Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХ учебник Николаев.pdf
Скачиваний:
561
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
15.53 Mб
Скачать

Глава 7. Биологические мембраны

2 1 9

клетке увеличивается. При связывании комплекса гормон—рецептор в области сайленсера эффект будет противоположным.

Эндоцитоз

Эндоцитоз — очень распространенная функция клеток, заключающаяся в перено­ се веществ из среды в клетку вместе с частью плазматической мембраны, путем образования мембраной пузырьков. Таким путем в клетку вводятся как растворен­ ные вещества (вместе с капелькой растворителя — пиноцитоз), так и нераствори­ мые вещества (частицы) — фагоцитоз. Большинство клеток (если не все) способ­ ны к эндоцитозу. Особенно активны в этом отношении лейкоциты, макрофаги, клетки эндотелия капилляров.

Образование эндоцитозного пузырька (рис. 7.22) может начаться без каких либо внешних сигналов: многие клетки образуют эндоцитозные пузырьки ритмич­ но, с постоянной частотой, поглощая внеклеточную жидкость и содержащиеся в ней частицы. В других случаях эндоцитоз индуцируется при контакте мембраны с определенными веществами. Для многих веществ, являющихся нормальными компонентами организма, в мембране имеются специфические рецепторы, улав­ ливающие из крови или межклеточной жидкости комплементарные им лиганды; присоединение лиганда к рецептору индуцирует эндоцитоз. Например, рецепто­ ры плазматической мембраны гепатоцитов улавливают многие гликопротеины плазмы крови, а затем эти белки эндоцитируются (см. гл. 9).

Рис. 7.22. Эндоцитоз и экзоцитоз:

1 — плазматическая мембрана; 2 — пластинча­ тый комплекс; 3 — включение мембранного пу­ зырька, образованного пластинчатым комплек­ сом, в плазматическую мембрану; 4 — первичные лизосомы; 5 — пиноцитоз; 6 — фагоцитоз; 7 — об­ разование вторичной лизосомы; 8 — экзоцитоз

остаточного тельца

В образовании эндоцитозного пузырька участвует ряд специальных белков. Белок клатрин накапливается на мембране с цитозольной стороны в месте эндо­ цитозного впячивания (получается так называемое окаймленное углубление). Движение мембраны осуществляется сократительными структурами клетки — микрофиламентами. М икрофиламенты содержат сократительные белки актин и

220 Часть II. Обмен веществ и энергии

миозин, сходные с актином и миозином мышц. В этом процессе участвуют также микротрубочки, построенные из белка тубулина.

Эндоцитоз — процесс, нуждающийся в энергии; источником последней слу­ жит АТФ. Непосредственным потребителем энергии являются сокращающиеся микрофиламенты. Присоединение лиганда к рецепторам изменяет их конформа­ цию, после чего к ним присоединяются микрофибриллы; их сокращение приво­ дит к впячиванию мембраны и отделению пузырька.

В результате эндоцитоза клетка поглощает значительные количества соб­ ственной плазматической мембраны. Например, фибробласты «съедают» поло­ вину своей мембраны за I ч, а макрофаги — даже за 15 мин. Конечно, эти поте­ ри компенсируются образованием новой мембраны с такой же скоростью, так что площадь поверхности клетки сохраняется постоянной. Синтез новой мемб­ раны происходит в пластинчатом комплексе. Пластинчатый комплекс — тоже мембранная структура, морфологически представленная цистернами, полостя­ ми, трубочками разного размера. Синтез плазматической мембраны — одна из многих функций этого аппарата. В нем образуются компоненты мембраны, за­ тем часть мембраны отшнуровывается от пластинчатого комплекса, образуя пу­ зырек; этот пузырек перемещается к плазматической мембране и сливается с ней (см. рис. 7.22). Липидные компоненты мембраны могут также поставляться транспортными липопротеинами крови (см. гл. 10).

Лизосомы

Лизосомы — это клеточные органеллы, выполняющие роль «уборщиков мусора». Они представляют собой мембранные пузырьки, в которых находятся гидролити­ ческие ферменты. Набор гидролаз в лизосомах такой, что они могут деполимеризовать любые полимеры, имеющиеся в организме — белки, полисахариды, нукле­ иновые кислоты, липиды. Понятно, что такие ферменты должны быть изолиро­ ваны от остальной части клетки, чтобы не разрушить ее. Однако эти ферменты лизосом, будучи белками, должны быть и сами каким-то образом защищены от действия протеолитических ферментов. Часто это достигается тем, что фермен­ ты лизосом в высокой степени гликозилированы и поэтому являются плохими суб­ стратами для протеаз.

Лизосомы поглощают и разрушают компоненты, которые поступают в клетку путем эндоцитоза (гетерофагия), а также компоненты клетки после ее гибели (аутофагия). Характерной особенностью содержимого лизосом является кислая реакция среды (pH I 5), в то время как в других частях клетки реакция близка к нейтральной. Кислая среда в лизосомах создается за счет действия НЧАГФазы в мембране, перекачивающей протоны внутрь лизосом. Лизосомы, как и плазмати­ ческая мембрана, образуются в пластинчатом комплексе (первичные лизосомы).

Гетерофагия. Этот процесс является совокупным результатом эндоцитоза и действия лизосом. Эндоцитозные пузырьки в цитоплазме сливаются с первичны­ ми лизосомами, образуя вторичные лизосомы (см. рис. 7.22). Содержимое эндо­ цитозного пузырька во вторичной лизосоме деполимеризуется, и мономеры ути­ лизируются клеткой. Иногда эндоцитируются вещества, которые не перевари­ ваются ферментами лизосом: они сохраняются в лизосоме, образуя остаточное

Глава 7. Биологические мембраны

221

тельце. В некоторых случаях остаточные тельца могут удаляться из клетки путем слияния лизосомы с плазматической мембраной (экзоцитоз, см. рис. 7.22).

Наиболее известный пример гетерофагии связан с фагоцитозом бактерий: этот процесс — существенное звено механизмов защиты от инфекций. Некото­ рые микроорганизмы имеют поверхностную структуру (капсулу), которая пре­ пятствует их присоединению к лейкоцитам, и таким образом они избегают фа­ гоцитирования. Однако при иммунном ответе образуются антитела к веществам капсулы бактерий; антитела покрывают поверхность бактерий, и они фагоцити­ руются лейкоцитами, имеющими рецепторы для антител. Затем эндоцитозный (фагоцитозный) пузырек сливается с первичной лизосомой, и бактерии разру­ шаются.

Микроорганизмы, паразитирующие внутриклеточно (возбудители проказы, туберкулеза, бруцеллеза и др.), а также некоторые вирусы используют механизм эндоцитоза для проникновения в клетки. Разрушающего действия лизосом они избегают разными способами: одни имеют ингибиторы, препятствующие слия­ нию эндоцитозных пузырьков с лизосомами; у других есть механизмы защиты от лизосомных ферментов, и они паразитируют внутри лизосом.

Хотя значение фагоцитоза патогенных микроорганизмов очевидно, однако основную массу эндоцитируемого и затем поступающего в лизосомы материала составляют собственные стареющие и погибающие клетки, клеточные фрагмен­ ты, растворенные макромолекулы организма. Например, у человека фагоциты каждый день удаляют из кровотока около 3»10" эритроцитов (V i20 часть всех эрит­ роцитов). Пигментные эпителиальные клетки сетчатки эндоцитируют «соста­ рившиеся» части наружных сегментов палочек. Нарушение этой функции пиг­ ментных клеток ведет к пигментозному ретиниту и слепоте. Таким образом, гетерофагия, вместе с пролиферацией клеток, обеспечивает обновление клеточных популяций организма.

Еще одна функция гетерофагии связана с питанием клетки. Всякий акт эндо­ цитоза и последующей деполимеризации в лизосомах пополняет клеточный фонд веществ. Кроме того, есть формы гетерофагии, специально направленные на до­ ставку в клетки определенных веществ.

Аутофагия. Этим термином обозначают поглощение и переваривание в лизо­ сомах «состарившихся» или поврежденных молекул или органелл собственной клетки. Аутофагия — необходимая часть обновления молекул и органелл клетки (вместе с образованием новых молекул и органелл). Внутриклеточный материал сначала включается в пузырьки, образуемые мембранами эндоплазматического ретикулума, а затем эти пузырьки сливаются с лизосомами. В каждой клетке пече­ ни за сутки разрушается около 100 митохондрий (V 20 часть всех митохондрий).

При воспалительных процессах мембранные структуры клеток повреждают­ ся, в том числе и мембраны лизосом. Лизосомные ферменты освобождаются и переваривают клетку; этот процесс может способствовать образованию язв. Раз­ рушение соединительнотканного матрикса при таких заболеваниях, как ревмато­ идный артрит, миодистрофия, инфаркт миокарда, связано с освобождением лизосомальных ферментов. С другой стороны, гетерофагия и аутофагия участвуют в заживлении ран и воспалительных повреждений тканей, удаляя погибшие клет­ ки или фрагменты клеток.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.