Bài 2: Cấu trúc và chức năng tế bào động vật

Cấu trúc và chức năng tế bào động vật Kích thước tế bào Cấu trúc màng tế bào Hydrophilic head Hydrophobic tail WATER WATER Hydrophilic region of protein Hydrophobic region of protein Phospholipid bilayer EXTRACELLULAR SIDE N-terminus C-terminus CYTOPLASMIC SIDE a Helix Enzymes Signal Receptor ATP Transport Enzymatic activity Signal transduction Glyco- protein Cell-cell recognition Intercellular joining Attachment to the cytoskeleton and extra- cellular matrix (ECM) CD (Cluster of differentiation) Glycocalyx Cấu trúc vi ống Fibers of extracellular matrix (ECM) Glycoprotein Carbohydrate Microfilaments of cytoskeleton Cholesterol Integral protein Peripheral proteins CYTOPLASMIC SIDE OF MEMBRANE EXTRACELLULAR SIDE OF MEMBRANE Glycolipid Các tính chất của màng Khơng cân xứng Thấm chọn lọc Lỏng Sự vận chuyển thụ động xuyên màng Molecules of dye Membrane (cross section) WATER Net diffusion Net diffusion Equilibrium Diffusion of one solute Net diffusion Net diffusion Equilibrium Diffusion of two solutes Net diffusion Net diffusion Equilibrium Lower concentration of solute (sugar) Higher concentration of sugar Same concentration of sugar Selectively permeable mem- brane: sugar mole- cules cannot pass through pores, but water molecules can H2O Osmosis Animal cell Lysed H2O H2O H2O Normal Hypotonic solution Isotonic solution Hypertonic solution H2O Shriveled H2O H2O H2O H2O Plant cell Turgid (normal) Flaccid Plasmolyzed Sự vận chuyển chủ động xuyên màng Diffusion Facilitated diffusion Passive transport ATP Active transport Cytoplasmic Na+ bonds to the sodium-potassium pump CYTOPLASM Na+ [Na+] low [K+] high Na+ Na+ EXTRACELLULAR FLUID [Na+] high [K+] low Na+ Na+ Na+ ATP ADP P Na+ binding stimulates phosphorylation by ATP. Na+ Na+ Na+ Phosphorylation causes the protein to change its conformation, expelling Na+ to the outside. P Extracellular K+ binds to the protein, triggering release of the phosphate group. P P Loss of the phosphate restores the protein’s original conformation. K+ is released and Na+ sites are receptive again; the cycle repeats. Vesicle forming Endocytosis Endocytosis can occur in three ways • Phagocytosis ("cell eating") • Pinocytosis ("cell drinking") • Receptor-mediated endocytosis Fig. 5-9c Coated vesicle Coated pit Specific molecule Receptor-mediated endocytosis Coat protein Receptor Coated pit Material bound to receptor proteins Plasma membrane Fig. 5-9 Phagocytosis EXTRACELLULAR FLUID Pseudopodium CYTOPLASM Food vacuole “Food” or other particle Pinocytosis Plasma membrane Vesicle Coated vesicle Coated pit Specific molecule Receptor-mediated endocytosis Coat protein Receptor Coated pit Material bound to receptor proteins Plasma membrane Food being ingested • Cholesterol can accumulate in the blood if membranes lack cholesterol receptors Figure 5.20 LDL PARTICLE Phospholipid outer layer Protein Cholesterol Plasma membrane CYTOPLASM Receptor protein Vesicle Thơng tin giữa các tế bào Y học và màng tế bào Cystin niệu Độc tố cholera Nhân tế bào Màng nhân Nhân con DNA và chu kì tế bào Cell cycle and bicycle Cell cycle: many accelerators and brakes cyclin A1,2 cyclin B1,2,3 cyclin C cyclin D1,2,3 cyclin E cyclin F cyclin G cyclin H cyclin cell cycle function kinase partner S, G2/ M G2/ M G1? G1, G1/ S G1, G1/S ? ? all phases CDK1,2 CDK1 ? CDK2,4,5,6 CDK2 ? ? CDK 7 (MO15) Mammalian cyclins THE CYCLIN-DEPENDENT KINASE FAMILY name cyclin partner cell cycle function CDK1 (cdc2) B 1,2,3 and A 1,2 G2/ M CDK2 A 1,2 and E G1/ S and S CDK3 ? G1 and G1/ S CDK4 D 1,2,3 G1 and G1/ S CDK5 CDK6 D 1,2,3 G1 and G1/ S CDK7 (MO15) (p35) none (neuronal diff.) H all phases (CAK) CDK8 C Components of Pol II CDK9 T Phosphorylate Pol II KO of CDK Nature reviews Cancer 9:153 2009 Cell cycle regulators CycD/CDK4,K6 CycA/CDK1 CycB/CDK1 CycA/CDK2 CycE/CDK2 Thuật ngữ Mô học (Histology) được Mayer sử dụng 1819 (histos: vải mỏng) Mô: Tissue Khoa học nghiên cứu sự phát triển, cấu tạo và hoạt động của các mô trong cơ thể sống Chỉ có ở eukaryote đa bào có phát triển cơ thể Ứng dụng lớn trong y học và CNSH Mơ học (Histology) là khoa học nghiên cứu sự phát triển,cấu tạo, sự hoạt động của tế bào, các mơ, các cơ quan của cơ thể người và động vật lành mạnh ở mức độ vi thể và siêu vi. Cấu tạo và chức năng của tb và mô Các quy luật biệt hóa, phát triển tb và mô Mối quan hệ nội quan qua điều hòa TK và NT Sự biến đổi sinh lý của tb và mô Sự phục hồi, tái tạo cấu trúc và chức năng Các phương pháp chẩn đoán, phát hiện Công nghệ mô và tế bào in vitro NHIỆM VỤ CỦA MÔ HỌC MÔ CÓ THỂ ĐƯỢC ĐỊNH NGHĨA Hệ thống tế bào và chất gian bào Cùng nguồn gốc từ 3 lá phôi Cùng cấu tạo Cùng chức năng được hình thành trong quá trình tiến hóa sinh học và xuất hiện ở cơ thể đa bào nhờ các tiến trình biệt hóa “Mô (Tissue) là tập hợp những yếu tố có cấu trúc tế bào và không có cấu trúc tế bào trong một đơn vị sinh học nhất định, chúng phát triển từ hợp tử, nhằm thực hiện những chức năng sống nào đó của thai và cơ thể” - Mô (tissue) là một tổ chức sinh học - Tập hợp tập đoàn TB (cells colony) - Biệt hóa để thích ứng với một hoặc một số chức phận sinh học cơ thể - Các mô có đặc điểm sinh lý, sinh hóa riêng biệt TÍNH CHẤT Trong thành phần của một mô nào đó, ngoài tế bào, chúng còn được tập hợp bởi nhiều yếu tố khác: Các dịch gian bào Hợp chất hữu cơ khác nhau Các ion Khí hòa tan Các muối hoà tan Giá thể nền ngoại bào (Extra Cellular Matrix_ECM) Đặc điểm mô Tồn tại, hoạt động ở trạng thái động Có nhiều chức năng khác biệt nhau Có chung nguồn gốc Cơ chế biệt hóa khác nhau Đặc điểm hình thái, sinh lý khác nhau Có chung sự điều hòa và cảm ứng Lá ngoài Lá giữa Lá trong zygote Morula Blastocyt (extoblast) (mesoblast) (endoblast) Embryo Thai (Foetal) Ở tuần thứ hai của sự thụ tinh phôi tạo 3 lớp khác nhau Mỗi mô được coi là một hệ thống phân bố không gian theo một trật tự nghiêm ngặt Các mô hoạt động tương hỗ nhau dưới sự điều hoà của hệ thống cơ thể Mô biệt hóa càng cao, khả năng tái tạo càng thấp Khả năng tự điều chỉnh thích nghi với biến đổi biến đổi vượt ngưỡng, bệnh lý xuất hiện Khả năng xuất hiện – tiêu biến Khả năng biệt hóa mô Mô bì Mô liên kết Mô máu Mô cơ Mô thần kinh Các sản phẩm khác Mô xương Hệ tuần hoàn Niệu sinh dục Hệ tiêu hóa Hệ hô hấp Sự sinh sản tế bào (cell reproduction) Sự biệt hoá tế bào (cell differentiation) Phân bào nguyên nhiễm tạo sinh khối Phân bào giảm nhiễm tạo giao tử Biệt hóa hình thái Biệt hóa chức năng Biệt hóa sinh hóa Biệt hóa và hoạt hóa gene Hình thành các protein mới Trong các cơ chế hoạt động và phát triển của mô, sự biệt hóa có thể mang tính thuận nghịch Ví dụ: Các tế bào ung thư Tb quanh vết thương đang hồi phục Các TB karetin của da Tb trong nuôi cấy in vitro Tế bào đã biệt hóa cao sẽ thoái biệt hóa để trở thành tế bào kém biệt hóa hơn Hợp tử Phôi blastocyst Phôi vị Ngoại bì Trung bì Nội bì Dải sd 1. Tb biểu bì 2. Tb TK 3. Tb sắc tố 4. Tb cơ vân 5. Tb xương 6. Tb thận 7. Tb máu 8. Tb cơ trơn 9. Tb tụy 10. Tb t. giáp 11. Tb phổi 12. Tb sd đực 13. Tb sd cái 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Sự tạo mô và cơ quan XUẤT XỨ CÁC TẾ BÀO Jenna Hellack Jan 2001 Biểu mơ • Lĩt, bao phủ và bảo vệ các mơ khác và cơ quan • Đặc điểm : • Màng nền: tách biểu mơ ra khỏi các mơ liên kết và mạch máu • Lá nền: chất dinh dưỡng khuếch tán xuyên qua. • Phân loại: • Phủ • Tuyến • Lớp -Squamous , vuơng- Cuboidal, trụ- Columnar Jenna Hellack Jan 2001 Biểu mơ lớp • Tế bào rất mỏng, kích thước bề mặt lớn hơn nhiều so với độ dày. • Biểu mơ lớp đơn • Túi khí hơ hấp • Lớp lĩt thành mạch máu, tim và ống bạch huyết • Biểu mơ tầng • da • âm đạo • thực quản • miệng Jenna Hellack Jan 2001 Examples of Simple Squamous Epithelium Jenna Hellack Jan 2001 Stratified Squamous Epithelium Jenna Hellack Jan 2001 Biểu mơ vuơng • Các tế bào khối tiết và hấp thu. • Ống thận • Ống và tuyến nhỏ • Bề mặt của buồng trứng Jenna Hellack Jan 2001 Biểu mơ trụ • Tế bào dài, rất dài so với chiều rộng của tế bào. • Biểu mơ trụ đơn • Tế bào lĩt một lớp duy nhất của đường tiêu hĩa, túi mật và ống bài tiết của một số tuyến. Cĩ lơng mao ở bề mặt cho sự hấp thụ. • Biểu mơ trụ tầng • Lĩt đường phế quản, khí quản, ống tử cung và một số phầncủa tử cung. Đẩy chất nhầy hoặc các tế bào sinh sản bởi hoạt động tiêm mao. Jenna Hellack Jan 2001 Simple Columnar epithelium Jenna Hellack Jan 2001 Pseudostratified Ciliated Columnar Epithelium Nhiều ý kiến khác nhau trong việc phân loại mô . Biểu mô (Epithelium) . Mô máu (Blood tissue) . Mô cơ (Muscular tissue) . Mô thần kinh (Nerve tissue) . Mô liên kết (Connective tissue) Jenna Hellack Jan 2001 Mơ liên kết • Đặc trưng bởi chất nền ngoại bào nằm ở khoảng giữa các tế bào, được tiết ra bởi các tế bào • Hỗ trợ và bảo vệ các mơ. • Cấu trúc • Chất nền • Liquid (sol), Gel, Gum or solid • Các sợi • Non-elastic (= white or Collagen) • Elastic (= yellow fibers) Jenna Hellack Jan 2001 Các loại mơ liên kết • Mơ liên kết lỏng • Mơ liên kết đặc • Mỡ • Sụn • Xương • Máu Jenna Hellack Jan 2001 Mơ liên kết lỏng • Dạng gel lớp bao gồm sợi đàn hồi và khơng đàn hồi chia theo nhiều hướng khác nhau. • Bao bọc và đệm cho các mơ • Dưới da Jenna Hellack Jan 2001 Mơ liên kết đặc • Các nhân và sợi xếp song song với nhau. • Gân và dây chằng • Sợi chủ yếu là sợi khơng đàn hồi Jenna Hellack Jan 2001 Adipose (Fat) Mỡ • Chức năng như các tế bào lưu trữ cho mỡ (chất béo) • Tế bào mỡ chứa một khơng bào lớn mà trong tế bào sống cĩ chứa chất béo. • Nhân tế bào và tế bào chất được đẩy ra ngồi rìa của màng tế bào. Jenna Hellack Jan 2001 Sụn • Chất nền: proteoglycan, collagene type II. • Màng sụn: collagen type I, nguyên bào sợi và mạch máu • Tế bào sụn: từ tế bào tạo sun trung mơ • Sụn trong - đầu mút xương • Sụn chun – màng sụn • Xơ sụn- sụn mũi Jenna Hellack Jan 2001 Hyaline cartilage Sụn trong Jenna Hellack Jan 2001 Elastic Cartilage (sụn chun) Jenna Hellack Jan 2001 Xương • Ground of matrix is Solid (Calcium carbonate). • Has blood supply and nerves running through the Haversian canal systems. Jenna Hellack Jan 2001 Mơ mạch (Máu) • Liquid matrix = plasma • 90% water • 10%Plasma proteins, electrolytes, hormones, oxygen, glucose etc. • Formed elements • Erythrocytes -48billion(female) to 54 billion (male) cell / ml of blood in humans. Mammals are enucleated while rest of the vertebrates they have nuclei • Leukocytes -about 7.5 million / ml of blood • Platelets -blood clotting Jenna Hellack Jan 2001 Máu Jenna Hellack Jan 2001 Mơ cơ • Mơ với các tế bào cĩ các sợi đặc trưng để kết nối với nhau • Cơ vân Striated, voluntary) • Parallel elongated cells (fibers) • multinucleated and each cell is the length of the muscle. • Light meat, Dark meat—Slow twitch, fast twitch muscle • Cơ trơn (Visceral, involuntary) • Cells are long and tapered. • Organized into sheets of muscle. • Cơ tim • Intercalated disc • Myogenic • branched Jenna Hellack Jan 2001 Cơ vân Jenna Hellack Jan 2001 Cơ trơn Jenna Hellack Jan 2001 Cơ tim Jenna Hellack Jan 2001 Mơ thần kinh • Các tế bào chuyên phân cực và khử cực. • Tế bào là dạng tế bào thần kinh SINH LÝ TÁI TẠO MÔ Trong thực tế, sự tái tạo mô chỉ thể hiện ở Mức độ thay thế các tế bào (mức hồi phục) Tính chất này biểu hiện rõ ở: Mô bì và mô máu Sự bổ sung một phần dây thần kinh Hàn gắn các xương gẫy Một số trường hợp phục hồi trí nhớ Vai trò nhờ các tế bào gốc ít tiềm năng Tuy nhiên không thể tái tạo toàn phần cấu trúc mô Hầu hết các biến đổi của tế bào chỉ được biểu hiện ở mức độ mô (tính chỉ thị sinh học – bioindicator), mặc dù mô người và ĐV không có tính toàn thế (totipotency) sinh lý MÔ HỌC CÓ VAI TRÒ QUAN TRỌNG TRONG Y HỌC LÂM SÀNG VÀ CNSH NHIỆM VỤ CỦA MÔ HỌC TRONG CÔNG NGHỆ Y- SINH HỌC Nghiên cứu hình thái, chức năng mối quan hệ, sự tái tạo, thích nghi ở mức vi cấu trúc của hệ mô người và ĐV Nhằm can thiệp, cải biến trong điều trị bệnh lý, cải thiện chăn nuôi và phát triển các khoa học ứng dụng khác CNSH phát kiến: KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÔ (TISSUE ENGINEERING) Với 2 phương pháp: in vitro và in vivo Dựa trên nguyên lý dung hợp (fusion) và tổ hợp (combination) các tế bào TẠO CÁC COLONY (animal cells) Một số phương pháp nghiên cứu mô học trong Công nghệ Sinh học và Y học Nghiên cứu tb và mô sống -In vivo -In vitro (mô, tb và phân tử) Nghiên cứu tb và mô chết -Tiêu bản mô -Hình thái -Bệnh học Phương pháp hóa mô (Histochemistry) Phương pháp miễn dịch