1. ÁLTALÁNOS SEJTMORFOLÓGIA

Prokarióta sejt – I. Gram-negatív baktérium sejtjének felépítése A bakteriális citoplazmát kívülről borító plazmamembránhoz (PM) kívülről csatlakozik az ún. "külső membrán" (CW), amit hagyományosan sejtfalnak neveznek. Ez azonban nem valódi sejtfal, hanem 1–3 biológiai membránból álló külső burok, mely helyenként kapcsolatot – ún. kontakt helyet – képez a plazmamembránnal (nyílfejek). A kontakt helyeken történik a szekréciós fehérjék (főleg a környezetbe kibocsájtott ún. exoenzimek) leadása, és a külső membrán fehérjéinek célbajuttatása. A bakteriális citoplazma sűrűsége nagy, víztartalma minimális: molekuláris szerkezete nagymértékben rendezett. A sűrű szemcsézettséget a különböző multienzim komplexek és a riboszómák tömör elhelyezkedése okozza. A sejt szemcsementes középső régiójában található a prokariótákra jellemzően gyűrű alakú DNS-molekula. E régió a nukleoid (N), melynek metszetében láthatjuk a DNS-fonalakat. (Escherichia coli; TEM)

Replikálódó prokarióta DNS

Izolált, majd felületaktív anyag (detergens) segítségével hártyán kiterített replikálódó DNS-molekula képe Escherichia coliból. A baktériumot tríciummal jelzett timidint tartalmazó táptalajon tenyésztették. A DNS-molekulát a beépített radioaktivitás alapján elektronmikroszkópos autoradiográfia segítségével tették láthatóvá. A kép azt is demonstrálja, hogy a gyűrű alakú DNS-molekuláról 2 replikációs villában (nyilak) történik a két leánymolekula szintézise.

(Escherichia coli; TEM)

Prokarióta sejt osztódása

Baktérium (Escherichia coli) sejtjei osztódásuk befejező stádiumában. A viszonylag egyszerű felépítésű (Gram-negatív) baktériumsejtet két lipoprotein membrán: a plazmamembrán, és az ún. külső membrán burkolja. A sejtek közepén világos alapállományban tekergő sötét fonalak sokasága, vagyis a bakteriális DNS-molekula kölönböző metszetei láthatóak. Ez a DNS-t tartalmazó központi terület az ún. nukleoid. A nukleoid és a plazmamembrán közötti sötét, szemcsés réteg tartalmazza a baktériumok riboszómáit, az anyagcsere-enzimek többségét és a raktározott tápanyagok szemcséit: ez a bakteriális

citoplazma. A két sejt között az osztódási befűződés látható, melynek további fejlődése a sejtek teljes elválását eredményezi majd.

(Escherichia coli; TEM)

Prokarióta sejt – II. Gram-pozitív baktérium sejtjének felépítése

A bakteriális citoplazmát burkoló plazmamembránhoz kívülről lipopoliszacharid és peptidoglikán tartalmú sejtfal csatlakozik. A kép közepén hosszmetszetben látható megnyúlt (pálcika alakú) baktérium osztódik. A nukleoid megkettőződése, tehát a DNS replikáció is megtörtént már. A középsíkban megkezdődött az új harántsejtfal képződése. Az új sejtfal kívülről a sejt hossztengelye felé (centripetálisan) növekszik. A képen a növekvő sejtfalhoz a jobboldalon egy plazmamembrán-eredetű membránstruktúra, a mezoszóma csatlakozik (csillag). Az osztódó baktériumhoz – a kép bal alsó sarkában – az előző osztódásból származó nővére kapcsolódik harántsejtfalával. Körülöttük más baktériumsejtek keresztmetszetei láthatók.

(Bacillus subtilis; TEM)

Gram-pozitív baktérium mezoszómája

A mezoszóma a plazmamembránból a bakteriális citoplazmába növekvő, anasztomizáló csövecskékből felépülő labirintus, mely megőrzi kontinuitását a plazmamembránnal (nyílfejek). Membránjai tartalmaznak DNS-kötőhelyet, és kapcsolatban állnak a nukleoiddal. Aerob baktériumokban a mezoszóma membránjai tartalmazzák az oxidatív foszforiláció fehérje-komplexeit. A képen Bacillus subtilis sejt ferde metszetén láthatjuk a plazmamembránnal mindkét oldalon folyamatos mezoszóma membránjait és a hozzá csatlakozó egyik nukleoidot.

(Bacillus subtilis; TEM)

Állati sejt modellje: mirigyhámsejt

A képek mirigyhámsejt szerkezetét ábrázolják. A prokarióta sejttel szemben az eukarióta sejtre az jellemző, hogy belső tere különböző szerkezetű és funkciójú részterekre (kompartimentumokra) osztott. Más szóval: az eukarióta sejt nagymértékben kompartimentalizált rendszer. A két fő kompartimentum a sejtmag és a citoplazma, melyeket a maghártya különít el egymástól. A sejtmag a DNS-szintézis (replikáció) és az RNS-szintézis (transzkripció) helye, míg a polipeptidek szintézise (transzláció), módosítása és az anyagcsere többi folyamatai a citoplazmában zajlanak. A citoplazma önmaga is kompartimentumokra osztott, mivel membrán-organellumokat tartalmaz. Az azonos sejtszervecskék (organellumok) összességét szokás egy kompartimentumként felfogni. Ezen az alapon beszélhetünk pl. a mitokondriális, a lizoszomális, a peroxiszomális stb. kompartimentumokról. A képek az organellumok térbeliségét mutatják be.

1./ sejtmagplazma (karioplazma v. nukleoplazma); 2./ magvacska (nukleólusz); 3./ maghártya; 4./ maghártya pórusok; 5./ durva felszínű (granuláris) endoplazmatikus hálózat (DER) – a sejtmagban látható nyílhegy a durva felszínű endoplazmatikus retikulum (DER) és a maghártya külső membránjának átmenetére/folyamatosságára mutat; 6./ a DER membrán-kötött riboszómái; 7./ mitokondriumok; 8./ a Golgi-készülék (Golgi-komplexum) egy ciszternája; 9./ Golgi-vezikula; 10./ Golgi- (vagy kondenzáló) vakuóla; 11./ váladékgranulumok; 12./ és 13./ az exocitózis különböző fázisai: váladékszemcse kiürülése; 14./ lizoszóma; 15./ az egyik centriólum; 16./ mikrotubulus; 17./ a plazmamembrán (sejthártya); 18./ mikroboholy; 19./ szoros sejtkapcsolat (zonula occludens); 20./ pinocitotikus vezikulák – némelyiket keletkezése közben látjuk; 21./ dezmoszómák; 22./ alaplemez (lamina basalis); 23./ réskapcsolat.

Állati sejt – I.

Embrionális máj fagyasztva metszett felszínének pásztázó elektronmikroszkópi képe ún. "mélymaratás" után. Az eljárás során a citoszól és az organellumok belsejének oldódó anyagait eltávolítják, az üregekből a vizet (jeget) elszublimáltatják. Így feltárul a sejt kompartimentalizált szerkezete. Középen a sejtmag (N) metszete, körülötte az endoplazmatikus retikulum (ER) párhuzamos lefutású ciszternái, mitokondriumok (M) és a Golgi-készülék (G) egy részlete, elsősorban a Golgi-vezikulák láthatóak.

(Embrionális patkány, májsejt; mélymaratás – SEM)

Állati sejt – II.

Megfigyelhetők a sejtmagok (N), a Golgi-komplex (G), a szekréciós granulumok (SG), valamint a mitokondriumok (M).

A/ elektronmikroszkópos metszet átnézeti képe (TEM).

B/ fagyasztva töréses replika (FTR). A törés elsősorban a membránok középsíkjában, a hidrofób-hidrofób határon halad. Ezért az organellumok többnyire nem metszetben (keresztül törve), hanem kiemelkedésként vagy mélyedésként jelennek meg a törési síkban. A kép bal felső sarkában a körbe zárt nyíl a Pt-gőzölés irányát mutatja.

(Patkány hasnyálmirigyből izolált alfa-sejtek; FTR – TEM)

Állati sejt felszíne, alakja – I. Nyiroksejtek (lymphocyták) pásztázó elektronmikroszkópi képei. Az alulsó sorban jobbra a vérből frissen izolált, balra sejt-kultúrából vett normál lymphocyták felszínét láthatjuk. A felső sorban lymphocytákból rosszindulatú daganatos átalakulással (malignus transzformációval) keletkezett lymphoma-sejteket láthatunk. A felszíni változásoknak elvi és diagnosztikai jelentősége van.

(Lymphocyta sejttenyészet; SEM)

Állati sejt felszíne, alakja – II. Szövettenyészeti, az aljzatra tapadó fibroblast sejt felszínének részlete. A sejt vékony állábait fillopódiumoknak nevezzük. A nyilak az állábaknak a sejttestben is folytatódó vázszerkezetét jelző kidomborodásokra mutatnak. A kidomborodó, sejtenbelüli rostocskákat aktin filamentumok, továbbá miozin és más fehérjék alkotják. A rostocskák lehetnek úgynevezett aktin kábelek, illetve feszítő rostok (stress fibres). A letapadt sejtet helyben rögzítették, víztelenítették, szárították, majd felszínére ferdén platinát, és ezután merőlegesen szenet gőzöltek. Az így nyert Pt-C lemezről (replikáról) a mintát lemaratták. A replikát transzmissziós EM-ban vizsgálták és fényképezték.

(Patkány fibroblaszt sejt, szövettenyészet; felszíni replika, TEM)

A biológiai membránok molekuláris és elektronmikroszkópos szerkezete

Az "A"-ábrarészleten a biológiai membránok molekuláris szerkezetének vázlata látható. 1./ a membrán lipid-kettősrétege, más szóval a bimolekuláris lipid film, mely fiziológiás hőmérsékleten folyékony (fluid). (A membránlipidek saját monomolekuláris rétegükben oldalirányban diffúziós mozgást végeznek.); 2./ a lipid molekulák hidrofób oldalláncai; 3./ a lipid molekula hidrofil pólusa; 4./ integráns membránfehérjék; 5./ periferiális membránfehérjék; A "B" ábrarészlet a fagyasztva töréssel feltárt membránszerkezetet magyarázza. A rendkívül alacsony (-196 – -110°C) hőmérsékletre hűtött sejt a kristálytan szabályai szerint törik. Ha a törés membránba ütközik, akkor belép a membrán síkjába és ott a hidrofób réteg közepén halad tovább: a lipid kettősréteget és ezzel a membránt két lemezre választja szét. A membránok citoszólhoz fagyott lemezét P-lemeznek (P=plazmatikus), az organellum üregéhez, avagy a sejtenkívüli térhez fagyott lemezét E-lemeznek (E=externális) nevezzük. A fagyasztva töréssel a membrán belső síkjai tárulnak fel, melyeket a fentiek szerint P-felszínnek, illetve E-felszínnek nevezünk. A fagyasztva tört felszínről ezután platina-árnyékolással és grafit rágőzölésével ún. Pt-C replikát (felületi levonatot) készítünk, melyet átvilágításos (transzmissziós) elektronmikroszkópban vizsgálunk. Mivel az elektronszóró Pt a felszínt 45°-ban érte és a domborzati viszonyoknak megfelelően rakódott le, az elektronmikroszkópi kép térhatású. Az ábra a plazmamembrán fagyasztva törését mutatja be. A felhajló (letörő) membránlemez az E-lemez. PF = a membrán P-felszíne; EF = a membrán E-felszíne; 1./ intramembrán partikulumok (IMP), melyek azonosíthatóak az integráns membrán-fehérjékkel, illetve azok komplexeivel; 2./ a P-felszínen kidomborodó IMP-ok helyei (mélyedései) az E-felszínen; 3./ a membrán citoszól felőli hidrofil állománya, amely, ha a metszetben vizsgáljuk, akkor ozmiofil (fekete); 4./ a membrán extracelluláris tér felé néző hidrofil állománya, amely, ha a metszetben vizsgáljuk, akkor ozmiofil (fekete); 5./ a membrán hidrofób középső állománya, amely, ha a metszetben vizsgáljuk, akkor ozmiofób (világos);

6./ a membrán extracelluláris felszíne;

Fixált növényi sejt – II. Növényi sejt KMnO4 fixálás után

A KMnO4 jól fixálja és kontrasztosítja a lipoprotein membránokat, de számos struktúrát nem őriz meg a citoplazmában (pl. riboszómák, mikrotubulusok). (Saintpaulia ionantha – fokföldi ibolya – fejlődő portokjának sejtje; TEM, 23000x)

Fixált növényi sejt – I. Növényi sejt glutáraldehid (GA) + ozmium-tetroxid (OsO4) fixálás után

CH = kromatin(állomány) (Lepidium sativum, gyökércsúcs; TEM, 20000x)

Növényi sejt fagyasztva töréses képe

A fagyasztva töréses preparálás egyrészt alapvetően igazolja a kémiai fixálás után látható szerkezetet, másrészt feltárja a membránokat. (Allium cepa – hagyma –, gyökércsúcs; FTR – TEM, 94000x )

2. SEJTMAG (NUCLEUS)

A sejtmag szerkezete – I. Sejtmag képe fehérjeszekréciós sejtből, egyszerű ozmiumsavas rögzítés után. A sejtmag (nucleus, karyon) alapállománya, a karioplazma a magvacskától (nucleolus) eltekintve homogén szerkezetű: kisebb-nagyobb, de egyenletesen eloszló szemcséket tartalmaz. Ez a "struktúra-nélküliség" jellemző az ozmiumsavban fixált sejtmagokra. E mag jelentős részét a feltűnően sötét, ozmiofil anyagból álló magvacska tölti ki. Már ilyen kis nagyítású felvételen is látható, hogy sok apró granulum van benne, melyekről más módszerekkel kimutatható, hogy RNS-t tartalmaznak. Jól látható a maghártya két membránja is. (Denevér hasnyálmirigy, exocrin sejt; TEM)

A sejtmag szerkezete – II. A sejtmag képe az előbbi sejttípusból, glutár-dialdehid/ozmiumsav kettős rögzítés után. Az aldehidek az oldott fehérjéket is jól rögzítik, így azok a rákövetkező előkészítő eljárások során nem oldódnak ki a sejtekből. Ezért például a maganyag eloszlása nem annyira homogén, mint OsO4-os rögzítés esetében. A kromatin állomány szemcsés szerkezetű, kisebb-nagyobb rögök formájában főleg a maghártya mellett (1), valamint a magvacskához (nukleóluszhoz) tapadva található. Az aldehides anyag jól kontrasztozható ólom- vagy uránium-sókkal, a metszeten ezért a fémet megkötő struktúrák erős elektronszóró képességük miatt sötét színben tűnnek elő. Az előbbi fényképpel való összehasonlítás fogalmat ad arról, hogy a különböző fixálószerek mennyire befolyásolják a morfológiai eljárások végeredményét. A nukleoplazmában feltűnnek mind a heterokromatin kondenzált (sötét) szemcséi, mind pedig a maghártya belső membránjához asszociált ún. perinukleáris kromatin (1). A fényképen látható, hogy a nukleólusz (2) anyaga hálózatos formába rendeződik. E hálózat korábbi neve nukleolonéma (2), ma pedig nukleólusz-organizáló régió (NOR), a mellette látható kromatin rög pedig a nukleólusz-asszociált kromatin (3).

(Denevér hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A sejtmag szerkezete – III. Plazmasejt sejtmagjának szerkezete A sejtmag szerkezete sejttípusra jellemző. A képen például plazmasejt (B-limfocitából differenciálódó nyiroksejt-típus) magja látható, melynek közepén egy nagyobb, köröskörül a periférián pedig szabályosan elosztott, terjedelmes fekete kromatin rögök vannak (perinukleáris kromatin). A mag körüli citoplazma részlet durva felszínű endoplazmás retikulumban gazdag.

(Tengerimalac, csontvelő, plazmasejt; TEM)

A sejtmag szerkezete IV. A sejtmag mélymaratásos képe A sejtmag (N) és környékéről készült mélymaratásos képen látható a DER-nek a maghártyához (perinukleáris ciszterna) kapcsolódó üregrendszere. Felismerhetőek a maghártya külső membránjához, valamint az ER-hez a citoplazma mátrix (citoszól) felől kapcsolódó riboszómák is. A sejtmagban a kromatin és a belső, ún. nukleáris membránhoz tapadó, finoman rostos nukleáris lamina között fizikai kapcsolat van.

(Patkány hasnyálmirigy; mélymaratás SEM)

Spermium sejtmagja A kromatin kondenzálódásának legszélsőségesebb példája az érett spermium sejtmagjában figyelhető meg. A képen egy egér spermiumának feji és részben nyaki része, az EM-os mikrofotó felső sarkában egy másik spermium nyaki részlete látható. A feji rész alakja fajra jellemző, belsejét döntő részben a mag foglalja el. A sejtmag anyaga igen sűrű, homogén eloszlású, szintetikus aktivitása nincs, kémiai hatásokkal (pl. DN-áz emésztés) szemben ellenálló. A nagy sűrűség és ellenállóképesség annak köszönhető, hogy a spermiumokban a DNS-hez nem a hisztonok, hanem a hozzájuk hasonlóan bázikus fehérjék, a protaminok csatlakoznak. A nyaki rész tengelyében az ostor látható, körülötte mitokondrium-hüvely.

(Egér mellékhere; TEM)

Izolált sejtmagok

Sűrűség-gradiens centrifugálással tisztított sejtmagfrakció kis nagyítású elektronmikroszkópos képe.

(Egér hasnyálmirigy, exokrin sejt, sejtmagfrakció; TEM )

A magvacska (nucleolus) szerkezete A felvételen jellegzetes, hálózatos, nukleolonémás felépítésű magvacska látható. A fénymikroszkópban is megfigyelhető nukleolonéma, melyet újabban "denz fibrilláris komponensnek" neveznek, tulajdonképpen vastag elektron-denz (sötét) fonal, amely elágazva és anasztomizálva szabálytalan hálózatot képez. Egy vagy gyakran több gömbölyded testet vesz körül, melyek anyaga fibrilláris szerkezetű, mérsékelt elektron-denzitású. Ez(eke)t nevezik "pars amorpha"-nak vagy pars fibrosa-nak, újabban fibrilláris centrumnak: funkciója még bizonytalan. A magvacska perifériáin, valamint a nukleolonéma hálózatának rései között kromatin állomány, az ún. nukleólusz-asszociált kromatin található. A nukleóluszban történik a riboszómális RNS (rRNS) transzkripciója, feldolgozása és a riboszómák szerveződése, kialakulása. Az rRNS gének több, fajtól és ploiditástól függő, gyakran nagy számú kópiában vannak jelen a sejtben, egy vagy több speciális kromoszóma ún. nukleólusz organizátor régiójában (NOR). A NOR tehát egy DNS-szakasz, mely az rRNS géneket megsokszorozva (amplifikálva) tartalmazza. Molekuláris biológiai vizsgálatok szerint a NOR aktív (átíródó) szakaszai a nukleóluszban találhatóak, míg az aktuálisan nem működő szakaszok az asszociált kromatinban vannak. A nukleóluszhoz egy nagyméretű asszociált heterokromatin rög is kapcsolódik, mely a kép metszéssíkjában nincs jelen. A radioaktive jelzett uridin beépülését,

vagyis az RNS-szintézis helyét kimutató autoradiográfiás eljárás eredménye azt mutatta, hogy az rRNS transzkripciójának helye a denz fibrilláris komponensben (a nukleolonémában) van. A nukleolonéma egy kb. 5 nm átmérőjű, fehérjéből és RNS-ből álló fonálszövedékből és az ebbe ágyazott kb. 15 nm átmérőjű granulumokból áll. A granulumok a riboszómák prekurzorai, RNS-t és fehérjéket tartalmaznak. (Oposszum, here, spermatogonium sejt; TEM )

A magvacska modellje

A rajzon a magvacska (nukleólusz) modellje látható. A nukleolonéma (denz fibrilláris komponens) szivacsszerűen anasztomizáló fonalrendszert alkot. A fibrilláris centrumot "pars amorpha", illetve "pars fibrosa" néven is említik. Feliratok: 1./ A nukleolonéma (denz fibrilláris komponens) szivacsszerűen anasztomizáló "fonal"-rendszere. 2./ Fibrilláris centrum (másnéven "pars amorpha" vagy "pars fibrosa") 3./ A nukleóluszhoz asszociált kromatin perinukleoláris része. 4./ A nukleóluszhoz asszociált kromatin intranukleoláris része.

A működő nukleoláris komplex szerkezete – I.

Egy tömlős zöldmoszat (Acetabularia mediterranea) izolált nukleoláris komplexe, mely a magvacska DNS-szakaszát (az ún. nukleólusz organizáló régióját, a NOR-t), valamint a hozzá kötődő RNS komponenseket tartalmazza. A felvételen az izolátum detergens segítségével szénhártya felszínén kiterített és foszforwolframsavval

kontrasztosított képe látható. A viszonylag kis nagyítású felvételen megfigyelhető, hogy a nukleoláris komplex tollra vagy "karácsonyfára" emlékeztető, lineárisan ismétlődő alapegységekből, az ún. mátrixegységekből áll, melyeket rövid köztes szakaszok (ún. spacer-ek) kötnek össze egymással. (Acetabularia mediterranea; TEM)

A működő nukleoláris komplex szerkezete – II. Izolált nukleoláris DNS-szakaszok EM-os képe farkos kétéltű oocytájának (meiotikus profázis) magvacskájából. A nukleoláris komplexet látjuk nagyobb nagyítással. A hosszú, tengelyszerű fonalon a mátrix egységeket egyenletesen növekvő hosszúságú fibrillumok borítják. A tengelyben húzódó fibrillum a NOR egy szakasza, amely a riboszómális RNS (rRNS) prekurzorának felépítéséhez szükséges információt tartalmazza. Ennek felszínén megy végbe a riboszómális RNS előanyagának (45S rRNS) szintézise RNS-polimeráz segítségével. Az rRNS fibrillumok hossza a szintézis során egyre nő (lásd: a mátrixegységek karácsonyfára emlékeztető alakzatát), míg eléri a végleges méretet, majd leválik a DNS-ről. A mátrix egységek tehát egy-egy rRNS gén hosszát jelölik ki. A kép jól szemlélteti, hogy az rRNS génjei több példányban, ismétlődő szakaszok formájában helyezkednek el a NOR-ban. Közöttük elválasztó (spacer) régiók vannak (nyilak) a DNS láncon.

(TEM)

A riboszómák

A felvételen izolált prokarióta-riboszómák negatív kontrasztozással készült erős nagyítású képe látható. A 2a, 2b felvételen jól kivehető az alegységek alakja, ezek alapján készült a rekonstrukció (2c). (TEM)

Prokarióta riboszóma rekonstruált, egyszerűsített térbeli modellje

A piros rész a nagyobbik, a szürke rész a kisebbik alegység, különböző oldalakról nézve.

A maghártya szerkezete – I.

A maghártya képe fagyasztva törés és replikáció után. A képen a mag kiemelkedésként jelentkezik; a maghártya két membránja jól felismerhető. A B-vel jelölt felszín a maghártya külső-, míg az A-val jelölt felszín a maghártya belső membránjának törésfelszíne. A fehér nyilak a két membránfelszín közötti törés lépcsőt mutatják. Jól látható a nagyszámú maghártya pórus (NP) is. (Patkány vese, proximális tubulus hámsejt; FTR – TEM)

A maghártya szerkezete – II.

A felvétel olyan preparátumról készült, amelynek metszési síkja a sejtmag érintősíkjába esik. A sejtmag a kép közepén van (N), a maghártya pórusai (NP) kis körök formájában azonosíthatóak, elrendeződésük, méretük és alakjuk jól megfigyelhető. A pórusok közepén gyakran látható egy elektron-denz szemcse, mely a pórus zárókészülékének, az ún. póruskomplexnek a része. A póruskomplex szabályozza, illetve hajtja végre a mag és a citoplazma közötti anyagáramlást (a nukleáris exportot és importot). A pórusok által körülvett területen a nukleoplazma egy részlete tűnik elő. A mag környezetében endoplazmatikus retikulum és néhány mitokondrium (M) metszete ismerhető fel.

(TEM)

A maghártya szerkezete – III.

A maghártya pórusainak elektronmikroszkópos megjelenése változatos lehet. Ebben a sejttípusban a glutáraldehid-ozmiumtetroxidos rögzítés a póruskomplexet mint sötét anyagból álló zárólemezt (diafragma) tünteti fel. A képen látható, hogy a maghártya két membránja, vagyis a külső és a belső membránja a pórusok szélén átmegy egymásba. A közöttük levő üreg a perinukleáris tér (rés). A két membránt és a köztük lévő teret perinukleáris ciszternának is szokás nevezni. A pórusok közvetlenül a mag eukromatikus régiójába nyílnak, mivel nyílásukat a perinukleáris heterokromatin állomány szabadon hagyja. A citoplazmában látható fekete szemcsék riboszómák. (Tengerimalac csontvelő, erythroblast; TEM)

A maghártya szerkezete – IV.

A felvételen maghártya fagyasztva tört felszínei láthatók. A kép jobb alsó sarkában, a külső membrán egy kis tört felszíne nyúlik a képbe, melynek nagyobb része viszont a belső membrán karioplazmához fagyott lemezének (ún. P-felszín) törésfelszínét mutatja. A belső membrán e síkjában feltűnően sok az intramembrán részecske (=integráns membránfehérje), ezért a hasadt felszín szemcsés, rücskös, "mákos". Az ugyancsak szemcsékből felépülő kerekded póruskomplexek többségének közepén egy vagy több centrális részecske is kivehető. (Egér hasnyálmirigy, exokrin sejt; FTR – TEM)

A sejtmag felszíne

A képen izolált sejtmag felszínének részlete látható nagy felbontású SEM segítségével. A pórusok pereme kiemelkedő globuláris egységekből áll (lásd pl.: nyilak). Ezzel a módszerrel a centrális részecske nem mutatható be. (Patkány máj, magfrakció; SEM)

A magváz (lamina nuclearis) – I.

A felvételen izolált maghártyából készített preparátum képét látjuk. A szénhártyára terített membrán lipideit és a velük távozó fehérjéket detergens (felületaktív anyag) segítségével kioldották. A hártyán maradó póruskomplexeket és az őket összekötő filamentumhálózatot nehézfémmel kontrasztosították. A filamentumok a maghártya belső membránjának karioplazmatikus felszínéhez kapcsolódó mikrofilamentális sejtváz, az ún. lamina nuclearis részei. (TEM)

A magváz (lamina nuclearis) – II.

Bizonyos egysejtű-fajokban és gerinctelen állatok neuron-, valamint gliasejtjeiben erősen fejlett a maghártya belső felszínéhez kötődő, az azt erősítő fonalas, szövedékes réteg: a lamina nuclearis vagy lamina fibrosa. Ez jelen esetben 150–200 nm vastagságú struktúra, mely 10 nm vastagságú, szorosan összefonódó filamentumokból tevődik össze. Keresztmetszetben (bal oldali kép), a lamina fibrosa (LF) csipkézett, kagylóhéjszerű megjelenésű, míg érintőleges metszeteken (jobb oldali kép) látható, hogy lépszerűen hexagonális elrendezésű üregeket képez. Minden üreg felett egy pórus (NP) látható. A lamina nuclearis tehát a pórusokhoz vezető utat szabadon hagyja, akárcsak a perinukleáris heterokromatin. (Pióca, idegdúc, idegsejtek; TEM)

A maghártya – ER kapcsolat

A maghártya külső membránjának citoplazma felé néző felületén mindig láthatóak riboszómák. A membrán több helyen megszakítás nélkül átmegy az ER membrán-rendszerébe, ezért a sejtmaghártya a retikulum módosulatának is tekinthető, vagy fordítva: a retikulumot tarthatjuk a maghártya kinövésének. Mindkét felvételen a sejtmag egy részlete, illetve a környező citoplazma egy darabja látható erős nagyítással. A maghártya pórusai (nyílfejek), továbbá az ER és a maghártya külső lemezének egymásba való átmenete (hosszú nyilak) jól látható. (Egér, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

3. AZ ENDOPLAZMATIKUS RETIKULUM

A DER szerkezete – I.

A durva felszínű, más néven granuláris endoplazmatikus retikulum (DER) jellemzően ciszternákból, azaz lapos zsákokból áll, melyek a citoszól felőli felszínükön membrán-kötött riboszómákat hordoznak. Fehérjeszintetizáló mirigysejtekben a DER nagy ciszternái hagymalevél-szerűen veszik körül a sejtmagot. A képen ilyen koncentrikus elrendeződésű DER-t látunk. A párhuzamos ciszternák anasztomózisa ritkán fordul elő. A DER más, nem ciszternás formái is elterjedtek. Képünkön azokat a helyeket, ahol a ciszternák tubuláris és vezikuláris elemekbe mennek át, nyilak jelölik. (Denevér hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A DER szerkezete – II.

A kép egy fehérjeszintetizáló mirigysejt citoplazmájának részletét mutatja. A koncentrikus DER ciszternák fagyasztva-törés után készült replikán láthatók. A ciszternák részben keresztben törtek, így jól érzékelhető koncentrikus, hagymalevél-szerű elhelyezkedésük.

(Egér hasnyálmirigy, exokrin sejt; FTR – TEM)

A DER szerkezete – III.

A képen látható preparátumon a fagyasztva törés feltárta a DER membrán mindkét lehetséges felszínét. A párhuzamosan elrendeződött DER ciszternák membránjának P-felszíne (a citoplazma mátrixhoz fagyott lemez törési felszíne) sokkal gazdagabb intramembrán-részecskékben, mint az E-felszín (az intraciszternális térhez fagyott lemez törési felszíne). (Egér hasnyálmirigy, exokrin sejt; FTR – TEM)

A DER szerkezete – IV. A DER térbeli képe mélymaratott preparátumon. A membránok citoszól felőli felszínén ülő szemcsék a membrán-kötött riboszómák. A DER membrán intraciszternális felszíne sima, mivel nincsenek rajta riboszómák (riboszóma-mentes). A mélymaratásos eljárás a citoszólt és az intraciszternális teret kimossa.

(Patkány, májsejt; mélymaratás – SEM)

A DER szerkezete – V.

Két szomszédos hámsejt részlete. Köztük csak szűk intercelluláris rés van: a fekete nyilakkal jelzett, párhuzamosan lefutó plazmamembránjaik csaknem összeérnek. A citoplazma kiterjedt durva-felszínű endoplazmatikus hálózatot tartalmaz, melynek ciszternái párhuzamos lefutásúak (a sötét testek mitokondriumok). (Denevér hasnyálmirigy; TEM)

A DER szerkezete – VI.

A felvétel két egymás melletti hasnyálmirigysejt durva-felszínű endoplazmatikus retikulum ciszternáiról készült. Az erős nagyítás lehetővé teszi, hogy összehasonlítsuk a sejtmembránt az endoplazmás retikulum ciszternáit határoló membránokéval. A sejtmembrán némileg vastagabb, és bár a közvetlenül mellette lévő citoplazmaállományban vannak szabad riboszómák (nyilak mutatnak ezekre), közülük egy sincs tényleges kapcsolatban a citoplazma felszíni membránjával. A retikulum membránjainak citoszól felőli felszínéhez nagyszámú riboszóma tapad. (Denevér hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM )

A DER szerkezete – VII.

A DER morfológiája sejttípusra jellemző. A képen látható plazmasejtben az endoplazmatikus retikulum ciszternái, a bennük felhalmozódott váladékfehérjék miatt erősen kitágultak. A ciszternák külső felszínén a riboszómák helyezkednek el, a ciszternák közötti térben néhány mitokondrium látható. (Humán plazmasejt;TEM )

A DER szerkezete – VIII.

A kép a DER májsejtekre jellemző szerkezetét mutatja. A ciszternák párhuzamos lefutású csoportokba rendeződnek, végeiken gyakran látható, hogy membránjuk folyamatos a sima felszínű endoplazmatikus retikulummal. Egyes DER ciszternák a mitokondriumokat veszik körül. Kimutatták, hogy ez specifikus interorganelláris kapcsolat, mivel a két organellum a hemoproteinek képzésében kooperál. (Májsejt; TEM)

A DER szerkezete – IX.

A DER-ban termelt export-fehérjék csak ritkán sűrűsödnek be annyira, hogy elektron-denz anyagként jól láthatóak legyenek. A tengerimalac és a kutya hasnyálmirigyében azonban már a DER-ban megjelennek az ún. intraciszternális granulumok, melyekről immunológiailag bebizonyították, hogy a váladék polipeptid-komponenseit tartalmazzák. Ezeket a szemcséket emberi hasnyálmirigyben is megtalálták, de pl. egérben vagy patkányban csak kóros esetekben jelennek meg. A képen a DER ciszternás elemei mellett a vezikuláris részletek dominálnak. (Kutya hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM )

A DER citokémiai kimutatása Májsejtben és egy sor más sejtben az endoplazmás retikulum kizárólagosan jellemző, ún. marker-enzime a glükóz-6-foszfatáz. A kép a glükóz-6-foszfatáz citokémiai kimutatásának eredményét demonstrálja. A feketén feltűnő ólom-foszfát csapadék jól láthatóan kirajzolja a DER ciszternáit, a SER tubulusait és a maghártyát is. (Ez is bizonyíték a maghártya és a DER homológiája mellett).

(Patkány májsejt; TEM )

A durva felszínű mikroszóma frakció

A sejt homogenizátumából differenciális centrifugálásos eljárással előállított mikroszóma frakcióból (ER, Golgi, plazmamembrán, szabad-riboszómák) sűrűség-gradiens centrifugálással kitisztítható a DER-ból származó ún. durva felszínű, vagy granuláris mikroszóma (szub)frakció. Ennek metszete látható a képen. A vezikulák membránja az in vivo helyzetnek megfelelően polarizált: a riboszómák

a külső felszínükön helyezkednek el. (Patkány máj, mikroszóma frakció; TEM)

Lamellae annulatae ("gyűrűs lemezek") – I. Számos sejt citoplazmájában sajátságos lemezrendszer figyelhető meg, az ún. "lamellae annulatae" (gyűrűs lemezek). Ezek párhuzamos membránpárokból állnak, melyen szabályos rendben pórusok helyezkednek el, köztük, de nem a membránokon, szabályos sorban elrendeződött riboszómák láthatók. Egy-egy membránpár a rajta lévő pórusokkal rendkívül hasonlít a maghártyára, mely szintén két membránból épül fel és pórusos szerkezetű. Ezért általában a maghártya származékának, levált maghártya részletnek tekintik. Néhány esetben valóban sikerült a maghártyáról történő lefűzödésüket megfigyelni, más esetekben azonban ilyen kapcsolatot nem sikerült megbízhatóan kimutatni. A lamellák szerepéről semmit sem tudunk. (TEM )

Lamellae annulatae – II.

Egyes esetekben sikerült megtalálni a lamella annulata és a DER kontinuitását. Kétségtelen tehát, hogy ez a szerkezet is a maghártya-ER kompartimentumhoz vagy komplexumhoz sorolható. (TEM)

A DER-SER kapcsolat – I.

A fehérjeszintetizáló mirigysejtek igen gazdagok durva felszínű ER-ban, és gyakorlatilag nem tartalmaznak sima felszínű (agranuláris) endoplazmatikus hálózatot. A méregtelenítő, szteroid-szintetizáló vagy aniontranszportot folytató sejtekben viszont kiterjedt SER található. Kevert funkciójú sejtekben az ER mindkét fajtája jól fejlett. Ilyen például a májsejt, ahol a kettő aránya változhat a fiziológiás, kóros vagy kísérleti feltételeknek megfelelően. A képen látható, hogy a májsejt ER-a durva, és sima felszínű régiókra tagolódik. A mitokondriumok általában a DER-hez (lásd még "A DER szerkezete - VIII."), míg a mikrotestek (itt peroxiszómák) a SER-hoz asszociálódnak. A SER és a peroxiszómák az idegen szerves anyagok (a xenobiotikumok) anyagcseréjében, azaz a méregtelenítésben működnek együtt. (Patkány, májsejt; TEM)

A DER-SER kapcsolat – II.

A kép jobboldali felén sima felszínű ER (SER) tubulushálózata látható, míg a kép baloldalán terjedelmes DER-ciszternák (RER) metszetei vannak. A DER-SER határon a kétféle retikulum membránjai több ponton folyamatosak egymással. A SER a DER terméke. Mindig elágazó-anasztomizáló és szeszélyesen kanyargó tubulusokból épül fel. A képen még mitokondriumok, és szabad riboszómák is láthatók. (A májban raktározódó glikogén erről a képről hiányzik, mivel az állat a preparátum készítése előtt 24 órát éhezett.) (Patkány, májsejt; TEM)

Az ER térbeli modellje (májsejtben)

A rajzon egy májsejt endoplazmatikus retikulumának térbeli modellje látható. A májsejtekben jól fejlett a durva és a sima felszínű endoplazmatikus hálózat is. A citoplazmában megfigyelhető glikogénszemcsék raktározott tápanyagok. (A rajzot érdemes összevetni az előző elektronmikroszkópos felvétellel!)

Feliratok: 1./ DER ciszternák 2./ SER tubulusok 3./ Glikogénszemcsék 4./ Mitokondrium 5./ Peroxiszóma

A SER indukciója

Egyes idegen anyagok, az ún. xenobiotikumok (gyógyszerek, élvezeti- és kábítószerek, mérgek) folyamatos hatása fokozza a májsejtek anyagcseréjét. Ennek az a magyarázata, hogy az ilyen anyagok (pl. a barbitursav származékai) indukálják a SER szintézisét, melynek mennyisége ezért néhány nap alatt megnő a májsejtekben. A folyamat tehát védekezési, alkalmazkodási reakció. A képen a felszaporodott SER-tubulushálózatán kívül DER, szabad riboszómák és mitokondriumok láthatók. Hasonlítsuk össze az "A DER-SER kapcsolat - II." felvételével.

(Pentobarbitállal kezelt patkány májsejtje; TEM)

A SER szerkezete

A SER mélymaratással készült preparátumán világosan látható az elágazó, anasztomizáló és szeszélyesen kanyargó csőhálózat térben, és metszeti profiljaiban egyaránt. (Patkány, májsejt; mélymaratás – SEM)

A szteroidok szintézise és a SER

A sima felszínű ER különösen jól fejlett a szteroid hormonokat termelő sejtekben, így a here interstitialis sejtjeiben, a sárgatest sejtjeiben, a mellékvese kéregállományában. Biokémiai vizsgálatok szerint a szteroid-szintézis több enzimje a mikroszóma frakcióban, vagyis a ER membrán rendszerében lokalizálódik, ez a magyarázata az ER feltűnő fejlettségének. A képen látható, hogy az ER tubuláris elemekből áll, melyek teljesen kitöltik a citoplazmát. Két "tubuláris" típusú mitokondrium is látható a felvételen. A szteroid hormonok szintézisének kezdeti és végső lépései a mitokondriumokban zajlanak, vagyis a két organellum kooperál.

(Oposszum here, interstitialis sejt; TEM)

A glikogén szintézise és a SER

A glikogén-szintézis lánckezdése a SER funkciója, a láncnövekedést azonban már a citoszól enzimei katalizálják. Ezért a glikogén a SER tubulusok között a citoszólban jelenik meg. A glikogén emlős állatok májában rendszerint különböző méretű aggregátumok, ún. rozetták formájában halmozódik fel. Jól táplált állatok májában a glikogén bőségesen fordul elő és nagyméretű masszában koncentrálódhat. A preparátumkészítést közvetlenül megelőzően a májban felhalmozott szénhidrát kiürülését eredményező feltételeknek alávetett, vagy rövid ideig éheztetett állatok májsejtjeiben a rozettás felhalmozódási forma sokkal előnyösebben megfigyelhető. Ilyenkor a glikogéntartalom csökken, s emiatt a rozetták világosan kivehetők az agranuláris endoplazmás retikulum tubulusai között.

(Hörcsög, májsejt; TEM)

A glikogénszemcsék

A glikogén megjelenésében faji különbségek figyelhetők meg. Kétéltűek májsejtjeiben pl. lényegesen kisebb méretűek a glikogén szemcsék, mint az emlősökében. A közölt képen a DER párhuzamos ciszternáit jól fejlett SER veszi körül. A felvételen sok mitokondrium is látható. (Szalamandra, májsejt; TEM)

A lipoproteinek szintézise és a SER – I.

Bélhámsejt hosszmetszetének sejtmag feletti (apikális) zónájában igen kiterjedt anasztomizáló, elágazó membránhálózat található, melyet morfológiailag sima felszínű endoplazmatikus hálózatnak lehet minősíteni. A hálózat azonban funkcionálisan két részre oszlik. Az apikálisabb elhelyezkedésű tubulushálózat a lizoszómális rendszer specializált része, mely a mikrobolyhok tövében pinocitózis útján felvett lipideket bontja le építőköveikre, melyek (zsírsavak, monogliceridek, koleszterol stb.) a citoszólba, majd onnan a SER-be kerülnek. A SER az egyszerű lipidekből új, a bélhámsejtekre jellemző lipidmolekulákat szintetizál (reszintézis), melyek azután a DER-ban szintetizált apoproteinekkel együtt szekréciós lipoprotein részecskékké, chylomicronná állnak össze a Golgi-komplexben. A chylomicron exocitotikus leadása a sejt bazális pólusán történik. A képen megfigyelhetők a mikrobolyhok tövében lefűződő és a kefeszegély alatti sűrű sejtvázon (terminális hálózaton) áthatoló pinocitotikus vezikulák, valamint alattuk az apikálisan lazább, elsősorban tubuláris lizoszómákból felépülő hálózat, valamint bazálisabban elhelyezkedő sűrűbb SER. (Vesd össze: "A

lipoproteinek szintézise és a SER - II." felvételével.) (Patkány, patkóbél, hámsejt; TEM)

A lipoproteinek szintézise és a SER – II.

A kép a bélhámsejtről zsírfelszívás közben készült. A lipidcseppek ozmiofiliájuk miatt jól észlelhetők a mikrobolyhok között, a terminális hálózaton áthaladó pinocitotikus vezikulákban, valamint a tubuláris lizoszómák tágulataiban. (Patkány, patkóbél, hámsejt; TEM)

A szarkoplazmatikus retikulum (SR) – I.

Az izomsejtekben a SER-t (történeti okokból) szarkoplazmatikus retikulumnak (SR) nevezik. Ez is tubuláris felépítésű, csövecskéi a miofibrillumok között futnak, valósággal behálózzák azokat. Szerepük van az anyagszállításban, bizonyos anyagcseretermékek elosztásában a miofibrillumok között; reverzibilis Ca-megkötő képességük folytán részt vesznek az összehúzódás és az elernyedés folyamataiban, továbbá a raktározott glikogén szintézisben is. A bemutatott kép szívizom részlete. A középen húzódó elágazó harántcsíkolt miofibrillum mentén, az elágazó részei között és a kép felső szélén látható, többé-kevésbé sötéten feltűnő csőhálózat a SR. Közelében nagytömegű egyszerű glikogénszemcse található, melyek az I-csíkba (középen, világos, benne a Z-vonal sötét) is berakódnak. A két sötétetebb sáv: az A-csíkok részletei, a baloldaliban az M-vonal is látható (M). A kép felső szélén sötét, sűrűn "krisztázott" mitokondriumok is láthatók. (Macska, szívizom; TEM)

A szarkoplazmatikus retikulum – II.

A szarkoplazmatikus retikulum (SR) az ingerületet a szarkolemma (=izomsejt plazmamembránja) csőszerű nyúlványaitól az ún. T-tubulusoktól (T=transzverzális) veszi át. A fagyasztvatöréses eljárással készült preparátum képe a SR tubulusainak (nyilak) és a T-tubulusoknak (T) a szoros kapcsolatát szemlélteti keresztben tört harántcsíkolt izmon. A törés síkjából kissé kiemelkednek a keresztbe tört miofibrillumok szabályosan elhelyezkedo mikrofilamentumai. A kép bal alsó sarkában egy mitokondrium keresztmetszetben tört felszíne látható. (Harántcsíkolt izom; FTR – TEM)

A szarkoplazmatikus retikulum – III.

Pihentetett harántcsíkolt izom ferde keresztmetszetén a szarkoplazmatikus retikulum ciszternáinak és tubulusainak elhelyezkedése látható. Környékükön feltűnő a glikogénszemcsék gyakorisága. A tubulusok körülfonják a miofibrillumokat, melyek vagy az I-, vagy pedig az A-csíkon keresztül metszve láthatók. Egyes helyeken a transzverzális (T) tubulusok átmetszete is látható. A SR tubulusai a T-tubulusok membránján érkező ingerületi hullámot átveszik. Ennek hatására feszültségszabályozott kalciumcsatornáik megnyílnak és kiáramoltatják a raktározott Ca-ionokat. Ez indítja be a szarkomérák kontrakcióját. (Patkány, vörös izom; TEM)

A vázizomrost szerkezetének vázlata

A rajzon egy vázizomrost szerkezetének vázlata látható, a sejtmag és a magkörüli régió nélkül. A T-tubulusok a vázizomrost plazmamembránjának, a szarkolemmának a szarkoplazmába hatoló csöves nyúlványai. Ezekről tevődik át az ingerület a velük érintkező SR elemeire. Feliratok: 1./ a miofibrillumok keresztmetszete; 2.-4./ a SR anasztomizáló tubulusrendszere; 5./ a szarkolemma (=plazmamembrán) szarkoplazmába hatoló csöves nyúlványai: a T-tubulusok. Ezekről tevődik át az ingerület a velük érintkező, 3.-al jelzett SR elemekre. A "T" betűk a T-tubulusok beszájadzásait jelzik; 6./ a szarkolemma; 7./ a lamina basalis (alaphártya); 8./ a kollagén rostokból álló hüvely.

Az ábra baloldalán a miofibrillumok izotróp (I) és anizotróp (A) csíkjainnak szélessége van bejelölve. (modell)

Durva felszínű ER növényi sejtben

A kép: A lipofil szekréciójú mirigysejtekre jellemző, dúsan fejlett ER itt ritkán elágazik (nyilak), vagy fuzionálva üregeket képez (S). A váladék (Pr) átpréselődik a sejtfalon és felhalmozódik a fal és a kutikula (C) között. A fehér nyíl a sejtmaghártya és az ER kapcsolatát jelzi. A plasztiszok (P; ismeretlen okból) erősen elektrondenzek. B kép: Az A kép részlete kinagyítva. Jól látható, hogy a riboszómák mindig az ER külső (citoplazmás) felszínén ülnek. A nyilak a membránok hármas rétegzettségét jelzik. C kép: A felszínnel párhuzamosan metszett ER-en megfigyelhető a poliriboszómák konfigurációja. (A,B: Coleus blumei, levél mirigysejt; TEM, A: 22000x, B: 75000x; C: Bulbochaete – alga, szőrsejt; TEM, 90000x)

Endoplazmatikus retikulum a tapetum-sejtekben

A portok falát bélelő tapetum-sejtek a portokban fejlődő pollenszemek számára szintetizálnak és választanak ki tápanyagokat, valamint a pollen falát szilárdító sporopollenint. A dús, de szabálytalan lefutású durva felszínű ER helyenként sima felszínűbe megy át (szaggatott vonalak mentén A és B képen). A sima felszínű ER vagy mérsékelten elektrondenz váladékot tartalmaz és kitágul (A és C kép, nyíl), vagy körülveszi a plasztiszokat és mitokondriumokat (B kép, nyílfej). (Avena strigosa, portok, tapetum-sejt; TEM, A: 28 000 x, B,C: 48 000 x)

SER növényi sejtben

C kép: A sima felszínű ER szabálytalan lefutású, csőszerű hálózatot képez. A csövek mind keresztmetszetben, mind hosszabb-rövidebb szakaszon hosszmetszetben is láthatók. Átmérőjük 60-100 nm. A citoplazmában megfigyelhető elektrondenz cseppek valószínűleg a váladékot jelentik; hasonló denzitású anyag található a vakuolumokban is. A és B kép: A kijutó váladék (ami nagyrészt flavonoid-aglikonokból áll) a mirigysejtek felszínén szalagszerű kristályokat képez. (Primula kewensis, sziromlevél mirigysejt; SEM, A: 1100x, B: 5800x; TEM, C: 40000x

Hidrofil és lipofil váladékot termelő mirigysejtek szerkezetének összevetése (növényi sejtek)

Felső kép: Hidrofil nyálkás anyagot kiválasztó mirigysejtben sok a diktioszóma és az azokról lefűződő vezikula. Alsó kép: Olajos váladékot termelő mirigysejtben dús a sima felszínű ER.

(A: Rumex maximus, B: Arctium lappa; TEM)

4. A GOLGI-KOMPLEXUM

A Golgi-komplexum szerkezete – I.

A köb- vagy hengerhámsejtek sejtmag feletti keresztmetszetét vizsgálva, feltárulnak a Golgi-komplexum elemei. Kis nagyítás mellett elsősorban a párhuzamosan rendeződött Golgi-ciszternák együttesei az ún. diktioszómák (D) láthatók (dictyosoma, angolul Golgi stack). (Egér, mellékhere, hámsejtek; TEM)

A Golgi-komplexum szerkezete – II.

A képen egy sejt Golgi-komplexumot tartalmazó részlete látható kinagyítva. Jól kirajzolódnak a Golgi-ciszternák párhuzamosan rendeződött együttesei. (Egér, mellékhere, hámsejtek; TEM)

A Golgi-komplexum szerkezete – III.

A felvételen egy mirigysejt mag feletti régiója látható a sejtmag egy részletével, durva felszínű endoplazmatikus retikulummal és a Golgi-komplexum lemezrendszerével. Ez utóbbi területén nagy számú sötét váladékgranulum van. (Egér, Brunner-mirigy, hámsejt; TEM)

A Golgi-komplexum szerkezete – IV.

Az előző metszetet erősebb nagyítással vizsgálva szembetűnik a Golgi-komplexum polaritása. Az egyik oldalon, a cisz vagy formálódó póluson a ciszternák világosak és sok vezikula van a környezetükben. A másik oldalon sötét váladékanyagot tartalmaznak (nyilak), amelyek hasonlóak a váladékgranulumokhoz. Ez a fogyó vagy transz pólus. Közelében ún. tüskés vezikulák (chlatrinnal burkolt vezikulák) is láthatók. A DER-ben szintetizálódott váladékfehérjék a Golgi-komplexumon áthaladva módosulnak, és annak transz régióján át a váladékszemcsékbe jutnak. Innen raktározódás után ürülnek ki. (Egér, Brunner-mirigy, hámsejt; TEM)

A Golgi-komplexum térbeli szerkezete – I.

A Golgi-komplexum cisz felszíne mélymaratásos készítményben. A ciszternát egyenletesen eloszló, 30-50 nm átmérőjű pórusok, valamint nagyobb (100-500 nm) nyílások törik át. Jól láthatóak a ciszterna felszínéhez kapcsolódó kb. 80 nm átmérőjű cisz Golgi-vezikulák is. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; mélymaratás – SEM)

A Golgi-komplexum térbeli szerkezete – II.

A Golgi-komplexum transz felszíne mélymaratásos készítményen: a transz Golgi-hálózat anasztomizáló tubulushálózata jól látható. A tubulusrendszer és az alatta levő transz ciszterna folyamatossága több helyen is megfigyelhető. A Golgi-hálózat transz felszínéhez néhány különböző méretű kondenzáló Golgi-vakuóla csatlakozik. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; mélymaratás – SEM)

A Golgi-komplexum térbeli szerkezete – III.

Golgi-komplexum képe mélymaratásos eljárás után. Látható a ciszternarendszer térbeli szerkezete, a vezikulák csatlakozása a ciszternák pereméhez. (Patkány, májsejt; mélymaratás – SEM)

A Golgi-komplexum térbeli szerkezete – IV.

Egy hattagú Golgi-ciszternaegyüttes (diktioszóma) és a durva felszínű ER kapcsolata tárul fel a mélymaratás nyomán. A nyílhegyek a DER felszínén dokkoló vagy onnan lefűződő sima felszínű szállító vezikulákra mutatnak. Megfigyelhető egy kb. 30 nm vastagságú összeköttetés (híd) is a DER és a cisz Golgi-ciszterna között (nyíl). Átmérője alapján e híd vázát mikrotubulus (24 nm) is képezheti. A mikrotubulusok bizonyítottan szerepelnek az organellumok mozgatásában. (Patkány, hasnyálmirigy; mélymaratás – SEM)

Növényi sejt Golgi-komplexuma

Növényi sejtekben nagyon gyakran csak a Golgi-készülék párhuzamos ciszternái jelennek meg néhány vezikula kíséretében (bal oldali kép). A párhuzamos ciszternarendszert diktioszómának (D) nevezik. Ezt az elnevezést gyakran alkalmazzák a Golgi-készülék szinonimájaként is. Helyesebb azonban úgy fogalmazni, hogy a diktioszómák és kapcsolt részeik (vezikulák, vakuólák és - ha van - akkor a transz Golgi-hálózat) összessége alkotja a Golgi-komplexumot. (TEM)

A Golgi membránok

A membránok vastagsága a Golgi-komplexum területén cisz transz irányban haladva fokozatosan növekszik. Ez a mellékelt ábrán bemutatott Golgi-készülék esetében balról jobbra haladva jól érzékelhető (és mérhető is), különösen a G-vel jelzett kinagyított részleten. Bal oldalt a sejtmag egy részlete (N) a maghártyával (NM) látható. A diktioszóma transz pólusán szekréciós vezikulák (SV) vannak. (Pythium ultimum gomba; TEM )

A Golgi-komplexum és a poliszacharid szintézis

Nyálkatermelő sejt Golgi-régiója a poliszacharidok citokémiai kimutatása után. Látható, hogy a Golgi-komplexum cisz pólusán még nincs, de a transz helyzetű elemekben megjelenik a poliszacharidokat festő denz anyag, amely legnagyobb koncentrációban a váladékszemcsékben (SG) látható. A Golgi-komplexum a szekréciós poliszacharid szintézis helye. (Elektron-citokémia, PAS-Silver reakció; TEM)

A Golgi-komplexum funkcionális heterogenitása

A Golgi-komplexum heterogenitása a membránvastagság különbözősége mellett a cisz, a mediális és a transz elemek eltérő funkciójában és enzim összetételében is megnyilvánul. A cisz póluson elektron-citokémiai módszerekkel kimutatható egy jellegzetes (ún. cisz-marker) enzim, a tiamin-pirofoszfatáz (a. kép). Az enzim-citokémiai reakció terméke, az erősen elektron-denz ólomfoszfát csapadék feketén kirajzolja a cisz Golgi-ciszternákat és egyes vezikulákat, míg a mediális ciszternák (nyílhegyek), és a transz pólus éretlen (IG) és érett (SG) szekréciós granulumai jelöletlenek maradnak. Ezzel szemben a lizoszomális savas foszfatáz kimutatása csak a transz Golgi-hálózatot (nyílhegyek) és az éretlen szekréciós granulumokat jelöli, a ciszternákat (GS) és az érett granulumokat (SG) nem (b. kép). (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A Golgi-komplexum szubfrakciói

A sejtek homogenizátumából differenciális centrifugálással előállított mikroszóma frakcióból sűrűséggradiens centrifugálással kinyerhetők a Golgi-komplexum ún. szubfrakciói. A bal oldali képen a ciszternákat és vezikulákat tartalmazó ún. Golgi-I. frakció, a jobb oldali képen a szekréciós lipiprotein szemcséket tartalmazó szekréciós vezikula, más néven az ún. Golgi-II. frakció látható. (Patkány, májsejt, sejtfrakció; TEM)

Diktioszómák A gyökérsüveg sejtjei nyálkás váladékot termelnek. A váladék a diktioszómákban jelenik meg. Egyes gyökérsüveg-diktioszómák jellegzetessége, hogy az érési oldal felé egyre táguló ciszternák egyenként, teljes egészükben leválnak, nem pedig a szélükön fűznek le több kisebb vezikulát. Az x-el jelölt igen nagy vezikulák tehát egy-egy ciszternának felelnek meg. A diktioszómák vezikulái között vékony elektrondenz csík figyelhető meg (nyilak), ami más felvételek tanúsága szerint rostok szövedéke. Feltételezik, hogy az ilyen típusú diktioszóma ciszternáinak összetartásában, ill. leválasztásában lehet szerepe. (Phleum pratense – réti komócsin –; TEM, 80000x)

Mikrotubulus és mikrofilamentum gátlók hatása a diktioszóma-vezikulumok mozgására – I

A colchicin (amely a mikrotubulusok felépülését gátolja) nem akadályozza a vezikulák eltávolodását a diktioszómáktól a sejtfal irányába. A nyilak exocitótikus granulum-plazmamembrán kapcsolatra mutatnak. Zea mays – kukorica –, gyökérsüveg sejtek; TEM, 13000x)

Mikrotubulus és mikrofilamentum gátlók hatása a diktioszóma-vezikulumok mozgására – II.

A cytochalasin-B (amely a mikrofilamentumok működését gátolja) megakadályozza a diktioszómákról leváló vezikulák vektoriális mozgását és így a kiválasztást. Ez erőteljes vezikula-felhalmozódáshoz (SV) vezet a citoplazmában. A diktioszómák interciszternális fibrillumai normális megjelenésűek, ezek tehát nem azonosak a mikrofilamentumokkal. (Zea mays – kukorica –, gyökérsüveg-sejt; TEM, 14000x)

Radioaktív D-glükóz nyomon követése gyökérsüveg sejtekben

A kép: A gyökereket 10 perccel a fixálás előtt tríciummal jelzett D-glükóz oldatba helyezték. A metszetre rétegezett fotoemulzióban az ezüstszemcsék a diktioszómák fölött válnak ki. B kép: 10 perc radioaktív jelölés után 10 percre inaktív glükózba helyezték a gyökereket. A jelölés nagyrészt a sejtfal (CW) fölött látható. C kép: 10 perc jelölés után 30 perc inaktív inkubálás következett: az ezüstszemcsék nagyrészt a sejten kívüli nyálkaréteg (S) fölött vannak. Az ilyen ún. "pulse chase" kísérletek a diktioszómák működésének dinamikájára engednek következtetni. (Triticum vulgare – búza –, gyökérsüveg-sejt; TEM, A: 2300x, B: 1800x, C: 6200x)

A diktioszóma keletkezése A kép: Némely algában és a magasabbrendűekben általában a diktioszómák képződési oldalukkal az ER közelében, azzal párhuzamosan helyezkednek el. Az ER és a diktioszóma képződési oldala között tranzitorikus vezikulák (TV) láthatók. (Bulbochaete zöldalga) B kép: Tribonema sárgásmoszatban és sok más algában a diktioszóma ciszternái a sejtmaghártya külső membránjából lefűződő vezikulákból állnak össze. (A számok a sejtmaghártya-vezikula lefűződésének menetét jelzik). (A: Bulbochaete sp. – zöldalga faj, B: Tribonema – sárgásmoszat faj; TEM, A: 120000x, B: 60000x)

Membrán-differenciálódás a diktioszómában

A és G kép: A diktioszóma itt is a sejtmaghártyából képződik. A ciszternák membránja fokozatosan vastagodik a képződési oldaltól (Dp) az érési oldal (Dd) felé haladva. B kép: sejtmaghártya C kép: endoplazmatikus retikulum D kép: a diktioszómáról leváló szekréciós vezikula membránja E kép: a diktioszómától eltávolodott szekréciós vezikula membránja F kép: plazmamembrán (Pythium ultimum – gomba faj; TEM, A: 12800x; B-G: 256000x)

A diktioszómák számának szabályozása a sejtben

A kép: Normális Chlamydomonas eugametos (zöldalga) sejt, a sejtmag mellett két diktioszómával (D). B kép: Colchicin kezeléssel többszörösére növelik a sejtmagban a kromoszómaszerelvény-számot (ploidia-fokot; 5 x 10 mM colchicin 1 hétig). Ennek hatására megnő a diktioszómák száma is (a képen láthatóan legalább háromszorosára). (Chlamydomonas eugametos – zöldalga; TEM)

5. A SZEKRÉCIÓS GRANULUMOK ÉS AZ EXOCITÓZIS

A lumenális membrán – I.

A felvétel mirigysejtek apikális (lumenális) pólusának jellegzetes szerkezetét mutatja be. A váladékszemcsék a mirigysejt apikális pólusa felé haladnak, ahol az üreg felé néző lumenális plazmamembránnal összeolvadva ürülnek a lumenbe. A felvétel közepén a végkamra (acinus) ürege látszik (*), amit három acinussejt határol. Ezek felszínét mikrobolyhok (Mv) borítják, a sejtek váladékgranulumokban (ZG) gazdagok. A lument az intracelluláris tértől (ICS) sejtkapcsoló struktúra, a szoros sejtkapcsolat (zonula occludens, más néven tight junction, TJ) izolálja. A szoros kapcsolat elsősorban a hámsejtekre jellemző. Szerepe az epiteliális sejtek összekapcsolása, valamint a lumen izolálása a hámmal határolt intercelluláris tértől. A lumenális membrán alatt szemcsementes, sok filamentumot tartalmazó réteg, kortex húzódik. Ennek a sejtvázrétegnek aktív szerepe van az exocitózis végrehajtásában.

(Patkány hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A lumenális membrán – II.

A lumenális membránról készült fagyasztva töréses preparátum képe. A törés a citoplazmából a sejtek lumenális membránjába lépett, melyen a letörött mikrobolyhok (MV) csonkjai láthatóak. Jól felismerhetők a váladékszemcsék (ZG) membránjainak törési felszínei. A laterális plazmamembrán felszínén a szoros sejtkapcsolat (TJ) integráns fehérjékből álló hálózata övezi a lument. Kiterjedése széles határok között változik, itt jól fejlett változatot látunk, mely a P-felszínen (A) kiemelkedések hálózataként, az E-felszínen (B) pedig az előbbi struktúrával azonos bemélyedések, árkok formájában látható. A citoszólhoz fagyott lemez tört felszíne a P-, míg az extracellulárishoz fagyott az E-felszín. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; FTR – TEM)

A lumenális membrán – III.

A hasnyálmirigy lumene (L) átnézeti képen. A végkamra üregét apikális pólusukkal körülveszik a gömbölyded zimogén granulumokat tartalmazó sejtek. A sejtek apikális felszínéről ritkásan elhelyezkedő rövid mikrobolyhok nyúlnak a lumenbe. A fő lumenből kapilláris oldalágak hatolnak a sejtek közé, ezzel is növelve az exocitózisra képes felszínt. Ezek közül tárult fel egy a preparátumon (nyíl). (Patkány hasnyálmirigy; SEM)

Sorozat-exocitózis és merokrin szekréció – I.

A nyálkatermelő kehelysejt apikális pólusát teljesen kitöltik a váladékszemcsék. A sejt raktározott váladéktartalma egyidőben ürül ún. összetett, vagy sorozat-exocitózissal. Ennek során a plazmamembrán alatti granulumok összeolvadnak a plazmamembránnal és a közelükben lévő más granulumokkal. Ezzel nagyjából egyidejűleg az összes többi granulum is fuzionál, és a teljes raktározott váladék kiürül. Fénymikroszkópban ez a folyamat úgy tűnik fel, mintha a sejt leadná apikális felét-harmadát. Szövettanilag ez a folyamat a merokrin szekréció. A sorozat-exocitózist követően a kiürült kehelysejt megindul a programozott sejthalál útján, elveszti kapcsolatát a környező hámsejtekkel és kilökődik a bél lumenébe (exfoliáció). A képen a kehelysejt mellett két bélhámsejt apikális pólusa látható mikrobolyhokból álló pálcikaszegéllyel. (Patkány, patkóbél, kehelysejt; TEM)

A sorozat-exocitózis és a merokrin szekréció – II.

Kehelysejteket tartalmazó hengerhám felülnézete. A kehelysejtek jelentősen kidomborodó, váladékkal teli apikális részét fekete nyilak,

míg egy már kiürült kehelysejtet K betű jelölnek. A hengerhámsejtek apikális membránján mikrobolyhok láthatók. (Patkány, gégefedő; SEM)

Endokrin sejt – I.

A felvétel hasnyálmirigy Langerhans-sziget két exocrin sejt közé ékelődött alfa-sejtjéről készült. Az endokrin mirigysejtek polaritása kevésbé kifejezett, mint az exokrin sejteké. Szekréciós produktumaik a citoplazmában bárhol, de leginkább a vérérhez legközelebb fekvő pólusnál halmozódnak fel nagyobb mennyiségben. A felvételen jól látható a sejtmag és a nagyszámú, gömbölyded, denz granulummal kitöltött citoplazma egy részlete. (Macska, hasnyálmirigy, alfa-sejt; TEM)

Endokrin sejt – II.

Endokrin hasnyálmirigy alfa-sejtjeinek átnézeti képe fagyasztva töréses replikán. Megfigyelhetők a sejtmagok (N), a Golgi-komplex (G), a szekréciós granulumok (SG), valamint a mitokondriumok (M). (Patkány, hasnyálmirigy, alfa-sejtek; FTR – TEM)

Az idegsejt mint szekréciós sejt

Az idegsejt speciális szekréciós sejt, amely vagy neuroszekrétumot vagy ingerületátvivő anyagot termel. Előbbiek a Golgi-komplexet megjárva granulumokba csomagolódnak és az axonban vándorolnak neurohemális szervük szinuszaihoz, ahol exocitózissal ürülnek ki a testfolyadékba. Az ingerületátvivő anyagok (neurotranszmitterek) ugyancsak a transz Golgi-póluson kerülnek vezikulákba és axoplazmatikus transzporttal jutnak el a szinapszishoz, ahol ingerületi állapotban rendkívül gyors exocitózissal ürülnek ki. A felvételen néhány axon keresztmetszete látható, nagyszámú neuroszekréciós granulummal. A különböző idegsejtekben előforduló granulumok méretük és denzitásuk alapján különböző kategóriákba sorolhatók. (Kagyló, ventrális idegtörzs km.; TEM)

A fehérvérsejtek granulumai – I.

A felvételen fehérvérsejtek (leukociták), pontosabban neutrofil és bazofil granulociták átnézeti képe látható. A két sejttípus a granulumok megjelenése alapján is megkülönböztethető egymástól. (Patkány, izolált leukociták; TEM)

A fehérvérsejtek granulumai – II.

A felvételen egy fehérvérsejt (leukocita), pontosabban eozinofil granulocita átnézeti képe látható. Az eozinofil granulumok lencse vagy diszkoidális alakúak, középsíkjukban lemezes fehérjekristályt hordoznak. (Patkány, izolált leukocita; TEM)

6. A LIZOSZOMÁLIS KOMPARTIMENTUM

Másodlagos lizoszómák

A lizoszómák rendkívül heterogének mind morfológiai, mind funkcionális szempontból. A felvételen két szomszédos májsejt közötti határvonalon egy epekapilláris látható, melynek közelében néhány, membránnal határolt másodlagos lizoszóma, ún. denz test, továbbá fenobarbitál kezelés hatására felszaporodott sima felszínű endoplazmatikus retikulum, mitokondrium és peroxiszóma figyelhető meg. A lizoszómákban felgyülemlő denz anyag javarészt lassan emésztődő vagy emészthetetlen anyagok felhalmozódásából származik. (Hörcsög, májsejt; TEM)

A lizoszómák és a szteroidtermelés

Szteroidokat szintetizáló sejtek középső régiójában, a Golgi-komplex közelében, nagyszámú lizoszóma látható. Többségük szabálytalan alakú és homogén, sötét anyagot tartalmaz. Ezek a lizoszómák elsősorban a sejtek által a testfolyadékból felvett, eredetileg a májsejtekben szintetizálódott lipoproteidek lipidkomponenseit, főként a koleszterol észtereket hidrolizálják. Az emésztés termékei képezik a raktározott koleszterin és az egyéb szteránvázas vegyületek termeléséhez szükséges kiindulási anyagokat, prekurzorokat. (Hörcsög, mellékvesekéreg; TEM)

A fagocitózis – I.

A lizoszomális rendszer egyik fő funkciója a sejten kívülről felvett anyagok lebontása. A felvétel endocitózissal történik. Ezen belül a nagyobb, konzisztens anyagok felvétele a fagocitózis. A képen a fehérvérsejtek közé tartozó makrofágok albuminnal bevont polisztirén golyócskákat (L) fagocitálnak. A felveendő anyagot előbb a felszínükön megkötik, majd a plazmamembrán egy részletével együtt bekebelezik. (Patkány, izolált peritoneális makrofágok; TEM)

A fagocitózis – II.

A felvételen a fehérvérsejtek közé tartozó makrofágok fagocitózisa látható. A sejtek baktériumokat kebeleznek be. Jól azonosíthatók a folyamat különböző fázisai. (Patkány, izolált peritoneális makrofágok; TEM)

A fagocitózis – III.

A felvételen a fehérvérsejtek közé tartozó makrofágok fagocitózisa látható. A sejtek baktériumokat kebeleznek be. Jól azonosíthatók a folyamat különböző fázisai. (Patkány, izolált peritoneális makrofágok; TEM)

A fagocitózis – IV.

Az állati egysejtűek fagocitózissal táplálkoznak. Míg az amőbák testük bármely pontján képesek fagocitózisra, a magasabban szervezett egysejtűeknek speciális táplálkozó szervecskéi vannak, amelyekben meghatározott helyen, például a sejtgarat fenekén történhet csak bekebelezés. A papucsállatkákat zsákmányoló csillókoszorús Didinium fajok maguknál jóval nagyobb Parameciumot is képesek fagocitózissal elnyelni, ez a folyamat látható a képeken. A bal oldali képen a megtámadott papucsállatka sejtszájának nyílása is megfigyelhető, a jobb oldalin a zsákmány bekebelezése már befejezéséhez közeledik. (Didinium sp. Paramaeciumot zsákmányol; SEM)

A celluláris autofágia – I.

A viszonylag kis nagyítású felvételen hasnyálmirigysejtek részletei láthatók. A sejtekben számos, különböző korú autofág vakuóla figyelhető meg. Az ovális metszetű, fiatal autofág vakuólákat egy pár membrán határolja, melyet izoláló ciszternának is neveznek. Az izoláló ciszternák ürege elektronoptikailag üresnek látszik. A fiatalabb autofág vakuólák a világos határvonal alapján azonnal szembetűnnek. A legfiatalabbak beltartalmában a bekebelezett organellumok (itt elsősorban DER) szerkezete még nem, vagy csak alig változott (I.). A kissé idősebbek ozmiofiliája megváltozik: világosabbak vagy sötétebbek lesznek (II.). A még idősebbekben, a lizoszomális degradáció miatt a beltartalom eredetére már csak következtetni lehet (III.). A legidősebb példányokban a megemésztett anyag eredetét már nem lehet azonosítani (IV.). A bemutatott preparátum olyan állat hasnyálmirigyéből készült, amelyben az autofág vakuólák számát kísérletesen megnövelték. Kezeletlen, normális sejtben az autofág vakuólák száma jóval kevesebb. (Egér, hasnyálmirigy, exokrin sejt, vinblasztinkezelés; TEM)

A celluláris autofágia – II.

A felvételen idősebb autofág vakuólák láthatók a Golgi-komplex közelében. Az intralizoszomális degradáció előrehaladtával az emésztődő membránok szeszélyes lefutású vagy koncentrikus szerkezeteket, ún. mielinszerű alakzatokat hoznak létre, míg más anyagok, például a riboszómák növekvő ozmiofiliájú, denz masszává duzzadnak. Ezért az autolizoszómák morfológiája is heterogén, megjelenésük függ az emésztett anyag természetétől és az emésztés sebességétől is. (Csirke, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A celluláris autofágia – III.

Az autofág vakuólák hajlamosak egymással összeolvadni. A savas hidrolázokat még nem tartalmazó, prelizoszomális autofagoszómák gyakran így jutnak a bontó enzimekhez. A képen legkevesebb 8-10, korábban önálló vakuólából összeolvadt nagyméretű, ún. többcentrumú autofág vakuóla látható. Megfigyelhető, hogy az egyes centrumokban különböző fokig degradálódott anyag van. A legfiatalabb centrum (I.) még alig degradált durva felszínű ER-t tartalmaz.

(Csirke, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A celluláris autofágia – IV.

Az idősebb autolizoszómák gyakran alakulnak át ún. denz testté. Erre csaknem homogén, esetleg szemcsés-rögös, elektrondenz beltartalom jellemző. A képen látható denz test koncentrikus membránokból álló ún. mielinszerű alakzatot is tartalmaz. Közelében néhány ún. multivezikuláris-test is megfigyelhető, amelyek ugyancsak a lizoszomális kompartimentum részei. A kép bal alsó sarkában egy képződő, fiatal autofág vakuóla is azonosítható határoló membránpárja alapján. (Csirke, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

Celluláris autofágia – V.

A kép fagyasztva törés és replikáció után készült. Közepén egy keresztül hasadt autofág vakuóla látható. A benne emésztődő membránok intramembrán partikulumokat nem tartalmaznak, rendezetlenül helyezkednek el. A kép alsó részén a Golgi-komplex, felső részén a DER elemei láthatók. A képet jobb oldalt harmadoló sötét sáv nem más, mint a két sejt határán lévő meredek törési lépcső, mely a sejtek plazmamembránján fut. (Egér, hasnyálmirigy, exokrin sejt; FTR – TEM)

Másodlagos lizoszóma térbeli szerkezete

Másodlagos lizoszómák szerkezete hasnyálmirigy exokrin sejtjéből mélymaratással készült preparátumban. A kisméretű lizoszómákat tubuláris szerkezetű DER veszi körül. A kép közepén látható lizoszóma koncentrikus elrendeződésű emésztődő membránokból álló mielinszerű struktúrát tartalmaz. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; mélymaratás, SEM)

Izolált lizoszómák

Könnyíti a lizoszómák izolálását májból, ha az állatokat vas-ionokkal terhelik. A vas-ionok a májsejtekben vasraktározó fehérjéhez, ferritinhez kötődnek, ami mikroautofágiával a lizoszómákba kerül, de nem emésztődik, ezért felhalmozódik. A ferritint akkumulált lizoszómákat szideroszómáknak is nevezik. A raktározott vas a lizoszómák (denz testek) exocitózisával az epekapillárisba ürül, ahonnan a bélbe kerül. Itt emésztődik meg a ferritin, a vas pedig mobilizálódik és felszívódik. A ferritin molekula 20-nál is több vas-iont képes kötni, ezért elektronszóró. A képen a lizoszómák tömve vannak a ferritin fekete szemcséivel. A felhalmozódott ferritin a lizoszómák sűrűségét jelentősen megnöveli,

így ez a lizoszóma frakció más sejtalkotóktól sűrűség gradiens centrifugálással elválasztható, tisztítható. (Patkány, máj, szideroszóma frakció; TEM)

Receptor-közvetítette endocitózis – I.

A sejten kívüli folyadékból kiválogatott molekulák apró, endocitotikus vezikulák útján történő felvételét régebben adszorptív mikropinocitózisnak, újabban receptor-közvetítette endocitózisnak nevezik. A felvételre kerülő molekula, azaz a ligandum a sejtfelszín specifikus receptorain megkötődik, majd internalizálódik. A receptor integráns membránfehérje, sok esetben glikoproteid. A közölt képeken a szövettenyészeti sejtekhez juttatott ligandum ún. kationizált ferritin, amely nagy vastartalma miatt elektronszóró. A ligandum adása után 1-2 perccel rögzített sejtről készített felvételen a ferritin apró szemcséi jelzik, hogy a receptorok egyenletesen oszlanak el a sejtfelszínen. (Szövettenyészet; TEM)

Receptor-közvetítette endocitózis – II.

A ferritin hozzáadását követően néhány perc múlva azonban a receptor-ligandum komplexek aggregálódnak, specializált plazmamembrán területekre ún. foltokba gyűlnek (patching, receptoraggregáció). A foltok területén mélyedések, ún. receptorcsapdák képződnek, amelyek azután speciális endocitotikus vezikulák formájában a citoplazmába szakadnak. A receptorcsapda (coated pit) és a belőle kialakuló tüskés, más szóval burkolt vezikula (coated vesicle) citoplazma mátrix felőli felszínén jellegzetes burok (coat) figyelhető meg. Fő komponense a klatrin (chlatrin) nevű fehérje. A képen jól láthatóak a ferritinszemcséket megkötött, formálódó endocitotikus vezikulák, amelyek klatrinburka a citoplazmatikus felszínen, mint gyengén elektronszóró fonalak vagy tüskék figyelhető meg. (Patkány, fibroblaszt sejt; TEM)

Receptor-közvetítette endocitózis – III.

A felvételen a ferritin receptor-közvetítette endocitózisának kezdeti lépései, a receptorcsapdák kialakulása látható. A ferritinszemcsék az extracelluláris felszín mélyedéseiben koncentrálódnak, a klatrinburok a mélyedések citoplazmatikus oldalán figyelhető meg. (Tengerimalac, csontvelő, eritroblaszt; TEM)

Receptor-közvetítette endocitózis – IV.

A felvételen galaktózspecifikus lektinreceptor (glikoproteid-receptor) internalizációja látható arany-jelöléses technika segítségével. A kolloidális aranyrészecskéket (fekete szemcsék) egy végállású galaktózt tartalmazó lektin (specifikus glikoproteid) molekulához kötötték, hozzáadták a sejthez, ahol az fajlagosan kötődött a receptorhoz, majd azzal együtt internalizálódott. A nyílfej mutatja, hogy a felvétel tüskés vezikulába történik. A képződő vezikula citoszól felőli felszínén gyengén kivehető a "tüskés", "szőrös" megjelenést kölcsönző klatrinburok. A sejt számos nyúlványt bocsát környezetébe. (Patkány, fibroblaszt sejt; TEM)

Az endoszomális kompartimentum

Azokban a sejttípusokban, amelyek sokféle ligandumot és receptort vesznek fel endocitózissal, jól megkülönböztethető egy tubuláris- vagy multivezikuláris endoszóma-kompartimentum. Ebbe olvadnak bele az endocitotikus vezikulák. Az endoszomális kompartimentum egy részének (ún. korai endoszómák) belső pH-ja erősen savas (~3,5), itt válnak szét egymástól a receptorok és ligandumaik. Az endoszomális kompartimentum területén mind a ligandum, mind a receptor molekulák válogatódnak. Egy részük a lizoszómákba kerül, és ott lebomlik, más részük a Golgi-komplex utolsó transz elemeinek egyikébe kerül, majd a szekréciós úton reciklizálódik. Egyes esetekben bizonyos ligandumok változtatás nélkül, a lizoszómák vagy a Golgi-komplex megkerülésével ürülhetnek a sejt egy másik pólusán, ez a folyamat az ún. transzcitózis vagy diacitózis. A kép egy májsejtnek a Disse-tér (D) közelében található tubulo-

vezikuláris endoszomális kompartimentumát (Li) mutatja be. A nyilak tüskés vezikulákat, illetve membránszakaszokat jelölnek. A nyílhegy egy mikrotubulusra mutat. (Patkány, májsejt; TEM)

A pinocitózis

A receptorközvetített endocitózis fajlagosságával és adszorptív jellegével szemben a pinocitózis, más szóval fluid-fázis endocitózis kevésbé specializált és nagyobb mennyiségű folyadék felvételét jelenti. Az endotélium sejtekben gyakori a pinocitózisra utaló kép. A sejt felszínéről gyakran vékony, állábszerű kitüremkedések (marginal folds) nyúlnak a lumen belsejébe. A képen látható néhány felvétel arra enged következteni, hogy az állábszerű kitüremkedések visszahajló, szabad szélei kontaktusba kerülnek, és összeolvadnak a sejt szabad felszínével, miközben egy folyadékcseppet kebeleznek be. A felvételek egy folyadékcsepp pinocitózisának menetét demonstrálják az egymást követő lépések feltételezett sorrendjében. (Kapilláris, endotéliumsejtek; TEM)

Az akroszóma

Az akroszóma (A) a lizoszómák egy specializált változata hímivarsejtekben. A spermiumok fejlődése során a Golgi-komplex (G) közreműködésével kialakuló óriási akroszomális granulum vagy "vezikula" mindig a spermium csúcsán helyezkedik el. A megtermékenyítés kezdeti lépéseként az akroszomális granulum specializált exocitózissal kiürül, és hidrolitikus enzimei feloldják a petét körülvevő burkokat. Az akroszomális granulum körül tüskésbőrűek esetében aktomiozin filamentumokban gazdag citoplazmaképlet (P) van. Ennek feladata az enzimek petesejtbe juttatásának elősegítése, és a petesejttel történő fúziót végrehajtó nyúlvány képzése. A képek a spermium fejlődésének bizonyos stádiumait mutatják. Jól megfigyelhető rajtuk az akroszóma fejlődése és a sejtmag spermiumra jellemző tömör szerkezetének kialakulása. Az utolsó képen az ostor és a tövében lévő mitokondrium metszete is látható. (Tengeri csillag, spermatogonium; TEM)

7. A NÖVÉNYI SEJT VAKUOLÁRIS RENDSZERE

Savas foszfatáz kimutatása növényi sejtben (Gömöri-reakció)

A kép: A reakciótermék megjelenik a vakuólumokban, a sejtfalban és az extracelluláris térben (uborka gyökérsejt). B kép: Ugyancsak látható a reakciótermék az aleuronszemekben (AV), de a szferoszómákban (S) nem (búza embriósejt). C kép: Valamint dús a reakciótermék a diktioszómákban (Euglena). A lizoszomális aktivitás növényi sejtben tehát nem jellemezhető egyértelműen egyetlen "marker" enzim jelenlétével. (A: uborka, gyökérsejt; B: búza, embriósejt; C: Euglena sp. TEM)

Vakuólum – I. Párhuzamos tűkristályok (raphidok)

A raktározott szervetlen anyagok közül régóta ismeretesek a Ca-sókból (főleg oxalátból) álló kristályok. A felvételen párhuzamos tűkristályok (raphidok) halmaza látható keresztben metszve. A kristály-képződés (a korábbi feltevésekkel ellentétben) nem pusztán fizikai folyamat. A kristályok membránnal körülvett testecskékben (a raphidosomákban) jelennek meg. Ezek membránján át aktív Ca++ -transzport játszódik le a raphidosoma belsejébe. (Spirodela – békalencse –; TEM, 25000x)

Szerves anyagot (enzim gátlót) tartalmazó vakuólum

A vakuólum sokféle szerves anyagot is tartalmaz, utóbbiakra példa a burgonyafélékre jellemző inhibitor-1 fehérje. Ez pelyhes csapadék formájában jelenik meg a vakuólában (V) a szokásos preparálási eljárás után. Gátolja az állati fehérjebontó enzimeket (tripszin, kimotripszin), és ilymódon védelmet nyújt a növényevő állatokkal szemben. (TEM, 18000x)

A vakuólum autofág aktivitása

A vakuólumba olykor organellumokat tartalmazó citoplazmarészletek tűrődnek be, vagy a vakuólum belsejében organellummaradványok, ill. membrán-darabok láthatók. Ezek az autofágia jelei. (Borsó, gyökércsúcs-sejt TEM, A: 9700x, B: 45000x, C: 26000x)

Növényi autofág vakuóla

Ritkán bár, de növényi sejtben is megfigyelték autofág vakuóla kialakulását egyes sejtrészleteknek izoláló membránpárral való körülkerítése útján. Az 1. és 2. képen citoplazma-részletek (Cy), a 3. és 4. képen mitokondriumok (M) emésztése látható. (Allium -hagyma- gyökércsúcs sejtek; TEM, 1: 40000x, 2: 12000x, 3: 36000x, 4: 20000x)

Az autolízis vázlatos rajza – I.

Hervadó virágszirom-sejtekben végbemenő autolízis folyamatának vázlatos rajza.

Az autolízis vázlatos rajza – II.

Autolízis a trachea-differenciálódás során. ML = középlemez pCW = primer sejtfal sCW = szekunder sejtfalképződés

PM = sejthártya MT = mikrotubulus M = mitokondrium ER = endoplazmatikus retikulum D = diktioszóma

Fehérje-szintézis és raktározás sziklevél-sejtekben A kép: Sziklevél-sejt fénymikroszkóposan. PB = fehérje-test B kép: A sziklevél-sejt fiatal állapotban gazdag durva felszínű ER-ben. A poliriboszómák hossza jelzi a mRNS hosszúságát és így a szintetizálódó fehérje aminosavainak számát (1 triplet = kb. 1 nm). C kép: Idősebb állapotban az ER mennyisége lecsökken, a szintetizált fehérje pedig nagy fehérje-testekben (aleuron-szemcse) halmozódik fel.

(Lathyrus – lednek –, sziklevél-sejt; FM, A: 660x, TEM, B: 26000x; C: 14000x)

Az aleuron-szemcse és a szferoszóma kialakulása ER-ből Az aleuron-szemcse (A) és a szferoszóma (B) kialakulása ER-ből, vázlatosan

Az aleuron-szemcse és a szferoszóma tápanyag-mobilizációja Az aleuron-szemcse és a szferoszóma tápanyag-mobilizációjának lehetséges módjai vázlatosan

Raktározott fehérje mobilizálódása a csírázás során – I. A kép: 1 nap csirázási idő után

B kép: 4 nap után (Bab, sziklevél; TEM, A,B: 16000x)

Raktározott fehérje mobilizálódása a csírázás során – II.

C és D kép: 6 nap után (Bab, sziklevél; TEM, C: 8000x, D: 6000x)

Raktározott fehérje mobilizálódása a csírázás során – III.

E kép: 8 nap után F kép: 12 nap után (v = az aleuron-szemcse helyén visszamaradó vakuóla) (Bab, sziklevél; TEM, E: 16000x, F: 8000x)

8. A PEROXISZÓMÁK (MIKROTESTEK)

A peroxiszóma – I. A peroxiszómák a mikrotestek legelterjedtebb formái. Jellemző enzimük a peroxidáz, amely a peroxiszomális oxidázok működése során keletkezett hidrogén-peroxidot redukálja vízzé, illetve más donorok hidrogénjét is képes felhasználni: vagyis kataláz és dehidrogenáz aktivitással egyaránt rendelkezik. A képen a peroxidáz citokémiai kimutatásának eredménye látható májsejtekben. A fekete csapadékot tartalmazó organellumok a peroxiszómák (PS). Az elektrondenz reakcióterméket más organellum nem tartalmazza. Az "A" részlet fénymikroszkópos felvétel, a "B" pedig a "C" elektronmikroszkópi átnézeti kép egy részletének kinagyítása, amelyen látható, hogy a peroxiszómák közelében mindig vannak SER-elemek. (Patkány májsejt, peroxidáz citokémia; FM, TEM)

A peroxiszóma – II. A májsejtekben a peroxiszómák elsősorban a sima felszínű ER által elfoglalt, de glikogénszemcséktől mentes területeken találhatók. Mátrixukat peroxiszomális membrán határolja, belsejükben egy központi fehérjekristály (core crystalloid) található. A rágcsálók májsejtjeinek peroxiszómáira (PS) általában jellemző, hogy csupán kisméretű, pálcika vagy lemezszerű krisztalloidjuk van, ami a legtöbb metszési síkba nem is kerül bele. (Patkány, májsejt; TEM)

A peroxiszóma – III. Az erős nagyítással készült képen a peroxiszóma egy ER-ciszterna közelében helyezkedik el. A peroxiszomális membránon belüli finomszemcsés mátrix tartalmazza a peroxiszomális enzimek zömét. A mátrix közepén jellemzően egy kristályos szerkezetű test, a központi krisztalloid (cor crystalloid) található. Ennek rácspontjaiban bizonyos enzimfehérjék (pl. húgysav-oxidáz, peroxidáz) molekulái helyezkednek el. A citoszólban számos szabad riboszóma látható. (Patkány, vesetubulus, hámsejt; TEM)

A hidrogenoszómák A hidrogenoszómák az obligát anaerob Trichomonadida élősködő ostorosok jellemző mikrotestei. Különlegességük, hogy a szerves hidrogén oxidációjának végtermékeként nem vizet, hanem molekuláris hidrogént termelnek. A képen látható gömbölyded hidrogenoszómák membránja szemcsés mátrixot zár magába. Közöttük vezikuláris ER, szabad riboszómák és glikogénrozetták láthatók. A kép bal oldalán benyúló harántcsíkolt struktúra, az egysejtű belső vázához tartozó bordaszerű képződmény, az ún. costa. (Trichomonas vaginalis; TEM)

A peroxiszóma – IV. A peroxiszómák morfológiája a sejttípustól is függ. A bemutatott peroxiszómák (PS) szögletesek, több, pálcika alakú, megnyúlt krisztalloidot tartalmaznak. A bal oldali képen a peroxidáz citokémiai kimutatásának eredménye, a jobb oldalin a peroxiszómák fagyasztva töréssel feltárt szerkezete látható. Utóbbi képen megfigyelhetők a krisztalloidok (*), a peroxiszóma mátrixa (P), a peroxiszomális membrán citoszólhoz fagyott (PF) és mátrixhoz fagyott (EF) lemezének tört felszínei, valamint a sima felszínű endoplazmatikus retikulum (ER). (Patkányvese, pars recta; peroxidáz citokémia – TEM és FTR - TEM)

A peroxiszómák és a SER Különleges rögzítési eljárással a membránok és az alapállomány közötti kontraszt fokozható. Ezáltal a membránok kapcsolatai könnyebben tanulmányozhatóak, a citoszól és az organellumok azonban strukturálatlanoknak tűnnek. A képeken a nyilak a sima felszínű ER (SER) és a peroxiszómák (PS), illetve az egyes peroxiszómák membránjának folyamatosságát mutatják. Májsejtekben a peroxiszómákat mindig ilyen részben kontinuus, részben asszociált SER-hálózat veszi körül. Korábban az ilyen preparátumok alapján úgy tartották, hogy a

peroxiszómákat, akárcsak a SER-t, végső fokon a DER szintetizálja. Újabban, vastag metszetek ún. magasfeszültségű TEM-os vizsgálata, valamint funkcionális és molekuláris biológiai vizsgálatok eredményei alapján bizonyítottnak vehető, hogy a peroxiszómák önálló kompartimentumot képeznek, membrán- és mátrixfehérjéik egyaránt a citoszól szabad riboszómáin szintetizálódnak. A bal oldali képen nyíllal jelölt, a peroxiszómákat összekötő ER-szerű csőhálózat valójában nem SER, hanem a peroxiszomális kompartimentum része, az ún. peroxiszomális retikulum. (Egér, májsejt; TEM)

A levélperoxiszómák Növényi sejt részlete szivacsos levélparenchimából (fotoszintetizáló alapszövetből). A sejtet intercelluláris járatok (IC) és a hozzá csatlakozó másik sejt felé vékony sejtfal határolja. A sejt hatalmas méretű vakuólát (V), valamint a sejtmag (N) méretét is megközelítő nagyságú kloroplasztiszokat tartalmaz. A nyilak az ún. levélperoxiszómákra mutatnak. Ezekre jellemző, hogy a más sejttípusokban szokásos peroxiszomális enzimeken kívül a glikolsav-ciklus enzimeit is tartalmazzák, és ezzel résztvesznek a fénylégzésben (fotorespiráció). (Szivacsos levélparenchima; TEM)

A fotorespirációs komplex – I. Erősebb nagyítású képen láthatjuk a kloroplasztisz (P), a mitokondriumok (M) és a levélperoxiszóma (Mb) együttesét fotoszintetizáló növényi sejtből. A fénylégzés (fotorespiráció) folyamatában a három organellum együttműködik, ezért szorosan egymás mellett helyezkednek el, ami hatékonyabbá teszi a fénylégzés kis molekulájú metabolitjainak cseréjét. A kép alsó harmadában jól látható a kloroplasztisz belső membránszerkezete. A plasztisz sztrómájában levő apró szemcsék a 70S riboszómák, amelyek mérete összevethető a citoszólban tömegesen látható 80S eukarióta riboszómákéval. (Szivacsos levélparenchima; TEM)

A fotorespirációs komplex – II. A kloroplasztisz – levélperoxiszóma – mitokondrium (P – Mb – M) együttes képe erősebb nagyítással. A metszési síkba belekerült a peroxiszóma hatalmas központi krisztalloidja is. Megfigyelhető a plasztisz gránum és sztróma tilakoidjainak szerkezete. A plasztiszok sztrómájában levő apró szemcsék a 70S riboszómák, amelyek mérete összevethető a citoszólban tömegesen látható 80S eukarióta riboszómákéval. (Szivacsos levélparenchima; TEM)

A glioxiszómák Az olajos magvak szikleveleiben (pl. a tökfélék) vagy endospermiumában (pl. a ricinus) kialakuló mikrotesteket glioxiszómáknak nevezik, mert tartalmazzák a glioxálsav-ciklus enzimeit is. Ez a biokémiai körfolyamat teszi lehetővé, hogy a csírázó magban a raktározott zsírsavakból kiindulva glükóz szintetizálódjék. A glioxálsav-ciklus enzimeit embrionális emlős máj peroxiszómákban is megtalálták: ezen enzimek génjei azonban az újszülöttben már inaktiválódnak. Miután a peroxidáz enzim növényekben is kifejeződik, a glioxiszóma és a peroxiszómák között elvi különbség nincs, lényegében ugyanazon organellum különböző enzimeket tartalmazó megjelenési formái. A peroxiszómák – így a glioxiszóma is – képesek a nyolcnál nagyobb szénatomszámú, ún. hosszú szénláncú zsírsavak ß-oxidációjára, vagyis alapvető szerepük van a lipid-anyagcserében. A rövid szénláncú zsírsavak ß-oxidációja a mitokondriumokban történik. A képen látható növényi sejt citoplazmájában világos olajcseppek között sötét mátrixú glioxiszómák figyelhetők meg. Feltűnő, hogy egyikük

vékony nyúlvánnyal létesít kapcsolatot egy távolabbi lipidcseppel. A lipidcseppek és a glioxiszómák által szabadon hagyott citoplazma-területeken sok szabad riboszóma és apró ER-elemek is láthatók. (Uborka, fejlődő magonc, sziklevél, raktározó sejt; TEM)

9. A MITOKONDRIUMOK

Krisztás típusú, pálcika alakú mitokondrium – I. A képen durva felszínű endoplazmatikus retikulum ciszternái között elhelyezkedő mitokondrium látható. Mellette fekete váladékszemcsék és lizoszómák vannak. A mitokondrium összes alkotóelemei (külső és belső membrán, kriszták, mátrix) jól megfigyelhetők. A mátrixban néhány 30–50 nm átmérőjű sötét granulum is látható. Ezek általában kalcium-foszfátot tartalmaznak, de ide gyűlik a sejtbe jutott mérgező nehézfém-ionok (pl. Pb2+, Cd2+, Zn2+ stb) egy része is. (Egér, mellékhere, hámsejt; TEM)

Krisztás típusú, pálcika alakú mitokondrium – II. A tipikus, hosszan megnyúlt, pálcika alakú mitokondrium festett hisztológiai metszeteken, vagy élő sejtekben fáziskontraszt mikroszkóppal tanulmányozható. Az ilyen preparátumok ugyanis elég vastagok ahhoz, hogy egy teljes, átlagosan 8 µm hosszú mitokondrium bennük legyen. Az elektronmikroszkópos célokra használt vékony metszetekben a kanyargós mitokondriumok, orientációjuktól függően, haránt vagy átlós irányban elmetszve, ovális, illetve elliptikus formájúak, csak igen ritkán kerül egy-egy mitokondrium hossztengelyével párhuzamos metszési síkban az EM-os készítményekbe. Ezért az ilyen felvételek többnyire megtévesztőek a mitokondriumok hosszát és számát illetően is. A képen látható mitokondrium aránylag rövid, külső és belső membránja jól azonosítható. Belső membránjának tarajos betűrődései a kriszták (cristae), mátrixában néhány denz szemcse található. Ezt, az ún. krisztás típusú mitokondriumot tartják alaptípusnak. (Denevér, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

Krisztás típusú, gömbölyded mitokondrium térbeli szerkezete Krisztás szerkezetű, gömbölyded, ún. szferoidális típusú mitokondriumok DER ciszternák és tubulusok között hasnyálmirigysejt mélymaratásos preparátumában. Ebben a sejttípusban elsősorban az apikális citoplazmában és a Golgi-komplex környékén találunk hasonló mitokondriumokat. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; mélymaratás – SEM)

Krisztás típusú, pálcika alakú mitokondrium térbeli szerkezete A párhuzamos ciszternákból felépülő, ún. lemezes DER-t tartalmazó citoplazma régiókra a megnyúlt alakú mitokondriumok jellemzőek. A mélymaratásos preparátumról készült képen krisztás típusú mitokondrium látható DER-ciszternák közé ékelődve. A hozzá kapcsolódó, sima felszínű csöves struktúra valószínűleg egy tubuláris lizoszóma töredéke. A fehérjeszekréciós sejtek bazális felében a DER-ciszternák között írták le ezt a lizoszóma típust, amelynek marker enzime a "trimetafoszfatáz" enzim. (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; mélymaratás – SEM)

Krisztás típusú mitokondrium térbeli szerkezete Mitokondrium képe mélymaratásos preparátumon. Látható, hogy a külső és a belső membrán, valamint a párhuzamos krisztamembránok szorosan egymáshoz tapadnak, szinte egységes lemezeket alkotnak. A mitokondrium körül durva felszínű ER ciszternák részletei azonosíthatók. (Patkány, májsejt; mélymaratás – SEM)

A mitokondriumok és a zsírsav-anyagcsere A mitokondriumok szerkezete változatos, sejttípusra jellemző. A bemutatott mitokondriumok nemcsak sűrűn helyezkednek el a citoplazmában, de krisztázottságuk is nagyobb mértékű az átlagosnál, így működésük is intenzívebb. A kép barna zsírszövet sejtjéről készült. A barna zsírszövet főleg a téli álmot alvó állatokban fejlődik ki az álmot megelőző periódusban. Sejtjeiben az átlagosnál jóval több mitokondrium található. Ezekre jellemző, hogy igen sok krisztát tartalmaznak, ezért nagy a belső membránrendszer felülete. Mindez azzal áll összefüggésben, hogy a zsírsavak szintézise, illetve elégetése is részben a mitokondriumokban történik. Az oxidáció során keletkező hő gyorsan emeli a testhőmérsékletet, ami a téli álomból való felébredés egyik fontos mozzanata. A mitokondriumok felett a sejtmag egy része látható,

megfigyelhetőek a maghártya pórusai is. (Denevér, barna zsírszövet; TEM)

Tubuláris típusú mitokondrium A tubuláris típusú mitokondriumok belső membránja párhuzamos csövecskéket alkot. A felvétel jobb oldalán az egyik mitokondriumban a tubulusok ferde-, illetve néhány esetben keresztmetszetben ismerhetők fel. (Hörcsög, mellékvesesejt; TEM)

A mitokondriumok elhelyezkedése a sejtben – I. Minél gyorsabb összehúzódásra képes a harántcsíkolt izom, annál rendezettebben helyezkednek el rostjaiban az ATP-t szolgáltató mitokondriumok. A képen látható fehérizomról készült hosszmetszetben megfigyelhető, hogy a rost minden szarkoméra emeletének saját mitokondrium garnitúrája van. (Patkány, fehérizom; TEM)

A mitokondriumok elhelyezkedése a sejtben – II. Gyakori jelenség, hogy a mitokondriumok szorosan tapadnak egy lipidcsepp felszínéhez. A kapcsolat jelentősége valószínűleg az, hogy lehetővé teszi a zsír könnyű, gyors felhasználását. A mitokondriumokban történik ugyanis a rövid szénláncú zsírsavak ß-oxidációja. A nyolcnál nagyobb szénatomszámú zsírsavak ß-oxidációja a peroxiszómák funkciója. A felvételen néhány közepes denzitású, gömbölyded lipidcsepp látható. Perifériájukon gyakran megfigyelhető egy keskeny, fekete határvonal, ami azzal magyarázható, hogy az ozmium sokkal jobban redukálódik a lipid és a környező citoplazma határfelületén. Erősebb nagyítású felvételek vizsgálatával megállapítható, hogy ez a réteg vastagabb és denzebb, mint a sejt membránjai, és a tipikus "trilamináris" struktúra is hiányzik belőle. Immuncitokémiai módszerekkel kimutatták, hogy a sejtváz bizonyos köztes filamentumait, például a vimentinfilamentumokat

tartalmazza. (Aranyhörcsög, májsejt; TEM)

A mitokondriumok elhelyezkedése a sejtben – III. A felvételen vese proximális tubulusának részlete látható, a hámsejtek bazális pólusával és az alattuk futó kapillárissal. A hámsejtek számtalan ujj alakú nyúlványa a transzportfelületet növeli, belsejükben krisztás-csöves típusú mitokondriumok vannak. A mitokondriumok elhelyezkedése a sejtben a sejttípustól és a funkciótól függ. Rendszerint a sok ATP-t igénylő organellumok közelében találjuk őket, jelen esetben a plazmamembrán élénk aktív transzportjához szolgáltatnak energiát. A képen megfigyelhető a hámsejtek alatti extracelluláris alaplemez, a lamina basalis. (Tengerimalac, vese; TEM)

A mitokondriumok elhelyezkedése a sejtben – IV. A felvételen egy spermium részlete látható. Az ostor kezdeti, nyaki szakaszát mitokondriumokból álló hüvely veszi körül, amely úgy jön létre, hogy a fonal alakú mitokondriumok szorosan az ostor köré csavarodnak. A szoros kontaktus miatt a mozgáshoz szükséges ATP-nek rövid utat kell csak megtennie a mitokondriumokból az ostor mozgató eleméig. Az ábra alsó részén a spermium fénymikroszkópos képe látható, a bekeretezett területről készült az elektronmikroszkópos felvétel. A hosszmetszeti kép közepén az ostor mikrotubuláris szerkezete húzódik, amelyet a feltekeredett

mitokondriumok vesznek körül. (Emberi spermium; TEM)

A mitokondriális DNS replikációja A képeken izolált, majd szénhártyára kiterített és foszforwolfrámsavval megfestett mitokondriális DNS molekulák láthatók replikáció közben. A nyilak a replikációs helyekre mutatnak. (TEM)

10. A KLOROPLASZTISZ

Proplasztisz Proplasztisz (PP) kis nagyítású (A ábra) és kinagyított képe (B ábra). Ez utóbbin a nyilak a plasztisz hártya belső membránjának betűrődéseit jelölik. A plasztisz (P) fejlődése fényben (C ábra) és sötétben (D ábra); C = kutikula; S = keményítő szemcse; E = etioplasztisz; a számozott nyilak a prolamelláris testekre mutatnak; (Avena sativa – zab –, csíranövény; TEM, A: 5300x, B: 77000x, C-D: 8000x)

A prolamelláris test szerkezete A prolamelláris test leggyakoribb szerkezete. A térrács alapegysége a tetraéder.

A proplasztisz > kloroplasztisz átalakulás egyes fázisai a: prolamelláris test a kiágazó protilakoidokkal; b: prolamelláris test felbomlása megvilágítás hatására; c: primer lamellák kialakulása; d: gránumok megjelenése; e: kifejlett gránum nagy felbontású keresztmetszeti képe.

Gránum keletkezése a prímér lamellán. (vázlat)

A gránum- és sztrómatilakoidok luminális kapcsolatai (vázlat)

A fagyasztva törés és maratás után látható felszínek nómenklaturája (vázlat)

Alga-kloroplasztisz – I. Az alga-kloroplasztisz keresztmetszeti képe ultravékony metszeten. S = kapcsolt U = szabad membrán-régiók E = plasztisz-hártya (Euglena gracilis; TEM, 30000x)

Alga-kloroplasztisz – II. Fagyasztva töréses replikán feltáruló törési felszínek. A preparátum elektronmikroszkópos fotóján jól azonosítható a négyféle törési felszín képe.(PFu, PFs, Efu, EFs) (Euglena gracilis; FTR – TEM, 64000x)

A törési felszínek I.

Egyirányú árnyékolással készült preparátum. (Hordeum vulgare árpa ; FTR TEM, 11700x)

A törési felszínek II. Körkörös árnyékolással készült preparátum. (Hordeum vulgare árpa ; FTR TEM, 100000x)

Valódi membrán-felszínek I. Negatív kontrasztosítással készült preparátum.

PSu partikulumok negatív festés után. Felduzzadt sztróma-tilakoid keresztben metszve. CF1 = coupling factor, azaz ATP-szintetáz, S = nyél. (Spinacia oleracea spenót ; TEM, 100000x)

Valódi membrán-felszínek – II. Fagyasztva maratással készült preparátum. A tilakoid külső felszíne. A gránumot alacsony sókoncentrációjú pufferben szétkapcsolták, majd a mintát azonnal lefagyasztották, megelőzendő a partikulumok vándorlását. (Spinacia oleracea – spenót –; TEM, 95000x)

Valódi membrán-felszínek - III. Fagyasztva maratással készült preparátum. A tilakoid luminális felszíne. (Spinacia oleracea – spenót –; TEM, 116000x)

A partikulumok elkeveredése – I. Alacsony sótartalmú közegben való inkubációt követően készített preparátum.

Valódi felszín. ES = egységes luminális felszín (Spinacia oleracea – spenót –, kloroplasztisz; FTR – TEM, 108000x)

A partikulumok elkeveredése – II. Alacsony sótartalmú közegben való inkubációt követően készített preparátum.

EF, PF = egységes E és P törési felszínek (Spinacia oleracea – spenót –, kloroplasztisz; FTR – TEM, 61000x)

Az elektron-transzport és a fotofoszforiláció vázlata

Fiatal plasztiszok kettéosztódása a és b kép: fiatal kloroplasztiszok; c kép: etioplasztisz osztódása.

Triciált timidin beépülése kloroplasztiszokba Bal oldali kép: fiatal kloroplasztiszok; Jobb oldali kép: idős kloroplasztiszok (Nicotiana rustica – kapadohány –; fénymikroszkópos autoradiográfia)

Periferiális elrendeződésű nukleoid (genofór)

Periferiális elrendeződésű nukleoid (azaz genofór: GE). Az A, B, C képeken a korong alakú kloroplasztisz átmetszetei láthatók. PL = periferiális lamella (Sphacelaria sp. – barnaalga faj; TEM, A: 24000x, B: 34000x, C: 32000x)

Szabálytalan elrendeződésű nukleoid-areák Szabálytalan elrendeződésű nukleoid-areák (nyillal jelölve A és C ábrán). Fibrózus szerkezetük a sztróma tripszines emésztése után jobban kivehető (nyílfej; B és D ábrán). (Beta vulgaris – cukorrépa –, levél; TEM, A-B: 18000x, C: 35000x, D: 45000x)

Cirkuláris kloroplasztisz-DNS

(Spinacia oleracea – spenót –; TEM)

Plasztisz-kromoszóma fizikai térképe Plasztisz-kromoszóma fizikai (restrikciós endonukleázokkal nyert) térképe (spenót kloroplasztiszból). A kinagyított inverz régiók a plasztisz rRNS-t, a betűkkel jelölt szegmentek a megfelelő aminosavak tRNS-eit kódolják.

Plasztisz-riboszómák és citoplazmatikus riboszómák pr = plasztisz-riboszóma cr = citoplazmatikus riboszóma pe = plasztisz-hártya (Chlamydomonas reinhardi; TEM)

A tilakoid membrán polipeptidek elrendeződésének egy lehetséges modellje

A piros színnel jelzett komponensek valamely vizsgálati anyagban a plasztomban kódoltnak mutatkoztak, a sárgával jelzettek strukturgénje a genomban lehet. (Az üresen hagyottakról nincs adat.)

11. A PLAZMAMEMBRÁN, A SEJT FELÜLETE

Szomszédos sejtek plazmamembránja – I. A képen két szomszédos hámsejt részlete látható, köztük csak szűk intercelluláris rés van, nyilakkal jelzett, párhuzamosan lefutó plazmamembránjaik csaknem összeérnek. A citoplazma kiterjedt durva felszínű endoplazmatikus hálózatot tartalmaz, melynek ciszternái szintén párhuzamosan rendeződnek. A sötét testek mitokondriumok. (Denevér, hasnyálmirigysejt; TEM)

Szomszédos sejtek plazmamembránja – II. A képen két szomszédos sejt plazmamembránjai (PM) láthatók erős nagyítással. Jól kivehető mindkét membrán ún. trilamináris struktúrája: a két sötét (denz) ozmiofil, valamint a középső, világosabb (kevésbé denz), ozmiofób réteg. Az egymással érintkező sejtek membránjai párhuzamosak, csak szűk intercelluláris térrel (IC) különülnek el. (Gyűrűsféreg, gliasejtek; TEM)

Szomszédos sejtek plazmamembránja – III. A fagyasztva töréses technikával készült preparátum elektronmikroszkópos képén két párhuzamosan futó plazmamembrán látható. A kevesebb intramembrán partikulumot tartalmazó lemez a mintáról letörött sejt plazmamembránjának E-felszíne (az extracelluláris térhez fagyott membránlemez törési felszíne; EF). A P-felszín (a citoplazmához fagyott membránlemez törési felszíne; PF) a törési sík alatt található sejt plazmamembránjához tartozik, és sokkal több intramembrán partikulumot tartalmaz az E-felszínnél. A nyilak a két sejt plazmamembránjaiban futó törési felszínek közötti "ugrásra" mutatnak. (Patkány, bélhámsejt; FTR - TEM)

A mielinhüvely A Schwann-sejtek plazmamembránjából képződő speciális struktúra a velőshüvelyű idegrostok ún. mielinhüvelye. Kialakulásakor az axon bemélyed a Schwann-sejtbe, majd membránkettőzet csavarodik köré, amelyből a citoplazma teljesen kiszorul. A koncentrikusan feltekert, rétegzett mielinmembrán érintkező felületei szorosan összetapadnak. A képen a plazmamembrán citoplazmatikus oldalainak (X), és extracelluláris oldalainak (Y) összetapadása látható. A mielinhüvely gyakran használt objektum a plazmamembrán tanulmányozására, annak ellenére, hogy lipid- és fehérjeösszetétele különbözik a plazmamembrán más részeitől. (Egér, idegrost keresztmetszet; TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a mikrobolyhok – I. A szabad sejtfelületen gyakran specializált struktúrák alakulnak ki. Ilyenek a mikrobolyhok (microvillus; MV) is, amelyeknek felületnövelő és szűrő szerepük van. A felvételen látható bélhámsejtet zsírfelszívás folyamata közben rögzítették. A mikrobolyhok által megnövelt membránfelületen megy végbe a kis molekulájú anyagok és az ionok felvétele, míg a nagyobb részecskék pinocitózissal jutnak a sejtbe. Pinocitózisra a bolyhok tövénél látható membránbetűrődések utalnak. A SER tubuláris elemeiben lipidcseppek vannak. (Patkány, patkóbél, hámsejt; TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a mikrobolyhok – II. A felvétel fagyasztva törés során kettéhasadt mikroboholy membránok két, jól elkülöníthető felszínét demonstrálja. Az E-felszín (EF) lényegesen kevesebb intramembrán részecskét tartalmaz, mint a komplementer, citoplazmához fagyott lemez P-felszíne (PF). A törés a fehér nyilakkal jelölt területeken úgy következett be, hogy a P- és E-felszínek egyazon mikroboholyhoz tartoznak. Ezeket egymástól a mikroboholy belső átmérőjével megegyező vastagságú törési lépcső választja el. A mikrobolyhok csúcsain, mindkét tört felszínen igen kevés partikulum található. (Z - zárószövedék; TJ - tight junction; M - mitokondrium) (Patkány, bélhámsejt; FTR - TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a glikokálix – I. Számos sejtféleség szabad felszínén elágazó, finom fonalakból álló felszíni bevonat, glikokálix (glycocalyx) van. Ezt részben a plazmamembrán integráns glikoproteidjei és glikolipidjei, részben asszociált glikoproteidek vagy összetett cukormolekulák alkotják. Jól vizsgálható glikokálix található pl. a gyomor-béltraktus egész hosszában, a hámsejtek felszínén. A képen bélhámsejtek apikális felszíne látható két egymás melletti boholy hosszmetszetén. A felszívóhám mikrobolyhai által alkotott felszíni zónát, a pálcikaszegélyt (kefeszegély) a bélüreg felé sajátos bevonat (surface coat) határolja. Ezt részint proteoglikánok (korábban: mukopoliszacharidok), részint szekréciós poliszacharidok építik fel. (Denevér, patkóbél; TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a glikokálix – II. A képen két szomszédos bélboholy hengerhám-sejtjeinek csúcsi részei láthatók a felszíni bevonattal, amiről eredetileg úgy gondolták, hogy a kehelysejtek által termelt nyálkának a sejtek felszínére tapadt rétege. Valójában azoknak a hámsejteknek a terméke, amelyeknek a felszínét borítja. Erős nagyítással jól látható, hogy az elágazó rostokból álló felszíni bevonat fonadékot képez a pálcikaszegély mikrobolyhain. A mikrobolyhok oldalán található filamentumok sokkal rövidebbek, mint a mikrobolyhok csúcsán lévők. Két szomszédos bélboholy egymás felé tekintő sejtjeinek mikrobolyhai nem érintkeznek egymással, a felületükön sűrű bevonatot képező glikokálix-filamentumok miatt. Valószínű, hogy ez a felszíni réteg gátként viselkedik a nagyobb részecskék számára, míg az emulgeált lipidek, kolloidok és oldatban lévő anyagok átjutnak rajta a mikrobolyhok közötti hasadékokba. (Macska, bélhámsejt; TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a glikokálix – III. A képen erős nagyítású felvétel látható a bélhámsejtek mikrobolyhait borító glikokálix filamentumokról. Ezek a mikrobolyhok csúcsain 2,5 – 5,0 nm vastagságúak és 0,1 – 0,5 µm hosszúságúak. Jól kivehetően többszörösen elágazódnak, és az elágazás helyén általában valamivel vastagabbak. Alapi részük összefügg a membrán külső rétegével (nyilak), és az egymás melletti mikrobolyhokról kiinduló filamentumok hálózattá kapcsolódnak össze. (Denevér, bélhámsejt; TEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a glikokálix – IV. Sok sejttípus annyira kevés poli-, illetve oligoszacharid oldalláncot visel a plazmamembránjának külső felszínén, hogy a glikokálix szokványos elektronmikroszkópi preparátumon nem látható, a cukrok jelenlétét csak külön eljárással lehet kimutatni. A cukrokhoz specifikusan kötődő glikoproteidek, a lektinek jól használhatók erre a célra. Ha egy specifikus lektinmolekulához megfelelő méretű műgyanta gömböcskéket kötnek, akkor a glikokálix specifikus molekuláinak jelenléte a sejtfelszínen SEM-ben is kimutatható. Az "A" képen látható sejt felszínén a lektin-receptorokat lektin-kötött műgyanta golyócskákkal mutatták ki. A "B" képen olyan sejt felszíne látható, amelyen a lektinreceptorok nem jelölődtek: a marker gömböcskék a kontrol sejt felszínén nincsenek jelen. (SEM)

A sejthártya felületi struktúrái: a glikokálix – V. Kétfajta specifikus lektinreceptor egyidejű kimutatása a sejtfelszínen műgyanta gömböcskékkel jelölt lektinek segítségével. A különböző lektinekhez különböző átmérőjű golyócskákat kötöttek. A nagy nagyítású betéten a kétféle méret jól azonosítható (széles nyíl, nyílfej). (SEM)

A csilló plazmamembránja

A csillók felszínét is specializált plazmamembrán borítja. A csillók (Ki) tövében az intramembrán részecskék ún. nyakláncot alkotnak (fehér

nyilak). A nyaklánc gyöngyszemei a csillómozgásban játszanak szerepet, mint feszültségfüggő Ca2+-csatornák. Amikor a sejt plazmamembránján terjedő ingerületi hullám eléri a csilló tövét, a csatornák megnyílnak, és a környezetből Ca2+-ionokat engednek be a csillóba. Ez az ionkoncentráció-növekedés indítja be a csilló lecsapását. (Cy - citoplazma; Ki - csilló; B - plazmamembrán E-felszíne; A - plazmamembrán P-felszíne; Mv - mikroboholy) (Patkány, trachea, hám; FTR - TEM)

Csillós hám apikális felszíne A hosszú nyúlványokat, pontosabban csillókat viselő sejtek a csillós hámsejtek (nyíl), míg a csak rövid mikrobolyhokkal borított sejtek (G) a nyálkatermelő kehelysejtek. (Patkány, trachea, hám; SEM)

A bazális labirintus A számottevő anyagtranszportot folytató hámsejtekben gyakran kialakul a szövettanban bazális csíkolatnak, az elektronmikroszkópos morfológiában pedig bazális labirintusnak nevezett felületnövelő struktúra. A bazális plazmamembrán sok helyen betüremkedik a sejtek belsejébe, a hámsejtek bazális felszíne mentén pedig mindig megtalálható a sejtek által termelt réteg, az alaphártya (lamina basalis; LB), amely fehérjéket, glikoproteideket, proteoglikánokat (korábban mukopoliszacharidokat) és glikozamino-glikánokat tartalmaz. Figyeljük meg, hogy az alaphártya a kapilláris endotéliumsejtek bazális pólusán is jelen van! (Tengerimalac vese, proximális tubulus; TEM)

12. A SEJTFAL; A FAL-MEMBRÁN KOMPLEXEK

A diktioszómák részvétele a sejtfal-képzésben – I. Sejtfal-poliszaharidok diktioszomális eredetének autoradiográfiás bizonyítéka A jelölés H3-D-glükózzal történt. (Juhar rostacsőtag vastagodó fala)

A diktioszómák részvétele a sejtfal-képzésben – II. Sejtfal-poliszaharidok diktioszomális eredetének citokémiai bizonyítéka A citokémiai eljárás lényege, hogy a poliszaharidokat perjódsavval oxidálják, a keletkezett aldehid-csoportokhoz thiocarbohydrazidot kötnek, majd pedig ehhez egy ezüst-tartalmú fehérjét, ami elektrondenz. (Triticum gyökérsüveg-sejt, 15000x)

A diktioszómák részvétele a sejtfal-képzésben – III. Sejtfal-poliszaharidok (pektin és hemicellulóz) szintézisének szkémája a szekréciós vezikulákban. PS = lefűzűdő komplex sejtmembrán invagináció (pool oses-P sugar nucleotids)

Preformált sejtfal-lemezkék keletkezése a diktioszómában A Chrysochromulina sárgásmoszat (A kép) sejtfala kétféle formájú (I és O) lemezkék (C és D scanning ELMI felvétel) kettős rétegéből áll (B kép). A lemezkék felismerhetőek a diktioszóma-ciszternákban az érési oldal közelében. Mindkét féle lemezke ugyanabban a diktioszómában keletkezik váltakozva és a helyes pozícióban. (Chrysochromulina sárgásmoszat; A: 1750x, B: 10000x, a többi 30000x)

A sejtlemez keletkezése – I. A sejtlemez fúziójának fázisai keresztmetszeti képeken Lactuca sativa gyökércsúcs OsO4+K3Fe(CN)6 fixálással, ami specifikusan kontrasztosítja az ER-t. A diktioszóma-eredetű vezikulumok a sejt osztódási síkjába vándorolnak, ebben feltehetően a magorsó mikrotubulusai irányítják őket. Itt az ER-tubulusokkal szoros kontaktusban rétegbe rendeződnek, miközben denzitásuk megnő, majd fuzionálnak.

A denzitás-változások: feltehetően a Ca-tartalom változásait jelzik. A fúziós vezikulumok (FV) között áthúzódó ER-tubulusokból plazmodezmák lesznek. Ve = diktioszóma-vezikulum (Lactuca sativa -saláta-, gyökércsúcs, OsO4 + K3Fe(CN)6 fixálással, 41000x)

A sejtlemez keletkezése – II. A sejtlemez fúziója felülnézeti képeken Lactuca sativa gyökércsúcs OsO4+K3Fe(CN)6 fixálással, ami specifikusan kontrasztosítja az ER-t. A diktioszóma-eredetű vezikulumok a sejt osztódási síkjába vándorolnak, ebben feltehetően a magorsó mikrotubulusai irányítják őket. Itt az ER-tubulusokkal szoros kontaktusban rétegbe rendeződnek, miközben denzitásuk megnő, majd fuzionálnak. A denzitás-változások: feltehetően a Ca-tartalom változásait jelzik. A fúziós vezikulumok (FV) között áthúzódó ER-tubulusokból plazmodezmák lesznek. Ve = diktioszóma-vezikulum (Lactuca sativa -saláta- gyökércsúcs OsO4 + K3Fe(CN)6 fixálással, 45000x)

A cellulóz-mikrofibrillum keletkezése a plazmalemmában – I. A cellulóz-mikrofibrillum feltételezett keletkezése a plazmalemmában, a cellulóz-szintetáz rozetta-alakú partikulum-csoportjaiban. A primer sejtfal keletkezésekor az elszórt rozettákból rendezetlen irányú mikrofibrillumok lépnek ki. Feltehető, hogy eközben a rozetták mozognak is a membránban. (Vázlatos rajzok Micrasterias zöldalga fagyasztva-töréses elektromnikroszkópos vizsgálata alapján)

A cellulóz-mikrofibrillum keletkezése a plazmalemmában – II.

A cellulóz-mikrofibrillum feltételezett keletkezése a plazmalemmában, a cellulóz-szintetáz rozetta-alakú partikulum-csoportjaiban. Szekunder sejtfal képződésekor a rozetták változó méretű, de szabályos rendezettségű csoportokat alkotnak. A rozettákból kilépő 5 nm átmérőjű mikrofibrillumok többesével vastagabb, és egymással párhuzamos fibrillumokká szerveződnek. (Vázlatos rajzok Micrasterias zöldalga fagyasztva-töréses elektromnikroszkópos vizsgálata alapján)

A sejtfal szerkezete – I. A primer falban a cellulóz mikrofibrillumok lefutása rendezetlen. (Valonia ventricosa)

A sejtfal szerkezete – II. A szekunder sejtfalban a mikrofibrillumok lefutási iránya egy-egy alrétegen belül többé-kevésbé párhuzamos. Az egymásra következő alrétegekben ez az irány rendre elfordul (ebben az algafajban szabályszerűen 60°-kal). (Valonia ventricosa)

A cellulóz-mikrofibrillumok – I. A cellulóz-mikrofibrillumok rendezettségi irányát feltehetően a plazmalemma alatt húzódó mikrotubulusok elrendeződése határozza meg. Mikrotubulusok a sejtfelszín közelében, részben hosszmetszetben. X = a plazmalemma felszínnel párhuzamos metszetei; B környékén a mikrotubulusok hosszmetszetben; B' közelében keresztmetszetben. (Phleum pratense gyökércsúcs sejt, 39000x)

A cellulóz-mikrofibrillumok – II. A cellulóz-mikrofibrillumok rendezettségi irányát feltehetően a plazmalemma alatt húzódó mikrotubulusok elrendeződése határozza meg. Mikrotubulusok a plazmalemma alatt, keresztmetszetben. (Phleum pratense gyökércsúcs sejt, 240000x, betét: Juniperus chinensis gyökércsúcs sejt 1000000x, negatív festés)

A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix- poliszaharidok – I. A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix-poliszaharidok, ezek bomlása és a mikrofibrillumok átrendeződése A xiloglukán (hemicellulóz) és az arabino-galaktán valamint a ramnogalakturonán (pektinek) térhálós elhelyezkedése.

A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix- poliszaharidok – II. A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix-poliszaharidok, ezek bomlása és a mikrofibrillumok átrendeződése A sejtfalban levő enzimfehérjék feltételezett szerepe a mikrofibrillumok egymáshoz képest történő elmozdulásában.

A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix- poliszaharidok – III. A cellulóz-mikrofibrillumokat összekötő mátrix-poliszaharidok, ezek bomlása és a mikrofibrillumok átrendeződése

Az auxin feltételezett szerepe a sejtfalnak a növekedéshez szükséges "fellazításában". Eszerint az auxin egy proton-pumpát aktivál a plazmalemmában, a sejtfalba kilépő H+ ionok pedig a bontó-enzimek aktivitásához szükséges savas pH-t biztosítják.

Példák adkrusztációra és inkrusztációra a sejtfalban – I. Védő és párolgáscsökkentő kutin-kiválás bőrszöveti sejt külső falán (Cu = kutin-réteg). (Apium levél, 100000x)

Példák adkrusztációra és inkrusztációra a sejtfalban – II. Sporopollenin-berakódás pollenszemek külső falába. A sporopollenint a képen ugyancsak látható, igen vékony sejtfallal bíró tapetum-sejtek termelik. Sp = sporopollenin tartalmú testek E = exine (a pollenfal külső rétege) (Saintpaulia -fokföldi ibolya- portok részlete, 6700x)

Példák adkrusztációra és inkrusztációra a sejtfalban – III. Hálózatosan vastagodott pollenfal scanning elektronmikroszkópban. (Lilium longiflorum, A kép 640x, B kép 4500x, C kép 13500x)

Transzfer-sejtek sejtfal-sejtmembrán komplexe A kép: A transzfer-sejtek felismerhetőek fénymikroszkóposan is a sejtfalak "bolyhos" kialakulásáról. A metszet egy pillangós virágú növény gyökérgümőjéből készült, ahol a sejtekben élő Rhizobium-baktériumok által megkötött légköri nitrogén szerves vegyületek formájában a transzfersejteken át jut felfelé irányuló szállítópályára, a faelemekbe. B kép: A szállítónyalábnak a szárat és a levelet összekötő zónájában a tracheákat körülvevő faparenchyma-sejtek transzfer-sejtekké alakulnak. Ezekben a sejtmembrán és sejtfal együttes betűrődései nagymértékben megnövelik a tényleges sejtfelszínt, ami kedvez az apoplasztból a szimplasztba, vagy a szimplasztból az apoplasztba történő transzportnak. (A: pillangós gyökérgümő, 600x; B: Galium aparine - galaj - 12000x)

Hidrofób sejtfal-sejtmembrán komplex – I. Caspary-csíkos endodermisz A gyökér központi hengerét körülvevő primer endodermisz radiális falaiban a berakodó szuberin elzárja az apoplaszt transzport útját. Így a talajoldatok csak az endodermisz-sejtek membránjain áthaladva juthatnak be a központi hengerbe. CS = Caspary-csík. (Limonium gyökér, 140000x)

Hidrofób sejtfal-sejtmembrán komplex – II. Mirigyszőrök nyélsejtjének fala Mirigyszőrök nyélsejtjének (SC) falában a kutin (vagy a szuberin) berakódása (csillaggal jelölve) megakadályozza a kiválasztott termék visszaszivárgását az epidermisz irányába. Az A ábrán a mirigyszőr hosszmetszete, a B ábrán a mirigyszőr nyélsejtjének berakódásos sejtfal részletének metszete látható. (Lamium - árvacsalán- levél mirigyszőre, A: 4800x, B: 30000x)

Plazmodezmák – I. Bal oldali kép: plazmodezmák (Pd) keresztmetszetben a sejtfal síkjában húzódó metszeten, UM = unit membrane Jobb oldali kép: plazmodezmák hosszmetszetben; a sejtfalra merőleges metszeten.

(Bal oldali kép: Triticum aestivum -búza- porzószál, 130000x, Jobb oldali kép: búza levél, 60000x)

Plazmodezmák – II. Plazmodezmák hosszmetszetben és keresztmetszetben OsFeCN fixálás után. Az ER-ciszternák denzitása nem terjed be a feltehetően zárt dezmotubulusokba (csillaggal jelölve). (Lactuca sativa - saláta - gyökércsúcs, 110000x, 100000x, alsó sor 210000x)

13. SEJTKAPCSOLÓ STRUKTÚRÁK

A junkciós komplex szerkezete – I. A rajz a sejtkapcsoló struktúrákat szemlélteti, amelyek a legtöbb hámsejt apikális pólusának közelében meghatározott rendben helyezkednek el, és jellegzetes, ún. junkciós komplexet alkotnak. Részei: a zonula occludens, a zonula adherens és a dezmoszóma. Feliratok: 1/ mikroboholy 2/ szoros sejtkapcsolat (zonula occludens) 3/ öv-dezmoszóma (zonula adherens) 4/ dezmoszóma 5/ tonofilamentumok 6/ mikrotubulus keresztmetszetek 7/ mikrofilamentumok (Gerinces hámsejtek)

A junkciós komplex szerkezete – II.

A sejtkapcsolatok különböző formái jellegzetes együttes, a junkcionális komplex képében jelennek meg a legtöbb hámsejttípus apikális pólusának közelében. A szoros sejtkapcsolat (zonula occludens vagy tight junction) övként futja körül a sejtet, és kapcsolja össze azt szomszédaival. Az öv szélessége az 1-es és 2-es jelölés közötti szakasz. Területén a két szomszédos plazmamembrán extracelluláris hidrofil, egyben ozmiofil rétege összetapad, úgy, hogy köztük határfelület nem észlelhető, ún. pentalamináris membrán alakul ki. A szoros kapcsolat területén a két sejt között kismolekulák és ionok első közelítésben nem diffundálhatnak át, miáltal a hámok ozmotikus és elektrosztatikus gradienst képeznek a lumen és az alatta lévő intercelluláris tér között. Vagyis, a szoros sejtkapcsolat gátolja a sejtek közötti, ún. paracelluláris transzportot. Ezt korábban teljes impermeabilitásként képzelték el. Újabb adatok szerint azonban a zonula occludens finoman szabályozza a rajta keresztül történő anyagáramlást, miközben struktúrája (pl. a vonalrendszer bonyolultsága) is dinamikusan változik. Mindenesetre, a kismolekulák és ionok csakis a hámsejtek ellenőrzése alatt, transzcelluláris vagy paracelluláris transzport útján juthatnak át a hámokon. A 2-es és 3-as jel között a zonula adherens, más néven övdezmoszóma húzódik. Ennek területén a sejtek távolsága aránylag nagy (~20 nm), a membránok szabályosak, párhuzamosak. A zonula adherenst aktinfilamentumok horgonyozzák a sejtvázhoz. A mikrobolyhok tövében filamentumokból álló váz, a terminális vagy zárószövedék (Z) látható. Ehhez kapcsolódik a mikrobolyhok tengelyváza. A zárószövedék specializált része mind a zonula occludenshez, mind pedig a zonula adherenshez kapcsolódik. Utóbbi esetben a plazmamembránnal párhuzamos sötét, lemezszerű "anyagsűrűsödés" is megfigyelhető (A). Ez a lemez is övszerűen fut körbe a plazmamembrán alatt.

A junkciós komplex következő alkotóeleme, a dezmoszóma a 4-es és 5-ös jel között helyezkedik el. Ez nem övszerű, csak foltszerű területet foglal el a sejtfelszínen. A plazmamembrán intracelluláris felszínén mindkét sejtben egy elektrondenz anyagból álló korong (macula densa) van, amelyekhez a sejtváz gyökérszerű rostjai, a tonofilamentumok (keratin és egyéb filamentumok) kapcsolódnak. (Patkány, patkóbél, bélhámsejtek; TEM)

A szoros sejtkapcsolat mint zárószerkezet A szoros sejtkapcsolat gátat képez a kisebb molekulák, ionok sejtek közötti, ún. paracelluláris passzív transzportjának. Az élő szövet érhálózatába injektált elektronszóró lantán-hidroxid oldat a hámsejtek bazális pólusa felől csak a szoros sejtkapcsolatokig képes diffundálni, és a két sejt közötti rést fekete színű lerakódásként megjelöli. A felvételen a nyíllal jelzett helyen van egy rendkívül keskeny, metszetében pontszerű zonula ocludens. Ezen kívül látható a lumenbe nyúló mikroboholy (M) és egy zimogén granulum (Z). (Patkány, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A szoros sejtkapcsolat szerkezete – I. A fagyasztva töréssel készült preparátumon a keresztben eltört mikrobolyhok (MV) alapján azonosítható a bélhámsejt apikális pólusa. A mikrobolyhok tövében övszerűen húzódik a szoros sejtkapcsolat (zonula occludens, tight junction, TJ), amelynek területén speciális intramembrán struktúra alakul ki. Ez lineáris kiemelkedések meanderező hálózata, amelyet olyan intramembrán részecskék alkotnak, amelyek a két érintkező plazmamembrán mind a négy lipidrétegén áthatolnak. A hálózat jobban tanulmányozható a plazmamembrán citoplazmához fagyott P-felszínén (PF) mint az E-felszínen (EF) (Patkány, patkóbél, bélhámsejt; FTR - TEM)

A szoros sejtkapcsolat szerkezete – II. Kiterjedt szoros sejtkapcsolat (TJ) képe hámsejt plazmamembránjának fagyasztvatört P-felszínén (PF). Megfigyelhető, hogy a plazmamembrán P-felszínén sokkal sűrűbben helyezkednek el az intramembrán részecskék, mint az E-felszínen (EF). A kép alján az E-felszínhez tartozó sejt citoplazmája is látható, míg a P-felszínt mutató sejt citoplazmája a kép síkja mögé esik. (Egér, ondóhólyag, hámsejt; FTR - TEM)

A szoros sejtkapcsolat szerkezete – III. Szoros sejtkapcsolat (zonula occludens) nagy nagyítású, fagyasztva töréses képe. A szoros sejtkapcsolat (TJ) ún. fonalrendszere a P-felszínen kiemelkedés (PF), míg az E-felszínen árokszerű mélyedés (EF) formájában tűnik elő. Az intramembrán fonalak sok helyen kereszteződnek, hálózatot képeznek. A két szomszédos sejt fonalrendszere azonos mintázatú hálózatot képez, amely egymáshoz kapcsolódva első közelítésben lehetetlenné teszi a sejtek közötti paracelluláris transzportot. A zárt zonula occludens a paracelluláris diffúzió számára impermeábilis. Egyre több adat van azonban arra, hogy a zonula occludens permeábilitását a sejtek, pl. környezeti hatásokra szabályozni képesek, és bizonyos molekulákat válogatva, specifikus transzporttal átengednek. (Patkány, bélhámsejt; FTR – TEM)

A dezmoszóma szerkezete – I., II. bal oldali kép: A dezmoszómák struktúrája bizonyos fokig eltérő lehet a különböző szövetekben. Az úszóhólyag hajszálereit bélelő endotélium sejtekben a dezmoszómák különösen fejlettek, és komponenseik jól azonosíthatók. A szomszédos sejtek plazmamembránjai a dezmoszóma régiójában egyenesek, egymással párhuzamosan futnak, és egy kb. 22 nm vastagságú teret zárnak közre. Ezt az intercelluláris teret keskeny, denz középlemez osztja kétfelé. A sejtmembrán belső rétegéhez kb. 11 nm vastagságú, homogén, denz réteg (macula densa) kapcsolódik, amelyhez egy kissé alacsonyabb denzitású, finom filamentumokból összefonódott, hálózatszerű köteg – az ún. tonofilamentumok – illeszkedik. Ennek fő komponensei az intermedier filamentumok közé sorolt keratinfilamentumok. jobb oldali kép: Erősebb nagyítással, jobb felbontással készült felvétel a dezmoszóma szerkezetéről. (balra: Ördöghal, kapilláris, endotélium; TEM jobbra: Gőte, epidermisz; TEM)

Dezmoszóma és hemidezmoszóma A dezmoszómák igen nagy számban fordulnak elő a többrétegű laphámban. A mellékelt ábra egyik felvételén (bal oldalt) három egymáshoz igen közel fekvő dezmoszóma látható, a szomszédos sejtek hullámosan futó plazmamembránjain. Mindhárom esetben jól azonosíthatók a dezmoszóma elemei: a macula densa, a tonofilamentumok, továbbá az intercelluláris tér denz sávja. A másik felvételen (jobb oldalt) többrétegű laphám legalsó sejtrétegében, a sejtek bazális plazmamembránján kialakuló hemidezmoszómák láthatók. A hemidezmoszómák csupán morfológiailag hasonlítanak a dezmoszómákra. Míg utóbbiak sejt - sejt kapcsolatokat létesítenek, addig a hemidezmoszómák sejt - extracelluláris mátrix kapcsolatokat tartanak fenn. A dezmoszómák adhéziós fehérjéi a kadherinek, míg a hemidezmoszómáké az integrinek családjába tartoznak. (Hörcsög, pofazacskó, hámsejtek; TEM)

A dezmoszóma szerkezete – III. Fagyasztva töréssel készült preparátumon hámsejtek plazmamembránjának P-felszíne (PF), illetve E-felszíne (EF) látható. A D-vel jelzett struktúrák a dezmoszómák fagyasztva tört felszínei. Az intramembrán partikulumok foltokba csoportosulva rendszertelenül helyezkednek el a dezmoszomális membránfelületen. A betétképeken a törés a dezmoszóma területén lépett át az egyik szomszédos sejt plazmamembránjából a másikba. A lépcsőt az intercelluláris résbe rajzolt fehér nyíl mutatja, a GJ jelű struktúra egy réskapcsolat (gap junction) E-felszíni képe. (Hámsejt; FTR - TEM)

A réskapcsolat A fagyasztva töréses preparátumon a plazmamembrán P-felszíne látható. A szabályos méretű, szoros elrendeződésű globulusok a réskapcsolat (gap junction, GJ) egységei. A kapcsolás területén kívül eső globuláris részecskék változó átmérőjűek és megoszlásúak. A réskapcsolat intramembrán részecskéi mindig jobban kiemelkednek a P-, mint az E-felszínen. A réskapcsolat alegységei a konnexin (connexin) nevű globuláris proteinek (intramembrán részecskék), amelyek áthidalják a plazmamembránt, elérik annak külső felszínét, és érintkeznek a szomszédos sejt hasonló elemeivel. Hidrofil csatornát képeznek, ezzel lehetőséget teremtenek a két szomszédos citoplazma között ionok és kis molekulájú anyagok transzportjára. Feltehető, hogy mind az embrionális, mind a kifejlett szervezetben a különböző jelzőanyagok transzportja, elektromos jelek továbbítása a réskapcsolat általános és fontos feladata. Ezért a réskapcsolatot elektromos szinapszisnak is nevezik. A gap junction ritkán használt elnevezése: nexus. (FTR –TEM)

A fascia adherens, az Eberth-féle vonal A szívizom egymást követő sejtes elemei bonyolult felszínű, változó hosszúságú, lépcsőzetes sejtkapcsoló elemekkel illeszkednek egymáshoz. A fénymikroszkópban is látható Eberth-féle vonalak területén az érintkező sejtmembránok hullámos lefutásúak. A felvételen szívizom hosszmetszete látható négy különböző magasságban elhelyezkedő Eberth-féle vonallal (E), amelyeket hosszanti irányban kötnek össze a viszonylag egyenes lefutású, specializálatlan sejthatárrészletek. Finom szerkezetüket tekintve az Eberth-féle vonalak a hámsejtek közötti zonula adherensre emlékeztetnek, de azzal ellentétben nem egy szűk, övszerű területre korlátozódnak, hanem nagy kiterjedésűek, ezért a fascia adherens elnevezést kapták. (Macska, szív, szemölcsizom; TEM)

A desmosoma septata Gerinctelen állatok hámsejtjeiben fordul elő az ún. desmosoma septata, melynek jellegzetes, "rekeszes" szerkezete van. A két párhuzamos membránt intercelluláris anyag köti öszsze, ami érintőleges metszetben párhuzamos vonalak vagy hexagonális rajzolat képét mutatja. Kimutatták, hogy a réskapcsolathoz hasonlóan ezen a sejtkapcsolaton keresztül is ionáram formájában terjedhet az ingerület sejtről sejtre. Tehát a dezmoszóma septata is elektromos szinapszisként működik. (Drosophila lárva, epidermisz sejt; TEM) A sejt és az aljzat kapcsolata A sejttípusok túlnyomó többsége csakis az aljzathoz letapadva tenyészthető. A felvételen a rendkívül primitív felépítésű egysejtű, az Entamoeba sejt-aljzat kapcsolata látható. A sejt részben nagyobb foltokban, részben csak pontszerűen, mintegy lábacskákkal tapad az aljzathoz. (Entamoeba histolytica; TEM)

Homotipikus sejt-sejt adhézió – I. Az aljzatra letapadva tenyésző sejtek gyakran egymáshoz is kapcsolódnak. Ez a kapcsolódás többnyire egyszerűbb módon valósul meg, mint a szöveti sejteké. A kép közepén látható Entamoeba sejt három másik társával is sejtkapcsolatot alakított ki. Plazmamembránjaik érintkező (nyilakkal jelölt) szakaszai között sötét, elektrondenz anyag létesít kapcsolatot. Az azonos típusú sejtek között létrejött kapcsolatot homotipikus adhéziónak vagy junkciónak szokás nevezni. (Entamoeba histolytica; TEM)

Homotipikus sejt-sejt adhézió – II. Két Entamoeba sejt plazmamembránjainak érintkező szakaszait mutatják a képek. Az alsó, erős nagyítású képen látható, hogy a kapcsolatot a sejtburok, vagyis a glikokálix hozza létre. Az azonos típusú sejtek között létrejött kapcsolatot homotipikus adhéziónak vagy junkciónak szokás nevezni. (Entamoeba histolytica; TEM)

Heterotipikus adhézió A képen a bél lumenében, a bolyhok között tartózkodó Entamoeba (nyíl) látható, mely több bélhámsejt mikrobolyhaihoz is kapcsolódik. A különböző típusú sejtek, valamint a sejt és az extracelluláris mátrix (vagy aljzat) közötti kapcsolatokat a heterotipikus sejtkapcsolatok közé sorolják. (Entamoeba histolytica; TEM)

14. A SEJTVÁZ (CYTOSKELETON)

A sejtváz szövedéke A felvételen kapilláris endotéliumsejt mélymaratással feltárt sejtváza látható. A citoszkeleton komponenseit ezzel a módszerrel még nem azonosították. Tekintve, hogy a különböző vázelemekhez egyéb fehérjék (ún. asszociált proteinek) kötődnek, az itt látható rostrendszer elemeinek vastagsága nem feltétlenül képezheti az azonosítás alapját. A sejtvázat a 20-26 nm vastag mikrotubulusok, a kb. 12 nm átmérőjű, ún. vastag vagy miozinfilamentumok, a 10 nm átmérőjű köztes, intermedier filamentumok, és a 6-8 nm átmérőjű vékony, aktinfilamentumok alkotják. Az intermedier filamentumok többfélék és sejttípusra is jellemző az előfordulásuk. Ultrastrukturális szinten csak immuncitokémiai módszerekkel azonosíthatók. (Kapilláris, endotéliumsejt; mélymaratás, SEM)

Az ektoplazma A citoplazma legkülső rétege, az ektoplazma sajátságos szerkezetű, viszonylag homogén, organellumok nincsenek benne. Számos sejttípusban ez a zóna igen feltűnő, mivel sok mikrofilamentális és mikrotubuláris sejtvázelemet tartalmaz, amelyek az organellumokat távoltartják a plazmamembrántól. Mind a középen látható sejtben, mind a környező sejtekben igen sok pinocitotikus vezikula van. (Ördöghal, trombocita; TEM)

A gliális filamentumok Az idegrendszer gliasejtjeinek nyúlványaiban igen sok filamentum van. Ezek rendszerint a gliasejt nyúlványainak hossztengelyével párhuzamosan futnak, és néhány közülük a hámsejtek tonofilamentumaihoz hasonlóan dezmoszómákban végződik. A felvételen látható gliasejtnyúlványok, hol hossztengelyükkel párhuzamosan kerültek a metszési síkba, hol pedig azzal szöget bezárva. Ennek megfelelően a filamentumok is hossz-, haránt vagy keresztmetszetben láthatók. A felvétel közepén jól kivehetők a dezmoszómához futó filamentumok. A gliasejtekre specifikusan jellemző gliális filamentumok az intermedier filamentumok közé tartoznak. Mivel gliális eredetű tumorsejtekben is jelen vannak, immuncitokémiai kimutatásuknak diagnosztikai értékük van. (Gyűrűsféreg, idegtörzs; TEM)

A harántcsíkolt izom szerkezete, a szívizom – I. Az izmok kontraktilitásáért, összehúzékonyságáért a vastag miozin- és a vékony aktinfilamentumok felelősek. A kétféle mikrofilamentum

rendezettsége különösen magas fokú a harántcsíkolt miofibrillumokban, a szív- és a vázizom jellemző összetevőiben. Az ernyedt állapotban rögzített szívizomból készült hosszmetszeti képen jól azonosíthatóak a sötét, széles A-csíkok (A), amelyek közepén

húzódik az M-vonal (M-vonal). A közöttük futó világos I-csíkokat (I) a denzebb Z-vonal (Z-vonal) vágja ketté. A Z-től Z-ig terjedő miofibrillumszakasz, a szarkoméra tekinthető alapegységnek. (Macska, szív, szemölcsizom; TEM)

A harántcsíkolt izom szerkezete, a szívizom – II. A képen a szívizom egy szarkomérája látható, erős nagyítással. A széles, denz A-csík párhuzamos elrendeződésű, 12 nm vastagságú és 15 m hosszúságú miozinfilamentumokból épül fel. A két oldalt látható világosabb I-szakasz (csík) pedig az I-szakasz közepén elhelyezkedő denz Z-vonaltól mindkét irányban húzódó kb. 8 nm vastag vékony (aktin) filamentumokból áll. Az aktinfilamentumok nem korlátozódnak kizárólag az I-szakasz területére. A nyugalmi, elernyedt állapotban lévő izomban az aktinfilamentumok mindkét irányból behatolnak bizonyos távolságra az A-kötegbe és párhuzamosan rendeződnek el a miozinfilamentumok között. A két (miozin és aktin) filamentumtípus egymásba ékelődésének területén (X) láthatóan sokkal sűrűbben, egymástól lényegesen kisebb távolságra helyezkednek el a filamentumok, mint ott, ahol csak miozinfilamentumok (Y) vannak. Ez utóbbi, az A-csík középső részén látható, kevésbé denz szakasz a H-sáv, amelyet a közepén áthúzódó denz, ún. M-vonal oszt két részre. Izomösszehúzódás esetén az aktinfilamentumok sokkal mélyebben csúsznak be az A-köteg belsejébe, ezért az I-köteg szélessége csökken, a Z-vonal közelebb kerül az A-köteghez, illetve a két Z-vonal egymáshoz. Más szóval: a szarkomérák hossza, ezáltal az egész miofibrillum megrövidül. Mivel az egyes miofibrillumok koordináltan működnek, csökken a szívizomsejt, illetve a vázizomrost hossza is. (Macska szív, szemölcsizom; TEM)

A Z-vonal (Z-korong)

A miofibrillumok Z-vonalai (kereszmetszetben Z-korongok) a vékony aktinfilamentumokhoz kötődő intermedier filamentumot, dezmint is tartalmaznak. A dezminhálózat a Z-korongban az aktinfilamentumok rögzülési helye. Az izomrost párhuzamos miofibrillumainak Z-korongjait is dezminkötegek kötik össze, így biztosítva, hogy azok többé-kevésbé mindig azonos síkban maradjanak. Ugyancsak dezminnel kötődnek a Z-vonalak a sejtkapcsoló struktúrákhoz, a felvételen a zonula adherensekhez (nyilak). A dezmin kimutatása a Z-vonalakban csak immuncitokémiai módszerrel lehetséges. (Csirke embrió, fejlődő mioblasztok; TEM)

A mikrotubuláris sejtváz modellje hengerhámsejtben

A mikrotubulusok (1) különböző hosszúságúak. Egy részük sugárirányban indul ki a sejtmag (2) felett, a centriólum (3) körül található mikrotubulus organizátor centrumokból (MTOC), más részük a sejt felszínével párhuzamosan fut. A mikrotubulusok tubulinmolekulák polimerizációjával képződnek (5 és 6). A mikrobolyhok terminális fonadéka (4) főleg aktinfilamentumokból épül fel. A “B” ábrarészleten negatívan festett, izolált mikrotubulus képe, a “C” részleten a mikrotubulus molekuláris modellje látható.

A mikrotubuláris sejtváz fénymikroszkópos képe

Szövettenyészeti fibroblast mikrotubuláris vázának fluoreszcens immuncitokémiai képe. A rostszerű mikrotubulus kötegek követik a sejt alakját. (Patkány, tenyésztett fibroblast; epifluoreszcens FM)

A mikrotubuláris sejtváz elektronmikroszkópos képe – I.

A felvételen egy Sertoli-sejt részlete látható nagyszámú mikrotubulussal (nyilak). A Sertoli-sejtek a fejlődő hím csírasejtek támasztósejtjei, ezért valószínűnek látszik, hogy a mikrotubulusok itt főleg támasztó szerepet töltenek be. A sötét, hosszúkás struktúrák mitokondriumok. (Tengerimalac here, Sertoli-sejtek; TEM)

A mikrotubuláris sejtváz elektronmikroszkópos képe – II.

A mikrotubulusok megszabják a hozzájuk közvetlenül vagy mikrotubulus-asszociált proteineken (MAP) keresztül kötődő organellumok sejten belüli elhelyezkedését, valamint a sejt alakját is. A sejtfelszín lefutását az alatta levő sejtváz határozza meg, amelyben a mikrotubulusok rendszerint a sejtfelszínnel párhuzamosan futnak. A képen egy epekapilláris mirigylumene(ek) látható. Közvetlenül a lumenális plazmamembrán alatt speciális mikrofilamentális sejtváz, ún. plazmamembrán-lamina, lényegében vékony ektoplazma található. Kissé beljebb húzódnak a mikrotubulusok (nyilak). (Patkány, májsejt; TEM)

A mikrotubulusok és az organellumok kapcsolata

A növényi sejtből készített, fagyasztva metszett, majd maratott (detergens kezelés+szárítás) és kontrasztosított preparátumon látható, hogy a mikrotubulusokhoz (kis nyilak) számos struktúra (fehérje) kapcsolódik, amelyek tüskés, klatrinnal burkolt vezikulákat (nagyobb nyilak) kötnek hozzájuk. Jól megfigyelhető az a hatszöges rajzolat, amelyet a klatrin nevű fehérje háromágú, ún. triszkelionjai képeznek a vezikula membránjának felületén. (Növényi sejt; fagyasztva metszett, maratott, TEM)

15. A SEJTOSZTÓDÁS

Kromoszóma - mikrotubulus kapcsolat mitózis metafázisában A felvételen metafázisos kromoszóma képe látható. A kromoszóma sűrű, heterokromatikus állománya és a környező citoplazma között nincs membrán vagy egyéb éles határvonal. A mitotikus orsó mikrotubulusainak keresztmetszetei több helyen is felismerhetőek (nyilak), mind a kromoszóma környékén (A), mind pedig a kromoszómához kapcsolódva (B). (Kakas here, osztódó spermatocita; TEM)

Mitotikus orsó a mitózis metafázisában – I. Az osztódni készülő (G2 fázisú) sejtekben általában 2 pár centriólum van. A párok az osztódás elején eltávolodnak egymástól és a sejt két pólusán helyezkednek el. Majd a kromoszómák megrövidülésével és a maghártya feldarabolódásával egyidejűleg kialakulnak a húzófonalak (mikrotubulusok), amelyek a centriólumok felé konvergálnak. A mitotikus orsó mikrotubulusai nem magukon a centriólumokon, hanem környezetükben, a mikrotubulus organizáló centrumokon (MTOC) végződnek. A felvételen a sötét kromatinrögöknek tűnő kromoszómák sorba rendeződnek. A magorsó két pólusán lévő négy centriólumból három látható, a negyedik nem került be a metszet síkjába. A centriólumok között a magorsó fonalai (mikrotubulusok) helyezkednek el. (Kakas here, osztódó spermatocita; TEM)

Mitotikus orsó a mitózis metafázisában – II. Metafázisban lévő egysejtű moszat jó felbontású képe. A sejt közepét a mitotikus orsó mikrotubulusai foglalják el, amelyek a két póluson speciális organizátorhelyekhez (MP) tapadnak. (Ochromonas sp.; TEM)

A citokinézis állati sejtben Az állati és más, sejtfal nélküli eukarióta sejtek magosztódását (karyokinesis) rendszerint követi a sejtosztódás (cytokinesis). Az ún. ekvális osztódás során a sejt egyenlítői síkjában osztódási barázda képződik. Alatta koncentrikusan elrendezett aktinváz alakul ki, mely a továbbiakban fokozatosan, körkörösen szűkül, amíg a sejtet ketté nem fűzi. A barázda ekvatoriális síkba szerveződését a mitotikus orsó maradványai irányítják. Az orsó maradványai, mint párhuzamos mikrotubulus-kötegek még kimutathatók az egymástól eltávolodó sejteket összekötő vékony plazmahídban. (TEM)

16. A CENTRIÓLUM, A CSILLÓ, AZ OSTOR

A centriólum és a MTOC Gyorsan növekvő gerinces sejtekben az osztódási orsó mikrotubuláris elemei az interfázisban is megmaradnak, és a centriólum tájékán az ún. mikrotubulus organizáló centrumon (MTOC-on) végződnek. A felvételen egy tipikus centriólum látható keresztmetszetben. A centriólum falát alkotó hármas csövecskéket (9 triplet) a citoplazma finoman szemcsézett, elektrondenz alapálllománya veszi körül. A centriólum szomszédságában megfigyelhető a négy MTOC (nyilak), amelyeken a konvergáló mikrotubulusok láthatók, különféle metszetekben. Ezek a pólustól pólusig húzódó mikrotubulusok a mitotikus orsó megalakulásakor, innen kiindulva növekednek a másik pólus felé, és a másik centriólumpár közelében lévő MTOC-okon végződnek. (Csirke embrió, hasnyálmirigy, exokrin sejt; TEM)

A csilló alapi teste Differenciálódó csillós sejtben a centriólumok többszörös replikációjával keletkező alapi (bazális) testek az apikális plazmamembrán alá gyűlnek (nyilak), majd rövid idővel ezután, további tubulin polimerizálódással, felépül rajtuk a velük folyamatos csillóváz, az ún. axonéma. (TEM)

A csilló tengelyvázának (az axonémának) metszete A felvételen jól látható a két centrális mikrotubulus és a kilenc perifériás mikrotubulus-duplet. A perifériás kettősök egyik tagja, az ún. "A" tubulus rövid karokat visel, amelyek a következő pár másik tagja, az ún. "B" cső felé irányulnak. A karok dinein nevű fehérjéből épülnek fel. Ugyanahhoz a sejthez tartozó valamennyi csillóban hasonló orientációjúak a centrális tubulusok, ami azzal függ össze, hogy a csillók lecsapási iránya merőleges a centrális csövek középpontjai között húzható egyenesre. A csillószálat a plazmamembrán speciális részlete határolja. (Kagyló kopoltyú, csillós hámsejt; TEM)

Az ostor A bal oldali felvételen egy egysejtű ostorának keresztmetszete látható erős nagyítással. Az ostor szerkezete hasonlít a csillóéra, felszínét plazmamembrán borítja. A felvétel másik, jobb oldali részén az ostor citoplazmába nyúló részét látjuk. A citoplazmatikus mikrotubulusok összehasonlíthatók az ostor tubulusaival. Látható, hogy az ostor perifériális mikrotubulus dupletjei, nem két egymáshoz tapadó mikrotubulusból állnak. A duplet két tagja között csak egy fal van. A dupletek, éppúgy mint a centriólumok tripletjei speciális alaprajz szerint felépülő tubulinpolimerek. (TEM)

Csillós hámsejt apikális pólusának modellje

Az ábrán egy csillós sejt háromdimenziós rajza látható. A csillószál mikrotubuláris dupletjei a bazális test tripletjeiből erednek. Ábrafeliratok: 1/ bazális test; 2/ bazális test mikrotubuláris tripletjei; 3/ apikális plazmamembrán; 4/ csillószál mikrotubuláris dupletjei

5/ csillószál axiális mikrotubulus párja 6/ tengelyfonál körüli centrális hüvely 7/ csilló gyökérnyúlványa 8/ mikrobolyhok 9/ mikropinocitotikus vezikulák 10/ SER 11/ mitokondrium 12/ junkciós komplex

17. SEJTHALÁL

A programozott sejthalál – I. Programozott sejthalál (apoptózis) előrehaladott szakaszában lévő szövettenyészeti sejtből készült metszet átnézeti képe. Jellemző a sejt polarizálódása, pl. a riboszómák és filamentális vázelemek egy pólusra húzódása, majd legömbölyödése. Ez a rész később plazmamembránnal körülvett csomag (angolul bleb) formájában lefűződik a sejttestről. Jellemző a sejtmag erőteljes heterokromatinizálódása és nyúlványosodása, esetleg több darabra tagolódása, és általában a citoplazma sötétedése, az organellumok lassú dezintegrálódása. Az apoptózis szó ógörögül 'lombhullást' jelent, ami eredetileg a blebek elhullatására utalt, később azonban a programozott sejthalált jelölő

terminus technicus-szá vált. (Leukocita tenyészet; TEM)

A programozott sejthalál – II. Programozott sejthalál (apoptózis) előrehaladott szakaszában lévő szövettenyészeti sejtből készült preparátum felszínének képe. Vesd össze az előző képpel! A polarizált szerkezet a sejt felszínén is nyilvánvaló. A blebek felszíne sima, a sejttest nyúlványos. (Leukocita tenyészet; SEM)