Вакуолярная система клетки

1. Эндоплазматическая сеть, структура и функции

2. Комплекс Гольджи, структурная организация и значение

3. Лизосомы, классификация, строение и значение

4. Вакуолярная система клеток растений

К вакуолярной системе клетки относятся одномембранные органоиды клетки: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и различные вакуоли. Эти структуры имеют разное строение и выполняют различные взаимодополняющие функции. Поэтому, несмотря на морфологические и функциональные отличия этих элементов, вакуолярная система клетки представляет собой единое целое.

2. Эндоплазматическая сеть, структура и функции

Эндоплазматический ретикулум (от лат. ретикулум – сеть), эндоплазматическая сеть. Эндоплазматическая сеть была открыта К. Портером с сотрудниками в 1945 г. при изучении фибробластов цыплят. Дальнейшие исследования показали, что эта структура встречается практически во всех эукариотных клетках. Эндоплазматическая сеть представляет собой систему мелких канальцев, цистерн и пузырьков, пронизывающих всю цитоплазму и связанных с плазмалеммой и кариолеммой. Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Различают шероховатую (гранулярную) и гладкую (агранулярную) эндоплазматическую сеть.

Гранулярная эндоплазматическая сеть (эргастоплазма). Гранулярная эндоплазматическая сеть представлена одиночными цистернами или их локальными скоплениями. Первый тип характерен для малоспециализированных клеток, а также для клеток с низкой метаболической активностью. Второй тип свойственен клеткам с высокой метаболической активностью (например, для клеток печени). Диаметр полостей цистерн варьирует от 20 нм до нескольких мкм и также зависит от метаболической активности клеток. Отличительной чертой эргастоплазмы является наличие на наружной поверхности мембран мелких (около 20 нм) гранул. Эти гранулы представляют собой рибосомы, собранные в виде плос­ких спиралей, розеток или гроздей. Такие структуры носят название полирибосомы (мно­жество рибосом, объединен­ных одной информационной РНК). К мембранам эндоплазматической сети рибосомы прикрепляются своей большой субъединицей. Количество рибосом на эндоплазматической сети зависит от синтетической активности, степени дифференциации и физиологического состояния клеток. Например, при частичном удалении пе­чени у грызунов значительно увеличивается деление клеток в оставшей­ся части. Это сопровождается редукцией эргастоплазмы и уменьшением числа рибосом. При патологии клеток также происходит уменьшение количества рибо­сом на мембранах эндоплазматической сети. Так при алкогольной хронической интоксикации количество рибосом, связанных с мембранами эндоплазматической сети, уменьшается на 25%.

Функции гранулярной эндоплазматической сети заключаются в следующем:

1. Синтез белков. Причем рибосомы эргастоплазмы участвуют преимущественно в синтезе «экспортируемых» белков. Например, клетки слюнной железы синтезируют и выделяют пищеварительные фермен­ты; клетки молочной железы – казеин и др. Т. е. на мембранах эргастоплазмы синтезируются белки, необходимые для жизнедеятельности других клеток или для выполнения общеорганизменных функций (пище­варительные ферменты, белки плазмы крови, гормоны и др.). Следует отметить, что в большинстве случаев на рибосомах эргастоплазмы синтезируются белки, «ненужные» ей или даже вредные для клетки. Так, например, для роста и размножения клеток молочной железы совсем не нужен казеин молока, который они синтезируют. Клетки пищеварительных желез вырабатывают большое ко­личество гидролитических ферментов, расщепляющих различные биологические макромолекулы. Свободный выход таких ферментов в цитоплазму вызовет самопереваривание клетки (автолиз).

2. Изоляция синтезированных белков от основных функционирующих белков клетки. Эта функциональная особенность гранулярного ЭР очень важна, так как она связана с целым рядом процессов, приводящих к выделе­нию таких белков с помощью вакуолей аппарата Гольджи.

3. Транспорт синтезированных белков в другие участки клетки и комплекс Гольджи. Синтезированные белки перемещается по каналам и вакуолям от места синтеза в другие участки клетки. Белки, накапливающиеся в по­лостях ЭР, затем оказываются транспортированными в вакуоли аппарата Гольджи, откуда они переходят в другие вакуоли или выводятся из клетки.

4. Химическая модификация синтезированных белков. В ряде случаев в эргастоплазме может происходить химическая модификация белков, в частности связывание их с сахарами (глюкозилирование).

5. Синтез структурных компонентов клеточных мембран. Важнейшей функцией грануляр­ного ЭР является функция образования структурных компонентов клеточных мембран. Эта функция заключается в том, что элемен­ты гранулярного ЭР синтезируют все мембранные белки, а также липидный компонент мембран. Кроме того, именно в гра­нулярной эндоплазматической сети происходит сборка липопротеидных мембран.

Гладкая эндоплазматическая сеть. Представлена мембранами, образующими мелкие вакуоли, трубочки и ветвящиеся канальцы. Диаметр вакуолей и канальцев гладкой эндоплазматической сети составляет обычно около 50-100 нм. В отличие от гранулярной эндоплазматической сети на мембранах гладкой эндоплазматической сети нет рибосом. Гладкая эндоплазматическая сеть возникает и развивается за счет эргастоплазмы. Деятельность гладкой эндоплазматической сети связана с метаболизмом липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов. Она сильно развита в клетках, секретирующих стероиды. В поперечно-полосатых мышечных волокнах гладкая эндоплазматическая сеть способна депонировать ионы кальция, необходимые для функции мышечной ткани. Очень важна роль гладкой эндоплазматической сети в дезактивации различных вредных для организма веществ за счет их окисления с помощью ряда специальных ферментов. Особенно сильно она проявляется в клетках печени. Так, при ряде отравлений в клетках печени появляются зоны, занятые лишь гладким эндоплазматическим ретикулумом.