9.Субмикроскопические органеллы клетки, строение и роль
Органелл такого типа всего 5:
Рибосомы
Лизосомы
Пероксисомы
Эндоплазматическая сеть
микротрубочки
1.Рибосомы – рибонуклеопротеидные гранулы. Константа седиментация рибосом 80S. Седиментация – это метод осаждения рибосом при ультрацентрифугировании, разработанный Сведбергом; на основании скорости седиментации определяется размер рибосом (в единицах Сведберга – S).
В цитоплазме клеток рибосомы располагаются:
на поверхности мембраны ЭПС - связанные рибосомы
свободно в цитоплазме – свободные рибосомы;
входит в состав митохондрий – митохондриальные рибосомы (миторибосомы).
Рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой. Каждая субъединица представляет собой комплекс рРНК с белками – рибонуклеопротеид.
Большая субъединица (60S) образуется из трех молекул рРНК и 45 – 50 молекул белка, малая субъединица (40S) – из одой молекулы рРНК и 30 – 35 молекул белка.
В рибосомах имеется две бороздки. Одна из них удерживает растущую полипептидную цепь, другая – мРНК. Кроме того, в рибосомах выделяют два участка, связывающих тРНК. В аминоацильном (А-участке) размещается аминоацил-тРНК, несущая определенную аминокислоту. В пептидильном (Р-участке) располагается тРНК, которая нагружена цепочкой аминокислот, соединенных пептидными связями. Образование А и Р-участков обеспечивается обеими субъединицами рибосом.
Местом образования субъединиц рибосом является ядро клетки. Синтез рРНК осуществляется в области вторичных перетяжек хромосом – в ядрышковых организаторах (в области ядрышка). Белки рибосом синтезируются в цитоплазме клетки и затем поступают в ядро. Готовые субъединицы перемещаются в цитоплазму, где они при участии иРНК объединяются в рибосому непосредственно перед началом синтеза белковой молекулы.
Функция рибосом:
1. сборка белковых молекул из аминокислот, доставляемых к ним транспортной РНК. Сборка аминокислот производится в соответствии с чередованием нуклеотидов в цепи мРНК. Таким способом осуществляется трансляция генетической информации.
2.Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельности самой клетки.
3.Связанные рибосомы – белок, подлежащий выведению из клетки.
4. Молекулы мРНК могут протягиваться по поверхности не только одной, но и нескольких рядом лежащих рибосом, формируя полирибосомы (полисомы).
2 Лизосомы – это мелкие ограниченные мембраной пузырьки (D=0,4 – 0,5 мкм). Содержимое пузырьков представляет собой гомогенный мелкозернистый материал. В них содержится около 60 видов различных гидролитических ферментов в неактивном состоянии (протеазы, липазы, фосфолипазы, нуклеазы, гликозидазы, фосфатазы, в том числе кислая фосфатаза – маркер лизосом).
Молекулы ферментов синтезируются на рибосомах гранулярной эндоплазматической сети, откуда переносятся транспортными пузырьками в комплекс Гольджи, где модифицируются. От зрелой поверхности цистерн комплекса Гольджи отпочковываются первичные лизосомы. Процесс внутриклеточного лизиса (пищеварения).
1.Сначала первичная лизосома сливается с фагосомой. Такой комплекс называется вторичной лизосомой (фаголизосомой).
2.Во вторичной лизосоме ферменты активируются и расщепляют поступившие в клетку полимеры до мономеров.
Функции лизосом:
1. внутриклеточный лизис («переваривание») высокомолекулярных соединений и частиц; ими могут быть собственные органеллы и включения или частицы, поступившие в клетку извне в ходе эндоцитоза (пищеварительные и аутофагирующие вакуоли)
2. защитная (происходит переваривание и обезвреживание чужеродных веществ. Например, микробов, поглощенных клеткой путем фагоцитоза и пиноцитоза)
2. участие в процессах инволюции, то есть в обратном развитии тканей (например, тканей матки в послеродовом периоде)
4. освобождение клетки от продуктов распада и обеспечение клетки низкомолекулярными веществами, необходимых для ресинтеза органелл клетки,участие в регенерации.
3.Пероксисомы (микротельца) – это мембранные пузырьки диаметром от 0,2 до 0,5 мкм. Как и лизосомы, они отщепляются от цистерн транс-полюса комплекса Гольджи. Под мембраной пузырька различают центральную (более плотную) часть и периферическую область.
Различают две формы пероксисом:
1.Мелкие пероксисомы (D= 0,15 – 0,25 мкм) имеются почти во всех клетках млекопитающих (и человека) и морфологически мало отличаются от первичных лизосом.
2.Крупные пероксисомы (D= более 0,25 мкм) присутствуют лишь в некоторых тканях (печень, почки).
Пероксисомы содержат около 15 различных ферментов, в том числе пероксидазу, каталазу и оксидазу Д-аминокислот.
Функции пероксисом:
1.участие в обмене перекисных соединений (фермент пероксидаза), в частности перекиси водорода, которая токсична для клетки. для биохимических реакций используется молекулярный кислород
2.участие в нейтрализации многих других токсических соединений, например этанола
3.участие в обмене липидов, холестерина и пуринов.
4.Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) – это единый непрерывный компартмент, ограниченный элементарной биологической мембраной, образующей совокупность сообщающихся между собой канальцев, вакуолей и цистерн.
Агранулярная эндоплазматическая сеть отличается отсутствием на мембранах белков (рибофоринов), связывающих субъединицы рибосом.
Функции:
1. синтез липидов, включая мембранные липиды.
2. синтез углеводов (гликогена и др.)
3. синтез холестерина.
4. обезвреживание токсических веществ эндогенного и экзогенного происхождения (гладкий эндоплазматический ретикулум клеток печени принимает активное участие в нейтрализации всевозможных ядов; ферменты гладкого ЭПР присоединяют к молекулам токсичных веществ гидрофильные радикалы, в результате чего повышается растворимость токсичных веществ в крови и моче, и они быстрее выводятся из организма)
5. в поперечнополосатой мышечной ткани играет роль резервуара 32 ионов Са, а ее мембрана содержит мощные кальциевые насосы. Са является медиатором сокращения мышечной клетки.
6. восстановление оболочки ядра (кариолеммы) в телофазе митоза.
7. транспорт веществ и накопление веществ.
Гранулярная эндоплазматическая сеть представлена уплощенными цистернами, на поверхности которых расположены рибосомы и полисомы.
Функции:
1. синтез на прикрепленных рибосомах белков (секретируемых белков, белков клеточных мембран и специфических белков содержимого мембранных органелл)
2. транспорт веществ в пределах цитоплазмы.
3. накопление как синтезируемых, так и транспортируемых веществ.
4. регуляция биохимических реакций, связанная с упорядоченностью локализации в структурах ЭПС веществ, вступающих в реакции, а также их катализаторов – ферментов.
5
.Микротрубочки
пронизывают всю цитоплазму клетки.
Каждая из них представляет собой полый
цилиндр диаметром 20 – 30 нм. Стенка
микротрубочек образована 13-ю нитями
(протофиламентами), скрученными по
спирали одна над другой. Каждая нить, в
свою очередь, слагается из димеров белка
тубулина. Синтез тубулинов происходит
на мембранах гранулярной ЭПС, а сборка
в спираль – в клеточном центре.
Функции:
1.поддержание формы и полярности клетки
2.обеспечение упорядоченности расположения компонентов клетки
3.участие в образовании других, более сложных органелл (центриоли, реснички и т.д.)
4.участие во внутриклеточном транспорте
5.обеспечение движения хромосом при митотическом делении клетки
6.обеспечение движения ресничек.