Sejtbiológiai és Sejtélettani Összefoglaló Tanulmányi Jegyzet

A sejt általános jellemzői és morfológiája

  • A sejt definíciója: Az élő szervezet morfofunkcionális alap- és működési egysége. Előfordulhat egyedülállóan (pl. egysejtűek, vérsejtek) vagy csoportosan (szöveteket alkotva).
  • A sejt alakja:
    • Szoros összefüggésben áll a funkciójával.
    • Kezdetben minden sejt gömb alakú.
    • A specializáció során az alak megváltozhat: lehetnek kocka alakúak, henger alakúak (pl. bélhámsejtek, porcsejtek bizonyos típusai), csillós hámsejtek vagy orsó alakú izomsejtek.
    • Változó alakú sejtek: például a leukociták (fehérvérsejtek), amelyek pszeudopódiumok (álábak) segítségével mozognak.
  • A sejt mérete:
    • Függ a sejt szakosodásától, az életkortól és a környezeti feltételektől.
    • Átlagos méret: 20−30 μm20-30\,\mu m.
    • Vörösvértestek (eritrociták): 7.5 μm7.5\,\mu m (egyes források szerint 10 μm10\,\mu m körül).
    • Petesejt: 150−200 μm150-200\,\mu m.
    • Harántcsíkolt izomrostok hossza: 5−15 mm5-15\,mm, de akár 15−20 cm15-20\,cm is lehet.

A sejthártya (Plazmalemma) szerkezete és funkciója

  • Folyékony mozaik modell: A sejthártya szerkezeti modellje, amely egy foszfolipid kettős rétegből és a benne elhelyezkedő fehérjékből áll.
  • Kémiai összetétel:
    • Foszfolipidek: Két rétegben helyezkednek el. A hidrofób (víztaszító) részek egymás felé fordulva alkotják a hártya magját, míg a hidrofil (vízkedvelő) fejek a külső és belső felszín felé néznek. Ez a hidrofób mag korlátozza a vízoldható anyagok és az ionok szabad áthaladását.
    • Fehérjék: Nem egyenletesen oszlanak el a lipidrétegben. Lehetnek a külső felszínen, a belső felszínen, vagy átérhetik a teljes membránt (transzmembrán fehérjék). Feladatuk a transzmembrán szállítás és a speciális sejtfunkciók ellátása.
    • Szénhidrátok: Glikoproteinek és glikolipidek formájában a sejthártya külső felszínén találhatóak, gyakran erős negatív töltéssel rendelkeznek.
    • Koleszterin: Jelen van a membrán szerkezetében, befolyásolva annak rugalmasságát és stabilitását.
  • Funkciók:
    • Körülzárja a sejtet és megadja annak formáját.
    • Elválasztja a sejt belső környezetét a külsőtől.
    • Szelektív áteresztőképességet (permeabilitás) biztosít.
    • Lehetővé teszi a kétirányú anyagcserét (tápanyagfelvétel és bomlástermékek ürítése).

A citoplazma és a sejtszervecskék

  • Citoplazma: Egy összetett kolloid rendszer, amelyben a diszperziós közeg a víz.
    • Alapcitoplazma (Hialoplazma): A citoplazma strukturálatlan része, itt zajlanak a főbb életfunkciók.
    • Zárványok (Paraplazma): Átmeneti képződmények, mint váladékszemcsék, pigmentek vagy tartalék tápanyagok (zsír, glikogén).
  • Közös sejtszervecskék (minden sejtben jelen vannak):
    • Endoplazmatikus retikulum (ER): Citoplazmán belüli csatornarendszer.
      • Sima ER: Citomembrán hálózat, szerepe a lipidszintézisben, glikogén anyagcserében és a kalcium tárolásában van.
      • Durva ER (Ergasztoplazma): Felszínén riboszómák találhatóak, fő szerepe a fehérjeszintézis.
    • Riboszómák (Palade-féle testecskék): Ribonukleoproteid szemcsék (RNS és fehérje), méretük 150−250 A˚150-250\,\text{Å}. A fehérjeszintézis helyszínei. Lehetnek szabadon vagy a durva ER-hez és a maghártyához kötődve.
    • Golgi-készülék (Diktioszómák): Lapos ciszternákból és hólyagokból álló rendszer. Feladata a sejten belüli anyagok kiválasztása és csomagolása. Gyakran a sejtmag közelében, a citoplazma passzív területén található.
    • Mitokondriumok: Kettős hártyával rendelkező szervecskék. A belső hártya betüremkedve krisztákat alkot. A mátrixban enzimrendszerek, saját DNS és riboszómák találhatóak. Az oxidatív foszforiláció és az ATP-szintézis (energiaforgalom) központjai.
    • Lizoszómák: Hidrolitikus enzimeket tartalmazó hólyagocskák. Feladatuk a sejten belüli emésztés. Nagy számban fordulnak elő fagocitáló sejtekben (pl. makrofágok, leukociták).
    • Sejtközpont (Centroszóma): Két centriólumból áll, a sejtosztódásban van szerepe. Az idegsejtekből általában hiányzik.
  • Specifikus sejtszervecskék:
    • Miofibrillumok: Kontraktilis (összehúzódásra képes) fehérjeszálak az izomsejtekben.
    • Neurofibrillumok: Az idegsejt citoplazmájában (axoplazmájában és dendritjeiben) találhatóak, mechanikai és alátámasztó szerepük van.
    • Nissl-féle testecskék: Az idegsejtekben található ergasztoplazma (durva ER) megfelelői, fehérjeszintézist végeznek.

A sejtmag (Nucleus)

  • Jellemzői: Általában központi helyzetű (de lehet excentrikus is, pl. zsírsejtekben), alakja követi a sejt formáját. A felnőtt vörösvértestek (eritrociták) sejtmag nélküliek.
  • Szerkezete:
    • Maghártya: Kettős, porózus hártya. A külső lemez folytatódhat a durva ER-ben. A két lemez között perinukleáris tér található.
    • Magplazma (Karioplazma): Kolloid oldat, amelyben vékony szálacskákból álló kromatinhálózat található.
    • Sejtmagvacska (Nucleolus): Riboszomális RNS-t tartalmaz.
    • Kromoszómák: A sejtosztódás során alakulnak ki a kromatinból. Összetevőik: DNS, RNS, bázikus fehérjék (pl. lizin, hisztonok), savas fehérjék, lipidek, és fémionok (Ca2+Ca^{2+}, Mg2+Mg^{2+}, Na+Na^+).

Transzmembrán szállítási folyamatok

  • Passzív szállítás (energia/ATP nem szükséges):
    • Diffúzió: Molekulák mozgása a koncentrációgradiens mentén. Áthaladhatnak így nem poláris molekulák (szteroid hormonok, etilalkohol), gázok (O2O_2, CO2CO_2) és bizonyos kis molekulák (karbamid).
    • Megkönnyített (facilitált) diffúzió: Szállítófehérjéket igényel, de energiát nem. Telíthető folyamat, verseny alakulhat ki a szállított molekulák között.
    • Ozmózis: A víz (oldószer) diffúziója féligáteresztő hártyán keresztül a hígabb oldat felől a töményebb felé. Az ozmózisnyomás egyenesen arányos az oldott részecskék számával.
  • Aktív szállítás (energiát/ATP-t igényel):
    • A koncentrációgradiens ellenében történik, szállítófehérjék (pompák) segítségével.
    • Elsődleges aktív szállítás: Közvetlen ATP-hidrolízist használ (pl. Na+/K+Na^+/K^+ pumpa).
    • Másodlagos aktív szállítás: Egy másik ion gradiensét használja fel az anyag mozgatásához.
  • Hólyagos szállítás (Vezikuláris transzport):
    • Endocitózis: Anyagok bekerülése a sejtbe hólyagocskák révén. Típusai a fagocitózis (szilárd anyagok bekebelezése) és a pinocitózis (folyadék bekebelezése).
    • Exocitózis: Anyagok (pl. váladékok, bomlástermékek) kiürítése a sejtből a hólyagok sejthártyával való fuzionálása révén.

Membránpotenciál és ingerlékenység

  • Nyugalmi membránpotenciál:
    • A sejthártya két oldala közötti elektromos töltéskülönbség nyugalomban.
    • Értéke függ a sejttípustól: −65 mV-65\,mV és −85 mV-85\,mV közötti (neuronoknál gyakran −70 mV-70\,mV).
    • Kialakulásáért a szelektív permeabilitás és a Na+/K+Na^+/K^+ pumpa felelős, amely 3 Na+3\,Na^+ iont pumpál ki és 2 K+2\,K^+ iont be.
    • A sejt belseje a nem szétszóródó negatív töltésű fehérjék miatt negatívabb.
  • Akciós potenciál:
    • A membránpotenciál gyors, ideiglenes megváltozása inger hatására.
    • Betartja a "mindent vagy semmit" törvényt: csak akkor jön létre, ha az inger eléri a küszöbértéket.
    • Szakaszai:
      1. Küszöbpotenciál: Amikor a membrán potenciálja elér egy kritikus szintet.
      2. Depolarizáció (felszálló ág): A Na+Na^+ csatornák kinyílnak, a nátrium beáramlik a sejtbe, a hártya potenciálja pozitív irányba tolódik.
      3. Repolarizáció (leszálló ág): A Na+Na^+ csatornák záródnak, a K+K^+ csatornák kinyílnak, a kálium kiáramlása visszaállítja a nyugalmi szintet.
  • Refrakter periódus (érzéketlen időszak):
    • Abszolút refrakter periódus: Az akciós potenciál felszálló ága és a leszálló ág egy része alatt. Semmilyen ingerrel nem váltható ki újabb akciós potenciál a Na+Na^+ csatornák inaktiválódása miatt.
    • Relatív refrakter periódus: A leszálló ág vége felé. Csak a normálisnál erősebb inger képes újabb akciós potenciált kiváltani.
  • Különbségek: A szívizomsejtek (kamra) akciós potenciálja lényegesen hosszabb ideig tart (akár 200−300 ms200-300\,ms), mint az idegsejteké (2−5 ms2-5\,ms).