Читайте также:
|
Цитоплазма клетки состоит из гиалоплазмы и клеточных компонентов – органелл. Присутствуют в клетке различные виды включений. В гиалоплазме и органеллах проходят метаболические реакции, посредством которых клетка расщепляет одни молекулы и синтезируют другие, необходимые для его роста и функционирования. Все компоненты цитоплазмы функционально и тесно взаимосвязаны и составляют единый метаболический аппарат.
Гиалоплазма или клеточный матрикс или цитозоль – представляют коллоидную систему, включающую в себя различные биополимеры (белки, аминокислоты, нерастворимые и растворимые соли, ферменты). В гиалоплазме могут находится запасные питательные вещества в виде липидных капель, гранул гликогена и пигменты.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Выделяют два типа эндоплазматического ретикулума: гранулярный и гладкий. ЭР представляет собой систему ветвящихся канальцев и уплотненных мешотчатых полостей, пронизывающих всю цитоплазму клетки. Данная структура ограничена мембраной, на построение которой израсходовано около половины всех клеточных мембран, толщиной порядка 6–7 нм. Оба типа ЭПС обычно находятся в непосредственной структурной взаимосвязи вследствие прямого перехода мембран эндоплазматической сети одного типа в мембраны эндоплазматического ретикулума другого типа. Содержимое каналов и цистерн этих разновидностей не разграничено специальными структурами.
Гранулярный эндоплазматический ретикулум. Отличительная черта – со стороны гиалоплазмы мембраны покрыты мелкими округлыми частицами – гранулами (около 20 нм). Это частицы – рибосомы. В клетках, специализированных на синтез специфических белков, шероховатая ЭПС занимает основную часть цитоплазмы клетки. На мембранах шероховатой ЭПС рибосомы образуют сплошной слой. Одной из главных функций ЭР является обеспечение синтеза, трансмембранного транспорта и начальной посттрансляционной обработки белков, синтезируемых на прикрепленных рибосомах. Гранулярный ЭР участвует в синтезе трех групп белков – это:
• секреторные белки, транспортируемые клеткой во внутреннюю, ограниченную мембранами фазу цитоплазмы и поступающие во внеклеточное пространство;
• все белки клеточных мембран, за исключением некоторых гидрофобных белков внутренних мембран митохондрий и хлоропластов, небольшого количества специфических ферментов мембран аппарата Гольджи и плазматической мембраны;
• специфические белки, расположенные во внутренней фазе мембранных органелл (ЭПС, аппарат Гольджи,лизосомы, матрикс митохондрий).
Рибосомы шероховатого ЭР участвуют в синтезе «экспортируемых»
белков (пищеварительные ферменты, гормоны и т. д.). Гранулярный ЭР не
просто участвует в синтезе белков, но и участвует в процессе сегрегации, обособлении этих белков, в их изоляции от основных функционирующих белков клетки. В шероховатом ЭР синтезируются белки, которые встраиваются в мембраны ЭР. В мембранах шероховатой ЭПС сосредоточены ферменты, обеспечивающие конечные этапы синтеза липидов.
Гладкий эндоплазматический ретикулум. Представлен мембранами, образующими мелкие вакуоли и трубки, канальцы, которые могут ветвиться, сливаться друг с другом. Диаметр вакуолей и канальцев – около 50–100 нм. Гладкий ЭР не содержит рецепторов для рибосом, поэтому на его мембранах
нет рибосом. Особенность – мультифункциональный характер. Помимо транспортной, изолирующей и функции синтеза мембранных липидов, может транспортировать и накапливать ионы, осуществлять функцию детоксикации вредных продуктов обмена. Играет значительную роль в метаболизме немембранных липидов. Однако гладкий ЭР – это главная клеточная органелла, где происходит биосинтез липидов и накопление кальция. Перенос липидов на другую сторону мембраны происходит за счет неспецифических белков – липаз. Другой важной функцией ЭПС является накопление ионов кальция.
Аппарат Гольджи. Комплекс Гольджи состоит из набора расширенных по краям уплощенных цистерн, сложенных в стопку. Цистерны также связаны с множеством маленьких пузырьков с помощью сети трубочек, отходящих в стороны от стопки, аппарат Гольджи расположен рядом с ЭПС и образует с ним единый биосинтетический комплекс. Комплекс Гольджи присутствует и выполняет ряд важных функций во всех эукариотных клетках, однако его строение зависит от типа клеток. Например, в секреторных клетках (гепатоциты, клетки поджелудочной железы) комплекс Гольджи имеет множество слоев, известных как плоские цистерны или мешочки. Итак, постоянной структурой аппарата Гольджи является система уплощенных цистерн, составляющих стопку или колонку прилегающих друг к другу овальных или округлых образований, – диктиосома. Кроме того аппарат Гольджи представлен везикулами (секреторные пу зырьки) и межцистерными образованиями.
Аппарат Гольджи строго поляризован. Имеет две функционально различные стороны: формирующую (цис-поверхность), своей выпуклой поверхностью она обращена к ядру или к каналам ЭР, и зрелую (трансповерхность), своей вогнутой поверхностью она обращена к плазмалемме, от ее мембран отшнуровываются секреторные пузырьки, содержащие готовые к выведению из клетки продукты секреции, между ними – средний или промежуточный участок. На транс-стороне АГ имеются множественные расширения в виде трубчатого ретикулума – транс-сеть Гольджи. Здесь происходит разделение и сортировка секретируемых продуктов.
Комплекс Гольджи участвует в накоплении продуктов, синтезированных в ЭПС. Участвует в их химической перестройке и созревании. Проходящие через аппарат Гольджи молекулы подвергаются биохимической обработке.
Одна из главных функций комплекса Гольджи – формирование готовых секреторных продуктов, которые выводятся за пределы клетки путем экзоцитоза. Данная функция хорошо изучена на эндокринных клетках поджелудочной железы.
Важнейшая функция аппарата Гольджи – обновление клеточных мембран, в том числе и участков плазмолеммы, а также замещение дефектов
плазмолеммы в процессе секреторной деятельности клетки. У аппарата Гольджи наблюдаются тесные контакты с мембранами ЭПС и ядерной оболочки, что обуславливает возможность опосредованного или прямого генетического контроля за его синтетической деятельностью. Аппарат Гольджи – источник образования лизосом. Из цистерн аппарата Гольджи могут возникать пероксисомы, вакуоли. Сортируются белки в соответствии с местом своего конечного назначения (три группы): белки для лизосом – лизосомальные гидролазы; гликопротеины, предназначенные для секреторных пузырьков, выделяются из клетки только по получении специальных сигналов; в третью группу входят молекулы, доставляемые к клеточной поверхности.
Лизосомы. В эукариотической клетке лизосом содержится до 300. Они представляют собой пример пассивной компартментализации, которая заключается в необходимости временной изоляции, что достигается путем формирования мелких пузырьков, ограниченных мембраной и содержащих в себе набор гидролитических ферментов (50 различных гидролаз). Количество гидролаз варьирует в лизосомах разных клеток. Качественный состав ферментов в лизосомах не одинаков в разных клетках.
Белки мембраны представлены интегральными белками, которые сильно гликозилированы, за счет чего данные белки и сама мембрана не разрушаются.
Перенос веществ в лизосому может осуществляться двумя путями. Это:
• биосинтетический механизм, который включает доставку растворимых гидролитических ферментов и специализированных белков для лизосомных мембран;
• эндоцитозный механизм, который связан с гидролитической функцией лизосом, обеспечивает импорт веществ для последующего переваривания.
Разновидности эндоцитоза:
1. Аутофагия. Поглощение и переваривание отработанных внутриклеточных органелл (мембраны ЭПС окружают органеллу, образуется аутофагосома, которая затем сливается с лизосомой).
2. Гетерофагия. Три типа: пиноцитоз (конститутивный эндоцитоз, неспецифическое поглощение из внешней среды жидкостей и растворенных
в ней веществ), клантрин-зависимый эндоцитоз (опосредованный эндоцитоз, избирательное поглощение из внешней среды лигандов), фагоцитоз (поглощение крупных частиц).
Пероксисомы. Название пероксисомы появилось из-за высокого содержания в них оксидаз. Это округлые органоиды. Одеты одинарной мембраной и содержат гранулярный матрикс. В полости пероксисомы белки образуют крупные кристаллические образования. Диаметр лизосом – 0,2–1,5 мкм. В клетке их содержится от нескольких десятков до сотни.
Обнаружены у простейших, дрожжей, растений, животных. Пероксисомы животных находятся обычно вблизи ЭПС, у растений – митохондрий и пластид. В пероксисомах содержатся ферменты, связанные с метаболизмом H2O2. Это ферменты – оксидазы, уратоксидазы, у животных содержатся ферменты катаболизма пуринов. Пероксисомы в растительной клетке участвуют в фотодыхании. Участвуют в β-окислении жирных кислот. Служат основным местом использования кислорода. Участвуют в превращении фосфолипидов – плазмалогенов. Продолжительность жизни пероксисом – 5–6 суток.
Образование пероксисом: рост и увеличение размера органеллы за счет
импорта белков пероксисомного матрикса из цитозоля, далее происходит собственно пролиферация данных органелл за счет их отпочковывания от уже существующих пероксисом. В пероксисому поступают белки, которые
синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем они переносятся к мембранам пероксисом, после взаимодействия с соответствующими рецепторами на мембране пероксисомы несущие данные сигнальные последовательности белки втягиваются в ее матрикс. Это инициирует процесс почкования, в результате формируются новые пероксисомы.
Митохондрии. Это органеллы энергообеспечения метаболических процессов в клетке. Количество митохондрий в клетке значительно варьирует. В гиалоплазме митохондрии распределены обычно диффузно, однако в специализированных клетках сосредоточены в тех участках, где имеется наибольшая потребность в энергии. Например, в мышечных клетках большие количества митохондрий сосредоточены вдоль сократительных фибрилл, вдоль жгутика сперматозоида, в эпителии почечных канальцев, в области синапсов и т. д. Такое расположение митохондрий обеспечивает меньшие потери АТФ во время ее диффузии.
Митохондрии – это двумембранные органеллы. Они имеют внешнюю мембрану (7 нм) и внутреннюю (7 нм) с кристами, межмембранное пространство (10–20 нм) и внутримитохондриальный матрикс. Наружная и внутренняя мембраны митохондрий различаются по составу, по физическим свойствам и по проницаемости: наружная мембрана характеризуется неспецифической проницаемостью, а внутренняя – высокоспецифична (во внутренней мембране митохондрий содержатся системы активного переноса определенных веществ. Наружная мембрана отделяет митохондрию от цитоплазмы, замкнута сама на себя и не образует впячиваний. В ней имеется большое количество каналообразующего белка – порина. Внутренняя мембрана ограничивает внутреннее содержимое митохондрий – матрикс. Характерная особенность – образование многочисленных впячиваний - крист, за счет чего площадь внутренних мембран увеличивается. Кристы – лабильные образования, могут переходить из одной формы в другую или вообще редуцироваться.
Во внутренней мембране присутствует кардиолипин – фосфолипид, который содержит четыре жирные кислоты и делает мембрану непроницаемой для протонов водорода.
Митохондрии имеют собственный генетический материал. Объем генетической информации, заключенной в митохондриальной ДНК, невелик.
ДНК митохондрий – это замкнутая кольцевая двуспиральная молекула.
Функции митохондрий:
1. Образование АТФ
2. Синтез белка
3. Участие в специфических синтезах, например, синтез стероидных гормонов (надпочечники), синтез ряда аминокислот.
4. В митохондриях могут накапливаться некоторые ионы.
5. Отработавшие митохондрии могут накапливать и продукты экскреции, вредные вещества.
Жизненный цикл митохондрий в клетке короткий. Гибнущие митохондрии сменяются новыми. Этот процесс может идти весьма быстро и с большой интенсивностью. Система воспроизводства: деление материнской митохондрии, образование нескольких дочерних органелл путем почкования, митохондрии могут сливаться друг с другом.
Хондриом – совокупность всех митохондрий в одной клетке.
Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 128 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |