§ 14. Клеточный центр. Рибосомы

Клеточный центр имеется у большинства животных кле­ток, а также у некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников. Он расположен вблизи ядра и образован двумя центриолями — мелкими полыми цилиндрами длиной не более 0,5 мкм. Каждая центриоль состоит из девяти триплетов микротрубочек, связанных специальными белками в единую систему (рис. ). Центриоли распо­лагаются перпендикулярно одна другой. От центриолей радиально отходят тонкие длинные нити - микротрубочки. Совокупность центриолей и микротрубочек называется клеточ­ным центром (рис. ). Центриоли обычно находятся в центре клетки, отсюда и назва­ние этого органоида.

Функции центриолей — инициация самосборки микротрубочек, т.е. они являются центром «производства» микротрубочек. В область расположения центриолей транспортируется белок тубулин. Здесь он полимеризуется, и из его субъединиц строятся микротрубочки. Микротрубочки направляются в разные участки клетки, где и выполняют свои функции.

Перед делением клетки про­исходит удвоение центриолей. Затем они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и участвуют в образовании веретена деления. Таким образом, в это время в клетке содержится две пары центриолей (по одной паре у каждого полюса).

Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков.

Рибосомы — органоиды, необходимые клетке для синтеза белка. Их величина составляет примерно 15—20 нм. В отличие от других органоидов рибосомы представлены в клетке огромным числом. В течении жизни клетки их образуется несколько миллионов. Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой (рис. ). Каждая субъединица явля­ется комплексом рРНК с белками. Субъединицы рибосом формируются в области ядрышек ядра, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. На рибосомах осуществляется синтез белков, а именно — сборка молекул белков из аминокислот, доставляемых к рибосоме транспортной РНК.

Субъединицы рибосом находятся в цитоплазме во взвешенном состоя­нии, и объединяются в единую структуру только для синтеза белка. При этом они прикрепляются группами к элементам цитоскелета, поверхности эндоплазматической сети или ядра. Рибосомы, связанные с цитоскелетом, синтези­руют белки, необходимые для нужд самой клетки. Рибосомы, при­крепленные к ЭПС и оболочке ядра, синтезируют белки «на экспорт», т. е. такие белки, которые предназначены для выведения из клетки.

1. Из чего состоит клеточный центр? 2. Какова функция центриолей? 3. Какой процесс осуществляется в рибосомах? 4. В каком состоянии находятся рибосомы в клетке?

§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизомосы

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум представляет собой систему трубочек и полостей, пронизывающих цитоплазму клетки. ЭПС образована мембраной, которая имеет такое же строение, как и цитоплазматическая мембрана. Трубочки и полости ЭПС могут занимать до 50 % объема клет­ки, нигде не обрываются и не открываются в цитоплазму (рис. ). Раз­личают гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС. На шеро­ховатой ЭПС расположено множество рибосом. Именно здесь синте­зируются белки, выводимые за пределы клетки.

На поверхности гладкой ЭПС идет синтез углеводов и липидов. В гладкой ЭПС печени осуществляются процессы деградации различных вредных веществ, их детоксикация.

Вещества, синтезированные на мембра­нах ЭПС, переносятся внутрь полостей сети. Здесь эти вещества изолируются от цитоплазмы, накапливаются, преобразуются и далее заключаются в мембранные пузырьки и транспортируются в комплекс Гольджи. Находясь внутри полостей ЭПС, белки приобретают свойственную им вторичную, третичную или четвертичную структуру.

На рибосомах гранулярной ЭПС синтезируются также мембранные белки и некоторая часть белков цитоплазмы.

Шероховатая ЭПС лучше развита в тех клетках, ко­торые синтезируют большое количество белков (например, в клетках, осуществляющих синтез пищеварительных ферментов или белковых гормонов), а гладкая — в тех клетках, которые синтезируют, к примеру, полисахариды и липиды. В гладкой ЭПС, кроме того, накаплива­ются ионы кальция — важные регуляторы всех функций клеток и це­лого организма.

Комплекс (аппарат) Гольджи — это система внутриклеточных цистерн, в которых накапливаются вещества, синтезированные на мембранах ЭПС. Цистерны ограничены мембраной. Они располагаются стопками одна рядом с другой и образуют диктиосому (рис.).

Вещества, синтезированные в эндоплазматическом ретикулуме, доставляются в комплекс Гольджи в мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от цистерн ЭПС и присоединяются к цистернам комплекса Гольджи. Здесь же эти вещества пре­терпевают дальнейшие биохимические превращения, упаковывают­ся в мембранные пузырьки и большая часть их транспортируется к клеточной мембране. Мембрана пузырьков сливается с цитоплазматической мембраной, а содержимое экскретируется за пределы клетки (рис. ).

В ряде специализированных клеток в комплексе Гольджи синтезируются разнообразные полисахариды; некоторые из них входят в состав внеклеточного вещества тканей внутренней среды.

В комплексе Гольджи растительных клеток синтезируются полисахариды матрикса клеточной оболочки (гемицеллюлозы, пектиновые вещества).

Еще одна важная функция комплекса Гольджи — это образование лизосом.

Лизосомы. Когда в клетку попадают пищевые частицы, их необ­ходимо переварить, т. е. разрушить до таких веществ, которые клет­ка может использовать. Для того чтобы переваривание стало возможным, фагоцитарный пузырек, в котором находится пищевая частица, должен слиться с лизосомой (рис. ).

Лизосома — это маленький мембранный пузырек диаметром 0,4—1 мкм, содержащий около 50 разных пищеварительных ферментов, способных расщеп­лять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. При слиянии лизосомы с фагоцитарным пузырьком, образуется вторичная лизосома Вторичные лизосомы, образующиеся у протистов, обычно называют пищеварительными вакуолями. Ферменты, содержащиеся в лизосоме расщепляют питательные вещества пищевых частичек до мономеров. Последние поступают в цитоплазму диффузно. Непереваренные остатки экзоцитозом выделяются за пределы клетки.

Лизосомы и их ферменты используются клеткой при необ­ходимости замены поврежденных органоидов. При этом поврежденный органоид окружается группой лизосом, которые сливаются и образуют одну большую вакуоль. Ферменты разрушают органоид, а вещества, полученные при его расщеплении, поступают в цитоплазму и снова используются. Этот про­цесс получил название аутофагии.

1. Каково строение эндоплазматического ретикулума? 2. Чем отличается шероховатый и гладкий эндоплазматический ретикулум? 3. Какова роль эндоплазматического ретикулума в синтезе белков? 4. Какие функции выполняет комплекс Гольджи? 5. Каким образом осуществляется выведение веществ из клетки, синтезированных на мембранах ЭПС? 6. Что общего и отличного в строении и функциях эндоплазматической сети и комплекса Гольджи? 7. Как вы думаете, какие вещества транспортируются за пределы клетки, и какова их дальнейшая судьба? 8. Что собой представляют лизосомы, где они образуются и какие функции выполняют?