Семинар на 28.02.2024
Органоиды: определение, разновидности по распространённости, строению, функции, общее значение
Органоиды- постоянные структурные элементы цитоплазмы, имеющие определённое строение, расположение (компартмент), с присущими им функциями.
Классификация:
По распространённости
. Общие (во всех клетках: рибосомы, лизосомы, ЭПС, комплекс Гольджи, митохондрии)
Специальные (только в клетках определённого типа: в эпителиальных- опорные нити- тонофибриллы, миофибриллы в сократительной, в нервную нейрофибриллу)
По строению:
Мембранные (есть биологическая мембрана: лизосомы, пероксисомы, ЭПС, комплекс Гольджи, митохондрии)
Не мембранные (нет мембраны: рибосомы, микротрубочки, клеточный центр, миофибриллы, тонофибриллы, нейрофибриллы)
По выполняемой функции
Синтетический (рибосомы, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы)
Энергетический (аппарат цитоскелета)
Эндоплазматическая сеть: строение, разновидности, новообразование, значение.
Эндоплазматический ретикулум/сеть (эргастоплазма) – мембранный по строению, относящийся к синтетическому аппарату органоиду. Общего распространения. В электронном микроскопе представляет собой систему анастомозирующих друг с другом канальцев и цистерн, формирующих в цитоплазме трехмерную сеть
Разновидности ЭПС: агранулярный (гладкий) и гранулярный (шероховатый) типы. На мембранах гладкой ЭПС отсутствуют рибосомы, на мембранах шероховатой – присутствуют.
Отличаются также по функциям. Так, в гладкой осуществляется синтез небелковых молекул, таких как холестерин, стероидные гормоны, различные виды углеводов и липидов. Здесь же происходит депонирование ионов кальция, дезинтоксикация. Хорошо развита гладкая ЭПС в клетках коры надпочечников, эндокринных клетках мужских и женских половых желез, гепатоцитах, клетках легких, плаценты, клетках и структурах, накапливающих кальций: сердечные мышечные волокна, кардиомиоциты
Гранулярная ЭПС. Главная функция – синтез белковых молекул. Хорошо развита в клетках поджелудочной железы – панкреатоцитах, фибробластах (вырабатывают коллаген и др.), плазмоцитах (вырабатывают антитела), гепатоцитах и т.д.
Митохондрии: строение, новообразование, значение.
Митохондрии – общий по распространенности, двумембранный по строению органоид. Впервые были описаны Альтманом при световой микроскопии (окраска – альдегидфуксин: выявляются зерна). Между двумя листками мембраны – межмембранное пространство 10-15нм.
Наружная митохондриальная мембрана тонкая, полупрозрачная. Внутренняя более толстая, образует многочисленные складки – кристы. На кристах локализуются ферменты, участвующие в процессах окисления и фосфорилирования.
В зависимости от формы крист митохондрии делятся на классические митохондрии с пластинчатыми кристами и митохондрии с тубуловезикулярными кристами (трубочки либо везикулы). Второй тип находится лишь в клетках, специализирующихся на стероидогенезе: клетки коры надпочечников, половых желез.
Между митохондриальными кристами располагается митохондриальный матрикс – коллоидный раствор, где дисперсной средой является вода, дисперсной фазой – мицеллы. В качестве мицелл выступает митохондриальные ДНК, РНК, рибосомы и катионы различных металлов, т.е. митохондрия обладает собственным генетическим аппаратом, который позволяет ей бинарно делиться и обуславливает полуавтомный синтез белков
Функции: образование энергии (макроэргические соединения АТФ, для чего необходим кислород). После образования АТФ соединения выводятся в гиалоплазму, где хранятся неограниченное время. Не все митохондрии способны образовывать АТФ. Так, в клетках бурой жировой ткани в их митохондриях АТФ не образуется, потому что процессы окисления и фосфорилирования разобщены (термогенин разобщает). Субстрат (ПВК) окисляется, высвобождается тепло, которое рассеивается в виде тепла.
Лизосомы: строение, разновидности, значение
Лизосомы – общие по распространенности мембранные по строению органоиды. Впервые был описан бельгийским биохимиком Де Дюмом при помощи метода дифференцированного центрифугирования. При электронной микроскопии лизосомы представляют собой чаще всего неправильной или сферической формы органоиды в виде мембранных пузырьков с средним размером 0,15-0,5мкм.
Разновидности: первичные лизосомы, вторичные лизосомы (фаголизосомы), остаточные тельца, аутофаголизосомы
Первичные лизосомы. Под мембраной первичной лизосомы локализуется более 60 видов ферментов, относящихся к классу гидролаз. Маркерным ферментом является кислая фосфатаза. Лизосомальная мембрана содержит в своем составе протоновую помпу, которая обеспечивает накачивание из гиалоплазмы внутрь лизосом протонов водорода, что необходимо для создания кислой среды внутри лизосом, обеспечивающий оптимум для работы ферментов. В лизосомальной мембране содержится большое количество углеводов, которое защищает ее от переваривающего действия ферментов
Вторичные лизосомы – ассоциации первичной лизосомы и фагосомы (вакуоли). Внутри фаголизосомы ферменты получают доступ к поглощенному субстрату
Остаточные тельца – остатки лизосом, где в непереваренном виде остались различные макромолекулы. Когда остаточных телец в клетке очень много клетка зашлаковывается, что ведет к дистрофическим процессам на уровне тканей и органов. Причина накопления телец – генетические дефекты, отравление солями тяжелых металлов. Развивается лизосомальная болезнь (болезнь накопления)
Аутофаголизосомы. Процесс аутофагии, при котором образуются аутофаголизосомы представляет процесс внутриклеточной регенерации, при котором происходит утилизация собственных компартментов. Например, средняя продолжительность жизни митохондрии – около 10 суток. Когда она погибает (начинает сливаться с первичными лизосомами), образуется аутофаголизосома.
Внутриклеточный сетчатый аппарат Гольджи: строение, расположение, источники образования, значение
Аппарат Гольджи – общий по распространенности, относящийся к синтетическому аппарату органоид. Был открыт в 1898г. Камилло Гольджи в нервных клетках мозжечка после их обработки солями тяжелых металлов (внутриклеточным сетчатым аппаратом).
При электронной микроскопии выявили, что комплекс Гольджи состоит из структурно-функциональных единиц, которые получили название диктиосомы. В составе одного комплекса Гольджи может насчитываться от нескольких до сотен диктиосом, причем чем активнее клетка в синтетическом плане, тем их больше. Диктиосома имеет вид чаши диаметром около 1мкм. В ней выделяют 2 полюса: незрелый (цис-полюсом) и зрелый/оформленный (транс-полюс). Цис-полюс часто обращен к ядру или ЭПС, транс-полюс – к поверхности клетки. В цис-полюс из ЭПС встраиваются простые вещества для последующей биологической модификации. От транс-полюса отходят созревшие молекулы в виде секреторных пузырьков. Также у транс-полюса обнаруживаются первичные лизосомы.
Комплекс Гольджи не только поляризован в плане направления внутри клетки, но также строения и функций: по мере продвижения от цис к транс-поверхности происходит изменение толщины мембранных цистерн, в мембранах цистерн меняется количество углеводов и холестерина, а внутри постепенно ослабевает активность ферментов.
Функции:
Синтез и образование макромолекул (напр.: гликолипидов и др.). Данные вещества, проходя от одной цистерны к другой, подвергаются переработке строго специфическим набором ферментов
Сегрегационная. Образующиеся вещества сортируются, упаковываются, покрываются биомембраной и некоторое время хранятся
Комплекс Гольджи в нервных клетках участвует в образовании нервного импульса
Образование первичных лизосом
Пероксисомы: строение, значение
Пероксисомы – общий по распространенности органоид. Внешний вид и размер похожи на лизосомы: представляют собой мембранные пузырьки, под мембраной которых находятся ферменты, в том числе каталаза, уратоксидаза, пероксидаза, оксидаза д-аминокислот. В зависимости от размера пероксисомы делятся на малые (0,15-0,25нм) и крупные (свыше 0,25нм). Малые встречаются во всех клетках, большие – в клетках, производящих дезинтоксикацию. В больших пероксисомах находится кристаллоид – кристаллоподобные ферменты (крист. в связи с высокой концентрацией)
Пероксисома в ОВР при помощи атомарного (синглетного) кислорода отщепляет от окисляемого субстрата атом водорода, в результате чего вещество окисляется, и образуется побочный продукт реакции – перекись водорода. Окисляются этиловый, метиловый спирты, различают альдегиды, фенолы. Накопление в клетках большого количества пероксида водорода может вызвать процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ), а именно фосфолипидов. При накоплении перекиси водорода последний при помощи ферментов начинает расщепляться до молекулы воды и синглетного кислорода, который позже снова используется в ОВР.
Понятие о необратимых изменениях в клетке при действии неблагоприятных факторов
Апоптоз - гибель клетки вследствие реализации программы, приводящей к поэтапному прекращению ее жизнедеятельности.
Некроз - гибель клетки в результате воздействия на нее повреждающего фактора.
Некроз не требует затрат энергии, не зависит от управляющих сигналов местного и центрального происхождения, представляет определенную угрозу окружающим структурам – это часто способствует развитию воспалительного процесса.
Травматический (прямое действие механических, температурных, вибрационных, радиационных и др. факторов).
Токсический (действие токсинов, чаще микробных).
Трофоневротический (нарушение кровоснабжения или иннервации тканей при поражении периферической нервной системы – пролежни, незаживающие язвы).
Иммуногенный (результат цитолиза в ходе аутоагрессивных иммунных и аллергических реакций).
Циркуляторный (недостаточность циркуляции крови в кровеносных и лимфатических сосудах в результате тромбоза, эмболии, длительного спазма, давления извне. Это вызывает ишемию, гипоксию и некроз ткани).
Структурные основы адаптации на клеточном и субклеточном уровнях при действии неблагоприятных факторов
Адаптация- обратимый функциональный и структурный ответ на более тяжелый физиологический стресс и некоторые патологические стимулы, в результате которых клетка приспосабливается, а также компенсирует утраченную функцию, для чего меняет свой статус, чтобы выжить и продолжать функционировать.
Реакции клеточной адаптации: Атрофия, Гипертрофия, Гиперплазия, Метаплазия.
Атрофия- уменьшение размеров органа или ткани, являющееся результатом уменьшения размеров и/или количества клеток. Причины: Недостаточная функциональная нагрузка на орган, денервация скелетных мышц, сниженный кровоток, недостаточное питание, прекращение эндокринной стимуляции, увеличение давления.
Гипертрофия- увеличение клеток в размерах, приводящее к увеличению размеров органа. Если это физиологическое, а не патологическое, то носит адаптивный характер, например мышцы при постоянных спортивных нагрузках, матка во время беременности.
Гиперплазия- увеличение количества клеток в органе или ткани. Если физиологическая, то бывает 2х видов: гормональная и компенсаторная (регенерация печени после частичного удаления), патологически появляется при чрезмерном воздействии гормонов.
Метаплазия- замещение одного типа дифференцированных клеток (эпителиальных и мезенхимальных) другим типом в пределах одного вида ткани.