Функции лизосом

1. Гетерофагическая функция — принимают участие гидролитической обработке чужеродных веществ, поступающих в клетку при фагоцитозе и пиноцитозе (микрофаги).

2. Защитная функция — образуют мощно развитую систе­му лизосомных аппаратов в свободных клеточных элементах (макрофаги), которые реализуют функции адаптивного имму­нитета.

3. Участвуют во внутриклеточном пищеварении— главном способом питания одноклеточных эукариотных клеток.

4. Выполняют функцию эндогенного питания в усло­виях голодания многоклеточных организмов, идет пере­варивание при помощи лизосом части низкоэнергетических структур и усвоение образующихся низкомолекулярных соеди­нений на нужды энергетического обмена.

5. Специфическая аутофагия — при необходимости и ути­лизация избытков секрета в клетке, а также регулируемая деятельность лизосом в эмбриогенезе, в про­цессах и при дифференцировке клеток.

6. Полная клеточная аутофагия при нарушении метаболизма изоляции внутрилизосомальных протеолитических ферментов

МИКРОТЕЛЬЦА ИЛИ ПЕРЕКСИСОМЫ. Это небольшие вакуоли (0,3—1,5 мкм) с одинарной мембраной, ограничивающие гранулярный матрикс. Микротельца, подобно лизосомам, происходят из эндоплазматической сети клетки. В них обнаруживаются ферменты, связанные с метаболизмом перекиси водорода (оксидазы, уракситодазы и др.).

Функции микротелец:

1) защитная— нейтрализуют перекись, которая является токсическим веществом для клеток;

2) образуют депо ряда ферментов, которые играют важ­ную роль при превращении жиров в углеводы.

ЯДЕРНЫЙ АППАРАТ. Имеет различную организацию в интерфазе — это рабочая фаза клеточного ядра или время, ког­да хромосомы функционируют.

Строение ядра в интерфазе (рис. 7).

Рис. 7. Интерфазное яд­ро: 1 — ядерная оболоч­ка (две мембраны, внеш­няя и внутренняя, и меж­ду ними перинуклеарное пространство, 2 — ядер­ная пора, 3 — конденси­рованный хроматин, 4 —Диффузный хроматин 5 —ядрышко, 6 — интерхроматиновые гранулы, 7 — перихроматиновые гранулы, 8 хроматиновые фибриллы, 9 — кариоплазма, ядер­ный сок

Как правило, в интерфазном ядре видны следующие струк­туры:

1. Ядерная оболочка обеспечивает компактизацию ядерного аппарата и формирует связь с мембранными ком­понентами цитоплазмы (ЭПС и КГ). Ядерная оболочка пост­роена двумя замкнутыми мембранами, разделенными перинуклеарным пространством. Во многих местах ядерной оболочки образуются округлые перфорации, заполненные слож­ной структурой — комплексом ядерных пор.

2. Кариоплазма или нуклеоплазма, или ядерный сок заполняет все внутреннее пространство ядра между его компо­нентами.

3. Диффузный хроматин, представлен различными гранулярными и фибриллярными образованиями.

Хроматин в сущности форма существования хромосом в ин­терфазном ядре до начала их организации и уплотнения перед следующим клеточным делением.

4. Г л ы б к и хроматина.

Функциональное значение их пока неизвестно.

5. Ядрышко. Тельца, обычно округлой формы, сильно пре­ломляющие свет. Ядрышко — не самостоятельная структура или органоид — оно производное хромосомы, один из ее локусов, активно функционирующий в интерфазе. Ядрышко являет­ся местом образования рибосомных РНК и рибосом.

Белки хроматина

Во фракции хроматина весовые соотношения ДНК : гистоны : негистоновые белки : РНК липиды равны 1 : 1 : 0,2 : 0,1 : : 0,01.

Гистоны — основные белки, играющие роль и обеспечении не только в упаковке хромосомной ДНК, по и играют роль в регуляции транскрипции

Негистоновые белки представляют собой специфиче­ские белки — регуляторы, узнающие определенные- нуклеотидные последовательности в ДНК-РНК хроматина представлена всеми перечисленными клеточ­ными типами.

Липиды, обнаруженные в хроматине, вероятно, выполняют структурную роль в организации хромосом.

Структурная организация хроматина Как митотическая, так и работающая интерфазная хромосома в основе своего строения имеет элементарную хромосомную фиб­риллу, молекулу дезоксирибонуклеопротеида (ДНП). Сущест­вует несколько степеней структурной укладки молекул ДНК, первичным из которых является хромосомная фибрилла.

Хромосомная фибрилла расщепляется на фрагменты стан­дартной длины (около 200 нуклеотидных пар). Каждый фраг­мент, получивший название нуклеосомы, состоит из глобу­лы и свободного нитьевидного участка. Нить — ДНК, а глобу­ла—«сердцевина» нуклеосомы. В состав «сердцевины» входят восемь гистонов, вокруг которых спирально (1,75 витка) уложена нить ДНК. Остальная часть ДНК (около 60 нуклеотидных пар) образует так называемый «линкер» или межиуклеосомный участок. С этим «линкерным» участком, так и с «сердцеви­ной» связан гистон Н,, который обеспечивает п растворе сбли­жение нуклеосом (рис. 8).

Рис. 8. Схема строения нуклеосом: 1— ДНК накру­ченная на сердцевину, 2 — сердцевина нуклеосомы (октомер). 3—«линкер»

Уровни компактизации ДНК (рис. 9).

Первый уровень — нуклеосомпый — образует структуру хроматиновых фибрилл в виде «бусинок на нитке», при этом происходит укорочение ДНК примерно в 7 раз.

Рис. 9. Уровни компактизации хромосом: 1—нуклеосома, 2— нуклеомер, 3 — хромомомера 4 хромонема, 5—хромосома

Второй уровень —н у к л е о м е р н ы й, где идет объедине­ние 8—10 нуклеосом в глобулы.

Третий уровень — хромомерный, где нуклеомерные фибриллы формируют многочисленные петли, объединенные скрепками из негистоновых белков.

Четвертый уровень - хромонемный, за счет сближения в линейном порядке хромомерных петель с образованием хромонемной нити.

Пятый уровень — хромосомный, образуется в резуль­тате спиральной укладки хромосомы (или хроматиды).

Рис. 10. Классификация хромосом: 1 — телоцентрическая (центромера отсутству­ет, либо расположена на конце хромосомы), 2 — акроцентрнчсская (центромера смещена к концу плеча хромосомы), 3 — субметацентрическая (центромера делит хромосому на два неравных плеча), 4 — метацентрическая (центромера делит хромосому на два равных плеча)

Рис. 11. Строение хромосомы (субметацентрической): 1 — пеликула, '2. —

хромонема, 3—хромомера, 4—хроматида, 5—центромера, 6 — вторичная

перетяжка, 7 — ядрышковый организатор, 8 — спутник

Рис. 12. Обобщенное строение клетки: 1 — пиноцитозные канальца, 2 десмосома, 3—межклеточная щель, 4 — шероховатая ЭПС, 5 —клеточная мембрана, 6 — плотный контакт, 7— митохондрия, 8— базальная мембрана, 9 — базальные лакуны, 10 — лизосомы, 11—центриоли, 12 — аппарат Голь-джи, 13 — хроматин, 14 — ядрышко, 15 — ядерная оболочка с порами, 16 — рибосомы, 17 — гладкая ЭПС, 18 — микроворсинки

ПЛАСТИДЫ. Это органеллы, теснейшим образом связан­ные с процессами обмена в растительных клетках. Они встре­чаются у всех растений, за исключением некоторых бактерий, водорослей, миксомицетов и грибов. Для этих органоидов ха­рактерно наличие пигмента (хлорофилл и каротиноиды), а также способность синтезировать и накапливать запасные ве­щества (крахмал, жиры и белки).

В зависимости от местоположения в растении различают три типа пластид:

1. Лейкопласты — обнаружены в клетках меристемы, эмбриональных и половых клетках, а также в неосвещенных частях растений.

2. Хромопласты - нефотосинтезирующие окрашенные пластиды, содержащие главным образом красные, оранжевые и желтые пигменты (каротиноиды). Особенно их много в зре­лых плодах томатов и клетках некоторых водорослей.

3. Хлоропласты - фотосинтезирующие окрашенные пластиды, содержащие хлорофилл и отчасти каротиноиды.

Химический с о с т а в х л о р о п л а с т о в. Около 80% белка составляют нерастворимые белки, связанные с липидами (липопротеиды). Хлорофилл, как и пигменты животного организма— гемоглобин и цитохромы, представляет собой порфирин, но в его молекуле место железа занимает магний. Другие пигменты растений, относя­щиеся к группе каротиноидов. Хлоропласты имеют специальную нехромо­сомную генетическую систему (ДНК, РНК), я также содержат некоторые цитохромы, витамины К и К, атомы металлов, на­пример, железо, медь, магний и цинк.

Строение хлоропластов (рис. 13). Этот органоид, подобно митохондриям, окружен плазматической мембраной и заполнен матриксом или стромой. В строме располагаются

Рис. 13. Строение хлороплас­тов: 1—наружная мембрана, 2 — строма, 3 — ламелла меж­ду гранами, 4 — тилакоид, 5—• стопка гран, 6 — рибосомы,. 7 — капелька жира, 8 — крах­мальное зерно, 9 — ДНК хло­ропласта

внутренние мембраны или л а м е л ы хлоропласта, имеющие более сложное строение. Эти структуры сообщаются между со­бой. Многие из таких слившихся мембран уложены в стопки, или граны, соединяющиеся кое-где длинными одиночными мем­бранами.

Внутренняя мембранная система — это то место, где протекают световые реакции фотосинтеза. В строме проходят темновые реакции фотосинтеза, в ней находя и раствори­мые ферменты, в том числе ферменты цикла Кальвина, а также сахара и органические кислоты.

Функция хлоропластов. Осуществляют фотосинтез.