1 курс / Биология / Много ответов

ПАК обеспечивает взаимодействие/контакты клеток друг с другом и с внеклеточным матриксом в многоклеточном организме.

Контакты бывают постоянные и вр еменные.

•Временные: характерны для активно передвигающихся клеток (лейкоцитов), обеспечивают миграцию клеток в ходе индивидуального развития многоклеточных организмов, приводящая к формированию тканей и органов;

•Постоянные: обеспечиваются клеточными адгезивными молекулами

(КАМ).

Способы связывания КАМ:

1.Гомофильное связывание- КАМ одной клетки связывается с такой же КАМ другой клетки;

2.Гетерофильное связывание- КАМ одной клетки связывается с КАМ иного рода соседней клетки;

3.Связывание через линкер- КАМ двух соседних клеток связываются через САМ (линкерную молекулу).

Животные клетки способны ко все 3 видам связывания.

Постоянные клеточные контакты:

1)Механические

2)Изолирующие

3)Коммуникационные

1)Механические (адгезивные)

Функция: с их помощью создается и поддерживается состояние многоклеточности (адгезивная ф.) и происходит перераспределение мех.нагрузки между клетками (чтобы избежать мех.повреждений).

Плазмолеммы соседних клеток далеко друг от друга, соединяются гомофильным связыванием.

По своему строению механические контакты бывают простые и сложные. Простые мех.контакты не имеют связи КАМ с элементами цитоскелета => обеспечивают адгезивную функцию. Сложные- десмосомы-содержат домены (обеспечивают связь с цитоскелетом) => обеспечивают не только адгезивную, но и функцию перераспределения мех.нагрузки. Есть 2 вида десмосом: точечные и опоясывающие. Точечные десмосомы отличаются локальными зонами контакта, они формируют особые КАМ (десмоглеины), образующие центральные и периферические пластинки. Опоясывающие десмосомы имеют актомиозиновое кольцо (препятствует свободной диффузии белков ПЛ, обеспечивает структурно-функциональную дифференцировку ПАК). Нарушение структуры КАМ у десмосом приводит к смертельному заболеванию-пемфигусу (пузырчатая кожа: разрушаются контакты и между ними просачивается тканевая жидкость)

2) Изолирующие (плотные контакты)

Функции: 1) адгезивная, при этом они создают клеточные барьеры, разделяющие органы и ткани и препятствующие

движению крупных молекул из одной среды в другую по межклеточному пространству 2) изоляция межклеточных пространств; 3) сегрегационная

встречаются в большом количестве в эпителиальных клетках, выстилающих полости кишечника, мочевого пузыря, кровеносных сосудов и в коже.

образованы специальными белками-клаудинами и окклюдинами, которые взаимодействуют друг с другом в межмембранном пространстве и формируют изолирующие полоски.

Мембрана эпителиальных клеток полых органов или кожи сближаются – интегральные белки сливаются в межмембранном пространстве → плотные изолирующие повязки вокруг клетки, в ЦП белки соединяются с МФ и МТ.

Количество полосок может быть различным (до 8) и зависит от степени необходимой изоляции в эпителии. Белки-клаудины не имеют сильно выступающих надмембранных доменов, поэтому ПМ контактирующих клеток оказываются максимально сближены таким образом, что создается сплошной непроницаемый для молекул барьер. Между клетками вещества проникнуть не могут; контакт не даёт белкам мембраны мигрировать, в разных частях ПМ их состав может различаться.

Между клетками эпителия почечного клубочка 1-2 полоски, поэтому в первичную мочу из крови в первичную мочу случайно попадают полезные вещества, при ослаблении контакта – белки.

Нарушения изолирующих контактов приводят к наличию белка в моче, которое называют протеинурией. При этом заболевании в эпителиальных клетках почечных клубочков изолирующие контакты дефектны, в результате этого при фильтрации плазмы крови в первичную мочу попадают крупные молекулы белков.

3)Коммуникационные (щелевые, нексусы)

Функции: передача химических сигналов между клетками.

В передаче сигнала участвуют специальные интегральные белки – коннексины. 6 молекул таких белков образуют канал-коннексон (диаметр 2 нм) за счет гомофильного взаимодействия двух соседних клеток.

Малый диаметр канала пропускает небольшие молекулы: ионы, витамины, моносахариды, аминокислоты, стероидные гормоны,

цикло-АМФ.

Итог: быстрое и равномерное распределение сигнальных молекул между клетками органа или ткани → согласованный ответ органу на определенный сигнал, полученный одной клеткой.

Щелевые контакты (ЩК) наиболее часто встречаются в сердечной мышце (миокард), а также в гладкомышечной ткани стенки матки.

При нарушении функций ЩК :

1)В кардиомиоцитах развивается сердечная аритмия. Это происходит при нарушении транспорта ионов Na+ через коннексоны → не происходит согласованного сокращения и расслабления клеток сердечной мышцы.

2)Возникновение опухолей, т.к. клетки не получают сигнал об остановке деления через коннексон, выходят из-под общего контроля и начинают активно размножаться.

Пример коммуникационного контакта – синаптический контакт или химический синапс (у нейронов). Строение синапса:

1)Пресинаптическая мембрана – участок, передающий сигнал

2)Синаптическая щель. В ней находятся адгезивные молекулы (полисахариды), взаимодействующие гетерофильно.

3) Постсинаптическая мембрана - участок, получающий сигнал

Ток ионов Na+, деполяризирующий мембрану аксона, достигает пресинаптической мембраны синапса и активирует в ней Са2+-каналы. Ионы кальция проникают в аксон и индуцируют экзоцитоз нейромедиаторов (серотонин, ацетилхолин, норадреналин) из мембранных

пузырьков в синаптическую щель. В щели нейромедиаторы диффундируют к рецепторам постсинаптической мембраны и связываются с ней, что вызывает деполяризацию постсинаптической мембраны и дальнейшее проведение нервного импульса.

Клеточно-субстратный контакт (для многоклет. орг-ма.).

Адгезивные молекулы ПАК взаимодействуют с компонентами внеклеточного матрикса, секретируемыми клетками. Пример внеклеточного матрикса – базальная мембрана.

6.Локомоторная и метаболическая функция ПАК

Локомоторная функция ПАК

Для ПАК характерна локомоторная функция. Она реализуется в виде передвижения отдельных участков ПАК или всей клетки. Эта функция осуществляется на основе субмембранного опорно-сократительный аппарата. С помощью взаимного скольжения и полимеризации – деполяризации

микрофибрилл и микротрубочек в определенных районах ПАК образуются выпячивания участков плазмолеммы. На этой основе происходит эндоцитоз. Согласованное перемещение многих участков ПАК приводит к движению всей клетки. Высокой подвижностью обладают клетки иммунной системы макрофаги. Они способны к фагоцитозу чужеродных веществ и даже целых клеток и передвигаются практически по всему организму. Нарушение локомоторной функции макрофагов вызывает повышенную чувствительность организма к возбудителям инфекционных заболеваний. Это обусловлено участием макрофагов в иммунных реакциях.

Метаболическая функция ПАК

Заключается в том, что многие входящие в его состав белки обладают ферментативной активностью и принимают участие в различных процессах обмена веществ, или метаболизма клетки. В ПАК одной клетки могут содержаться десятки различных видов белков-ферментов. Например, в гликокаликсе эпителиальных клеток между ворсинками тонкого кишечника присутствуют ферменты, обеспечивающие пристеночное пищеварение: гликозидазы расщепляют углеводы, липазы — липиды, протеазы и пептидазы — белки и пептиды, а нуклеазы — нуклеиновые кислоты. Дефекты этих ферментов приводят к расстройствам процессов пищеварения, которые наблюдаются у новорожденных детей при наследственном синдроме непереносимости лактозы (молочного сахара).

Этот синдром обусловлен дефицитом фермента лактазы, в норме расщепляющего лактозу на галактозу и глюкозу, и приводит к непереносимости материнского молока. При этом у новорожденного ребенка наблюдаются спазмы кишечника, диарея (понос), метеоризм (скопление газов в кишечнике). В периферической гиалоплазме субмембранного аппарата локализуются такие ферменты, как протеинкиназы, а также ферменты гликолиза, которые участвуют в бескислородном этапе энергетического обмена и расщепляют глюкозу. Пониженная активность ферментов гликолиза, выявляемая при ряде наследственных заболеваний, может, например, приводить к развитию гемолитической анемии, или малокровию.

7.Структура цитоплазмы и ЭПС.

ЦИТОПЛАЗМА - это внутреннее содержимое клетки, локализованное между поверхностным аппаратом клетки и ядром, которое состоит из: основной части цитоплазмы или гиалоплазмы, мембранных органоидов, надмембранных надмолекулярных образований или немембранных органоидов, включений.

1.Основная гиалоплазма - это высокодифференцированная жидкостная фаза клетки - водный раствор, в котором содержатся разнообразные химические вещества: ионы, малые органические соединения (глюкоза, аминокислоты и др.), гидрофильные макромолекулы (белки и РНК). ГП образует микросреду для тех структур и процессов, которые находятся и происходят в клетке. «Цитозоль» - часть цитоплазмы, которая занимает пространство между мембранными органоидами, включая рибосомы и клеточный центр. ГП содержит фибриллярный скелет, который включает в себя: - актиновые фибриллы (в основном на периферии клетки); - промежуточные филаменты (ПФ); - микротрубочки (МТ); - микротрабекулы (тонкие фибриллы). Чем ближе к центру клетки, тем больше ПФ, МТ и микротрабекул. Актиновые фибриллы, промежуточные филаменты и микротрубочки соединяются тонкими белковыми нитями, которые образуют поперечные сшивки. Между филаментами находится зернистое «основное вещество» гиалоплазмы, представленное сконцентрированными белками-ферментами. Органоиды практически отсутствуют на периферии клетки и в большом количестве содержатся в центральной области. Тонкие фибриллы формируют трехмерную сеть, которая пронизывает всю гиалоплазму, ее называют микротрабекулярная сеть. С помощью трабекул в гиалоплазме фиксируются клеточные органоиды и ферментативные комплексы. Таким образом, фибриллярный остов: - определяет форму клетки, участвуя в образовании цитоскелета; - обеспечивает внутриклеточный транспорт; -образует трехмерную сеть, которая организует ферментативные реакции и локализует органоиды клетки.

2.Включения - это непостоянные компоненты, которые присутствуют во всех клетках. Включения можно подразделить на три группы: - трофические (питательные вещества, например, жиры, крахмал, гликоген и др.); - секреторные (химические вещества, которые синтезируются в клетке и предназначены на экспорт, например, гормоны); - включения специального назначения, которые синтезируются в высокодифференцированных клетках (например, гемоглобин в эритроцитах).

3.Органоиды Эндоплазматическая сеть(ЭПС или ЭР) - система, состоящая из мембранных цистерн,

каналов и пузырьков. Около половины всех клеточных мембран приходится на ЭР

Морфофункционально ЭПС дифференцирована на 3 отдела: шероховатая (гранулярная), гладкая (агранулярная) и промежуточная. На гранулярной ЭПС находятся рибосомы (PC), гладкая и промежуточная лишены их. Гранулярный ЭР в основном представлен цистернами, а гладкий и промежуточный - в основном каналами. Мембраны цистерн, каналов и пузырьков могут переходить друг в друга. ЭР содержит полужидкий матрикс, характеризующийся особым химическим составом.

Функции ЭР:

1) компартментализации(деление клетки на отсеки (компартменты) с помощью мембран ЭР, локализация определенных процессов).

2)Синтетическая. На гладкой ЭР синтезируются практически все липиды, за исключением двух митохондриальных липидов, синтез которых происходит в самих митохондриях. На мембранах гладкого ЭР синтезируется холестерол. На шероховатом ЭР происходит синтез белков: - внутренней фазы ЭР, комплекса Гольджи, лизосом, митохондрий; - секреторных белков, например гормонов, иммуноглобулинов; - мембранных белков.

Синтез белков начинается на свободных рибосомах в цитозоле. В первую очередь синтезируется сигнальная последовательность, которая представляет собой олигопептид, включающий 15-30 гидрофобных аминокислот. Далее, к рибосоме с сигнальной последовательностью присоединяется регуляторный белок-SRP, так называемая «сигнал распознающая частица».

Она прекращает синтез белка и наступает арест элонгации трансляции. При этом рибосома перемещается на ЭР, содержащий рецептор к SRP. После акта рецепции рибосома с сигнальной последовательностью остается на ЭР, a SRP уходит в гиалоплазму. Синтез белка возобновляется, причем сигнальная последовательность оказывается заякоренной в БЛС мембраны ЭР. Вновь синтезированный пептид через канал в мембране оказывается в полости ЭР, а ферменты пептидазы отрезают сигнальную последовательность, если в белке есть сайт разрезания.

При отсутствии такового белок останется в мембране ЭР. Белки, оказавшиеся в полости ЭР, определённым образом укладываются с помощью связывающего белка-BiP и фермента дисульфидизомеразы.

3)транспортная. Перед тем как осуществить транспорт белка из ЭР в другие рай оны клетки, большинство белков подвергаются гликозилированию, т.е. к белку присоединяются олигосахариды. Кроме того, некоторые белки могут фосфорилироваться, т.е. присоединять остатки фосфорной кислоты, могут присоединять липиды, или разрезаться на фрагменты. После химических преобразований белки упаковываются в мембранные пузырьки, которые отщепляется от ЭР и транспортируются в другие районы клетки, например, в комплекс Гольджи. Синтезированные на ЭР белки условно можно подразделить на два потока: - интернальные, которые остаются в ЭР; - экстернальные, которые не остаются в ЭР. Интернальные белки, в свою очередь, также можно разделить на два потока: - резидентные, не уходящие из ЭР; - транзитные, покидающие ЭР.

4) детоксикация вредных веществ. Большинство вредных веществ являются гидрофобными веществами, которые поэтому не могут выводиться из организма с мочой. В мембранах ЭР есть белок цитохром-Р450 , который превращает гидрофобные вещества в гидрофильные, и после этого они удаляются с мочой из организма.

5)Регуляция концентрации ионов кальция. В составе ЭР находятся сформированные гладкой мембраной специфические структуры - кальцийсомы. Они накапливают ионы кальция, который является универсальным внутриклеточным сигналом, индуцирующим