У дома хигиена Сложна композиция на Голджи. Клетъчна структура

хигиена

Сложна композиция на Голджи. Клетъчна структура

Тази част от жива клетка е кръстена на известния учен от Италия, който се занимава с изследвания и открития. Комплексът може да бъде с различни форми и включва няколко кухини, разположени в мембраните. Основната му цел е да образува лизозоми и да синтезира различни вещества, насочват ги към ендоплазмения ретикулум.

Структура на апарата

Тази част от клетката се нарича още комплекс на Голджи, който е едномембранен еукариотен органел. Този комплекс е отговорен за функционирането и създаването на нови лизозоми в клетката, както и за запазването на много жизненоважни вещества, които излизат от човешки или животински клетки.

По своята структура или дизайн апаратът на Голджи прилича на малки торбички; в медицината те се наричат още цистерни, които се състоят от везикули с различни форми и цялата системаклетъчни тръби. Торбичките на апарата се считат за полярни, тъй като на единия полюс има мехурчета със специално вещество, които се отварят в зоната на образуване (EPS), а в другата част на полюса се образуват мехурчета, които се отделят в зоната на зреене. Клетъчният комплекс на Голджи е локализиран близо до самото ядро и след това се разпределя във всички еукариоти. В същото време структурата и структурата на апарата са различни, всичко зависи от организма, в който се намира.

Например, ако говорим за растителни клетки, тогава те отделят диктиозоми - това са структурни звена. Черупките на това устройство са създадени от гранулиран EPS, който е в съседство с него. По време на клетъчното делене комплексът се разпада на единични структури, те се разпространяват хаотично и преминават в дъщерни клетки.

Характеристики

Основните характеристики на устройството са:

Прочетете също:

Бира за растеж на косата: най-ефективните средства

Какви функции изпълнява комплексът?

Ролите на този комплекс са интересни и разнообразни по свой начин. Сред тези функции биолозите включват следното:

секреторните компоненти се сортират и натрупват до необходимото количество, след което устройството ги премахва
образуване на нови лизозоми
натрупване на липидни молекули и развитие на липопротеини
пост-транслационна модификация на различни протеини, необходими за клетъчната функция
синтез на полизахариди за развитието на гуми, гликопротеини, слуз, восъци и матрични вещества, отговорни за структурата на стените на клетките на растение, животно или човек
участва активно в образуването на акрозоми
отговорен за образуването на най-простите контрактилни вакуоли
след ядреното делене се образува клетъчна плоча

Това не е описание на всички функции, за които отговаря комплексът Голджи. Досега дългосрочните проучвания разкриват нови предимства и по-малко значими функции на комплекса Голджи, днес внимателно се изследват транспортната функция на апарата и синтеза на протеини.

Какво представляват лизозомите и тяхната функция?

Тъй като апаратът на Голджи е основният източник за образуването на лизозоми, трябва да обърнете внимание какво представляват лизозомите и как функционират.

Лизозомите са много малки клетъчни елементи, приблизително един микрометър в диаметър. Лизозомата има три слоя мембрана на повърхността си, вътре в които има много различни ензими. Тези ензими в тялото са отговорни за разграждането на жизненоважни важни елементи. Всяка отделна клетка съдържа до десет лизозоми, а нови вече се образуват благодарение на апарата на Голджи.

За да изследваме клетъчното развитие, първо трябва да идентифицираме лизозомите и да тестваме реакцията им към фосфатазата.

Функция на лизозомите:

Автофагията е процес, при който цели клетки, някои от техните компоненти и техните подвидове бавно се разграждат. Те включват: панкреаса, особено по време юношеството, лизис на черния дроб по време на отравяне.
Отделителна система. Лизозомите са отговорни за отстраняването на несмляната храна от клетката.
От външната страна стомашно-чревния тракт. Лизозомите и ендозомите се комбинират с везикули от фагоцитен тип и по този начин образуват храносмилателна вакуола, което води до вътреклетъчно храносмилане.
Невъзможно е да не споменем хетерофазията. Тя отговаря за вируси и др органична материя, които самостоятелно падат различни начинивътре в клетката.

Структурата, известна днес като комплексили Апарат на Голджи (AG)открит за първи път през 1898 г. от италианския учен Камило Голджи

Много по-късно беше възможно да се проучи подробно структурата на комплекса Голджи с помощта на електронен микроскоп.

АГса купчини сплескани „цистерни“ с разширени ръбове. С тях е свързана система от малки едномембранни везикули (везикули на Голджи). Всеки стек обикновено се състои от 4–6 „резервоара“, представлява структурна и функционална единица на апарата на Голджи и се нарича диктиозома. Броят на диктиозомите в една клетка варира от една до няколкостотин.

Апаратът на Голджи обикновено се намира близо до клетъчното ядро, близо до ER (в животинските клетки често близо до клетъчен център).

Комплекс Голджи

Вляво - в клетка, сред други органели.

Вдясно е комплексът на Голджи с отделящи се от него мембранни везикули.

Всички вещества, синтезирани в EPS мембранипрехвърлен към Комплекс Голджи V мембранни везикули, които изпъкват от спешното отделение и след това се сливат с комплекса на Голджи. Органичните вещества, получени от EPS, претърпяват допълнителни биохимични трансформации, натрупват се и се опаковат в мембранни везикулии се доставят до тези места в клетката, където са необходими. Те участват в завършването клетъчната мембранаили се открояват ( се секретират) от клетката.

Функции на апарата на Голджи:

1 Участие в натрупването на продуктите, синтезирани в ендоплазмения ретикулум, в тяхното химично преструктуриране и узряване. В резервоарите на комплекса Голджи полизахаридите се синтезират и комплексират с протеинови молекули.

2) Секреторна - образуването на готови секреторни продукти, които се отстраняват извън клетката чрез екзоцитоза.

3) Обновяване на клетъчните мембрани, включително областите на плазмалемата, както и заместване на дефектите на плазмалемата в процеса секреторна дейностклетки.

4) Място на образуване на лизозоми.

5) Пренос на вещества

Лизозоми

Лизозомата е открита през 1949 г. от C. de Duve ( Нобелова наградаза 1974 г.).

Лизозоми- едномембранни органели. Те са малки мехурчета (диаметър от 0,2 до 0,8 микрона), съдържащи набор от хидролитични ензими - хидролази. Една лизозома може да съдържа от 20 до 60 различни видовехидролитични ензими (протеинази, нуклеази, глюкозидази, фосфатази, липази и др.), които разграждат различни биополимери. Разграждането на вещества с помощта на ензими се нарича лизис (лизис-разпад).

Лизозомните ензими се синтезират върху грубия ER и се придвижват до апарата на Голджи, където се модифицират и пакетират в мембранни везикули, които след отделяне от апарата на Голджи самите стават лизозоми. (Лизозомите понякога се наричат „стомаси“ на клетката)

Лизозома - мембранна везикула, съдържаща хидролитични ензими

Функции на лизозомите:

1. Разграждане на веществата, абсорбирани в резултат на фагоцитоза и пиноцитоза. Биополимерите се разграждат на мономери, които влизат в клетката и се използват за нейните нужди. Например, те могат да се използват за синтезиране на нови органични вещества или могат да бъдат допълнително разградени за производство на енергия.

2. Унищожаване на стари, повредени, излишни органели. Разрушаването на органелите може да настъпи и при клетъчно гладуване.

3. Извършете автолиза (самоунищожение) на клетките (втечняване на тъканите в областта на възпалението, разрушаване на хрущялни клетки в процеса на формиране костна тъкани т.н.).

автолиза -Това самоунищожениеклетки в резултат на освобождаването на съдържанието лизозомивътре в клетката. Поради това лизозомите се наричат шеговито „инструменти за самоубийство“.Автолизата е нормално явлениеонтогенезата, тя може да се разпространи както в отделни клетки, така и в цялата тъкан или орган, както се случва по време на резорбцията на опашката на поповата лъжица по време на метаморфозата, т.е. когато поповата лъжица се трансформира в жаба

Ендоплазмения ретикулум, апарат на Голджи и лизозомиформа единична вакуоларна клетъчна система, отделни елементи от които могат да се трансформират един в друг по време на преструктуриране и промяна на функцията на мембраните.

Митохондриите

Структура на митохондриите:
1 - външна мембрана;
2 - вътрешна мембрана; 3 - матрица; 4 - криста; 5 - мултиензимна система; 6 - кръгова ДНК.

Митохондриите могат да бъдат пръчковидни, кръгли, спираловидни, чашковидни или разклонени. Дължината на митохондриите варира от 1,5 до 10 µm, диаметърът - от 0,25 до 1,00 µm. Броят на митохондриите в една клетка може да достигне няколко хиляди и зависи от метаболитната активност на клетката.

Митохондриите са ограничени две мембрани . Външна мембранамитохондриите са гладки, вътрешната образува множество гънки - cristas. Cristae увеличават повърхността на вътрешната мембрана. Броят на кристите в митохондриите може да варира в зависимост от енергийните нужди на клетката. Именно върху вътрешната мембрана са концентрирани множество ензимни комплекси, участващи в синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Тук енергията на химичните връзки се преобразува в богати на енергия (макроергични) ATP връзки . Освен това, разпадането става в митохондриите мастни киселинии въглехидрати с освобождаване на енергия, която се натрупва и използва за процесите на растеж и синтез.Вътрешната среда на тези органели се нарича матрица. Съдържа кръгова ДНК и РНК, малки рибозоми. Интересното е, че митохондриите са полуавтономни органели, тъй като зависят от функционирането на клетката, но в същото време могат да поддържат известна независимост. Така те са в състояние да синтезират собствени протеини и ензими, както и да се възпроизвеждат независимо (митохондриите съдържат собствена ДНК верига, която съдържа до 2% от ДНК на самата клетка).

Функции на митохондриите:

1. Преобразуване на енергията на химичните връзки в макроергични връзки на АТФ (митохондриите са “енергийните станции” на клетката).

2. Участват в процесите на клетъчното дишане - кислородно разграждане на органичните вещества.

Рибозоми

Рибозомна структура:
1 - голяма субединица; 2 - малка субединица.

Рибозоми -немембранни органели, приблизително 20 nm в диаметър. Рибозомите се състоят от два фрагмента - големи и малки субединици. Химичен съставрибозоми – протеини и рРНК. Молекулите на рРНК съставляват 50–63% от масата на рибозомата и образуват нейната структурна рамка.

По време на протеиновата биосинтеза рибозомите могат да „работят“ поотделно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми (полизоми). В такива комплекси те са свързани помежду си от една иРНК молекула.

Рибозомните субединици се образуват в нуклеола. Преминавайки през порите в ядрената обвивка, рибозомите навлизат в мембраните на ендоплазмения ретикулум (ЕР).

Функция на рибозомите:сглобяване на полипептидна верига (синтез на протеинови молекули от аминокиселини).

Цитоскелет

Образува се клетъчният цитоскелет микротубули И микрофиламенти .

Микротубулиса цилиндрични образувания с диаметър 24 nm. Дължината им е 100 µm-1 mm. Основният компонент е протеин, наречен тубулин. Той не може да се съкращава и може да бъде унищожен от колхицин.

Микротубулите са разположени в хиалоплазмата и извършват следното функции:

· създават еластична, но в същото време издръжлива рамка на клетката, която й позволява да поддържа формата си;

· участват в процеса на разпределение на клетъчните хромозоми (образуват вретено);

· осигуряват движение на органелите;

Микрофиламенти- конци, които се поставят под плазмената мембранаи се състои от протеина актин или миозин. Те могат да се свиват, което води до движение на цитоплазмата или изпъкване на клетъчната мембрана. В допълнение, тези компоненти участват в образуването на стеснението по време на клетъчното делене.

Клетъчен център

Клетъчният център е органела, състояща се от 2 малки гранули - центриоли и лъчиста сфера около тях - центросфера. Центриолът е цилиндрично тяло с дължина 0,3-0,5 µm и диаметър около 0,15 µm. Стените на цилиндъра се състоят от 9 успоредни тръби. Центриолите са подредени по двойки под прав ъгъл един спрямо друг. Активната роля на клетъчния център се разкрива по време на клетъчното делене. Преди клетъчното делене центриолите се отклоняват към противоположните полюси и близо до всеки от тях се появява дъщерен центриол. Те образуват вретено на делене, което допринася за равномерно разпределениегенетичен материал между дъщерните клетки.

Центриолите са самовъзпроизвеждащи се органели на цитоплазмата; те възникват в резултат на дублиране на съществуващи центриоли.

Функции:

1. Осигуряване на равномерно разминаване на хромозомите към полюсите на клетката по време на митоза или мейоза.

2. Център за организация на цитоскелета.

Органоиди на движението

Не присъства във всички клетки

Органелите на движението включват реснички и флагели. Това са миниатюрни израстъци под формата на косми. Флагелумът съдържа 20 микротубула. Основата му се намира в цитоплазмата и се нарича базално телце. Дължината на флагела е 100 µm или повече. Наричат се флагели, които са само 10-20 микрона мигли . Когато микротубулите се плъзгат, ресничките и камшичетата могат да вибрират, което кара самата клетка да се движи. Цитоплазмата може да съдържа контрактилни фибрили, наречени миофибрили. Миофибрилите обикновено се намират в миоцити - клетки мускулна тъкан, както и в сърдечните клетки. Те се състоят от по-малки влакна (протофибрили).

При животни и хора ресничките покриват дихателните пътища Въздушни пътищаи помагат да се отървете от малки твърди частици, като прах. В допълнение, има и псевдоподи, които осигуряват амебоидно движение и са елементи на много едноклетъчни и животински клетки (например левкоцити).

Функции:

Специфични

Ядро. Хромозоми

Устройство и функции на ядрото

Обикновено една еукариотна клетка има такъв сърцевина, но има двуядрени (ресничести) и многоядрени клетки (опалин). Някои високоспециализирани клетки губят ядрото си за втори път (еритроцити на бозайници, ситовидни тръби на покритосеменни).

Формата на сърцевината е сферична, елипсоидна, по-рядко лопастна, бобовидна и др. Диаметърът на сърцевината обикновено е от 3 до 10 микрона.

Основна структура:
1 - външна мембрана; 2 - вътрешна мембрана; 3 - пори; 4 - ядро; 5 - хетерохроматин; 6 - еухроматин.

Ядроотделена от цитоплазмата с две мембрани (всяка от тях има типична структура). Между мембраните има тясна междина, пълна с полутечно вещество. На някои места мембраните се сливат помежду си, образувайки пори, през които се извършва обмяната на вещества между ядрото и цитоплазмата. Външната ядрена мембрана от страната, обърната към цитоплазмата, е покрита с рибозоми, което й придава грапавост; вътрешната мембрана е гладка. Ядрените мембрани са част от клетъчната мембранна система:израстъците на външната ядрена мембрана се свързват с каналите на ендоплазмения ретикулум, образувайки единна системакомуникационни канали.

Кариоплазма (ядрен сок, нуклеоплазма)- вътрешното съдържание на ядрото, в което се намират хроматин и едно или повече нуклеоли. Ядреният сок съдържа различни протеини (включително ядрени ензими), свободни нуклеотиди.

НуклеолТова е кръгло, плътно тяло, потопено в ядрен сок. Броят на нуклеолите зависи от функционално състояниеядра и варира от 1 до 7 или повече. Нуклеолите се намират само в неделящите се ядра;. Ядрото се образува върху определени участъци от хромозоми, които носят информация за структурата на рРНК. Такива области се наричат нуклеоларен организатор и съдържат множество копия на гени, кодиращи рРНК. Рибозомните субединици се образуват от рРНК и протеини, идващи от цитоплазмата. По този начин ядрото е колекция от рРНК и рибозомни субединици на различни етапи от тяхното образуване.

Хроматин- вътрешни нуклеопротеинови структури на ядрото, оцветени с определени багрила и различни по форма от ядрото. Хроматинът има формата на бучки, гранули и нишки. Химичен състав на хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) хистонови протеини (30–50%), 3) нехистонови протеини (4–33%), следователно, хроматинът е дезоксирибонуклеопротеинов комплекс (DNP). В зависимост от функционалното състояние на хроматина има: хетерохроматин И еухроматин .

Еухроматин- генетично активен, хетерохроматин - генетично неактивни области на хроматина. Еухроматинът не се различава при светлинна микроскопия, слабо е оцветен и представлява декондензирани (деспирализирани, неусукани) участъци от хроматин. Хетерохроматин под светлинен микроскоп изглежда като бучки или гранули, интензивно е оцветен и представлява кондензирани (спирализирани, уплътнени) участъци от хроматин. Хроматинът е формата на съществуване на генетичен материал в интерфазните клетки.По време на клетъчното делене (митоза, мейоза) хроматинът се превръща в хромозоми.

Функции на ядрото:

1. Съхраняване на наследствена информация и предаване на дъщерните клетки по време на деленето.

2. Контрол на процеса на биосинтеза на протеини.

3. Регулиране на процесите на клетъчно делене и развитие на тялото.

4. Място на образуване на рибозомни субединици.

Хромозоми

Хромозоми- това са цитологични пръчковидни структури, които представляват кондензиран хроматин и се появяват в клетката по време на митоза или мейоза. Хромозоми и хроматин - различни формипространствена организация на дезоксирибонуклеопротеиновия комплекс, съотв различни фази жизнен цикълклетки.Химическият състав на хромозомите е същият като хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) хистонови протеини (30–50%), 3) нехистонови протеини (4–33%).

Основата на хромозомата е една непрекъсната двойноверижна ДНК молекула; Дължината на ДНК на една хромозома може да достигне няколко сантиметра. Ясно е, че молекула с такава дължина не може да бъде разположена в удължена форма в клетката, а претърпява сгъване, придобивайки определена триизмерна структура или конформация.

В момента се приема нуклеозомен моделорганизация на еукариотния хроматин.

По време на процеса на превръщане на хроматина в хромозоми се образуват спирали, суперспирали, бримки и супербримки. Следователно процесът на образуване на хромозома, който се случва в профаза на митоза или профаза 1 на мейоза, е по-добре да се нарича не спирализация, а хромозомна кондензация.

Хромозоми: 1 - метацентрични; 2 - субметацентричен; 3, 4 - акроцентрични.

Хромозомна структура: 5 - центромер; 6 - вторично стесняване; 7 - сателит; 8 - хроматиди; 9 - теломери.

Метафазна хромозома(хромозомите се изследват в метафазата на митозата) се състои от две хроматиди. Всяка хромозома има първична констрикция (центромер)(5), който разделя хромозомата на рамена. Някои хромозоми имат вторично стесняване(6) и сателит(7). Сателит - участък от късо рамо, отделен от вторично стеснение. Хромозомите, които имат сателит, се наричат сателит(3). Краищата на хромозомите се наричат теломери(9). В зависимост от положението на центромера има: а) метацентричен(равни рамене) (1), b) субметацентричен(умерено неравномерно) (2), c) акроцентричен(рязко неравностойни) хромозоми (3, 4).

Соматични клеткисъдържат диплоиден(двойно - 2n) набор от хромозоми, полови клетки - хаплоиден(единичен - n). Диплоидният набор от кръгли червеи е 2, дрозофила - 8, шимпанзе - 48, рак- 196. Хромозомите на диплоидния набор са разделени на двойки; хромозомите на една двойка имат еднаква структура, размер, набор от гени и се наричат хомоложни.

Функции на хромозомите: 1) съхранение на наследствена информация,

2) прехвърляне на генетичен материал от майчината клетка към дъщерните клетки.

1. Коя група органели включва лизозоми, ендоплазмен ретикулум и апарат на Голджи?

Едномембранни, двумембранни, немембранни.

Лизозомите, ендоплазменият ретикулум и апаратът на Голджи са едномембранни органели.

2. Каква е структурата и функциите на ендоплазмения ретикулум? Как се различава грапавият XPS от гладкия XPS?

Ендоплазменият ретикулум (ER) е система от канали и кухини, заобиколени от мембрана и проникващи в хиалоплазмата на клетката. Мембраната на ендоплазмения ретикулум е подобна по структура на плазмалемата. EPS може да заема до 50% от обема на клетката, нейните канали и кухини не се откъсват никъде и не се отварят в хиалоплазмата.

Има грапав и гладък EPS. Грубата ER мембрана съдържа много рибозоми; гладката ER мембрана не съдържа рибозоми. На рибозомите на грубия ER се синтезират протеини, които се транспортират извън клетката, както и мембранни протеини. На повърхността на гладкия ER се извършва синтеза на липиди, олиго- и полизахариди. Освен това в гладката ЕР се натрупват Ca 2+ йони – важни регулатори на функциите на клетките и на организма като цяло. Гладката ЕР на чернодробните клетки осъществява процесите на разграждане и неутрализиране на токсични вещества.

Грубият ER е по-добре развит в клетки, които синтезират големи количества протеини (например в клетките слюнчените жлезии панкреас, който синтезира храносмилателни ензими; в клетките на панкреаса и хипофизната жлеза, които произвеждат протеинови хормони). Smooth ER е добре развит в клетки, които синтезират, например, полизахариди и липиди (надбъбречни и гонадни клетки, които произвеждат стероидни хормони; чернодробни клетки, които синтезират гликоген и др.).

Веществата, които се образуват върху EPS мембраните, се натрупват в кухините на мрежата и се трансформират. Например протеините придобиват характерната за тях вторична, третична или кватернерна структура. След това веществата се затварят в мембранни везикули и се транспортират до комплекса на Голджи.

3. Как работи комплексът на Голджи? Какви функции изпълнява?

Комплексът на Голджи е система от вътреклетъчни мембранни структури: цистерни и везикули, в които се натрупват и модифицират вещества, синтезирани върху ER мембраните.

Веществата се доставят до комплекса на Голджи в мембранни везикули, които се отделят от ER и се прикрепват към цистерните на комплекса на Голджи. Тук тези вещества претърпяват различни биохимични трансформации, след което отново се пакетират в мембранни везикули и повечето от тях се транспортират до плазмалемата. Мембраната на везикулите се слива с цитоплазмената мембрана и съдържанието се отстранява извън клетката. В комплекса Голджи растителни клеткисе синтезират полизахариди от клетъчната стена. Друг важна функцияКомплекс Голджи – образуване на лизозоми.

4. Най-големите комплекси на Голджи (до 10 µm) се намират в клетките на ендокринните жлези. Каква според вас е причината за това?

Основната функция на клетките на ендокринните жлези е секрецията на хормони. Синтезът на хормони се извършва върху мембраните на ER, а натрупването, трансформацията и екскрецията на тези вещества се извършват от комплекса на Голджи. Следователно комплексът на Голджи е силно развит в клетките на жлезите с вътрешна секреция.

5. Какво е общото между структурата и функциите на ендоплазмения ретикулум и комплекса на Голджи? Каква е разликата?

Прилики:

● Те са комплекси от вътреклетъчни мембранни структури, ограничени от единична мембрана от хиалоплазмата (т.е. те са едномембранни органели).

● Възможност за разделяне на мембранни везикули, съдържащи различни органични вещества. Заедно те образуват единна система, която осигурява синтеза на вещества, тяхната модификация и отстраняване от клетката (осигурява „износ“).

● Най-добре са развити в онези клетки, които са специализирани в отделянето на биологично активни вещества.

Разлики:

● Основните мембранни компоненти на ендоплазмения ретикулум са канали и кухини, а комплексът на Голджи е сплескани цистерни и малки везикули.

● ER е специализиран в синтеза на вещества, а комплексът на Голджи е специализиран в натрупването, модификацията и отстраняването от клетката.

И (или) други значими характеристики.

6. Какво представляват лизозомите? Как се образуват? Какви функции изпълняват?

Лизозомите са малки мембранни везикули, които се отделят от резервоарите на апарата на Голджи и съдържат набор от храносмилателни ензими, които могат да разграждат различни вещества (протеини, въглехидрати, липиди, нуклеинови киселини и др.) до по-прости съединения.

Хранителните частици, влизащи в клетката отвън, се пакетират във фагоцитни везикули. Лизозомите се сливат с тези везикули - така се образуват вторични лизозоми, в които под действието на ензими, хранителни веществасе разграждат на мономери. Последните навлизат в хиалоплазмата чрез дифузия, а неразградените остатъци се отстраняват извън клетката чрез екзоцитоза.

В допълнение към смилането на веществата, които влизат в клетката отвън, лизозомите участват в разграждането вътрешни компонентиклетки (молекули и цели органели), които са увредени или с изтекъл срок на годност. Този процес се нарича автофагия. В допълнение, под въздействието на лизозомните ензими може да възникне самосмилане на стари клетки и тъкани, които са загубили своята функционална активност или са повредени.

7*. Предложете защо ензимите, разположени в лизозомата, не разграждат собствената й мембрана. Какви последствия може да има разкъсването на лизозомните мембрани за клетката?

Структурните компоненти на лизозомните мембрани са ковалентно свързани с голям брой олигозахариди (необичайно силно гликозилирани). Това пречи на лизозомните ензими да взаимодействат с мембранните протеини и липиди, т.е. "смила" мембраната.

Дължи се на разкъсване на лизозомните мембрани храносмилателни ензиминавлизат в хиалоплазмата, което може да доведе до разцепване структурни компонентиклетки и дори до автолиза – самосмилане на клетката. Лизозомните ензими обаче работят в кисела среда (рН в лизозомите е 4,5 - 5,0), но ако средата е близка до неутрална, което е типично за хиалоплазмата (рН = 7,0 - 7,3), тяхната активност рязко намалява. Това е един от механизмите за защита на клетките от самосмилане при спонтанно разкъсване на мембраните на лизозомите.

8*. Установено е, че определени олиго- или полизахариди са "прикрепени" към молекулите на много вещества, които трябва да бъдат отстранени от клетката в комплекса на Голджи, а различни въглехидратни компоненти са прикрепени към различни вещества. В тази модифицирана форма веществата се освобождават в извънклетъчната среда. За какво мислите, че е това?

Въглехидратните компоненти са своеобразни знаци или „сертификати“, според които веществата достигат до местата на тяхното функциониране, без да се разграждат по пътя под действието на ензими. По този начин, използвайки етикетите на въглехидратите, тялото разграничава полезните вещества от чуждите вещества, които трябва да бъдат обработени.

*Задачите, отбелязани със звездичка, изискват от учениците да излагат различни хипотези. Следователно, когато оценява, учителят трябва да се съсредоточи не само върху дадения тук отговор, но да вземе предвид всяка хипотеза, оценявайки биологичното мислене на учениците, логиката на техните разсъждения, оригиналността на идеите и т.н. След това е препоръчително да запознае учениците с дадения отговор.

апарат на Голджи

Ендоплазменият ретикулум, плазмената мембрана и апаратът на Голджи съставляват единна мембранна система на клетката, в която протичат процеси на обмен на протеини и липиди чрез насочен и регулиран вътреклетъчен мембранен транспорт.
Всеки от мембранни органелихарактеризиращ се с уникален състав на протеини и липиди.

AG структура

AG се състои от група плоски мембранни торбички - резервоари, събрани на купчини - диктиозоми(~5-10 цистерни, при нисши еукариоти >30). Брой диктиозоми в различни клеткиот 1 до ~500.
Отделните цистерни на диктиозомата са с различна дебелина - в центъра на нейната мембрана те са плътно една до друга - луменът е 25 nm, в периферията се образуват разширения - ампуличиято ширина не е постоянна. От ампулите излизат ~50 nm-1 µm мехурчета, свързани с цистерните чрез мрежа от тръби.

U многоклетъчни организми AG се състои от купчини резервоари, свързани помежду си в една мембранна система. AG е полукълбо, чиято основа е обърната към ядрото. Дрождите AG са представени от изолирани единични резервоари, заобиколени от малки везикули, тубулна мрежа, секреторни везикули и гранули. Мутантите Sec7 и Sec14 на дрождите показват структура, наподобяваща купчина цистерни на клетки на бозайници.
AG се характеризира с полярността на своите структури. Всеки стек има два полюса: проксимален полюс(формираща, цис-повърхност) и дистален(зрял,
транс-повърхност). Цис полюс– страната на мембраната, с която се сливат мехурчетата. Транс-полюс– страната на мембраната, от която пъпчат везикулите.

Пет функционални отделения на AG:
1. Междинни везикуларно-тръбни структури (VTC или ERGIC - ER-Golgi intermediate compartment)
2. Цис-резервоар (цис) - резервоари, разположени по-близо до ER:
3. Средни резервоари - централни резервоари
4. Транс резервоар (транс) - най-отдалечените от ER резервоари.
5. Тръбна мрежа в съседство с трансцистерната - транс-Голджи мрежа (TGN)
Купчините цистерни са извити така, че вдлъбнатата трансповърхност е обърната към ядрото.
Средно в АГ има 3-8 цистерни, в активно секретиращите клетки може да има повече (до 13 в екзокринните клетки на панкреаса).
Всеки резервоар има цис и транс повърхности. Синтезирани протеини, мембранни липиди, гликозилирани в ER, навлизат в AG през цис полюса. Веществата се пренасят през стековете с транспорт
мехурчета, отделящи се от ампулите. Докато протеините или липидите преминават през купчините на Голджи, те претърпяват серия от пост-транслационни модификации, включително промени в N-свързаните олигозахариди:
цис: Манозидаза I подрязва дългите манозни вериги до M-5
междинен: N-ацетилглюкоамин трансфераза I пренася N-ацетилглюкозамин
транс: добавят се крайни захари - остатъци от галактоза и сиалова киселина.

Структура на апарата на Голджи и транспортна схема.

Пет компонента на AG и транспортна схема:междинна (ERGIC), цис, междинна, транс и транс мрежа на Голджи (TGN). 1. Навлизане на синтезирани протеини, мембранни гликопротеини и лизозомни ензими в преходния ER резервоар, съседен на AG и 2 - излизането им от ER във везикули, ограничени от COPI (антерограден транспорт). 3 - възможен транспорт на товари от тубуло-везикул
клъстери към цис-цистерната на AG в COPI везикули; 3* - превоз на товари от по-ранни към по-късни цистерни; 4 - възможен ретрограден везикуларен транспорт на товари между АГ резервоари; 5 - връщане на резидентни протеини от AG към tER, използвайки везикули, граничещи с COPI (ретрограден транспорт); 6 и 6* - прехвърляне на лизозомни ензими, използвайки облицовани с клатрин везикули, съответно, в ранни EE и късни LE ендозоми; 7 - регулирана секрециясекреторни гранули; 8 - конститутивна интеграция на мембранни протеини в апикалната плазмена мембрана на ПМ; 9 - рецептор-медиирана ендоцитоза с използване на облицовани с клатрин везикули; 10 връщане на редица рецептори от ранните ендозоми към плазмената мембрана; 11 - транспорт на лиганди от EE към LE и лизозоми; 12 - транспорт на лиганди в неклатринови везикули.

АГ функции

1. транспорт- три групи протеини преминават през AG: протеини на периплазмената мембрана, протеини предназначени
за износ от клетката и лизозомни ензими.
2. Сортиранеза транспорт: сортирането за по-нататъшен транспорт до органели, PM, ендозоми, секреторни везикули се извършва в транс-Голджи комплекса.
3. секреция- секреция на синтезирани в клетката продукти.
3. Гликозилиранепротеини и липиди: гликозидазипремахване на остатъците от захар - дегликозилиране, гликозилтрансферазисвързват захарите обратно към основната въглехидратна верига - гликозилиране.Включва гликозилиране на олигозахаридни вериги на протеини и липиди, сулфатиране на редица захари и тирозинови остатъци на протеини, както и активиране на прекурсори на полипептидни хормони и невропептиди.
4. Синтез на полизахариди- много полизахариди се образуват в AG, включително пектин и хемицелулоза, които образуват клетъчните стени на растенията и повечето гликозаминогликани, образуващи междуклетъчния матрикс при животните

5. Сулфатизация- повечето захари, добавени към протеиновото ядро на протеогликана, са сулфатирани
6. Добавяне на маноза 6-фосфат: M-6-P се добавя като сигнал към ензимите, предназначени за лизозомите.

ГЛИКОЗИЛИРАНЕ
Повечето протеини започват да се гликозилират в грубия ER чрез добавяне на N-свързани олигозахариди към нарастващата полипептидна верига. Ако гликопротеинът е сгънат в желаната конформация, той напуска ER и отива в AG, където се извършва неговата пост-транслационна модификация.
Ензимите - гликозилтрансферази - участват в гликозилирането на секретираните продукти. Те участват в ремоделирането на Т-свързаните олигозахаридни странични вериги и добавянето на О-свързани гликани и олигозахаридни части на гликолипидни протеогликани Ензимите α-манозидаза I и II, които също са резидентни AG протеини, участват в модификацията на олигозахаридите. .

В допълнение, гликозилиране на липидно-протеинови мембранни домени, наречени салове, се случва в AG.
Долихол фосфатдобавя въглехидратен комплекс - 2GlcNAc-9-маноза-3-глюкоза към аспарагина на растящия полипептид. Терминалната глюкоза се разцепва на два етапа: глюкозидаза Iотцепва крайния глюкозен остатък, глюкозидаза IIпремахва още два глюкозни остатъка. След това манозата се отцепва. В този момент първоначалният етап на обработка на въглехидратите в ER е завършен и протеините, носещи олигозахаридния комплекс, влизат в AG
В първите AG резервоари се отстраняват още три остатъка от маноза. На този етап основният комплекс има още 5 манозни остатъка. N-ацетилглюкозамин трансфераза Iдобавя един N-ацетилглюкозамин остатък GlcNAc. Още три манозни остатъка се разцепват от получения комплекс. Сега се състои от две молекули GlcNAc-3-маноза-1-GlcNAc е основната структура, към която други гликозилтрансферази добавят
въглехидрати. Всяка гликозилтрансфераза разпознава развиващата се въглехидратна структура и добавя свой собствен захарид към веригата.

СЕКРЕЦИЯ
Модел на секреция:
Протеините, синтезирани в ER, се концентрират в изходните места на преходния ER поради активността на коатомерния комплекс COPII и съпътстващите компоненти и се транспортират до ERGIC компартмента, междинен между ER и AG, от който преминават към AG в зародиш везикули или по протежение на тръбни структури. Протеините се модифицират ковалентно, докато преминават през цистерните на AG и се сортират върху транс повърхността на AG и се изпращат до местоназначението си. Секрецията на протеини изисква пасивно включване на нови мембранни компоненти в плазмената мембрана. За възстановяване на мембранния баланс се използва конститутивна рецептор-медиирана ендоцитоза.
Ендо и екзоцитозни мембранни транспортни пътища имат общи моделипо посока на движение на мембранните носители към съотв
цели и в спецификата на сливането и пъпкуването. Основната среща на тези пътища е АГ.

Апарат на Голджи (комплекс на Голджи) - AG

Апаратът на Голджи обикновено се намира близо до клетъчното ядро, близо до ER (в животински клетки, често близо до клетъчния център).

Комплекс Голджи

Вляво - в клетка, сред други органели.

Вдясно е комплексът на Голджи с отделящи се от него мембранни везикули.

Функции на апарата на Голджи:

3) Обновяване на клетъчните мембрани, включително областите на плазмалемата, както и заместване на дефекти в плазмалемата по време на секреторната активност на клетката.

4) Място на образуване на лизозоми.

5) Пренос на вещества

Лизозоми

Лизозомата е открита през 1949 г. от C. de Duve (Нобелова награда за 1974 г.).

Лизозоми- едномембранни органели. Те са малки мехурчета (диаметър от 0,2 до 0,8 микрона), съдържащи набор от хидролитични ензими - хидролази. Една лизозома може да съдържа от 20 до 60 различни вида хидролитични ензими (протеинази, нуклеази, глюкозидази, фосфатази, липази и др.), които разграждат различни биополимери. Разграждането на вещества с помощта на ензими се нарича лизис (лизис-разпад).

Лизозома - мембранна везикула, съдържаща хидролитични ензими

Функции на лизозомите:

3. Извършете автолиза (самоунищожение) на клетките (втечняване на тъканите в областта на възпалението, разрушаване на хрущялни клетки по време на образуването на костна тъкан и др.).

автолиза -Това самоунищожениеклетки в резултат на освобождаването на съдържанието лизозомивътре в клетката. Поради това лизозомите се наричат шеговито „инструменти за самоубийство“.Автолизата е нормално явление на онтогенезата; тя може да се разпространи както в отделни клетки, така и в цялата тъкан или орган, както се случва по време на резорбцията на опашката на поповата лъжица по време на метаморфозата, т.е. когато поповата лъжица се превръща в жаба

Ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и лизозомиформа една вакуолна система на клетката,отделни елементи от които могат да се трансформират един в друг по време на преструктуриране и промяна на функцията на мембраните.

Митохондриите

Митохондриите са ограничени две мембрани . Външната мембрана на митохондриите е гладка, вътрешната образува множество гънки - cristas. Cristae увеличават повърхността на вътрешната мембрана. Броят на кристите в митохондриите може да варира в зависимост от енергийните нужди на клетката. Именно върху вътрешната мембрана са концентрирани множество ензимни комплекси, участващи в синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Тук енергията на химичните връзки се преобразува в богати на енергия (макроергични) ATP връзки . Освен това, в митохондриите се извършва разграждането на мастни киселини и въглехидрати, при което се освобождава енергия, която се натрупва и използва за процесите на растеж и синтез.Вътрешната среда на тези органели се нарича матрица. Съдържа кръгова ДНК и РНК, малки рибозоми. Интересното е, че митохондриите са полуавтономни органели, тъй като зависят от функционирането на клетката, но в същото време могат да поддържат известна независимост. Така те са в състояние да синтезират собствени протеини и ензими, както и да се възпроизвеждат независимо (митохондриите съдържат собствена ДНК верига, която съдържа до 2% от ДНК на самата клетка).

Функции на митохондриите:

2. Участват в процесите на клетъчното дишане - кислородно разграждане на органичните вещества.

Рибозоми

Рибозомна структура:
1 - голяма субединица; 2 - малка субединица.

Рибозоми -немембранни органели, приблизително 20 nm в диаметър. Рибозомите се състоят от два фрагмента - големи и малки субединици. Химичният състав на рибозомите е протеини и рРНК. Молекулите на рРНК съставляват 50–63% от масата на рибозомата и образуват нейната структурна рамка.

Функция на рибозомите:сглобяване на полипептидна верига (синтез на протеинови молекули от аминокиселини).

Цитоскелет

Образува се клетъчният цитоскелет микротубули И микрофиламенти .

Микротубулите са разположени в хиалоплазмата и извършват следното функции:

· участват в процеса на разпределение на клетъчните хромозоми (образуват вретено);

· осигуряват движение на органелите;

Микрофиламенти- филаменти, които се намират под плазмената мембрана и се състоят от протеина актин или миозин. Те могат да се свиват, което води до движение на цитоплазмата или изпъкване на клетъчната мембрана. В допълнение, тези компоненти участват в образуването на стеснението по време на клетъчното делене.

Клетъчен център

Клетъчният център е органела, състояща се от 2 малки гранули - центриоли и лъчиста сфера около тях - центросфера. Центриолът е цилиндрично тяло с дължина 0,3-0,5 µm и диаметър около 0,15 µm. Стените на цилиндъра се състоят от 9 успоредни тръби. Центриолите са подредени по двойки под прав ъгъл един спрямо друг. Активната роля на клетъчния център се разкрива по време на клетъчното делене. Преди клетъчното делене центриолите се отклоняват към противоположните полюси и близо до всеки от тях се появява дъщерен центриол. Те образуват вретено на делене, което подпомага равномерното разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки.

Функции:

2. Център за организация на цитоскелета.

Органоиди на движението

Не присъства във всички клетки

Органелите на движението включват реснички и флагели. Това са миниатюрни израстъци под формата на косми. Флагелумът съдържа 20 микротубула. Основата му се намира в цитоплазмата и се нарича базално телце. Дължината на флагела е 100 µm или повече. Наричат се флагели, които са само 10-20 микрона мигли . Когато микротубулите се плъзгат, ресничките и камшичетата могат да вибрират, което кара самата клетка да се движи. Цитоплазмата може да съдържа контрактилни фибрили, наречени миофибрили. Миофибрилите, като правило, се намират в миоцитите - клетките на мускулната тъкан, както и в сърдечните клетки. Те се състоят от по-малки влакна (протофибрили).

При животни и хора ресничките покриват дихателните пътища и помагат да се отървете от малки прахови частици, като прах. В допълнение, има и псевдоподи, които осигуряват амебоидно движение и са елементи на много едноклетъчни и животински клетки (например левкоцити).

Функции:

Специфични

Ядро. Хромозоми