Celler, bakterier och virus
ANNELIE AUGUSTINSSON 2020-02-04
Innehåll
•Celler
•Cellmembranet: cellförbindelser, transportmekanismer, passiv och aktiv transport, membranpotentialen och aktionspotentialen
•Cellorganeller
-Cellkärnan, DNA och celldelning
-Proteinsyntesen: cellkärnan, ribosomen, granulärt endoplasmatiskt retikulum och Golgiapparaten -Mitokondrien och ATP-produktionen
•Cellskada och celldöd
•Bakterier och virus
Små sfäriska blodceller
Äggcell Långsträckt nervcell
Cellernas storlekar Celldifferentiering
Cellmembranet
Extracellulärt vätskerum (ECV)
Intracellulärt vätskerum (ICV)
Cellmembranets uppbyggnad
• Fosfolipider
• Kolesterol
• Proteiner
• Kolhydrater
Jonkanaler
Membranreceptor Fosfolipider
Kolesterol
Cellmembranet Receptorer
Bild 3.3 Sand et al. Människokroppen
Cellmembran
Fettlösligt hormon Intracellulär receptor
Biologiskt svar
Biologiskt svar
Sekundär budbärare Enzym
Icke fettlösligt hormon
Receptor i cellmembranet
Enzym
Substrat
Enzym Aktivt centrum
Produkt
Transport genom cellmembranet
Passiv transport
Sker utan tillskott av energi och är beroende av koncentrationen av ämnen.
Aktiv transport
Kräver tillskott av energi och är helt oberoende av koncentrationen av ämnen.
Passiva transporter
Diffusion
Transport av ämnen genom cellmembranet tills koncentrationen är lika på båda sidor om membranet.
Diffusion genom cellmembran
Diffusion genom cellmembranet kan ske:
•genom lipidskiktet
•genom vattenfyllda proteinkanaler (jonkanaler)
•med hjälp av transportproteiner
Passiva transporter
Diffusion
Transport av ämnen genom cellmembranet tills koncentrationen är lika på båda sidor om membranet.
Osmos (osmotisk diffusion)
Transport av vatten genom cellmembranet.
Diffusion
Transport av ämnen genom cellmembranet tills koncentrationen är lika på båda sidor om membranet.
Osmos (osmotisk diffusion)
Transport av vatten genom cellmembranet.
Filtration
Transport av vätska genom cellmembranet från ett vätskerum med högre hydrostatiskt tryck till ett vätskerum med lägre hydrostatiskt tryck.
Passiva transporter
Aktiv transport: Na/K-pumpen
ECV
1. ICV 2.
3. 4.
Na+
K+
ATP ADP
P
P Na+
K+
Na+
Transport av stora molekyler
Endocytos = in i cellen Exocytos = ut ur cellen
• Pinocytos= ”celldrickande”
• Fagocytos= ”cellätande”
ICV
ECV
Cellmembranet
Membranpotential = elektrisk spänning över cellmembranet Polarisering = skillnad i elektrisk laddning mellan cellens insida
och cellens utsida Aktionspotential = elektrisk impuls
Vilomembranpotential
Elektronneutral
Elektronneutral
ECV
ICV
Cellmembran
Vilomembranpotential
ECV Na+
K+
ICV
Cellmembran med:
kanalprotein för diffusion av Na+ transportprotein för transport av Na+och K+(Na/K-pump) kanalprotein för diffusion av K+
K+-diffusion via ”motorvägar” och Na+-diffusion via ”skogsstigar”.
Na/K-pump återställer koncentrationsskillnaden.
Aktionspotential
1. Receptorstyrda Na+-kanaler öppnas när en signalsubstans binds till receptorn.
Depolariseringen påbörjas.
Signalsubstans Receptorstyrd Na+-kanal ECV
ICV
Aktionspotential
2. Spänningsstyrda Na+-kanaler öppnas när tröskelvärdet uppnås.
Depolariseringen fortsätter.
Aktionspotentialen har startat.
Spänningsstyrd Na+-kanal ECV
ICV
Aktionspotential
3. Spänningsstyrda Na+-kanaler stängs och spänningsstyrda K+-kanaler öppnas.
Repolarisationen påbörjas.
Spänningsstyrd K+-kanal
ECV
ICV
Aktionspotential
4. När membranpotentialen åter är nära vilovärdet stängs de spänningsstyrda K+-kanalerna. Lite för många K+brukar diffundera ut ur cellen så en lätt hyperpolarisering uppstår.
Na/K-pumparna pumpar ut Na+ och in K+ och vilomembranpotentialen Na/K-pump
ECV
ICV
Cellens strukturer
Peroxisom Lysosomer
Golgi- apparat Mitokondrier
Nukleol
Cellkärna Granulärt
Slätt endo- endo-
plasmatiskt plasmatiskt
retikulum retikulum
Cellkärnan (nucleus)
I alla celler som kan dela sig (föröka sig) finns cellkärnor.
Cellkärnorna innehåller genetisk information, arvsmassa, det vill säga DNA (deoxyribonukleinsyra), som lagras och överförs från generation till generation.
Vanligtvis ligger DNA-molekylen i en enda röra inuti cellkärnan.
Vid celldelning sker dock en noggrann sortering och paketering i kromosomer inför replikation av DNA.
Cellkärnan innehåller 46 linjära kromosomer (23 kromosompar).
22 par kallas autosomala kromosomer eller autosomer.
Par nr 23 kallas könskromosomer.
Cellkärnan (nucleus)
Celldelning
Mitos Meios
hos man
Meios hos kvinna 46
46
46 46
46
46
23 23
23 23 23 23
46
46
23
23
Proteinsyntesen
I cellkärnanfinns ”receptet” = DNA
Informationen överförs via transkription = ”receptet” (DNA) kopieras
Kopian = mRNA
På ribosomen syntetiseras det linjära proteinet via translation av mRNA
I ER och i Golgiapparaten modifieras (veckas) och transporteras proteinet
ATP = adenosintrifosfat
Användning av ATP
P P
Adenosin P
P P Energi
P
Adenosin
ATP ADP + Energi + P
Användning av ATP: Na/K-pumpen
ECV
1. ICV 2.
3. 4.
Na+
ATP ADP
P
Na+ K+
Na+
Mitokondrierna är cellens energifabriker. De producerar värme (70 – 90%) och ATP (10 – 30%), som är den, för cellen, viktigaste formen av lagrad energi.
ATP-produktionen
P P
Adenosin P
PP P
Adenosin
I cytosolen
Anaerob process
I mitokondrien
Aerob process
1 glukosmolekyl 2 ATP 2 pyruvat
2 ATP
34 ATP
Proteiner Kolhydrater Fett
Monosackarider Glycerol Fettsyror
Glykolys
Acetyl-CoA
Citronsyra- cykeln
Elektrontransportkedjan Oxidativ fosforylering Aminosyror
NH3
CYTOSOL Glykolys
Anaerob process
1 glukosmolekyl 2 pyruvat + 2 ATP
MITOKONDRIE
Acetyl-CoA Citronsyracykeln
Aerob process
Elektrontransportkedjan Oxidativ fosforylering
2 ATP
Vatten Koldioxid
34 ATP Värme
Cellskada
All organisk sjukdom beror på någon form av cellskada.
Celler exponeras för förändringar i den lokala omgivningen hela tiden.
När dessa omgivande förändringar ligger utanför den acceptabla normala nivån kallas de patologiska.
Cellers adaption vid skada
En frisk cell har alltid en struktur som är noga anpassad för organismens behov.
För att upprätthålla funktionell och strukturell balans måste cellerna i kroppens olika vävnader ständigt anpassa sig till olika typer av belastningar.
Vid lättare belastning kan cellen genomgå en adaption (tillvänjning) som gör att den kan fortsätta att leva även om belastningen kvarstår.
Cellers adaption vid skada
Förändringar i cellernas storlek
Atrofi Minskning i cellernas storlek Hypertrofi Ökning i cellernas storlek
Förändringar i antal celler
Hyperplasi Ökning i cellernas antal Förändringar under celldifferentieringen Metaplasi Förändring till annan celltyp Dysplasi Felaktig utveckling / abnorm förändring Neoplasi Okontrollerad celltillväxt / tumörbildning
Atrofi
Hypertrofi
Normal
Hyperplasi
Metaplasi Dysplasi
Adaption och cellskada
Vid lättare belastning kan cellen genomgå en adaption (tillvänjning) som gör att den kan fortsätta att leva även om belastningen kvarstår.
Med cellskada menas ett tillstånd där belastningen har lett till en förändring i cellen som försvagar eller upphäver en eller flera av dess funktioner.
En reversibel skada av cellen går tillbaka när den utlösande orsaken är borta.
En irreversibel (permanent) skada går inte tillbaka även om den skadliga påverkan försvinner, vilket leder till celldöd.
Cellskada
Obalans på elektrolyter kan orsaka att cellen sväller.
Detta kan i sin tur även orsaka att:
Mitokondrier sväller upp ATP-produktionen minskar och mjölksyra- produktionen ökar
pH sjunker inuti cellen Mjölksyran försämrar cellernas metabolism ytterligare
Lysosomer sväller upp (och går sönder)
Det toxiska enzymet hydrolytiskt lysosomalt enzym läcker ut i cytoplasman Granulärt endoplasmatiskt retikulum
sväller upp
Ribosomerna lossnar, vilket leder till försämrad proteinsyntes Cellkontakten till intilliggande celler
förloras
Kommunikationen mellan cellerna försämras (upphör)
Orsaker till cellskada
Hypoxi och anoxi På grund av abnormal respirations- och/eller cirkulationsfunktion
Kemiska ämnen och toxiner Toxicitet på grund av olika substanser, t ex tung- metaller, lösningsmedel eller droger Infektiösa ämnen Infektioner av virus, bakterier, parasiter, svamp
och andra organismer
Immunologiska reaktioner Inflammation eller immunologiska reaktioner, autoimmunitet
Genetiska förändringar Ärftligt betingade förändringar på cellnivå
Nutritionsfaktorer Förändringar i metabolismen
Fysisk påverkan T ex mekaniskt trauma och köld- eller värmeskada Åldrande Celldegeneration, nedsatt adaptionsförmåga, m m
Respons på cellskada
Organismen försöker alltid begränsa och laga cellskador.
Oavsett orsaken till cellskadan startar två processer:
•Inflammation för att stoppa/begränsa skadan
•Reparation för att återställa vävnaden så gott det går
Orsaker till inflammation
Mikroorganismer Infektioner av virus, bakterier, parasiter, svamp eller andra organismer Nekrotisk vävnad Död vävnad
Främmande ämnen Kemiska, elektriska eller joniserande (strålning) ämnen
Immunreaktioner Antigen-antikroppsreaktioner, inklusive autoimmuna reaktioner
Fysiska faktorer Mekaniska eller termiska trauman
Celldöd
När en cell inte längre har någon funktion kvar har celldöd inträffat.
När en cell dör frigörs enzymer från lysosomer, vilket leder till självförstörelse av cellen, så kallad autolys.
Två sätt som en cell dör genom:
•Nekros = beror på en permanent cellskada
•Apoptos = (programmerad celldöd), beror inte på en skadlig påverkan
Patogena (mikro)organismer
Rike Patogena organismer Celltyp
Djur Maskar
Leddjur
Eukaryoter Eukaryoter
Protister Protozoer
Svampar
Eukaryoter Eukaryoter
Prokaryoter Bakterier Prokaryoter
Virus Acellulära
Prioner Acellulära
Morfologi bakterier
Kulformade bakterier Stavformade bakterier
Spiralformade eller böjda bakterier kock diplokock
stafylokock
streptokock
baciller
streptobacill
vibrio spirill / spiroket
Eukryot cell vs. prokaryot cell
Mitokondrier Cellkärna
ER
Golgiapparat
Lysosomer
Cellvägg Plasma- membran
Cytoplasma med ribosomer
Cirkulär kromosom Plasmid
Grampositiv vs. gramnegativ bakterie
Grampositiv bakterie Gramnegativ bakterie Tjockt lager av peptidoglykan i
cellväggen
Tunt lager av peptidoglykan i cellväggen
Plasmamembran Plasmamembran och yttre membran
Periplasmatiskt rum Teikonsyror Lipopolysackarider (LPS) Hydrofil (vattenlöslig) Hydrofob (icke-vattenlöslig)
Eukryot cell vs. prokaryot cell vs. virus
Mitokondrier Cellkärna
ER
Golgiapparat
Lysosomer
Virus
Morfologi virus
Månghörningformat höljevirus
Naket månghörningsformat
virus med proteinutskott Månghörningformat
höljevirus med proteinutskott
Spiralformat höljevirus Naket
månghörningformat virus
Nakna virus vs. höljevirus
Nakna virus är mer tåliga än höljevirus.
•Tål uttorkning och lågt pH
•Har lättare att överföras peroralt och som indirekt smitta
Höljevirus är mindre tåliga än nakna virus.
•Kräver mer fukt för överlevnad
•Överförs ofta i vätskor som aerosoler, blod, slem, saliv, sperma och organtransplantat, det vill säga som droppsmitta, blodburen smitta med mera.
Indelning avseende nukleinsyrainnehåll
Cellkärna DNA-virus
RNA-virus
Retrovirus
Humanpatogena organismers egenskaper Eukaryota celler – prokaryota celler – virus
Eukaryota celler Prokaryota celler Virus
Nukleinsyra DNA och RNA DNA och RNA DNA eller RNA (inte båda)
Kärnmembran Ja Nej Nej
Cellvägg Nej
(endast svampar)
Ja Nej
Självständig metabolism
Ja Ja Nej
Självständig reproduktion
Ja Ja Nej
Antibiotika- behandling
Nej Ja Nej
