski (12)                               Rzęski i mikrokosmki nabłonka tchawicy, mikroskopia elektronowa Mikrokosmki Ich głównym zadaniem jest zwiększanie powierzchni komórek nabłonków pełniących funkcje wchłaniania. Mikrokosmki to palczaste wypustki zlokalizowane w szczytowej części komórki. W przypadku nabłonka jelita długość mikrokosmka waha się od 0,5 do 1 mikrometra, natomiast szerokość wynosi przeciętnie 0,1 mikrometra (w innych narządach mogą być jednak kilkakrotnie większe). Pojedyncza komórka nabłonka może zawierać nawet 3000 mikrokosmków. Przykładowo na jeden   jelita wypada od 10 do 40 mikrokosmków. Dzięki temu powierzchnia jelita cienkiego jest niemalże 23 razy większa, osiągając ostatecznie wymiary do 200  . Mikrokosmki pokryte są błoną komórkową zawierającą glikoproteiny powierzchniowe i enzymy, które biorą udział w procesach absorpcyjnych. Utrzymują one swój kształt dzięki pęczkom filamentów aktynowych (około 30) tworzących ich rdzeń. Filamenty aktynowe połączone są ze sobą za pomocą białek łączących aktynę (fimbrynę i fascynę), natomiast ich boczne części połączone są z błona komórkową poprzez minimiozynę (tzw. boczne białko łączące). Ponadto rdzeń filamentowy osadzony jest w tzw. siateczce granicznej (również budowanej z filamentów aktynowych),

Tkanka nabłonkowa 21 (13)                               Budowa rzęski która znajduje się w szczytowej części komórki. W skład wnętrza mikrokosmka wchodzi również białko kalmodulina oraz miozyna I, która uczestniczy w bardzo nieznacznych ruchach mikrokosmków. Rzęski Rzęski to ruchome wypustki niektórych komórek nabłonkowych, powodujące przesuwanie się substancji płynnych i cząstek po powierzchni nabłonka a także umożliwiające komórkom ruch. Rzęski, będące wyspecjalizowaną formą cytoszkieletu, składają się z cylindrycznego rdzenia, na który składają się aksonema (mikrotubule — puste w środku struktury o kształcie rurek). Układ mikrotubul jest następujący: dziewięć połączonych par leży na obwodzie, natomiast dwie mikrotubule, które nie są połączone usytuowane są w samym środku rzęski (9+2), patrz Rys. 13. Wewnętrzne połączenia szkieletu rzęski • Wzdłuż rzęski (co około 24 nm) znajdują się ramiona (białko — dyneina), łączące się z przylegającymi dubletami (parami mikrotubul). Ramiona te wytwarzają siłę mechaniczną powodującą ruch rzęsek. Cząsteczki dyneiny wykorzystują energię zawartą w ATP (adenozynotrifosforan), powodując kroczenie jednej pary mikrotubul wzdłuż sąsiedniej pary, dzięki czemu cała struktura wygina się naprzemiennie raz w jedną, raz w drugą stronę. • Sąsiednie pary mikrotubul, związane są ze sobą za pomocą neksyny (co 86 nm). Łączenie to jest odpowiedzialne za utrzymywanie mikrotubul w określonej pozycji. • Dublety i centralna para mikrotubul połączone są ze sobą poprzez promienie łączące (co 29 nm). • Rzęski osadzone są na ciałku podstawowym , które zawiera dziewięć trypletów mikrotubul, które rozmieszczone są cylindrycznie. Koordynację ruchu rzęsek umożliwia połączenie kinetosomów systemem neurofibryli (włókienek plazmatycznych przenikających plazmę).

Tkanka nabłonkowa 22 Choroby rzęsek (spowodowane defektem genów kodujących białka strukturalne rzęsek) • Brak koordynacji ruchowej. • Unieruchomienie rzęsek (np. brak ramion dyneinowych, pojedyncze mikrotubule). GRUCZOŁY WYDZIELNICZE Komórki nabłonkowe (14)                               Egzocytoza (15)                               Gruczoł apokrynowy • Wydzielające białka — cechy charakterystyczne: • duże jądra, • dobrze rozwinięta siateczka śródplazmatyczne ziarnista, • wyraźne spolaryzowanie komórki z siateczką środplazmatyczną ziarnista w części podstawnej, • część szczytowa zawierająca ziarna wypełnione białkami, ktre są przygotowane do wydzielania na drodze egzocytozy (patrz. Rys. 14). • Wydzielające śluz (komórki kubkowe tworzące skupienia lub wystepujące pomiędzy komórkami nabłonka) — cechy charakterystyczne: • dobrze rozwinięta przypodstawna siateczka śródplazmatyczne ziarnista, • dobrze rozwinięty aparat Golgiego, • duże ziarna (zawierające śluz) w szczytowej części komórki. • Wydzielające steroidy (organiczne związki chemiczne, których wspólną cechą jest występowanie w ich cząsteczkach szkieletu węglowego w formie czterech sprzężonych pierścieni) — cechy charakterystyczne: • dobrze rozwinięta siateczka śródplazmatyczne gładka, • obecność komórek wakuoli (wodniczek) lipidowych,

Tkanka nabłonkowa 23 • znaczna liczba mitochodriów z tubularnymi grzebieniami. • Transportujące jony (dzięki pompie jonowej w błonie komórkowej; źródło energii ATP) — cechy charakterystyczne: • zwiększona (poprzez pofałdowanie) aktywna powierzchnia błony komórkowej, • w pobliżu błony komórkowej zwiększona liczba mitochondriów (dostarczających ATP), • wsteczna dyfuzja transportowanych jonów uniemożliwiona jest dzięki połączeniom zamykającym pomiędzy komórkami. Mechanizmy wydzielania • Merokrynowy — na drodze egzocytozy (na drodze fuzji pęcherzyków transportujących metabolity z błoną komórkową od wewnątrz, patrz. Rys. 14) przez szczytową część komórki do światła. Komórki gruczołowe w procesie wydzielania zachowują pełną integralność (nie ulegają zasadniczym zmianom lub uszkodzeniu). Do tego typu należy zdecydowana większość gruczołów takich jak: wątroba, ślinianki, trzustka, gruczoły potowe, i in. • Apokrynowy — odrywanie się apikalnej części komórki, w której zawarta jest wydzielina. Część komórki zostaje zniszczona, przy czym z pozostałej części komórki następuje odnowa powstałego ubytku (patrz. Rys. 15). Przykładem gruczołu apokrynowego jest gruczoł mlekowy. • Holokrynowy — poprzez obumarcie i odrywanie się całej komórki zawierającej wydzielinę. Przykładem gruczołu holokrynowego jest gruczoł łojowy, którego komórki przekształcają się w łój skórny. • Endokrynowy — na drodze egzocytozy, poprzez część podstawną komórki bezpośrednio do krwi. Przykładem gruczołu endokrynowego jest szyszynka, przysadka, tarczyca, trzustka, jajniki i in. TRANSPORT JONÓW PRZEZ MONOWARSTWĘ KOMÓREK NABŁONKOWYCH Transport aktywny — transport substancji, który wymaga nakładu energii. Zachodzi on zawsze z udziałem wyspecjalizowanych struktur błonowych (białek inegralnych) sprzęgających transport z procesem uwalniania energii. Źródłem energii może być hydroliza ATP. Mechanizmy takiego transportu nazywane są pompami ponieważ w przeważającej części transport tego typu odbywa się wbrew różnicy stężeń danej substancji — w stronę większego stężenia. Jako przykład można podać pompa sodowo-potasową, której działanie ma duże znaczenie dla utrzymania stałej różnicy stężeń tych jonów, szczególnie w komórkach pobudliwych która transportuje jony sodu z wnętrza komórki na zewnątrz (jednocześnie jony potasu przenoszone są w kierunku odwrotnym). Na jedną rozłożoną przez tę pompę cząsteczkę ATP przypada transport trzech jonów sodu i dwóch jonów potasu. W przypadku pompy sodowo-potasowej występuje bezpośrednie sprzężenie transportu z procesem uwalniania energii (hydrolizą ATP) jest to transport aktywny pierwotny. Jeśli jednak pomiędzy procesem uwalniania energii a transportem istnieją mechanizmy pośredniczące to mamy do czynienia z transportem wtórnym. Przykładem transportu wtórnego jest proces resorpcji glukozy w jelitach — transportu jonów przez komórki nabłonkowe. Transport jonów w komórkach nabłonka jest możliwy dzięki złożonemu systemowi białek transportowych, wśród których zasadniczą rolę odgrywają pompy i kanały jonowe zlokalizowane na szczytowej i podstawno-bocznej powierzchni błony komórkowej. System ten odpowiada za zmiany rozkładu jonów po obu stronach tkanki nabłonkowej a także za wytwarzanie i utrzymywanie przeznabłonkowej różnicy potencjałów.