7

Тема: «Основы клеточной биологии.

Структурно-функциональная организация животной клетки»

Вопрос 1. Классификации органелл.

2. Органеллы–постоянныеклеточные структуры, расположенные вгиалоплазме. Их подразделяют на органеллыобщегозначения (обязательно есть во всех клетках) испециальныеорганеллы (реснички, жгутики, микроворсинки, миофибриллы, акросома), которые встречаются лишь в некоторых типах клеток.

По строениювыделяютмембранныеинемембранныеорганеллы. Существует5мембранныхорганелл общего значения (митохондрии, эндоплазматическая сеть –ЭПС,комплекс Гольджи –кГ,лизосомыипероксисомы) и2 немембранных–рибосомыиклеточныйцентр.

В зависимости от функций, органеллы принято распределять по функциональнымсистемам(аппаратам) клетки.

Вопрос 2. Синтетическийаппарат клетки: рибосомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи.

Синтетический аппарат клеткиобеспечивает синтезы различных веществ и включает ЭПС, кГ и рибосомы.

Рибосомы– округлые мелкие, немембранные органеллы, состоящие издвухокруглыхсубъединиц– малой и большой. Каждая субъединица образованырибосомальнойРНКи сложным набором белков.СинтезрРНК и сборка субъединиц происходит вядрышке, а ихобъединение– ужевцитоплазме. Рибосомы обеспечивают процесстрансляциибелка.Малаясубъединица связываетсясиРНК, абольшаякатализируетобразованиепептидныхсвязеймежду аминокислотами.

Одиночныерибосомы неактивны и для белкового синтеза они объединяются в цепочки, нанизываясь на молекулуиРНК. Так образуютсяполисомы.Свободные полисомысинтезируютбелки, которые диффузно распределяются в гиалоплазме.

Синтез мембранных белков, лизосомальных белков и секреторных белков,которые будут выведены запределыклетки, осуществляютполисомы, прикрепленные к ЭПС.

При синтезе секреторныхилизосомальныхбелков используетсяособыймеханизм, который позволяет полипептидной цепи проникатьвнутрьполостиЭПС. После завершения синтеза молекула приобретает вторичную и третичную структуру ивыйтинаружу уженеможет. Синтез таких белков начинается с особого участка – сигнального пептида. Благодаря ему рибосома соединяется срибофорином– белком, который встроен в мембрану ЭПС. В присоединении участвует еще и специальный мембранный рецептор ЭПС. После присоединения рибосомы рибофорин приобретает форму канала, через который проходит синтезируемая полипептидная цепь. Когда белковая молекула готова, сигнальный участок отсоединяется.

Если синтезируется мембранный белок, то в полипептидной цепи оказывается еще один участок, который заякоривает белковую цепь в мембране.

ЭПСпредставляет собой сложную системумембранныхполостей. Обычно в форме плоских цистерн, распределенных по всей клетке.

Есть два типа ЭПС – гранулярная и агранулярная. К поверхностигрЭПСприкрепляютсяполисомы.

Итак, главные функции грЭПС: синтез, химическая модификация, накопление и транспортировка белков.

Агранулярная ЭПСявляется продолжением грЭПС, но лишеная ЭПСявляется продолжением грЭПС, нолишенарибосоми имеет иной набор белков-ферментов. аЭПС –трубчатымиканалами. У нее множество функций:

1. Синтез липидовихолестерина, поэтому ее много в клетках, синтезирующих стероидные гормоны и жиры.

2. Синтез гликогена(клетки печени)

3. Детоксикациявредных веществ (лекарственные препараты, алкоголь, токсины)

4. НакоплениеСа²⁺, необходимого для сокращения мышечных клеток.

От ЭПС отшнуровываются транспортныепузырьки, содержащие синтезированные вещества, перемещаются в сторону комплекса Гольджи и сливаются с ним.

Комплекс Гольджи– мембранная органелла, представленнаядиктиосомами(стопка из 3-10 плоских цистерн). Диктиосома имеетнезрелуюповерхность, обращенную к ЭПС (цис-) и зрелую, обращенную к плазмолемме (транс-). Сцис-поверхностьюсливаютсятранспортные мембранныепузырьки, содержащие продуктысинтеза, которые отшнуровываются отЭПС. Вещества, попавшие в полости кГ, направляются в различные части диктиосомы, где подвергаютсяпроцессингу. Это химические превращения молекул – к ним могут присоединяются сахара, сульфатные и фосфатные группы, белковые молекулы могут частично расщепляться и т.д.

От боковых участков кГ отшнуровываются гидролазныепузырьки, заполненныегидролитическимиферментами. Из них формируютсялизосомы.

Функции кГ:

1. Синтезполисахаридов и гликопротеинов (слизь, гликокаликс).

2. Процессингмолекул

3. Накоплениепродуктов синтеза, их упаковка и транспортировка.

4. Формирование лизосом.

Вопрос 3. Аппарат внутриклеточного перевариваниявключает эндосомы и лизосомы и обеспечивает расщепление крупных молекул.Эндосомы– это мембранные пузырьки, которые образуются при эндоцитозе (фаго- или пиноцитозе). Они содержатпротеазы, которые в условиях слабокислой среды осуществляютмягкое, ограниченноерасщеплениезахваченныхпродуктов. Прежде всего, здесьраспадаютсякрупныекомплексы: гормон-рецептор, антиген-антитело и т.д., а при дальнейшем закислении до рН - 5.5 начинается болееглубокоепереваривание. Эндосомы должны слиться сгидролазнымипузырьками.Гидролазныепузырьки (первичные лизосомы) – мелкие мембранные вакуоли, которые отшнуровываются от кГ и содержат различные гидролитическиеферменты: протеазы, нуклеазы, липазы в неактивной форме.

После этого слияния образуется лизосома (эндолизоса, вторичная лизосома). Благодаря мембранному ферменту Н⁺АТФазе, которая работает как протонная помпа, внутри лизосомы среда быстро становитсякислой. Ее ферменты переходят вактивнуюформу и расщепляют макромолекулы до низкомолекулярных веществ, которые через мембрану диффундируют в гиалоплазму.

Различают несколько видовлизосом:

Фаголизосомаосуществляетгетерофагию, т.е. переваривает материал, захваченный при фагоцитозе. Гетерофагия – важнейший механизм, который снабжает клетку питательными веществами и используется клетками защитной системы организма – макрофагами и нетрофилами.

Аутофаголизосомаперевариваетсобственныекомпонентыклетки, подлежащие замене. Поэтому происходит постоянное обновление клеточных структур. Например, в нейронах 70-летнего человека большинство органелл не старше 1 месяца.

Остаточное тельце– содержитнепереваренныйматериал, который так и хранится внутри клетки или выделяется за ее пределы. Пример – липофусциновые гранулы, содержащие «пигмент старения», которые постепенно накапливаются в долгоживущих клетках – нейронах, кардиомиоцитах и мешают их работе.