A Sejt

(Készítette: Parrag Tamás)

Tartalom:

- A sejt általános felépítése

- A sejtmembrán

- A mitokondrium

- Anyagtranszport vezikulák segítségével

- Idegsejt:

- általános felépítése

- működése

- Az izomsejt

A sejt általános felépítése:

A sejt az élő rendszerek alapegysége. Alapvetően két típusa van: prokarióta: nincs körülhatárolt sejtmagja, eukarióta: körülhatárolt sejtmaggal rendelkezik (eu – valódi, karyon – mag). A többsejtű szervezeteket eukrióta sejtek alkotják. Ezeknek nagyobb a komplexitásuk a prokariótákénál, vagyis több gént tartalmaz a DNS-ük. Ennek az az oka, hogy szükséges az egyedfejlődéshez, sejtkapcsolatokhoz, sejtek közti kommunikációhoz tartozó információkat is génekben rögzíteni. A DNS valódi hossza még több nagységrendekkel nagyobb a prokariótákénál, mint a gének száma, mert sok fehérjét nem kódoló szakasz is van az eukarióta DNS-ben.

A sejtek alakja igen sokféle az emberben, állatban és növényben is. Igy gömb-, korong- és orsóalakuak, laposak vagy többszögüek is lehetnek. Vannak továbbá tüskés vagy fogas sejtek, csillagalakuak, henger- és kehelyalakuak, végül pók- és gyepsejtek is ismertesek; az előbbiek mint a kaszáspók oly sok nyulvánnyal birnak, az utóbbiak pedig mint a gyep a földbe: számos finom nyulványt eresztenek a szervrészek közé.

A sejtet a külvilágtól a sejtmembrán határolja el. De nem csak elválasztja, hanem össze is kapcsolja.

1.ábra. A sejt szerkezete

Aktív része a sejtnek, biztosítja és szabályozza az anyagok és információk ki és beáramlását, szerepet játszik a sejt mozgásaiban, s egyes vélemények szerint a rákos sejtburjánzásban is. Membrán burkolja a sejten belül a különböző sejtszervecskéket, organellumokat s a sejtmagot is. A sejtek alapvetően két nagy részből épülnek föl: magból, a mag körüli citoplazmából (felszínét a plazmamembrán borítja). A citoplazmában vannak a sejtszervek (organellumok), a sejt belső vázrendszere és az ezeket körülvevő alapállomány (citoszol). A magot egy kettős hártya, a maghártya veszi körül, melyen pórusok biztosítják a kapcsolatot a mag és a citoplazma között. A magon belül elkülönül a magvacska (nukleolusz), ahol az rRNS szintézise és a riboszómák összeszerelése zajlik a kromatintól, ami DNS-t és fehérjét tartalmaz. A kromatin is szétválik világos (eukromatin) és kompakt, sötét (heterokromatin) részekre. A maghártya és a hisztonfehérjék az eukarióták sajátossága. A hisztonokat valószínűleg a megnövekedett DNS állomány mechanikai védelmének és a sejtosztódás során a kromoszómák pontos szétosztásának szükségessége hívta életre. A maghártya funkciója a transzkripció (DNS -> RNS átírás) és a transzláció (RNS -> fehérje) térbeli szétválasztása. Az eukarióták jellemzője az óriási belső membránrendszer, mely egymástól elkülönülő üregeket hoz létre az egyes reakciók térbeli elválasztására, valamint nagy felületet biztosít a fehérjék számára. A durva felszínű endoplazmás retikulum (RER) az exportra szánt fehérjék szintézisét, válogatását végzi. A sima felszínű ER (SER) a lipid és szénhidrátanyagcserében, valamint a xenobiotikumok (biológiailag aktív idegen anyagok) feldolgozásában vesz részt. A Golgi-készülék a fehérjék válogatását, módosítását, szétosztását végzi.

2.ábra. A sejt szerkezete

A sejtmembrán:

A sejtmembrán alapja egy lipidmolekulából álló kettős réteg. A lipidmolekulák legjellemzőbb s a membránalkotás szempontjából igen fontos tulajdonsága, hogy egyik végük vízben oldódó, hidrofil, a másik végük zsírszerű, vízben nem oldódó, hidrofób. A membránlipidek túlnyomó többsége foszfolipid. Ha egy glicerinmolekulát 2 molekula zsírsavval és egy molekulát foszfát csoporttal észteresítünk, akkor pedig foszfolipidhez jutunk.

2. ábra foszfolipid általános sémája

Vizes közegbe kerülve a foszfolipidmolekulák spontán kettős réteggé rendeződnek, olyanformán, hogy a külső oldalon a víz felé néznek a hidrofil fejek, és befelé, a kettős réteg belseje felé a hidrofób farkok, amelyek kiszorítják onnan a vizet. A kialakuló membránok a vízben gömb alakot vesznek fel(micellák), vezikulákat alkotnak. A foszfolipid kettős réteg ellátja a hártya elválasztó funkcióját, az elhatárolás feladatát. A közlekedést a membránon keresztül s a többi funkciót a lipidrétegbe ágyazódott fehérjemolekulák biztosítják. Ezek adják meg a különböző membránoknak a sajátos megkülönböztető jegyeket, s hajtják végre speciális feladatait. Mintegy szivattyúként működnek, s a sejt szükségleteinek megfelelően, a kívülről és belülről kapott információk alapján, nyitják és zárják a csatornákat, és biztosítják az anyagok ki és bevándorlását.

3. Ábra. Zsírsavak foszfolipidek és glikolipidek rendeződése vizes oldatban.

Ennek a jelenségnek energetikai oka van: ez az elrendezés biztosítja a legalacsonyabb szabad energia szintet. A membránokat biológiai szempontból két tulajdonságuk teszi nagyon fontossá: mivel belsejük hidrofób szénhidrogén, átjárhatatlanok a biológiai molekulák aminosavak, nukleinsavak, fehérjék, cukrok és ionok számára. Ezért működhetnek válaszfalként. A másik nagyon fontos tulajdonságuk, hogy lágyak, rugalmasak, viszkozitásuk az olajéhoz hasonló. Tulajdonképpen kétdimenziós folyadékok.

A mitokondrium:

A mitokondrium bakteriális alakú (henger vagy gömb) és méterű (néhány mikrométer), kettős membránrendszerű sejtszervecske. Az eukarióta sejtekben egy, de akár többezer példányban fordul elő. Az intenzív anyagcserét folytató sejtekben találhatunk belőle többet, ami összefügg a sejtszervecske feladatával: a sejt energiatermelő központja.

Felépítésére jellemző, hogy külső membránja sima, feszes felületű, míg belső hártyarendszere erőteljesen megnövelve felületét, redőzött.

4.Ábra.Mitokondrium felépítése

A redőzöttség mértéke függ a működése intenzitásától: lemezes (krisztás)    szerkezetű a kevésbé aktív, zsákos illetve csöves az aktívabb. A két hártya között a membránok közötti tér (külső kamra) savas pH-jú citoszol. A belső membránon belül van a sejtszervecske alapállománya. Az alapállomány gélszerű, tartalmazza a saját, prokarióta jellegű, gyűrű alakú DNS-t és riboszómát, benne játszódik le a citromsav-ciklus,  a zsírsavak oxidációja (béta oxidáció).

6.Ábra.Citromsav ciklus

A belső membrán tartalmazza a légzési lánc (terminális oxidáció) működéséhez szükséges fehérjéket, emiatt hozzá köthető a legjelentősebb mértékű ATP szintézis.

(Összegezve a biológiai oxidációt(légzési lánc), mint a lebontás leghatékonyabb módját: ha 1 glükózt bontunk így 6 víz- és oxigénmolekula felhasználásával, akkor a folyamat végére kapunk 6 szén-dioxidot, 6 (bruttó 12) vízmolekulát és 38 ATP-t.) 

Az endoszimbionta elmélet szerint a mitokondrium őse egykor heterotróf, aerob baktérium lehetett, amit az ős eukarióta sejt bekebelezett, de nem emésztett meg. Így szimbiózis alakult ki köztük. Ezt támasztja alá a sejtszervecske alakja és mérete, a kettős membránrendszere, a saját DNS-e és fehérjeszintetizáló rendszere. A koevolúció során olyan szoros lett az együttműködés, hogy ma már nem tudnának egymás nélkül meglenni (a mitokondrium működéséhez szükséges fehérjék egy részét nem a sejtszervecske, hanem a sejt állítja elő).

Anyagtranszport vezikulák segítségével:

Golgi-készülék külső membránzsákjaiból a megváltozott fehérjék és foszfolipidek kis hólyagocskákba comagolódnak, amelyeket szekréciós vezikuláknak neveznek. Ezeknek tartalma fog a sejtből a plazmamembránon át exocitózissal kiürülni. A szekréciós vezikula membránja már össze tud olvadni a plazmamembránnal, az összeolvadás helyén a plazmamembrén felszakad, így a belső tartalma a sejten kívülre kerül. A szekréciós vezikula membránja teljes felszínével a plazmamembrán felületét növeli. A kijutott anyagok egy része megkötődik a plazmamembránban; ezért találunk a plazmamembrán külső oldalán szénhidrátláncokat hordozó gliko- és mukoproteineket, glikolipideket. A kijutott anyagok egy másik részét egyes sejtek el is engedik, így azok a sejtek közötti térbe kerülnek. A szekréciós vezikulának a plazmamembránnal való összeolvadását (fúzióját), a vezikula tartalmának kiürülését és a plazmamembrán felületének megnagyobbodását és anyagainak eme gyarapodását nevezik exocitózisnak. Ezzel az aktív, membránmozgással járó folyamattal a plazmamembránon egyébként átjutni nem tudó makromolakulák és makromolekuláris oldatok is ki tudnak jutni a sejtből.

7. Ábra. Anyagtranszport vezikulák segítségével

Hasonló, de ellentétes irányú folyamat az endocitózis, amivel makromolekulák és oldataik is be tudnak jutni a sejtbe. Ekkor a felveendő makromolekula a plazmamembránon speciális receptorához kötődik, majd a plazmamembrán elkezd alatta gödörré mélyülni, majd hólyagocskát (vezikulát) formálva a makromolekulákat és oldatukat magába zárja; ezt követően a membránnal körülvett hólyagocska leválik a plazmamembránról és a keletkezett endoszóma vagy fagoszóma a citoplazmába süllyed.

Idegsejt általános felépítése:

Az idegrendszer alapvető strukturális és működési egysége. Olyan sejt, mely biokémiai reakciók segítségével képes információt befogadni, feldolgozni és továbbítani más idegsejteknek, izmoknak, mirigyeknek. Az idegsejt alapvető részei a sejttest, mely tartalmazza a sejtmagot és más sejtalkotókat; az axon, mely az információt, mint elektromos potenciál változást továbbítja; a dendritek, melyek (együtt a sejttesttel) a szomszédos neuronok felől érkező információt fogadják (lásd az ábrát). – Központi idegrendszerünk mintegy 1–10 milliárd (1–10×10⁹) idegsejtből áll. Ezek mindegyike kb. 1000 másik idegsejttel van kapcsolatban szinapszisok által.

8.Ábra.Az idegsejt felépítése, jelátvitele

Az izomsejt ha az egyik kapcsolódó idegsejt ingerületbe jön, akkor a fogadó idegsejt dendritjeinek membránjának két oldalán lévő feszültség különbség megváltozik. Ez a változás az axonokon mint akciós potenciál továbbítódik. Az axonvégződésekben ezek az akciós potenciálok ingerületátvivő anyagokat szabadítanak fel, melyek a szomszédos idegsejt receptoraihoz kötődve újabb idegsejtek membránján okoznak feszültségváltozást. Jelen tudásunk szerint a központi idegrendszer információ-feldolgozásának alapja ezen akciós potenciálok áramlásának frekvenciája és mintázata a neuronok bonyolult hálózatán keresztül.

Az idegsejt működése:

A többsejtű állati szervezetben a különböző szervek működésének összehangolását a hormonális és az idegi szabályozás együtt látja el. A környezeti hatást, amely válaszreakciót vált  ki az illető szervezetből ingernek nevezzük (fény, hang, stb.). Az ingerre a szervezet érintett sejtjei anyagcseréjük megváltozásával válaszolnak, ez az ingerület. Az inger felfogására, az ingerület képződésére és gyors továbbítására speciálisan érzékeny idegszövet (idegsejtek, támasztósejtek) alakult ki az állatokban.

10.Ábra Idegrendszeri cellák.A belső fül hajcellái a hang elsődleges detektorai. Ők olyan módosított hám cellák, amik különleges stereociliát visznek a felszínükön. Ezeknek a mozgása hangrezgésekre adott válaszban azt okozza, hogy egy elektromos jel keletkezzen. Rod cellák a szem retinájában arra szakosodott hogy reagáljon fényre. Az photosensitive régió sok membrán lemezt tartalmaz (piros) aminek a hártyáiban a világos-érzékeny pigment rhodopsint ágyaznak be. A fény felidéz egy elektromos jelet, idegsejtekbe mely átadódik a szembe.

Az idegrendszer legkisebb önállóan működő egysége az idegsejt (neuron). Az idegsejtet a sejthártya határolja. Plazmájában sok endoplazmatikus membrán (Nissl-féle rögök - sajátos szerkezetű durva felszínű ER. , benyúlik a vastagabb dendritekbe, de az axonba nem, számuk csökken az idővel) és riboszóma található - intenzív fehérjeszintézis. Itt részben a neuronok felépítéséhez szükséges fehérjék, részben speciális anyagcsere-folyamatokhoz szükséges enzimfehérjék képződnek (hírvivő anyagok képződését segítik elő). A sejtmag állandó interfázisban van, mert az idegsejtekre a számállandóság jellemző, az elpusztult nem pótlódik. Az idegsejt jellegzetes képletei a neurofilamentumok és a neurotubulusok. A neurofilamentumok kb. 10nm átmérőjű fehérjefonalak, a dendritekben és az axonban is megtalálhatók. A belső sejtváz (citoszkeleton) egyik komponensét, az ingerület vezetésében nincs szerepük. A neurotubulusok kb. 24nm átmérőjű, csőszerű képletek, a dendriteken, a sejttesten és az axonon megszakítás nélkül haladnak végig, a citoszkeleton funkción túl az idegsejt transzport-folyamataiban vesznek részt. Nyúlványaik alapján: egynyúlványú (unipoláris): érzékhámban, szemcsapjai és pálcikái; ál-egynyúlványú (pszeudounipoláris): gerincvelő két oldalán levő érződúcok idegsejtjei; kétnyúlványú (bipoláris): szem ideghártyájának közbülső neuronjain; soknyúlványú (multipoláris): egy hosszabb és több rövidebb - leggyakoribb, agykéreg piramissejtjei.

Az izomsejt:

Az izomsejtek külső rugalmas hártyája a szarkolemma, mely a sejthártyából, az azt borító alaphártyából és a hozzá kapcsolódó rácsrostok szövedékéből áll. Alak és élettani sajátság alapján a következő izomszöveteket különböztetjük meg: simaizom- , harántcsíkolt (váz-, szív-) izomszövet.

9.Ábra.Izomsejt

Simaizomszövet: sejtjei hosszúkásak, megnyúltak és orsó alakúak. A pálcika alakú sejtmag a sejt közepén helyezkedik el, kontrakciókor dugóhúzó alakot vesz fel. A sejt hossztengelyével párhuzamosan a szarkoplazmában fekszenek a miofibrillumok, a harántcsíkolt izomszövetre jellemző rendezettség azonban hiányzik.

Harántcsíkolt izomszövet: a sejtek illetve rostok szarkoplazmájában húzódnak, a hossztengellyel párhuzamosan futó miofibrillumok. Keresztmetszetben jól látszik, hogy egy vastag filamentum körül hat vékony filamentum húzódik.

Vázizomszövet: gerincesek, ízeltlábúak vázát mozgatja (de pld. van a nyelvben, nyelőcső felső harmadában). Sejtjei sokmagvúak (7000 is lehet), a rost szélén a szarkolemma alatt helyezkednek el. A rostokat vékony kötőszöveti hártya fogja egybe. Akaratlagosan működtethetők. Két féle lehet: lassú, vörös izom - jó vérellátás, sok mitokondriumot tartalmaz, főleg lipidet raktároz.

Szívizomszövet: gerinces állatokban a szív falának középső részét alkotja. Morfológiai egységei, szemben a vázizomszövettel, nem rostok, hanem sejtek. A sejtek elágaznak, egymáshoz kapcsolódnak és térrácsot alkotnak. Az egyes sejtek közötti határok a szarkolemma lépcsőzetes betűrődéseiként (Eberth-féle vonalak). A szívizomszövet struktúrális és funkcionális szempontból egyaránt átmenetet képez a vázizom és a simaizom között.

Felhasznált irodalom:

- Szeberényi József Molekuláris sejtbiológia

- Lubert Stryer Biochemistry

-A sejt szerkezete

http://www.mek.iif.hu/porta/szint/tarsad/konyvtar/informat/azinform/html/sejtszer.html

- A biológiai membránok szerkezete http://www.sci.u-szeged.hu/zoolcell/sbea/08/08.htm

- A sejt Inczéné Fazekas Adrienn http://www.palya.hu/dolgozat/dolgozat.cfm?id=669

- Az izomsejt www.sote.hu/download/inst10/abrakuj.pdf

- Mitokondrium http://nov.lkg-bp.sulinet.hu/~aaa/sejt/