Biotransformatsioon

Biotransformatsioon ehk biokonversioon (inglise biotransformation, bioconversion) on keemilise ühendi koostise muutmine organismide või nendest saadud ensüümide abil.

Biotransformatsioon hõlmab ka bioloogilise lagunemise ehk biodegradatsiooni.

Lõigustumine

Lõigustumine on sügoodi jagunemine 

mitoosi teel ilma rakkude kasvamiseta. Lõigustumise käigus taastatakse organismi hulkraksus ning tuuma-tsütoplasma suhe. Lõigustumise tulemusena moodustub kõigepealt kobarloode ehk moorula, millest hiljem areneb blastula.

Embrüoloogias tähendab lõigustumine varajase embrüo rakkude jagunemist. Paljude liikide sügoodid teevad läbi rakujagunemise ilma kasvamiseta, mille käigus tekib rakkude kogum, mis on sama suurusega kui algne sügoot. Lõigustumise tulemusena tekivad rakud, mida nimetatakse blastomeerideks. Blastomeerid moodustavad tiheda rakumassi ehk moorula. Lõigustumine lõppeb blastula moodustamisega.

Lõigustumine erineb teistest rakujagunemise vormidest sellepoolest, et lõigustumise käigus suureneb rakkude arv ilma rakumassi suurenemiseta. See tähendab seda, et iga õnnestunud jagunemise käigus tuuma suhe tsütoplasma hulgaga võrreldes kasvab.

Kiire rakutsükkel tagatakse kõrge proteiinide taseme säilitamisega, mille ülesanne on kontrollida rakutsükli kulgu. Sellisteks valkudeks on tsükliinid ja nendega seotud tsükliinisõltuvad kinaasid (cdk). CyclinB/cdc2 kompleks on tuntud ka kui MPF, mis soodustab mitoosi sisenemist. Lõigustumise tagamiseks töötavad karüokineesi (mitoos) ja tsütokineesi protsessid koos. Mitoos saab toimuda tsütokineesi puudusel. Tsütokinees aga ilma mitoosita toimuda ei saa. Lõigustumise lõpp langeb kokku sügoodi transkriptsiooni algusega. Seda punkti nimetatakse midblastula transitsiooniks ja see on kontrollitud tuuma-tsütoplasma suhtega (1/6).

Muna koosneb munarakust ja seda ümbritsevatest kestadest. Küpsele munale on iseloomulik animaalne ja vegetatiivne poolus. Muna poolust, milles on palju rebu, nimetatakse vegetatiivseks pooluseks. Vastaspoolus, milles on vähem rebu on animaalne poolus. Sõltuvalt rebu hulgast, mida muna sisaldab, võib lõigustumise jagada holoblastiliseks (täielik lõigustumine) ja meroblastiliseks (osaline lõigustumine).

Lõigustumine võib olla sünkroonne või asünkroonne sõltuvalt sellest, kas blastomeerid jagunevad üheaegselt või erineval ajal. Lõigustumine võib olla täielik või osaline, sõltuvalt ootsüüdis sisalduvast rebuhulgast. Kui rebuhulk on suur, siis toimub osaline lõigustumine. Vähese või keskmise rebuhulga korral toimub totaalne jagunemine. Holoblastiliseks nimetatakse munarakke, mis lõigustuvad täielikult. Osaliselt lõigustuvad munarakud on meroplastilised.

Asünkroonne ja sünkroonne lõigustumine

Lõigustumine võib olla sünkroonne või asünkroonne. Selline jaotus sõltub sellest, kas blastomeerid jagunevad üheaegselt või erineval ajal. Enamikul loomarühmadel on lõigustumise algus sünkroonne. Hiljem muutub lõigustumine aga asünkroonseks. Imetajatel on esimene lõigustumine asünkroonne. See tähendab seda, et kaks esimest blastomeeri alustavad kohe alguses asünkroonset lõigustumist. Sünkroonne lõigustumine toimub kiiremini kui asünkroonne lõigustumine. Embrüoloogias on sünkroonse lõigustumise pikkus oluline eri liikide arengustaadiumide ajalisel võrdlemisel. Sünkroonse lõigustumise pikkus ei sõltu keskkonnast.

Blastulatsioon

Inimese embrüogeneesi varajased staadiumid

Eri liikidel muutub DNA replikatsioon teatud rakutsüklite järel asünkroonseks, sest rakujagunemised ei toimu enam ühel ajal. Blastulatsiooniks nimetatakse hetke, kui embrüo läheb asünkroonsesse lõigustumise faasi. Blastulatsiooni käigus tekib embrüo sisse blastotsööl. Lõigustumist saab jaotada ka blastomeeride suuruse järgi. Kui täieliku lõigustumise korral on blastomeerid ühesuurused, siis on tegu totaal-ekvaalse lõigustumisega. Totaal-adekvaalne lõigustumine esineb siis, kui animaalse pooluse rakud on veidi väiksemad ja blastomeerid on natuke erineva suurusega. Kui täielikul lõigustumisel on blastomeerid erineva suurusega, siis on tegu totaal-inekvaalse lõigustumisega. Sellise lõigustumise puhul nimetatakse muna animaalse pooluse rakke mikromeerideks ja vegetatiivse pooluse rakke makromeerideks.

Holoblastiline lõigustumine

Holoblastiline lõigustumine esineb täielikult lõigustuva munaraku puhul. Holoblastiline lõigustumine jaguneb omakorda veel radiaalseks, spiraalseks, bilateraalseks ja rotatsiooniliseks lõigustumiseks.

Radiaalne lõigustumine

Radiaalne lõigustumine on iseloomulik okasnahksetele. Lõigustumise tulemusena tekib tsöloblastula. Esimesed kaks lõigustumist toimuvad vertikaaltelje suunas ning kolmas lõigustumine toimub horisontaaltasapinnas. Lõigustumistasapinnad on üksteise suhtes risti. Kahe esimese lõigustumise tulemusena on tekkinud neli ühesuurust blastomeeri. Kolmanda lõigustumise tulemusena tekib kaheksa enam-vähem ühesugust blastomeeri. Kahepaiksete radiaalne lõigustumine sarnaneb okasnahksete lõigustumisega, kuid kuna kahepaiksete munarakk on reburohke, siis jääb vegetatiivse pooluse lõigustumine ajaliselt maha animaalse pooluse lõigustumisest. Selle tulemusena moodustuvad animaalsele poolusele mikromeerid ja vegetatiivsele poolusele makromeerid.

Spiraalne lõigustumine

Selline lõigustumise tüüp on iseloomulik paljudele selgrootutele. Spiraalse lõigustumise tulemusena tekib väikese blastotsööliga stereoblastula. Nimetus spiraalne lõigustumine tuleb sellest, et lõigustumise käigus pöörduvad mikromeeride käävid makromeeri käävide suhtes 45 kraadi võrra. Käävi pöörde suund (päripäeva või vastupäeva) määrab ära selle, millise lõigustumise suunaga on loom. Kahe esimese lõigustumise järel on blastomeerid enam-vähem ühesuguse suurusega. Peale kolmandat jagunemist saab eristada mikromeere animaalsel poolusel ja makromeere vegetatiivsel poolusel.

Bilateraalne lõigustumine

Bilateraalne lõigustumine on iseloomulik tunikaatidele. Bilateraalse lõigustumise käigus toimub mõlemal poolusel (animaalsel/vegetatiivsel) lõigustumine peegelpildi järgi.

Rotatsiooniline lõigustumine

Rotatsioonilise lõigustumise tüüp on iseloomulik imetajatele. Rotatsiooniline lõigustumine tähendab seda, et esimesed kaks blastomeeri, mis lõigustumise käigus tekivad, moodustavad edasises lõigustumises lõigustumistasapinnad eri suundades. Ühel blastomeeril on vertikaalsuunaline lõigustumine ja teisel horisontaalne. Kuni 8-raku staadiumini on lõigustumise käigus tekkinud blastomeerid teineteisega nõrgalt seotud, peale seda toimub kompakteerumine ehk tihendamine, mille käigus blastomeerid kleepuvad teineteisega tihedalt kokku, moodustades kompaktse struktuuri. Selles staadiumis olevat sügooti nimetatakse moorulaks. Moorula – kobarloode, millele on iseloomulik õõnsuse puudumine. Moorula staadiumile järgneb blastotsüsti staadium, mille lõpuks on välja arenenud põisloote ehk blastotsüsti sisemine õõnsus ehk blastotsööl. Kuni moorula staadiumini on kõik rakud totipotentsed. Kompakteerumise järgselt tekib kaks erinevat rakkude populatsiooni – trofoblast ehk trofektoderm ja embrüoblast ehk sisemine rakkude mass (ICM). Sisemine rakkude mass areneb edasi embrüoks. Trofoblasti rakud sekreteerivad vedelikku, mis põhjustab blastotsööli teket. Lisaks sellele on trofoblast oluline embrüo implantatsiooniks emakasse ning sellest arenevad lootevälised organid ja koed. Kogu lõigustumise protsess leiab aset munajuhas ning lõigustumise ajal liigub sügoot munajuhas olevate ripsrakkude ripsmete võnkelise liikumise mõjul emakavalendiku poole, kus toimub implantatsioon. Enne implanteerumist toimub blastotsüsti vabanemine glükoproteiinidest koosnevast zona pellucida’st ehk rebukestast. Kinnitumist emaka endomeetriumisse nimetatakse implantatsiooniks ning seda võimaldavad trofektodermi poolt toodetud proteaasid.

Meroblastiline munarakkude lõigustumine

Meroblastilise lõigustumise korral on tegu osalise lõigustumisega. Lõigustub rebuvaene osa, reburohke osa ei lõigustu. Osaline lõigustumine jaguneb diskoidaalseks ehk kettaliseks ja superfitsiaalseks ehk pindmiseks.

Partsiaalne diskoidne lõigustumine

Partsiaalse diskoidaalse lõigustumise korral lõigustub ainult sügoodi rebuvaene osa. Rebuvaese osa lõigustumise järgselt kujuneb iduketas ehk blastodisk. Rakuvälisest rebust on blastodiski keskosa eraldatud subgerminaalse õõnega. Kölleri sirp – epiblasti rakud, mis paiknevad iduketta tagumises servas. Tulevasele iduketta bilateraalsümmeetriale pannakse alus juba munajuhas. Munajuhas toimub muna pöörlev liikumine. Pöörlemise tõttu liigub tsütoplasma iduketta ülaserva. Kölleri sirp moodustub lõigustumise käigus iduketta ülaservas paiknevast tsütoplasmast. Kölleri sirp määrab tulevase organismi posterioorse suuna.

Partsiaalne superfitsiaalne lõigustumine

Partsiaalse superfitsiaalse lõigustumise puhul jaguneb algul ainult sügoodi tuum. Esimesena toimuvad tuuma mitootilised jagunemised. Sellele järgneb tuumade liikumine raku perifeeriasse, kus moodustatakse ilma rakkude vaheseinteta süntsütsiaalne blastoderm. Energiidid – tuumad (millel on ümber oma makrotorukeste ja mikrofilamentide rikas tsütoplasma) ja nendega seotud tsütoplasmasaared. Tuuma/tsütoplasma suhtest sõltub asünkroonsele lõigustumisele üleminek ja blastomeeride moodustumine. Kõikidel putukatel ei esine superfitsiaalset lõigustumist. On ka selliseid putukaid, kellel esineb totaalne lõigustumine. Sellisteks on näiteks parasiitsed putukad.

Ksenobiootikumid

Ksenobiootikum (kreeka keeles xenos 'võõras', ingl k xenobiotic) kehale võõras aine ehk kehavõõras ühend ehk eksogeenne võõraine.

Ksenobiootikumid on ravimid, raviained, saasteained, pestitsiidid,herbitsiidid, insektitsiidid, sünteetilised toidulisandid, kartsinogeenid jpt ained.

Rakusisene metabolism

• Tsütokroom P450 ensüümid on tegevad ka eksogeensete võõrainete ehk ksenobiootikumide (sh ravimite jpm) biotransformatsioonis.

Limaskestaga seotud lümfikude

Limaskestaga seotud lümfikude ehk limaskestadega seotud lümfoidne kude (ka MALT-süsteem; lüh MALT, ladina textus lymphoideus adjunctus mucosae) on paljude selgroogsete loomade lümfoid(-immuun)süsteemi lümfoidkoe liik.

Limaskestaga seotud lümfikoed on limaskestaga liitunud lümfipiirkonnad, mis paiknevad paljude elundite (nagu mao-sooletrakt, kilpnääre, harknääre, kopsud, süljenäärmed, neelumandel, hingamisteed, silmasidekest ja nahk limaskestas.

Limaskestaga seotud lümfikoed võivad koosneda koondlümfifolliikulitest või ka väiksematest üksikutest lümfisõlmedest.

MALT struktuurides liiguvad lümfirakud- T- ja B-rakud, dendriitrakud ja makrofaagid. Seedekulgla koondlümfifolliikulites ka M-rakud.

Limaskestaga seotud lümfoidkoed moodustavad limaskestaimmuunsuse, millele omistatakse lümfoid(-immuun)süsteemist suuresti sõltumatu funktsioneerimine.

Limaskestaga seotud lümfikudede olemasolu, areng, anatoomia, morfoloogia, histoloogia, mutatsioonid, rakud ja molekulid ning apoptoos ja patoloogia võivad erineda nii liigiti, indiviiditi kui ka arenguastmeti.

Limaskestaga seotud lümfikude sisaldab arterioole, kapillaare ja veenuleid.

MALT on sünnijärgselt väga madala lümfirakkude populatsiooniga.

Limaskestaga seotud lümfikudesid mõjutavad ksenobiootikumid.

Terminoloogia

Limaskestaga seotud lümfikoed liigitatakse sekundaarsete lümfikudede hulka. Nende täpsetes terminites pole kokkulepet saavutatud, kirjanduslikes allikates eristatakse järgmisi MALT-e:

• BALT – bronhidega seotud lümfikude (puudub koertel, kassidel, Süüria hamstritel ja inimestel)
• CALT – silmasidekestaga seotud lümfikude
• GALT – sooltega seotud lümfikude (sh koondlümfifolliikulid)
• LALT – kõriga seotud MALT
• NALT – ninaga seotud lümfikude
• SALT – nahaga seotud MALT,
• UTALT – kuseteedega seotud MALT, LDALT, TALT jt.

MALT on kantud kehtivasse inimese tsütoloogia ja histoloogia standardsõnavarasse Terminologia Histologica.

Patoloogia

Inimestel seostatakse MALT-süsteemiga mitmeid kroonilise põletikuga seostavaid haiguslikke seisundeid nagu ärritatud soole sündroom (intestinum irritabile) (Crohni tõbi ja haavandiline jämesoolepõletik).

MALT lümfoomide (ICD-10- C88.4) tekkega seostatakse ka mitmeid autoimmuunhaigusi, näiteks Hashimoto türeoidiiti ja Sjögreni sündroomi.

Samuti seostatakse MALT lümfoome Chlamydophila psittaci, Borrelia burgdorferi, Campylobacter jejuni, HI-viiruse ja helikobakter-infektsiooniga.

Sooltega seotud lümfikude

Sooltega seotud lümfikude ehk sooltega seotud MALT (ka GALT-süsteem; lüh GALT, ladina textus lymphoideus adjunctus intestino) on paljude selgroogsete loomade lümfoid(-immuun)süsteemi lümfoidkoe liik, mis paikneb soole limaskestas. Enamik organismis leiduvatest antikehi komplekteerivatest rakkudest paiknevad soole limaskestas.

Primitiivne GALT on olemas ka lõuatutel kaladel.

Sooltega seotud lümfikoe hulka arvatakse koondlümfifolliikulid ja nodi lymphoidei mesenterici, ussripik.

GALT liigitatakse MALT-süsteemi ja nimetatud lümfoidkude osaleb paikses limaskestaimmuunsuses.

GALT struktuurides liiguvad lümfirakud- T- ja B-rakud, dendriitrakud ja koondlümfifolliikulites ka M-rakud.

Osadel madudel on sooltega seotud lümfikude tuvastatud suu ja neelu vahel (inglise esophageal tonsil).

GALTi funktsioonideks on homöostaasi tagamine ja patogeenidest vabanemine - nende 'kahjutustamine'. GALT on 'märklauaks' mitmete haiguslike seisundite korral nagu näiteks süsteemne erütematoosne luupus, HIV-1.

GALT on kantud kehtivasse inimese tsütoloogia ja histoloogia standardsõnavarasse Terminologia Histologica.

Lümfisüsteem

Lümfisüsteem ehk lümfaatiline süsteem (ladina keeles systema lymphaticum, systema lymphoideum) on lümfoidkudedest koosnev paljude selgroogsete loomade elundkond.

Lümfoidkude sisaldab iseloomulikke lümfirakke ehk lümfotsüüte, nende eelrakke ja diferentseerunud rakke. Lümfoidkoed on omavahel ühendatud lümfisoonte abil. Lümfisooned kannavad lümfotsüüte sisaldavat koevedelikku ehk lümfi läbi lümfisõlmede. 

Lümfisüsteem kulgeb tsentraalselt ning lümf suubub venoossesse vereringesse. Lümfisüsteemi talitlust reguleerivad nii autonoomne närvisüsteem

kui ka hormoonid.

Ajalugu

17. sajandil tegid lümfoloogias märkimisväärseid avastusi Gaspare Aselli (1581–1626), Jean Pecquet (1622–1674), Thomas Bartholin (1616–1680) ja Olof Rudbeck (1630–1708).

Gaspare Aselli avastas 1622. aastal koera soolestiku seinast valged sooned, mis hiljem nimetati piimandisoonteks (ingl k lacteals). Tema avastust kinnitas Jean Pecquet oma hilisemate uuringutega aastatel 1947–1951, mil ta avastas, et rasvu ja rasvhappeid sisaldav lümf liigub piimandisoonest rinnajuha kaudu venoossesse vereringese.

Esimesed inimese lümfisüsteemi kirjeldused pärinevad 1652. ja 1653. aastast 2 teadlaselt, Thomas Bartholinilt ja Olof Rudbeckilt, kes mõlemad kirjeldasid perifeerset lümfiringlussüsteemi ja mitut lümfisoont.

Terminid

Lümfisüsteem on kantud kehtivasse rahvusvahelisse inimese anatoomia standardisse "Terminologia Anatomica".

Imetajate lümfisüsteem

Imetajate lümfisüsteem on eri liikidel üsna sarnane, järgnevalt on kirjeldatud inimese lümfisüsteemi.

Funktsioonid

Lümfisüsteemi funktsioonid kehas on

• toota immuunrakke;
• tagada immuunkaitse, hävitades baktereid, viirusi jt võõrkehasid;
• eemaldada kudedest üleliigset, valke sisaldavat koevedelikku;
• aidata omastada toidust rasvhappeid ja rasvlahustuvaid vitamiine, nagu A-, D-, E- ja K-vitamiin, ning transportida neid vereringesse.

Liigitus

Lümfisüsteem jaguneb funktsiooni järgi kaheks osaks:

• primaarne ehk esmane (ka tsentraalne) ja
• sekundaarne ehk teisene (ka perifeerne).

Primaarne lümfisüsteem

Primaarsesse lümfisüsteemi kuuluvad punane luuüdi ja tüümus ehk harkelund. Primaarse lümfisüsteemi ülesanne on toota tüvirakkudest immuunrakke.

Sekundaarne lümfisüsteem

Sekundaarsesse lümfisüsteemi kuuluvad lümfikoed, nagu näiteks lümfisõlmed ja põrn ning limaskestaga seotud lümfikoed ehk MALT-süsteem. Ka lümfikapillaarid, -sooned ja -juhad, neis voolav lümf ning lümfiklapikud kuuluvad sekundaarsesse lümfisüsteemi. Sekundaarse lümfisüsteemi ülesanded on nii üleliigse koevedeliku eemaldamine, immuunkaitse tagamine kui ka rasvhapete ja rasvlahustuvate vitamiinide omastamine ja transport.

• Lümfiteed – algavad umbselt kudede rakkude vahelt lümfikapillaaridega, mis suurenevad lümfisoonteks ja lümfijuhaks, kust lümf suubub venoossesse vereringesse;
• Lümfiklapikud – kindlustavad selle, et lümf voolaks lümfikogumisteedes üksnes südame suunas;
• Lümfisõlmed on oakujulised, läbimõõdus 1–25 mm. Neis on palju sidekoelisi vaheseinu ja lümfotsüütide rühmi. Lümfisooned viivad lümfi lümfisõlme, kus lümf liigub aeglaselt. Lümfisõlmed toimivad kui filtrid, kus hävitatakse bakterid jm võõrkehad;
• MALT-süsteem – selle moodustavad limaskestades esinevad lümfoidsed koed ehk üksik- ja koondlümfisõlmekesed: näiteks peensoole lümfoidsed naastud, lümforetikulaarsete kudede kogumid, ussripik (inimesel) jpt.
• Neerude lümfiringe – lümf ringleb ka neerudes, kus lümfisooned paiknevad tõenäoliselt neerukoores ning jooksevad paralleelselt neeruarterite ja -veenidega. Teave neerude lümfiringe kohta on veel piiratud, kuid uuringud näitavad, et neerupõletikuga kaasneb neerus uute lümfisoonte moodustumine.

Patoloogia

Lümfisüsteemiga on seotud mitu patoloogilist seisundit. Infektsiooni või põletiku tõttu võivad lümfisõlmed suureneda. Lümfisõlmede suurenemine võib viidata ka lümfoomile.

Lümfoom on lümfoidsüsteemi kasvaja, mille rakud pärinevad lümfotsüütidest. Põhilised lümfoomi tüübid on Hodgkini lümfoom ja mitte-Hodgkini lümfoom. Hodgkini lümfoom on lümfisüsteemi pahaloomuline kasvaja.

Lümfoomi tekke põhjused on enamasti ebaselged. Lümfoomi tekkeriski suurendab immuunsüsteemi häirimine. Omandatud immuunpuudulikkuse sündroomiga haigetel on lümfoome sagedamini. Samuti on tõenäoline seos lümfoomide tekke ja Epsteini-Barri viiruse vahel.

Lümfisüsteemiga on seotud ka sellised haigused nagu nt äge lümfoidne leukeemia ja krooniline lümfotsüütleukeemia.

Roomajate lümfisüsteem

Roomajate lümfisüsteem on imetajate lümfisüsteemist veidi erinev. Roomajatel puuduvad lümfisõlmed, mille asemel on neil üksikud pulseerivad lümfisüdamed. Madude lümfisüsteem koosneb põrnast, harkelundist, lümfisoontest, lümfiklapikutest, lümfisüdametest ning lümfist. Harkelund paikneb vahetult kilpnäärme ees. Suured veresooned on peaaegu kõikjal ümbritsetud lümfisoontega. Lümfoidkude esineb ka enamiku elundite sees. Osal madude liikidel on leitud söögitorust mandlisarnast lümfoidkude (inglise k esophageal tonsil).

Levinumad lümfoid(-immuun)süsteemi rakud on lümfotsüüdid. Madude organismis toimuvate immuunreaktsioonide levinuim antikeha on IgY (ekvivalentne IgG-le)

Transponeeruvad geneetilised elemendid

Transponeeruvad geneetilised elemendid on DNA järjestused, mis suudavad ühe raku piires genoomis ümber paigutuda ehk transponeeruda. Väga üldiselt võib transponeeruvaid elemente jagada transposoonideks ja IS-elementideks (insertion sequence).

Bakteriaalne liittransposoon, kus keskel on lisageene kodeeriv ala ja otstes IS-elemendid

Transpositsiooni mehhanismideks võivad olla kas "lõika ja kleebi" või "kopeeri ja kleebi". Transpositsioon võib tekitada fenotüübis väljenduvaid mutatsioone või muuta raku genoomi suurust. Transponeeruvaid elemente on tihti käsitletud kui "rämps-DNA-d" või poolparasiitset DNA-d.

Enamasti koosnevad transponeeruvad elemendid otstes paiknevatest otsestest või pööratud kordusjärjestustes ja nende vahel olevast alast, kus kodeeritakse transposaasi geen ning paljude elementide puhul ka teisi, näiteks regulatoorseid või antibiootikumiresistentsust andvaid geene.

"Hüppavate geenide" esmaavastajaks on Barbara McClintock, kes pälvis selle avastuse eest aastal 1983 Nobeli auhinna. Kuna transponeeruvate elementidega on võimalik muundada elusorganismi DNA-d, on need väga kasulikud teadlastele.

Transposoonide tüübid

Transposoonid on üks paljudest mobiilsete elementide tüüpidest. Transposoonid ise on transponeerumise mehhanismi järgi jagatud kahte klassi. Neid nimetatakse ka "kopeeri ja kleebi" (klass I) ning "lõika ja kleebi" (klass II) mehhanismideks.

Klass I ehk retrotransposoonid

Esinevad väga arvukalt taimedes, näiteks maisil moodustavad retrotransposoonid 49–78% genoomist. Klass I transposoonid kopeerivad end kahes faasis. Esmalt toimub transkriptsioon DNA-st RNA-ks, saadud RNA on vahevorm, mida transposoon kasutab elemendi koopiaarvu suurendamiseks ning seetõttu võib genoomi suurus kasvada. Seejärel moodustatakse pöördtranskriptaasiga RNA-st tagasi DNA ning see DNA koopia võib siseneda uues positsioonis genoomi. Sellist ümberpööratud transkriptsiooni katalüüsib ensüüm pöördtranskriptaas ehk revertaas, mis on tihti transposooni enda kodeeritud. Retrotransposoonid käituvad väga sarnaselt retroviirustega, nende hulgas ka HIV-ga.

Retrotransposooni transponeerumine ja ellujäämine peremeesgenoomis võib olla reguleeritud nii elemendi enda kui ka raku kodeeritud tegurite poolt selleks, et vältida kahjulikku mõju mõlemale. Sarnaselt teiste transposoonidega on retrotransposoonid geeni või selle lähedusse sisenedes võimelised esile kutsuma mutatsioone. Lisaks sellele on retrotransposoonide indutseeritud mutatsioonid küllaltki stabiilsed, sest nad transponeeruvad replikatsioonilise mehhanismiga ja nii säilib ka esialgses lookuses transposooni järjestus.

Retrotransposoone on kahte põhilist tüüpi:

• retroviiruse tüüpi, tuntud ka kui pikkade otsmiste kordusjärjestustega (LTR – long terminal repeat) tüüp:

Sellistel transposoonidel on otstes pikad otsesed kordusjärjestused, mille pikkus võib varieeruda 100–5000 aluspaarini. Nad kodeerivad ise pöördtranskriptaasi ja on selle poolest retroviirustega sarnased.

• pikkade otsmiste kordusjärjestusteta (LTR-id puuduvad):

Need jagatakse omakorda kaheks: LINE-deks ehk pikkadeks genoomi sisenenud elementideks, mis esinevad intervallide tagant (long interspersed elements) ja SINEdeks ehk lühikesteks genoomi sisenenud elementideks, mis esinevad intervallide tagant (short interspersed elements).

• • LINE-sid on leitud paljude eukarüootide genoomist. Neid transkribeerib RNA-ks RNA polümeraas II, mille promootor asub LINE sees. LINE-d kodeerivad ise oma pöördtranskriptaasi ja paljud on võimelised kodeerima ka endonukleaase. Pöördtranskriptaas seondub spetsiifiliselt LINE RNA-le ja seetõttu teeb RNA-st DNA koopia, mis on võimeline sisenema genoomi uude kohta. Inimese genoomis on LINE-sid ligikaudu 500 000, see moodustab umbes 17% selle kogumahust.
  • SINE-d on DNA järjestused, mis on 100–400 aluspaari pikkused. SINE-d esindavad pöörtranskribeeritud RNA molekule, mis algselt transkribeeriti RNA polümeraas II abil tRNA-ks, rRNA-ks või muuks väikeseks RNA-ks. SINEd ise ei kodeeri funktsionaalset pöördtranskriptaasi ja nende transpositsioon sõltub teistest mobiilsetest elementidest. Inimese genoomis moodustavad SINEd umbes 11%.

Klass II ehk DNA transposoonid

Erinevalt retrotransposoonidest ei oma "lõika ja kleebi" mehhanismiga transposoonid ümberpaiknemisel RNA vaheolekut. Nende transpositsiooni katalüüsivad eri tüüpi transposaasi ensüümid. Osad transposaasid seonduvad mittespetsiifiliselt ükskõik millisele sihtmärgile genoomis, seevastu teised seonduvad spetsiifilistesse kohtadesse. Transposaas teeb lõike järjestusse, tekitades sinna kleepuvad otsad. Seejärel lõikab transposooni välja ja ligeerib selle sihtkohta. Kleepuva otsa lõpust transposooni alguseni tekivad üheahelalised tühimikud, mille täidab DNA polümeraas ning lõpuks sulgeb DNA ligaas nn suhkur-fosfaat selgroo. Selle protsessi tagajärjeks on sihtkoha järjestuste duplikatsioon ja DNA transposooni sisenemiskohtadesse tekivad lühikesed otsesed kordused, millele järgnevad pööratud kordused. Need pööratud kordused on olulised transposaasi juhitud transposooni väljumiseks. Sihtmärk-koha duplikatsioonid võivad põhjustada ka geeni duplikatsiooni ja see omab olulist rolli evolutsioonis.

Mitte kõik DNA transposoonid ei transponeeru "lõika ja kleebi" meetodiga. Mõnel juhul esineb ka replikatiivset transpositsiooni.

Kui transpositsioon leiab aset rakutsükli S-faasis, siis "lõika ja kleebi" tüüpi transposoonid võivad duplitseeruda. Seda juhul, kui doonorkoht on juba replitseerunud, aga aktseptorkoht genoomis veel pole.

Mõlemat klassi transposoonid võivad mutatsiooni tõttu kaotada oma võime sünteesida pöördtranskriptaasi või transposaasi. Sellest hoolimata on nad võimelised "hüppama" genoomis ühest kohast teise, sest teised transposoonid toodavad endiselt vajalikke ensüüme. Sellest lähtuvalt jagatakse DNA transposoone autonoomseteks ja mitteautonoomseteks. Autonoomsed transposoonid omavad terviklikku geeni, mis kodeerib aktiivset transposaasi. Need transposoonid ei vaja oma transponeerumiseks teisi elemente. Seevastu mitteautonoomsed kodeerivad defektseid polüpeptiide ja vajavad lisaks veel ka mõnest teisest allikast transposaasi.

Retroviirused

Ka retroviirusi võib käsitleda kui transponeeruvaid elemente. Pärast sisenemist peremeesrakku ja oma RNA muundamist DNA-ks sisestavad nad oma DNA peremehe genoomi. Integreeritud DNA vormi nimetatakse proviiruseks ja seda vaadeldakse kui erilist eukarüoodi retrotransposooni vormi, mis on võimeline kodeerima RNA intermediaate. Need on enamasti võimelised peremeesrakust väljuma ja nakatama uusi rakke. Retroviiruste transpositsioonioonitsüklil on sarnasusi ka prokarüootse transposooniga ja see viitab nende kaugele sugulusele.

IS-elemendid

IS-elemendid ehk järjestuse sisestused (insertion sequence) on lühikesed DNA järjestused, mis käituvad kui tavalised transponeeruvad elemendid. Neil on kaks põhilist omadust: võrreldes teiste transponeeruvate elementidega on nad väiksed, tavaliselt suurusjärgus 700–2500 aluspaari ja kodeerivad ainult valke, mis mõjutavad transponeerumise aktiivsust. Erinevalt IS-elementidest suudavad transposoonid kaasas kanda ka näiteks antibiootikumi resistentsusgeene. Valgud, mida IS-elemendid kodeerivad, on tavaliselt transposaasid, mis katalüüsivad ensümaatilist reaktsiooni ja võimaldavad IS-ide liikumist, ning regulatoorne valk, mis kas stimuleerib või inhibeerib transpositsiooni aktiivsust. Elemendi kodeeriv regioon on tavaliselt ümbritsetud pööratud kordustega. Näiteks hästituntud 1250-aluspaarine element IS911 on ümbritsetud kahe 36-aluspaarise pööratud kordusega ja kodeeriv regioon omab kahte osaliselt kattuvat geeni orfA ja orfAB. OrfAB kodeerib transposaasi ja orfB regulatoorset valku. IS-elemente võib nimetada vormi ISn järgi, kus n tähistab arvu. See ei ole ainus nimetamise skeem, mida kasutatakse. Kuigi enamasti esinevad IS-elemendid prokarüootide genoomis, on ka teatud eukarüootide DNA järjestustes leitud TC1/mariner perekonna transponeeruvaid elemente, mida käsitletakse kui IS-elemente.

Lisaks sellele, et IS-elemendid esinevad autonoomselt, võivad nad olla ka osaks komplekssetest transposoonidest. Liittransposoonides on lisaülesandega geenid, näiteks antibiootikumi resistentsusgeenid, piiratud IS-elementidega. Sellised transposoonid on näiteks Tn10 ja Tn5.

Transponeeruvate elementide näited

• Esimesed transposoonid avastas Barbara McClintock aastal 1948 maisis (Zea mays). Ta märkas transpositsioonide põhjustatud insertsioone, deletsioone ja translokatsioone. Sellised genoomsed muutused võivad viia näiteks muutusteni maisiterade värvuses. Ligikaudu 50% maisi genoomist moodustavad transposoonid. McClintocki kirjeldatud Ac/Ds transpsoonide süsteem on klass II transposoonid.
• Üks hästiuuritud transposoonide perekond on hariliku äädikakärbse (Drosophila melanogaster) P elemendid. Nende puhul on eriline see, et esimesed P elemendid ilmnesid äädikakärbeste genoomis 20. sajandi keskel ja kõigest veidi rohkem kui 50 aastaga on need levinud kõikidesse vastava liigi populatsioonidesse.
• Bakterite transposoonid kannavad tavaliselt endaga kaasas ka täiendavaid geene, tihti näiteks antibiootikumi resistentsust määravaid. Bakterites saavad transposoonid hüpata kromosomaalselt DNAlt plasmiidsele ja jälle tagasi, seeläbi võimaldades geenide ülekannet ja püsivat antibiootikumide resistentsusgeenide lisamist. Sel viisil saab toota multiresistentseid bakteritüvesid. Seda tüüpi bakteriaalsed transposoonid kuuluvad Tn perekonda ja on tihti liittransposoonid (sisaldavad IS-elemente).
• Inimesel on kõige tüüpilisem transposoon Alu järjestus. See on umbes 300 aluspaari pikk SINE tüüpi transposoon ja seda võib inimese genoomis leida 300 000 kuni miljon korda.
• Mariner-tüüpi elemendid on transposoonide klass, mida on leitud väga paljudest liikidest, sealhulgas ka inimesest. Esmalt avastasid James Jacobson ja Daniel Hartl selle äädikakärbsest. Need klass II tüüpi transposoonid on tuntud oma ebatavalise liikidevahelise horisontaalse geeniülekande tõttu.
• Bakteriofaag Mu transpositsioon on kõige paremini uuritud replikatiivne transpositsioon ja tema transponeerumise mehhanism on sarnane homoloogilise rekombinatsiooniga.
• Helitron on eukarüootide transposoon, mis replitseerub veereva ratta mudeliga.

Kasutus geneetikas

Transposoone on võimalik kasutada geneetikas geenide ja valkude funktsioonide uurimiseks. Kõige enam on transposoonide kasutamise meetodid välja töötatud mudelliikide (äädikakärbes, harilik müürlook, soolekepike) jaoks.

P elemendi kasutus äädikakärbses

Looduslikult esinevad P elemendid sisaldavad transposaasi kodeerivat ala ja transposaasi seondumisala. Transposaas reguleerib ja katalüüsib P elemendi eemaldamist peremehe genoomist ja juhuslikku uude kohta sisestamist. Just juhuslik sisestamine võib häirida peremehe geenide ekspressiooni või kanda lisageene, mida saab kasutada geneetilistes uuringutes. Selleks, et kasutada seda protsessi kasuliku geneetilise tööriistana, tuleb kaks P elemendi põhilist osa üksteisest eraldada, et vältida kontrollimatut transpositsiooni. Selleks kasutatakse tavaliselt "P plasmiide" ja transposaasi kodeerivat geeni, ilma transposaasi äratundmispiirkonnata, mistõttu transposoon ei saa siseneda genoomi. P plasmiid sisaldab äädikakärbse reportergeeni ja transposaasi äratundmise piirkonda. Samuti võib kuuluda P plasmiidi ka vastav huvipakkuv geen, E.coli reportergeen või replikatsiooni alguspunkt (origin of replication).

Transponeerumise tagajärjed

Transponeeruvad elemendid on mutageenid. Nad võivad oma peremeesrakku mitmel viisil kahjustada. Transposoon või retrotransposoon võib ennast sisestada funktsionaalse geeni ette ja suure tõenäosusega blokeerib selle funktsionaalsuse. Kui transposoon lahkub geenist, jääb sinna kohta alles tühimik, mida arvatavasti ei suudeta korrektselt parandada. Arvukad koopiad samast järjestusest, nagu seda on Alu järjestused, võivad takistada kromosoomide täpset paardumist mitoosi ja meioosi käigus ning seetõttu toimub ebaühtlane ristsiire, mis on põhiliseks kromsoomi duplikatsiooni põhjuseks.

Sagedased transposoonide põhjustatud haigused on näiteks hemofiilia A ja B, paljud kombineeritud immuunpuudulikkuse haigused, samuti suurendavad need eelsoodumust vähi ja Duchenne'i lihasdüstroofia tekkeks.

Lümfisõlmed

Lümfisõlmed (ladina ains nodus lymphoideus; nodus lymphaticus, mitm nodi lymphatici) on paljude selgroogsete lümfisoonte teel kas üksikult või rühmadena paiknevad lümfoid(-immuun)süsteemi elundid, kust voolab läbi lümf.

Lümfisõlmede ja -kudede arengus osalevad lümfoidkoe arengut mõjutavad rakud. Lümfisõlmede areng, anatoomia, morfoloogia, histoloogia ja patoloogia võivad erineda nii liigiti, indiviiditi kui ka arenguastmeti.

Vananedes lümfisõlmed taandarenevad.

Lümfisõlme vananenud nimetus on lümfinääre.

Skeem

Lümfisõlm koosneb:

• kihnust (capsule) (TA A13.2.03.002)
• trabeekulitest (trabecuale) (TA A13.2.03.003)
• koorest (cortex) (TA A13.2.03.005)
• paracortex
• sagarikust (lobulus)
• lümfisõlmekestest (lymphonodolus)(lümfifolliikul)
• aferentsetest lümfisoontest (vasa lymphatica afferentia)
• säsist (medulla nodi lymphatici) (TA A13.2.03.006)
• eferentsetest lümfisoontest (vasa lymphatica efferentia)
• väratist (hilus, hilum) (TA A13.2.03.004).

Lümfikeskustena

Lümfisõlmed võivad paikneda ka lümfikeskustena (lymphicentrum), näiteks kõrvasüljenäärme-lümfikeskus, alalõua-lümfikeskus, neelutagune lümfikeskus, kaenlalümfikeskus jne.

Imetajatel

Lümfivool

Lümf liigub enamikul imetajatel lümfisõlmes harilikult üsna sarnaselt. Lümfi liigutavad lümfisõlme koorest läbi aferentsed lümfisooned. Edasi liigub lümf läbi lümfisõlme ja väljub elundist eferentsete lümfisoonte abiga lümfisõlme värati kaudu.

Erandiks on sigade lümfisõlmed, neil siseneb lümf aferentsete lümfisoonte abiga värati kaudu ja väljub elundist eferentsete lümfisoonte abiga lümfisõlme koore kaudu.

Inimestel

 Inimestel on lümfisõlmed herne- kuni oasuurused ümarad moodustised, mis on väljastpoolt kaetud sidekoelise kihnuga. Kihnust tungivad lümfisõlme sisemusse vaheseinad (trabeekulid).

Lümfisõlme säsis paiknevad lümfisiinused, nendes liikudes rikastub lümf lümfisõlme poolt komplekteeritud lümfoidkoe rakkude lümfotsüütidega.

Peale vereloome täidavad lümfisõlmed ka kaitsefunktsiooni. Nad on omamoodi bioloogilised filtrid, kus hoitakse kinni ja hävitatakse lümfiga nendesse kandunud anormaalsed rakuosad, bakterid, viirused, toksiinid ja makromolekulid.

Paiknemine

Lümfisõlmed asetsevad kehas kas üksikult või rühmiti. Rühmiti paiknevatesse lümfisõlmedesse toovad lümfi vastava piirkonna kindlad lümfijuhad (lümfiteed). Inimesel on 500 kuni 1000 lümfisõlme.

Lümfisõlmed võivad paikneda ka lümfikeskustena (lymphicentrum)(osaline):

• pea- ja kaelapiirkonnas kuklas, kõrvalesta ees ja taga, lõua all ja kaelal kägiveenide lähedal;
• ülajäsemel küünraaugus ja kaenlaaugus;
• rindkereõõnes hingetoru ümbruses, keskseinandis, kopsuväratis;
• vaagna ja kõhuõõne piirkonnas piki suuremaid veresooni;
• alajäsemel kubemes ja põlveõndlas.

Lümfotsüüdid lümfisõlmedes

Lümfotsüüdid paiknevad lümfisõlmedes erinevalt: T-lümfotsüüdid paiknevad parakortikaalses osas (aktiveeritakse ning diferentseeruvad) ja B-lümfotsüüdid lümfisõlme koore välisosas.

Patoloogia

Kui lümfisõlm(ed) ei tule toime nendesse vereringest ja organismist kandunud anormaalsete bakterite, viiruste, toksiinide ja anormaalsete makromolekulide hävitamisega või kahjutuks tegemisega, siis võivad osad haigustekitajad pääseda vereringesse või haigestub sõlm ise.

Ka paljud kasvajarakud paljunevad esmalt lümfisõlmes(des) ja seejärel võivad lümfiteede kaudu siirdeid anda.

Ajaloolist

Esmakordselt olevat lümfisõlmi maininud Vana-Kreeka arst Hippokrates.

Lümfijuhad

Lümfijuhadeks nimetatakse paljude selgroogsete loomade lümfisüsteemi (lümfoid(-immuun)süsteemi) kuuluvaid teatud jämedaimaid lümfisooni, mis moodustuvad väiksemate lümfisoonte liitumisel, milles liigub lümf ja mis suubuvad venoossesse vereringesse.

Lümfijuhade areng, anatoomia, morfoloogia, histoloogia ja patoloogia võivad erineda nii liigiti kui ka indiviiditi.

Imetajatel

Inimestel

Inimestel koonduvad lümfisooned kahte suurde lümfijuhasse:

• parem lümfijuha (ductus lymphaticus dexter),
• rinnajuha (ductus thoracicus).

Lümfisüda ehk lümfipump

Lümfisüdameteks ehk lümfipumpadeks (ladina cor lymphaticum) nimetatakse osade selgroogsete loomade lümfisüsteemi (lümfoid(-immuun)süsteemi) elundeid.

Lümfisüdamete ülesandeks on lümfivoolu tagamine ja juhtimine veenidesse, see toimub vöötlihaskoest lihaste kontraktsioonide abiga.

Lümfisüdamete kontraktsioone koordineerib lümfisüdame rõhk. 

Lümfisüdameid esineb sõõrsuudest kuni lindudeni, kuid inimestel neid ei esine.

Lümfisüdamete areng, anatoomia, morfoloogia, histoloogia ja patoloogia võivad erineda nii liigiti, indiviiditi kui ka arenguastmeti.

Lümfisüdamete arv varieerub, nii arvatakse et mõnel kahepaiksel on paarsada lümfisüdant.

Lümfisüdamesein koosneb kolmest kestast: sise-, kesk- ja väliskestast.

Lindudel

Lindudel paikneb lümfisüda sabalülidel ja tema ülesandeks on lümfipumbana suguti erektsiooni tagada ja vererõhku reguleerida.

Roomajatel

Madudel

Lümfisüdamed kuuluvad ka madude lümfisüsteemi. Kuid nende paiknemise ja hulga kohta on andmed vastakad, osad autorid kirjeldavad lümfisüdametena üksnes ühte paari lümfisüdameid vaagna ja tagajäsemete jäänuste vaagnakannuste piirkonnas. Vahel aga loetakse lümfisüdamete hulka ka lümfisoonte seintel paiknevad lümfiklapikud.

Lümfisüdame lihaste kokkutõmbeid koordineerivad paljuski seljaaju närvikiududest saabuvad impulsid.

Lümfisüdamerütm ei lange kokku südame löögisagedusega.