Erilaistuneita soluja

Esitys aiheesta: "Erilaistuneita soluja"— Esityksen transkriptio:

1 Erilaistuneita soluja
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

2 Lihassolu poikkijuovainen lihas sileälihas sydänlihas
fiber = solu, fibril = säie myofibrilli (kreikk. myos = lihas, latinaksi fibrilla = pieni säie) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

3 Lihaskudokset poikkijuovainen lihas sydänlihas sileälihas 25 µm 50 µm
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

4 Poikkijuovainen lihassolu 1
1. Glykolyyttiset syyt: anaerobinen, energia glykolyysistä vähän mitokondrioita paksu nopea, kehittää runsaasti voimaa lyhyessä ajassa  lyhytkestoiseen (1-2 min.) suoritukseen sopiva vaihtolämpöisten eläinten lihastyyppi, ”sprintterin lihaksisto” BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

5 Poikkijuovainen lihassolu 2
maitohapon kertyminen NAD+:n regeneroimisessa, poistaminen lihaksista vaatii lepoa ennen uutta suoritusta väri valkoinen esim. kanan rintalihas on valkoinen (huono lentäjä), voi käyttää lihastaan vain lyhyisiin pyrähdyksiin BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

6 Poikkijuovainen lihassolu 3
2. Oksidatiiviset syyt: aerobinen, energia hengitysketjusta runsaasti mitokondrioita ohuita, hidas, pitkäkestoiseen suoritukseen sopiva tasalämpöisen eläimen lihastyyppi, regeneroi jatkuvasti NAD+ oksidatiivisen fosforylaation avulla kuluttaa koko ajan runsaasti happea, siksi runsaasti kapillaareja lähellä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

7 Poikkijuovainen lihassolu 4
korkea myoglobiinipitoisuus ja runs. rautapitoisia proteiineja, jotka sitovat hapen verestä väri punainen hyvillä lentäjillä punainen lihas: kolibri, tervapääsky soveltuu pitkäkestoiseen (tunteja) suoritukseen 3. Sekatyyppejä fast glycogenolytic/ slow oxidative BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

8 Poikkijuovaisen lihaksen solutyypit
SO-tyyppi FG-tyyppi Rotta m. soleus ATPaasi, ph 4.6, 10x40x0.8 (Ahti Pyörnilä) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

9 Poikkijuovaisen lihaksen solutyypit
Varpusen m. pectoralis SDH, 0.8x40 (Ahti Pyörnilä) SO-tyypin lihassolut värjäytyneet BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

10 Poikkijuovaisen lihassolun rakenne
useita tumia poikkijuovaisuus näkyy jo valomikroskoopissa EM:ssa rakenne selvitettiin tarkemmin 1950-luvulla (Hugh Huxley) supistumismekanis-min molekulaarinen perusta tunnetaan nykyisin tarkoin sarkomeeri (kreikk. sarx = lihas, meros = osa) kahden Z-levyn (disc) välinen osa, supistumisyksikkö n. 2,5 µm pitkä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

11 Poikkijuovainen histologinen rakenne
myofibrilli n. 2,5 cm, sis. siis sarkomeeria anisotrooppinen vyöhyke (aktiini + myosiini) (tarkoittaa, että se muuttaa polarisoituneen valon suuntaa) isotrooppinen vyöhyke (vain aktiini) A band keskellä H-vyöhyke (zone, sis. vain myosiinia) ja H:n keskellä M-levy BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

12 Poikkijuovainen lihassolu
Nucleus Muscle fibre Striations BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

13 Thick filament Thin filaments Z line Z line H zone H zone A band
I band Sarcomere Sarcomere Z line Z line H zone H zone A band A band I band Sarcomere Sarcomere Z line Z line H zone H zone Z line A band I band A band BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

14 Poikkijuovainen lihassolu 1
Tumia voi olla jopa 100 kpl Nuclei Contractile filaments Sarcoplasmic reticulum Myofibril Membrane Transverse tubule Mitochondrion BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

15 Poikkijuovainen lihassolu 2
Sarcoplasmic reticulum Sarcolemma T-tubules Mitochondria Nucleus Thick filament Thin filament BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

16 Aktiini-myosiini-kompleksi
Ca2+ binding site Tropomyosin Actin Troponin complex Myosin binding sites blocked, muscle cannot contract Myosin binding site Myosin binding site exposed; muscle can contract BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

17 Supistumismekanismi 1 satoja yhdensuuntaisia filamentteja, joista toiset ovat ohuita (aktiini) 7 nm ja toiset paksuja (myosiini) 14 nm Huxley oletti, että supistuminen johtuu filamenttien liukumisesta toistensa lomaan myosiinin ulokkeet tarttuvat aktiiniin ja vetävät sen (stroke) myosiinin lomaan troponiini ja tropomyosiini säätelevät aktiini/myosiini filamenttien liikettä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

18 Supitusmekanismin 2 Ca2+ sitoutuu troponiiniin ja avaa aktiinin sitoutumispaikan myosiinille muita lihaksen proteiineja jotka sitovat aktiini-myosiinikompleksin solurakenteisiin: fibronektiini integriini taliini -aktiini titiini nebuliini BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

19 Supitusmekanismin 3 Ca2+ vapautuu sarkoplasmaattisesta retikulumista, lihaksen Ca-varastosta SR:ssa on aktiivinen Ca-pumppu, joka ottaa talteen myofibrillin ympäriltä vapaat Ca-ionit käsky Ca-vapautumiselle tulee solukalvon kanavalta poikittaiset tubulukset yhdistävät kunkin sarkomeerin Z-levyn kohdalta BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

20 Thick filament(myosin) Thin filament(actin) Z line
Α-actinin, CapZ Nebulin Titin Myomesin Thick filament(myosin) Thin filament(actin) Z line BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

21 Myosin head ADP Tropomyosin blocks binding site on G-actin Troponin Pi
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

22 Power stroke ADP Tropomyosin shifts, exposing binding site on G-actin
G-actin moves Cytosolic Ca2+ BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

23 Kalsiumin sitoutuminen aktiiniin
Ca2+ Ca2+-calmodulin calmodulin inakt. kevyen myosiinin kinaasi aktiivinen kevyen myosiinin kinaasi Ca2+- kalmoduliini ADP fosforyloitu myosiini ATP P inakt. myosiini sitoutuminen aktiiniin BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

24 Ca2+ sitoutuu troponiiniin
Kemiallinen viesti kolinergiseltä motoneuronilta  laukaisee lihassupistuksen vapauttamalla asetyylikoliinia (Ach) asetyylikoliini motoneuronilta Ca2+ vap. SR:ta myofibrilleille jännitemuutos lihassolukalvolla Ca2+ sitoutuu troponiiniin myosiini muod. poikkisillan aktiinin kanssa, väkänen kiinnittyy aktiiniin jännitemuutos poikittaisen tubuluksen läpi ATP:ta käytetään vetämään myosiinia akt.filamenttia pitkin IP3 vapautuminen IP3 diffuusio SR:iin LIHASSUPISTUS BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

25 Sileä lihassolu 1 yksi tuma/solu
lihassupistus kestää huomattavasti kauemmin kuin poikkijuovaisessa (max 5 s vs. 0,1 s poikkijuovaisessa) ei lepopituutta lihaksen pituuden vaihteluväli suurempi kuin poikkijuovaisessa (esim. suolen venyminen), voi supistua 20 %:iin alkuperäisestä pituudesta, vrt. poikkijuov. 60 % BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

26 Sileä lihassolu 2 aktiini-myosiini filamenttien organisoituminen erilaista: aktiini lyhyttä, yhdensuuntaisia pitkittäisiä kimppuja, kiinnittyvät solukalvoon nippuina vinkuliini-proteiinin avulla aktiini voi liittyä myös desmiiniin supistuminen riippuvainen sytoplasman vapaan kalsiumin määrästä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

27 Muscle fiber Nucleus BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

28 Filament bundles of actin and myosin Dense bodies Contraction
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

29 Small intestine Autonomic neuron varicosity Gap junctions Neuro-
transmitter Smooth muscle cell Receptor BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

30 Eye Varicosity Neuron BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

31 Sydänlihas kussakin lihassolussa tuma solu haaroittunut
solut liittyneet toisiinsa kytkylevyjen välityksellä (intercalated discs) 100 µm välein sähköinen liitos kuroumaliittymän (gap junction) avulla omia supistumissignaaleja tuottava kemiallinen signaali autonomisesta hermostosta peräisin supistuminen koko lihas verkkomaisesti BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

32 Striations Muscle fiber Intercalated disk Nucleus
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

33 Sydänlihaksen hienorakenne
Intercalated disk (sectioned) Intercalated disk Mitochondria Nucleus Cardiac muscle cell Contractile fibers BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010