W zeszłym tygodniu napisałam post z najważniejszymi ogólnymi informacjami na temat neuronów. Teraz jednak, wraz z kolejnymi wpisami, będziesz coraz bardziej się zaznajamiać z tym, jak wygląda budowa i funkcjonowanie neuronu „w szczególe”. Zrozumienie tego nie powinno być skomplikowane, a przyniesie Ci dużo satysfakcji. Warto znać bazę, na której cała neuronauka jest zbudowana. Dodam, w ramach ciekawostki, że nie każdy neuronaukowiec zna lub pamięta te podstawy, więc możesz mieć tę przewagę. W zeszłym tygodniu, na koniec wpisu, napisałam, że dziś zajmiemy się tematem aksonów i dendrytów, ale jedna z czytelniczek poprosiła mnie, żebym bardziej rozwinęła temat ciała komórki nerwowej (inne jego nazwy to soma i perikarion), co uczynię z przyjemnością. Zatem dendryty i aksony zostawiamy na kolejne tygodnie.
Perikarion = soma = ciało komórki nerwowej
Moim ulubionym spośród powyższych terminów jest soma – słowo pochodzące ze starogreckiego sôma, oznaczającego po prostu ciało. Zatem soma jest to ta najokrąglejsza część neuronu, która otacza jądro komórkowe i to w niej, że tak powiem, mieści się „główna siedziba” odpowiedzialna za zarządzanie. Soma zawiera wiele organelli charakterystycznych dla innych komórek organizmu, ale ma też charakterystyczne dla siebie elementy budowy. Poniżej obrazka pokrótce omówię każdą z tych struktur, które są na nim zaznaczone. Myślę, że fajnie będzie, jeśli po każdym z akapitów powrócisz do ilustracji, żeby sobie dobudować wyobrażenie na temat wnętrza somy.
Tigroid = ziarnistości Nissla = ciałka Nissla
Ziarnistości Nissla to struktury wewnątrzkomórkowe, które można znaleźć tylko i wyłącznie w neuronie: w jego somie, ale też nieco w dendrytach. Pod kątem budowy tigroid składa się z siateczki śródplazmatycznej szorstkiej i licznych przylegających do niej rybosomów. Jeśli chcesz dowiedzieć się o barwieniu metodą Nissla, dzięki której po raz pierwszy zobaczono tigroid, to wróć do wpisu sprzed tygodnia.
Cytoszkielet: mikrotubule, mikrofilamenty i neurofilamenty
Cytoszkielet neuronu, czyli swoiste rusztowanie, to po prostu system struktur, które nadają kształt komórce. Jak myślimy o rusztowaniu, to wyobrażamy sobie stabilną konstrukcję, jednak w wypadku cytoszkieletu, każda z jego części jest w ciągłym, regulowanym ruchu. Każda z nich (mikrotubula, mikrofilament, neurofilament) jest tworzona w perikarionie i dostarczana do aksonu, gdzie ulega wydłużeniu i współtworzy swojego rodzaju układankę przestrzenną.
Mikrotubule (o średnicy ok. 20 nanometrów) są największymi strukturami budującymi cytoszkielet neuronu i mogą przypominać proste, puste w środku rurki o grubych ściankach. Każda taka rurka zbudowana jest z łańcuchów mniejszych białek, niczym z pereł. Nazwa tych białek to tubulina. Mikrotubule biegną wzdłuż aksonu i stanowią swoiste autostrady, które umożliwiają transport różnych substancji. Przykładem mogą być neuroprzekaźniki, których synteza, czyli tworzenie ma miejsce w somie, a dokładniej w ziarnistościach Nissla. Żeby wywołać jakąkolwiek reakcję, neuroprzekaźnik musi być przekazany z somy do zakończeń aksonu, tworzących synapsy. Transport ten jest możliwy właśnie dzięki mikrotubulom.
Neurofilamenty (o średnicy ok. 10 nanometrów) to filamenty (czyli inaczej włókna), które najbardziej w swojej funkcji przypominają ścięgna, czy kości, ze względu na to, że są bardzo wytrzymałe pod kątem właściwości mechanicznych. Ich głównym zadaniem jest tworzenie strukturalnej „podpory” wewnątrz aksonu, regulując jego średnicę. Przez to wpływają też na szybkość przewodzenia impulsu nerwowego. Im grubszy akson, tym zasadniczo szybciej przekazywany jest sygnał. Neurofilamenty w swojej budowie przypominają linę splecioną z długich cząsteczek białkowych.
Mikrofilamenty (o średnicy ok. 5 nanometrów) to włókna składające się z dwóch skręconych łańcuchów aktynowych (aktyna to rodzaj białka). Tworzą one struktury podobne do pajęczej sieci podczepionej do błony komórkowej. Można je znaleźć w całym neuronie, ale szczególnie dużo jest ich w aksonie.
Powyższe struktury cytoszkieletu podlegają ciągłej reorganizacji i przebudowie, a jest to możliwe dzięki mechanizmom polimeryzacji i depolimeryzacji. Polimeryzacja to proces przyłączania kolejnych cząsteczek białkowych do istniejącej struktury. Możemy spojrzeć na powyższy obrazek, na mikrofilament aktynowy. Gdy cząsteczki aktyny będą przyłączane do łańcuchów, to całe włókno będzie wydłużane. Z kolei proces depolimeryzacji jest odwrotny i polega na odłączaniu cząsteczek białkowych od głównego łańcucha. To właśnie dzięki tym zjawiskom cytoszkielet neuronu jest tak dynamiczny.
Cytoplazma
Cytoplazma to nazwa na wszystko, co możemy znaleźć w somie (za wyjątkiem jądra komórkowego), ograniczone przez błonę komórkową. Zawiera ona wszystkie organella komórkowe (oprócz jądra) oraz cytozol, czyli tę substancję płynną, w której wszystko inne jest zawieszone.
Jądro komórkowe
Jądro komórkowe to struktura umieszczona centralnie w somie. Otoczone jest otoczką jądrową, czyli podwójną błoną cytoplazmatyczną, która z kolei jest bezpośrednio połączona z siateczką śródplazmatyczną szorstką. Otoczka jądrowa „jest podziurawiona” – ma pory jądrowe, czyli otwory, przez które odbywa się transport mniejszych cząsteczek do lub z jądra. Jeśli chodzi o główne funkcje jądra komórkowego neuronu, to tak jak w innych rodzajach komórek, jest ono odpowiedzialne za przechowywanie informacji o budowie całego organizmu (gdyż są w nim chromosomy zawierające DNA) oraz zarządzanie metabolizmem komórki i jej podziałami.
Siateczka śródplazmatyczna
Siateczka śródplazmatyczna to system połączonych ze sobą kanałów i zbiorników, które otoczone są pojedynczą błoną cytoplazmatyczną. Dzieli się ona na siateczkę śródplazmatyczną szorstką oraz gładką. W neuronach, szorstka na swojej powierzchni jest „usiana” rybosomami, gdyż w komórkach nerwowych zachodzi intensywna produkcja białek. Z kolei w siateczce gładkiej odbywa się szereg różnych procesów, np. synteza lipidów, czy układanie białek w struktury trójwymiarowe. Siateczka śródplazmatyczna gładka zawdzięcza swoją nazwę temu, że, w przeciwieństwie do szorstkiej, nie posiada rybosomów na swojej powierzchni.
Aparat Golgiego
Słynny aparat Golgiego to system od kilku do dwudziestu cystern, czyli spłaszczonych pęcherzyków, które kształtem przypominają dyski otoczone błoną cytoplazmatyczną. W nich odbywa się intensywne przetwarzanie białek, które możemy przyrównać do sortowania. To najprawdopodobniej w aparacie Golgiego „zapada decyzja”, czy dane białko powinno być przetransportowane do dendrytów, czy do aksonu. Co więcej, jest on otoczony przez pęcherzyki Golgiego, które powstają z cystern aparatu.
Lizosomy
Lizosomy to specyficzny rodzaj pęcherzyków Golgiego. Ich rolą jest degradacja cząsteczek i „recykling” składników odżywczych. Wewnątrz, lizosomy zawierają enzymy hydrolityczne działające w środowisku kwaśnym, co umożliwia rozkład różnych białek, cukrów, czy tłuszczów.
Mitochondrium
Jednym z bardziej ekscytujących organelli każdej komórki jest mitochondrium. W neuronie występuje ich wiele i każde z nich ma długość około 1 mikrometra. Mitochondria są kluczowymi organellami w komórce głównie dlatego, że to w nich odbywa się proces oddychania komórkowego. W wyniku tego procesu syntetyzowane jest ATP (adenozyno-5′-trifosforan). Jest to wysokoenergetyczny związek, który w książce „Neuroscience” Marka F. Beara został nazwany „energetyczną walutą komórki”. Bardzo podoba mi się ta analogia. Energia chemiczna gromadzona w ATP może zasilać większość reakcji biochemicznych w neuronie.
Błona komórkowa
Błona komórkowa neuronu jest swoistą barierą, przez którą nie mogą przeniknąć substancje niepożądane. Zamyka ona cytoplazmę neuronalną i ma około 5 nanometrów grubości. Bardzo ważnym jej aspektem jest to, że „powbijane” (niczym ćwiekami) są w nią przeróżne białka. Mogą one pełnić wielorakie funkcje. Przykładem są białka transbłonowe (inaczej zwane białkami integralnymi), które mają strukturę małych tuneli. Nazwane są one kanałami jonowymi i selektywnie przepuszczają określone jony do lub na zewnątrz komórki. O kanałach jonowych pisałam więcej w kontekście działania synapsy w tym poście. Istotnym jest zdanie sobie sprawy z tego, że to dzięki błonie neuronalnej możliwe jest przekazywanie sygnału między neuronami, więc to ona jest chyba najistotniejszym z elementów ich budowy.
Podsumowanie
Jak widać, neuron ma bardzo bogatą budowę, ale jest ona dość podobna do budowy innych komórek w naszym organizmie. Warto zapamiętać, że strukturą neuronu, która wyróżnia go na tle innych jest tigroid, w którym syntetyzowane są neuroprzekaźniki. Mam nadzieję, że po lekturze tego wpisu rozjaśniło Ci się w głowie wiele zagadnień i odpowiedziałam na kilka niewypowiedzianych pytań. Na koniec dodam jeszcze, że dzisiejszy post opierałam na podręczniku Marka F. Beara o tytule „Neuroscience”.
No Comments