Додому Гігієна Гольджі склад склад. Будова клітини

Гігієна

Гольджі склад склад. Будова клітини

Ця частина живої клітини була названа прізвищем знаменитого вченого з Італії, який займався дослідженням та відкриттям. Комплекс може бути різних форм, включає кілька порожнин, що знаходяться в мембранах. Основна його мета – утворити лізосоми та синтезувати різні речовининаправляти їх до ендоплазматичної мережі.

Структура апарату

Ця частина клітини має другу назву комплекс Гольджі, який є органелами еукаріотів одномембранного типу. Даний комплекс відповідає за функціонування та створення нових лізосом у клітині, а також за збереження багатьох життєдіяльних речовин, які виходять з клітин людини або тварини.

За своєю будовою або конструкцією апарат Гольджі нагадує невеликі мішечки, в медицині їх ще називають цистерни, які складаються з різних за формою бульбашок і цілої системиклітинних трубок. Мішечки апарату вважаються полярними, так як з одного полюса знаходяться бульбашки зі спеціальною речовиною, які розкриваються в зоні формування (ЕПС), а з іншої частини полюса утворюються бульбашки, що відокремлюються в зоні, що дозріває. Клітинний комплекс Гольджі локалізується біля самого ядра, а потім розподіляється на всі еукаріоти. При цьому структура та будова апарату різна, все залежить від організму, в якому він знаходиться.

Наприклад, якщо говорити про рослинні клітини, то в них виділяється диктіосома – це структурні одиниці. Оболонки даного апарату утворюються гранулярною ЕПС, яка до неї прилягає. У період поділу клітини комплекс розпадається на одиничні структури, вони хаотично розносяться і переходять у дочірні клітини.

Характеристики

Основними властивостями апарату є:

Читайте також:

Пиво для росту волосся: найрезультативніші засоби

Які функції виконує комплекс?

Ролі даного комплексу цікаві і різноманітні. До таких функцій біологи відносять таке:

секреторні складові сортуються та накопичуються до необхідної кількості, після чого апарат їх виводить
утворення нових лізосом
скупчення ліпідних молекул та розвиток ліпопротеїдів
посттрансляційна модифікація різних білків, необхідних для функціонування клітини
синтезування полісахаридів для розвитку камеді, глікопротеїнів, слизу, восків та матриксної речовини, що відповідає за структуру стінкових клітин рослини, тварини або людини
бере активну участь в освіті акросом
відповідає за формування найпростіших скоротливих вакуолей
після того, як відбувається розподіл ядра, утворюється клітинна пластина

Це опис не всіх функцій, які відповідає комплекс Гольджи. До цих пір при тривалих дослідженнях виявляються нові переваги і не настільки значущі функції комплексу Гольджі, на сьогоднішній день ретельно вивчаються транспортна функція апарату та синтез білка.

Що являють собою лізосоми, їх функція?

Так як апарат Гольджі - першоджерело для формування лізосом, слід звернути увагу, що таке лізосоми і як вони функціонують.

Лізосоми – дуже дрібні елементи клітин, діаметр яких становить приблизно один мікрометр. Лізосома на поверхні має три шари мембрани, всередині якої є безліч різних ферментів. Ці ферменти в організмі відповідають за розщеплення життєво важливих елементів. Кожна окрема клітина містить у собі до десяти лізосом, а нові вже формуються завдяки апарату Гольджі.

Щоб вивчити розвиток клітини, спочатку слід ідентифікувати лізосоми і перевірити їхню реакцію на фосфатаз.

Функція лізосом:

Аутофагія – це процес, завдяки якому повільно розщеплюються цілі клітини, їх деякі складові та їх підтипи. Сюди відносяться: підшлункова залоза, особливо на момент підліткового віку, лізис печінки під час отруєння .
Видільна система. Лізосоми відповідають за видалення неперетравленої їжі із клітини.
З боку шлунково-кишковий тракт. Лізосоми та ендосоми поєднуються з бульбашками фагоцитарного типу і завдяки цьому формують травну вакуоль, внаслідок чого відбувається внутрішньоклітинне травлення.
Не можна не згадати про гетерофазію. Вона відповідає за , вірусів та інших органічних речовин, які самостійно потрапляють у різний спосібвсередину клітини.

Структуру, відому сьогодні як комплексабо апарат Гольджі (АГ)вперше виявив у 1898 році італійський учений Камілло Гольджі.

Докладно вивчити будову комплексу Гольджі вдалося значно пізніше за допомогою електронного мікроскопа.

АГє стопки сплощених «цистерн» з розширеними краями. З ними пов'язана система дрібних одномембранних бульбашок (бульбашки Гольджі). Кожна стопка зазвичай складається з 4-6-ти «цистерн», є структурно-функціональною одиницею апарату Гольджі і називається диктіосомою. Число диктіосом у клітині коливається від однієї до кількох сотень.

Апарат Гольджі зазвичай розташований біля клітинного ядра, поблизу ЕПС (у тваринних клітинах часто поблизу клітинного центру).

Комплекс Гольджі

Ліворуч – у клітці, серед інших органоїдів.

Праворуч - комплекс Гольджі з мембранними бульбашками, що відокремлюються від нього.

Усі речовини, синтезовані на мембранах ЕПСпереносяться в комплекс Гольджів мембранних бульбашках, які відбруньковуються від ЕПС і потім зливаються з комплексом Гольджі. Органічні речовини, що надійшли з ЕПС, зазнають подальших біохімічних перетворень, накопичуються, упаковуються в мембранні бульбашкиі доставляють до тих місць клітини, де вони необхідні. Вони беруть участь у добудові клітинної мембраниабо виділяються назовні ( секретуються) із клітини.

Функції апарату Гольджі:

1 Участь у накопиченні продуктів, синтезованих в ендоплазматичній мережі, в їх хімічній перебудові та дозріванні. У цистернах комплексу Гольджі відбувається синтез полісахаридів, їхнє комплексування з білковими молекулами.

2) Секреторна – формування готових секреторних продуктів, які виводяться за межі клітини шляхом екзоцитозу.

3) Оновлення клітинних мембран, у тому числі і ділянок плазмолеми, а також заміщення дефектів плазмолеми у процесі секреторної діяльностіклітини.

4) Місце утворення лізосом.

5) Транспорт речовин

Лізосоми

Лізосома була відкрита в 1949 К. де Дювом ( Нобелівська преміяза 1974 р.).

Лізосоми- Одномембранні органоїди. Є дрібними бульбашками (діаметр від 0,2 до 0,8 мкм), що містять набір гідролітичних ферментів - гідролаз. Лізосома може містити від 20 до 60 різних видівгідролітичних ферментів (протеїназ, нуклеаз, глюкозидаз, фосфатаз, ліпаз та ін), що розщеплюють різні біополімери. Розщеплення речовин за допомогою ферментів називають лізисом (лізис-розпад).

Ферменти лізосом синтезуються на шорсткої ЕПС, переміщуються в апарат Гольджі, де відбувається їх модифікація та упаковка в мембранні бульбашки, які після відокремлення від апарату Гольджі стають власне лізосомами. (Лізосоми іноді називають "шлунками" клітини)

Лізосома – мембранна бульбашка, що містить гідролітичні ферменти

Функції лізосом:

1. Розщеплення речовин, поглинених у результаті фагоцитозу та піноцитозу. Біополімери розщеплюються до мономерів, які надходять у клітину та використовуються на її потреби. Наприклад, вони можуть бути використані для синтезу нових органічних речовин або можуть бути піддані подальшому розщепленню для отримання енергії.

2. Руйнують старі, пошкоджені, надлишкові органоїди. Руйнування органоїдів може відбуватися і під час голодування клітини.

3. Здійснюють автоліз (саморуйнування) клітини (розрідження тканин у зоні запалення, руйнування клітин хряща у процесі формування кісткової тканинита ін.).

Автоліз -це саморуйнуванняклітин, що виникає внаслідок вивільнення вмісту лізосомвсередині клітини. Завдяки цьому лізосоми жартома називають «Зброями самогубства».Автоліз є нормальне явищеонтогенезу, він може поширюватися як на окремі клітини, так і на всю тканину або орган, як це відбувається при резорбції хвоста пуголовка під час метаморфозу, тобто при перетворенні пуголовка на жабу

Ендоплазматична мережа, апарат Гольджі та лізосомиутворюють єдину вакуолярну систему клітини, окремі елементи якої можуть переходити один в одного при перебудові та зміні функції мембран.

Мітохондрії

Будова мітохондрії:
1 – зовнішня мембрана;
2 – внутрішня мембрана; 3 – матрикс; 4 - криста; 5 – мультиферментна система; 6 – кільцева ДНК.

За формою мітохондрії можуть бути паличкоподібними, округлими, спіральними, чашоподібними, розгалуженими. Довжина мітохондрій коливається не більше від 1,5 до 10 мкм, діаметр - від 0,25 до 1,00 мкм. Кількість мітохондрій у клітині може досягати кількох тисяч і залежить від метаболічної активності клітини.

Мітохондрія обмежена двома мембранами . Зовнішня мембранамітохондрій гладка, внутрішня утворює численні складки - кристи.Кристи збільшують площу поверхні внутрішньої мембрани. Число христів у мітохондріях може змінюватись в залежності від потреби клітини в енергії. Саме на внутрішній мембрані зосереджені численні ферментні комплекси, що у синтезі аденозинтрифосфата (АТФ). Тут енергія хімічних зв'язків перетворюється на багаті на енергію (макроергічні) зв'язки АТФ . Крім того, у мітохондріях проходить розщеплення жирних кислотта вуглеводів з вивільненням енергії, яка накопичується та використовується на процеси росту та синтезу.Внутрішнє середовище даних органел називається матриксом. Вона містить кільцеві ДНК та РНК, дрібні рибосоми. Цікаво, що мітохондрії – напівавтономні органоїди, оскільки залежать від функціонування клітини, але водночас можуть зберігати певну самостійність. Так, вони здатні синтезувати власні білки та ферменти, а також розмножуватися самостійно (мітохондрії містять власний ланцюжок ДНК, в якому зосереджено до 2% ДНК самої клітини).

Функції мітохондрій:

1. Перетворення енергії хімічних зв'язків на макроергічні зв'язки АТФ (мітохондрії - "енергетичні станції" клітини).

2. Беруть участь у процесах клітинного дихання – кисневе розщеплення органічних речовин.

Рибосоми

Будова рибосоми:
1 - велика субодиниця; 2 - мала субодиниця.

Рибосоми -немембранні органоїди, діаметр приблизно 20 нм. Рибосоми складаються з двох фрагментів - великої та малої субодиниць. Хімічний складрибосом - білки та рРНК. Молекули рРНК складають 50-63% маси рибосоми та утворюють її структурний каркас.

Під час біосинтезу білка рибосоми можуть «працювати» поодинці або об'єднуватися в комплекси. полірибосоми (полісоми). У таких комплексах вони пов'язані одна з одною однією молекулою іРНК.

Утворюються субодиниці рибосом у ядерці. Пройшовши через пори у ядерній оболонці рибосоми потрапляють на мембрани ендоплазматичної мережі (ЕПС).

Функція рибосом:збирання поліпептидного ланцюжка (синтез білкових молекул з амінокислот).

Цитоскелет

Клітинний цитоскелет утворюється мікротрубочками і мікрофіламентами .

Мікротрубочкиє циліндричні утворення діаметром 24 нм. Їхня довжина становить 100 мкм-1 мм. Основний компонент – білок під назвою тубулін. Він нездатний скорочення і може руйнуватися під впливом колхицина.

Мікротрубочки розташовуються в гіалоплазмі і виконують такі функції:

· Створюють еластичний, але в той же час міцний каркас клітини, який дозволяє їй зберігати форму;

· беруть участь у процесі розподілу хромосом клітини (утворюють веретено поділу);

· Забезпечують переміщення органел;

Мікрофіламенти- нитки, які розміщуються під плазматичною мембраноюі складаються з білка актину або міозину. Вони можуть скорочуватися, внаслідок чого йде переміщення цитоплазми або випинання клітинної мембрани. Крім того, ці компоненти беруть участь в утворенні перетяжки при розподілі клітини.

Клітинний центр

Клітинний центр - органоїд, що складається з 2 дрібних гранул-центріолей і променистої сфери навколо них - центросфери. Центріоль - це циліндричне тільце довжиною 0,3-0,5 мкм та діаметром близько 0,15 мкм. Стінки циліндра складаються з 9 паралельно розташованих трубочок. Центріолі розташовуються парами під прямим кутом один до одного. Активна роль клітинного центру виявляється при розподілі клітини. Перед поділом клітини центріолі розходяться до протилежних полюсів і біля кожної з них виникає дочірня центріоля. Вони формують веретено поділу, що сприяє рівномірному розподілугенетичного матеріалу між дочірніми клітинами.

Центріолі відносяться до органів цитоплазми, що самовідтворюються, вони виникають в результаті дуплікації вже наявних центріолей.

Функції:

1. Забезпечення рівномірного розходження хромосом до полюсів клітини під час мітозу або мейозу.

2. Центр організації цитоскелета.

Органоїди руху

Присутні не у всіх клітинах

До органоїдів руху відносять вії, а також джгутики. Це мініатюрні вирости у вигляді волосків. Джгутик містить 20 мікротрубочок. Його основа розміщується у цитоплазмі та називається базальним тільцем. Довжина джгутика становить 100 мкм або більше. Джгутики, які мають всього 10-20 мкм, називаються віями . При ковзанні мікротрубочок вії і джгутики здатні вагатися, викликаючи рух самої клітини. У цитоплазмі можуть міститися скорочувальні фібрили, які називаються міофібрилами. Міофібрили, як правило, розміщуються в міоцитах - клітинах м'язової тканини, а також у клітинах серця. Вони складаються з дрібніших волокон (протофібрил).

У тварин та людини віївони покривають повітроносні дихальні шляхиі допомагають позбавлятися дрібних твердих частинок, наприклад, від пилу. Крім цього, існують ще псевдоніжки, які забезпечують амебоїдний рух і є елементами багатьох одноклітинних та клітин тварин (наприклад, лейкоцитів).

Функції:

Специфічні

Ядро. Хромосоми

Будова та функції ядра

Як правило, еукаріотична клітина має одне ядро, але зустрічаються двоядерні (інфузорії) та багатоядерні клітини (опалина). Деякі високоспеціалізовані клітини вдруге втрачають ядро (еритроцити ссавців, ситоподібні трубки покритонасінних).

Форма ядра - сферична, еліпсоподібна, рідше лопатева, бобоподібна та ін. Діаметр ядра - зазвичай від 3 до 10 мкм.

Будова ядра:
1 – зовнішня мембрана; 2 – внутрішня мембрана; 3 - пори; 4 - ядерце; 5 – гетерохроматин; 6 – еухроматин.

Ядровідмежовано від цитоплазми двома мембранами (кожна з них має типова будова). Між мембранами – вузька щілина, заповнена напіврідкою речовиною. У деяких місцях мембрани зливаються одна з одною, утворюючи пори, через які відбувається обмін речовин між ядром та цитоплазмою. Зовнішня ядерна мембрана з боку, зверненої в цитоплазму, покрита рибосомами, що надають їй шорсткості, внутрішня мембрана гладка. Ядерні мембрани є частиною мембранної системи клітини:вирости зовнішньої ядерної мембрани з'єднуються з каналами ендоплазматичної мережі, утворюючи єдину системусполучених каналів.

Каріоплазма (ядерний сік, нуклеоплазма)- Внутрішній вміст ядра, в якому розташовуються хроматин та одне або кілька ядерців. До складу ядерного соку входять різні білки (у тому числі ферменти ядра)), вільні нуклеотиди.

Ядрішкоє округле щільне тільце, занурене в ядерний сік. Кількість ядерців залежить від функціонального стануядра та варіює від 1 до 7 і більше. Ядерця виявляються тільки в ядрах, що не діляться, під час мітозу вони зникають. Ядро утворюється на певних ділянках хромосом, що несуть інформацію про структуру рРНК. Такі ділянки називаються ядерцевим організатором та містять численні копії генів, що кодують рРНК. З рРНК та білків, що надходять з цитоплазми, формуються субодиниці рибосом. Таким чином, ядерце є скупченням рРНК і рибосомальних субодиниць на різних етапах їх формування.

Хроматин- Внутрішні нуклеопротеїдні структури ядра, що фарбуються деякими барвниками і відрізняються формою від ядерця. Хроматин має вигляд глибок, гранул та ниток. Хімічний склад хроматину: 1) ДНК (30-45%), 2) гістонові білки (30-50%), 3) негістонові білки (4-33%), отже, хроматин є дезоксирибонуклеопротеїдним комплексом (ДНП). Залежно від функціонального стану хроматину розрізняють: гетерохроматин і еухроматин .

Еухроматін- генетично активні, гетерохроматин; - генетично неактивні ділянки хроматину. Еухроматин при світловій мікроскопії не помітний, слабо забарвлюється і є деконденсовані (деспіралізовані, розкручені) ділянки хроматину. Гетерохроматин під світловим мікроскопом має вигляд глибок або гранул, інтенсивно забарвлюється і є конденсовані (спіралізовані, ущільнені) ділянки хроматину. Хроматин – форма існування генетичного матеріалу в інтерфазних клітинах.Під час поділу клітини (мітоз, мейоз) хроматин перетворюється на хромосоми.

Функції ядра:

1. Зберігання спадкової інформації та передача її дочірнім клітинам у процесі поділу.

2. Управління процесом біосинтезу білка.

3. Регуляція поділу клітини та процесів розвитку організму.

4. Місце утворення субодиниць рибосом.

Хромосоми

Хромосоми- це цитологічні паличкоподібні структури, що являють собою конденсований хроматин і що з'являються в клітині під час мітозу або мейозу. Хромосоми та хроматин - різні формипросторової організації дезоксирибонуклеопротеїдного комплексу, що відповідають різним фазам життєвого циклуклітини.Хімічний склад хромосом такий самий, як і хроматину: 1) ДНК (30-45%); 2) гістонові білки (30-50%); 3) негістонові білки (4-33%).

Основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюжкова молекула ДНК; Довжина ДНК однієї хромосоми може досягати кількох сантиметрів. Зрозуміло, що молекула такої довжини не може розташовуватися в клітині у витягнутому вигляді, а піддається укладання, набуваючи певної тривимірної структури, або конформації.

В даний час прийнято нуклеосомна модельорганізації хроматину еукаріотів.

У процесі перетворення хроматину на хромосоми формуються спіралі, суперспіралі, петлі та суперпетлі. Тому процес формування хромосом, який відбувається у профазу мітозу або профазу 1 мейозу, краще називати не спіралізацією, а конденсацією хромосом.

Хромосоми: 1 – метацентрична; 2 – субметацентрична; 3, 4 - акроцентричні.

Будова хромосоми: 5 – центроміра; 6 – вторинна перетяжка; 7 – супутник; 8 – хроматиди; 9 – теломери.

Метафазна хромосома(хромосоми вивчаються метафазу мітозу) складається з двох хроматид. Будь-яка хромосома має первинну перетяжку (центроміру)(5), яка ділить хромосому на плечі. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку(6) та супутник(7). Супутник - ділянка короткого плеча, що відокремлюється вторинною перетяжкою. Хромосоми, що мають супутник, називаються супутниковими(3). Кінці хромосом називаються тіломірами(9). Залежно від положення центроміри виділяють: а) метацентричні(рівноплечі) (1), б) субметацентричні(помірно нерівноплечі) (2), в) акроцентричні(Різко нерівноплечі) хромосоми (3, 4).

Соматичні клітинимістять диплоїдний(подвійний - 2n) набір хромосом, статеві клітини - гаплоїдний(Одинарний - n). Диплоїдний набір аскариди дорівнює 2, дрозофіли – 8, шимпанзе – 48, річкового раку- 196. Хромосоми диплоїдного набору розбиваються на пари; хромосоми однієї пари мають однакову будову, розміри, набір генів і називаються гомологічними.

Функції хромосом: 1) зберігання спадкової інформації,

2) передача генетичного матеріалу від материнської клітини до дочірніх.

1. До якої групи органоїдів належать лізосоми, ендоплазматична мережа та апарат Гольджі?

Одномембранні, двомембранні, немембранні.

Лізосоми, ендоплазматична мережа та апарат Гольджі є одномембранними органоїдами.

2. Яка будова та функції ендоплазматичної мережі? Чим шорстка ЕПС відрізняється від гладкої?

Ендоплазматична мережа (ЕПС) є системою каналів і порожнин, оточених мембраною і пронизливих гіалоплазму клітини. Мембрана ендоплазматичної мережі за будовою подібна до плазмалемми. ЕПС може займати до 50% об'єму клітини, її канали та порожнини ніде не обриваються та не відкриваються у гіалоплазму.

Розрізняють шорстку та гладку ЕПС. На мембрані шорсткої ЕПС розташована безліч рибосом, мембрана гладкої ЕПС не містить рибосом. На рибосомах шорсткої ЕПС синтезуються білки, що виводяться за межі клітини, а також мембранні білки. На поверхні гладкої ЕПС відбувається синтез ліпідів, оліго- та полісахаридів. Крім того, у гладкій ЕПС, накопичуються іони Са 2+ – важливі регулятори функцій клітин та організму загалом. Гладка ЕПС клітин печінки здійснює процеси розщеплення та знешкодження токсичних речовин.

Шорстка ЕПС краще розвинена в клітинах, які синтезують велику кількість білків (наприклад, у клітинах слинних залозта підшлункової залози, що здійснюють синтез травних ферментів; у клітинах підшлункової залози та гіпофіза, які виробляють гормони білкової природи). Гладка ЕПС добре розвинена в клітинах, які синтезують, наприклад, полісахариди та ліпіди (клітини надниркових залоз та статевих залоз, що виробляють стероїдні гормони; клітини печінки, що здійснюють синтез глікогену та ін.).

Речовини, які утворюються на мембранах ЕПС, накопичуються всередині порожнин мережі та перетворюються. Наприклад, білки набувають властивої їм вторинної, третинної або четвертинної структури. Потім речовини полягають у мембранні бульбашки та транспортуються до комплексу Гольджі.

3. Як улаштований комплекс Гольджі? Які функції він виконує?

Комплекс Гольджі – це система внутрішньоклітинних мембранних структур: цистерн та бульбашок, у яких накопичуються та модифікуються речовини, синтезовані на мембранах ЕПС.

Речовини доставляються до комплексу Гольджі у мембранних бульбашках, які відшнуровуються від ЕПС та приєднуються до цистерн комплексу Гольджі. Тут ці речовини зазнають різних біохімічних перетворень, а потім знову упаковуються в мембранні бульбашки і більша їх частина транспортується до плазмалеми. Мембрана бульбашок зливається з цитоплазматичної мембраною, а вміст виводиться межі клітини. У комплексі Гольджі рослинних клітинсинтезуються полісахариди клітинної стінки. Ще одна важлива функціякомплексу Гольджі – освіта лізосом

4. Найбільші комплекси Гольджі (до 10 мкм) виявлені у клітинах ендокринних залоз. Як ви вважаєте, з чим це пов'язано?

Головна функція клітин ендокринних залоз – секреція гормонів. Синтез гормонів відбувається на мембранах ЕПС, а накопичення, перетворення та виведення цих речовин здійснює комплекс Гольджі. Тому у клітинах ендокринних залоз сильно розвинений комплекс Гольджі.

5. Що спільного у будові та функціях ендоплазматичної мережі та комплексу Гольджі? Чим вони відрізняються?

Подібність:

● Є комплексами внутрішньоклітинних мембранних структур, обмежених одинарною мембраною від гіалоплазми (тобто є одномембранними органоїдами).

● Чи здатні відокремлювати мембранні бульбашки, що містять різні органічні речовини. Разом становлять єдину систему, що забезпечує синтез речовин, їх модифікацію та виведення з клітини (забезпечують "експорт").

● Найкраще розвинені в клітинах, які спеціалізуються на секреції біологічно активних речовин.

Відмінності:

● Основні мембранні компоненти ендоплазматичної мережі – канали та порожнини, а комплексу Гольджі – сплощені цистерни та дрібні бульбашки.

● ЕПС спеціалізується на синтезі речовин, а комплекс Гольджі – на накопиченні, модифікації та виведенні з клітини.

І (або) інші суттєві ознаки.

6. Що являють собою лізосоми? Як вони утворюються? Які функції виконують?

Лізосоми – невеликі мембранні бульбашки, які відшнуровуються від цистерн апарату Гольджі та містять набір травних ферментів, здатних розщеплювати різні речовини (білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти та ін.) до більш простих сполук.

Харчові частинки, що надходять у клітину ззовні, упаковуються у фагоцитарні бульбашки. Лізосоми зливаються з цими бульбашками – так утворюються вторинні лізосоми, у яких під дією ферментів поживні речовинирозщеплюються до мономерів. Останні шляхом дифузії надходять до гіалоплазми, а неперетравлені залишки виводяться за межі клітини шляхом екзоцитозу.

Крім перетравлення речовин, що надійшли в клітину ззовні, лізосоми беруть участь у розщепленні внутрішніх компонентівклітини (молекул та цілих органоїдів), пошкоджених або відслужили свій термін. Цей процес отримав назву аутофагії. Крім того, під дією ферментів лізосом може відбуватися самоперетравлення старих, що втратили функціональну активність або пошкоджених клітин та тканин.

7*. Припустіть, чому ферменти, що у лізосомі, не розщеплюють її власну мембрану. Які наслідки для клітини можуть призвести до розриву мембран лізосом?

Структурні компоненти мембран лізосом ковалентно пов'язані з великою кількістю олігосахаридів (надзвичайно сильно глікозильовані). Не дозволяє ферментам лизосом взаємодіяти з мембранними білками і ліпідами, тобто. "перетравлювати" мембрану.

Внаслідок розриву мембран лізосом травні ферментипотрапляють у гіалоплазму, що може призвести до розщеплення структурних компонентівклітини і навіть до автолізу - самоперетравлення клітини. Однак ферменти лізосом працюють у кислому середовищі (рН всередині лізосом становить 4,5 - 5,0), якщо середовище близьке до нейтральної, що характерно для гіалоплазми (рН = 7,0 - 7,3), їх активність різко знижується. Це один із механізмів захисту клітин від самоперетравлення у разі спонтанного розриву мембран лізосом.

8*. Встановлено, що до молекул багатьох речовин, що підлягають виведенню з клітини, в комплексі Гольджі «пришиваються» певні оліго-або полісахариди, причому різні речовини - різні вуглеводні компоненти. У такому модифікованому вигляді речовини виводяться в позаклітинне середовище. Як ви вважаєте, для чого це потрібно?

Вуглеводні компоненти є своєрідними мітками або "посвідченнями", відповідно до яких речовини надходять до місць їх функціонування, не будучи шляхом розщеплених під дією ферментів. Таким чином, за вуглеводними мітками організм відрізняє службові речовини від чужорідних і підлягають переробці.

* Завдання, відзначені зірочкою, припускають висування учнями різних гіпотез. Тому при виставленні позначки вчителю слід орієнтуватися не тільки на відповідь, наведену тут, а брати до уваги кожну гіпотезу, оцінюючи біологічне мислення учнів, логіку їх міркувань, оригінальність ідей і т. д. Після цього доцільно ознайомити учнів із відповіддю.

Апарат Гольджі

Ендоплазматичний ретикулум, плазматична мембрана та апарат Гольджі складають єдину мембранну систему клітини, в межах якої відбуваються процеси обміну білками та ліпідами за допомогою спрямованого та регульованого внутрішньоклітинного мембранного транспорту.
Кожна з мембранних органелхарактеризується унікальним складом білків та ліпідів.

Будова АГ

АГ складається з групи плоских мембранних мішків. цистерни, зібрані в стопки - диктіосоми(~5-10 цистерн, у нижчих еукаріотів >30). Число диктіосом в різних клітинахвід 1 до ~500.
Окремі цистерни диктіосоми змінної товщини - у центрі її мембрани зближені - просвіт 25 нм, на переферії утворюються розширення - ампулиширина яких непостійна. Від ампул відшнуровуються ~50нм-1мкм бульбашки, пов'язані з цистернами мережею трубочок.

У багатоклітинних організмівАГ складається зі стосів цистерн, пов'язаних між собою в єдину мембранну систему. АГ є напівсферою, основа якої звернена до ядра. АГ дріжджів представлений ізольованими одиничними цистернами, оточеними дрібними пухирцями, тубулярною мережею, секреторними везикулами та гранулами. У мутантів дріжджів Sec7 і Sec14 спостерігається структура, що нагадує стос цистерн клітин ссавців.
Для АГ характерна полярність його структур. Кожна стопка має два полюси: проксимальний полюс(формується, цис-поверхня) та дистальний(зрілий,
транс-поверхня). Ціс-полюс– сторона мембрани з якою зливаються бульбашки. Транс-полюс– сторона мембрани від якої бульбашки відгалужуються.

П'ять функціональних компартментів АГ:
1. Проміжні везикуло-тубулярні структури (VTC або ERGIC - ER-Golgi intermediate compartment)
2. Цис-цистерна (cis) - цистерни розп ближче до ЕР:
3. Серединні (medial) цистерни – центральні цистерни
4. Транс-цистерна (trans) – найбільш віддалені від ЕР цистерни.
5. Тубулярна мережа, що примикає до трансцистерни – трансмережа Гольджі (TGN)
Стопки цистерн вигнуті, так що увігнута трансповерхня звернена до ядра.
У середньому в АГ 3-8 цистерн, активно секретирующих клітин може бути більше (в екзокринних клітинах підшлункової залози до 13).
Кожна цистерна має цис та транс поверхні. Синтезовані білки, мембранні ліпіди, глікозильовані в ЕР, потрапляють до АГ через цис-полюс. Речовини через стоси передаються транспортними
бульбашками відокремлюються від ампул. При проходженні білків або ліпідів через стопки Гольджі вони зазнають серії посттрансляційних модифікацій, що включають зміну N-пов'язаних олігосахаридів:
цис: маннозидазаI підрівнює довгі манозні ланцюги до М-5.
проміжний: N-ацетилглюкоеамінтрансферазаI переносить N-ацетилглюкозамін
транс: додаються кінцеві цукру –залишки галактози та сіалова кислота.

Будова Апарату Гольджі та схема транспорту.

П'ять компаній АГ та схема транспорту:проміжний (ERGIC), цис, проміжний, транс та трансмережа Гольджі (TGN). 1. Вхід синтезованих білків, мембранних глікопротеїнів та лізосомних ферментів у цистерну перехідного ЕР, прилеглу до АГ і 2 - їх вихід з ЕР у бульбашках облямованих COPI (антероградний транспорт). 3 - можливий транспорт карго від тубуло-везикулярних
кластерів до цис-цистерни АГ у бульбашках COPI; 3* - транспорт карго від ранніх до пізніших цистерн; 4 - можливий везикулярний ретроградний транспорт карго між цистернами АГ; 5 - повернення резидентних протеїнів з АГ в tER за допомогою бульбашок, облямованих COPI (ретроградний транспорт); 6 і 6* - перенесення лізосомних ферментів за допомогою облямованих клатрином бульбашок відповідно в ранні EE і пізні LE ендосоми; 7 - регульована секреціясекреторних гранул; 8 – конститутивне вбудовування мембранних білків в апікальну плазматичну мембрану ПМ; 9 - опосередкований рецептором ендоцитоз за допомогою облямованих клатрином бульбашок; 10 повернення ряду рецепторів з ранніх ендосом у плазматичну мембрану; 11 - транспорт лігандів з EE в LE та лізосоми Ly; 12 - транспорт лігандів у неклатринових бульбашках.

Функції АГ

1. Транспорт- через АГ проходять три групи білків: білки периплазматичної мембрани, білки, призначені
на експорт із клітини, та лізосомні ферменти.
2. Сортуваннядля транспорту: сортування для подальшого транспорту до органел, ПМ, ендосом, секреторних бульбашок відбувається в транс-комплексі Гольджі.
3. Секреція- секреція продуктів, які синтезуються в клітині.
3. Глікозилюваннябілків та ліпідів: глікозидазивидаляють залишки цукрів - деглікозилювання, глікозилтрансферазиприкріплюють цукру назад на головний вуглеводний ланцюг - глікозилювання.
4. Синтез полісахаридів- багато полісахаридів утворюються в АГ у тому числі пектин і геміцелюлоза, що утворюють клітинні стінки рослин і більшість глікозаміногліканів утворюють міжклітинний матрикс у тварин

5. Сульфатування- більшість цукрів, що додаються до білкової серцевини протеоглікану, сульфатуються.
6. Додавання маннозо-6-фосфату: М-6-P додається як направляючий сигнал до ферментів, призначених для лізосом.

ГЛІКОЗИЛЮВАННЯ
Більшість білків починає глікозилуватися в шорсткому ЕР за допомогою додавання до зростаючого поліпептидного ланцюга N-пов'язаних олігосахаридів. Якщо глікопротеїн згорнутий у потрібній конформації, він виходить із ЕР і прямує до АГ, де відбувається його посттрансляційна модифікація.
У глікозилюванні продуктів, що секретуються, беруть участь ферменти - глікозилтрансферази. Вони беруть участь в ремоделюванні Т-пов'язаних бічних олігосахаридних ланцюгів і додаванні О-зв'язаних гліканів і олігосахаридних частин протеогліканів гліколіпідів.

Крім того, в АГ відбувається глікозилювання ліпідно-протеїнових мембранних доменів, званих рафтами.
Доліхолфосфатдодає вуглеводний комплекс - 2GlcNAc-9-манноз-3-глюкози до аспарагіну зростаючого поліпептиду. Термінальна глюкоза відщеплюється у два етапи: глюкозидазу Iвідщеплює термінальний залишок глюкози, глюкозидазу IIвидаляє ще два залишки глюкози. Потім відщеплюється маноза. На цьому початковий етап процесингу вуглеводів в ЕР завершується і білки, що несуть олігосахаридний комплекс, надходять до АГ
У перших цистернах АГ видаляються ще три залишки маноз. На цій стадії стрижневий комплекс має ще 5 манозних залишків. N-ацетилглюкозамінтрансфераза Iдодає один залишок N-ацетилглюкозаміну GlcNAc. Від комплексу, що утворився, відщеплюється ще 3 залишки маннози. Складається тепер із двох молоекул GlcNAc-3-маннозо-1-GlcNAc є стрижневою структурою, до якої глікозилтрансферези додають інші
вуглеводи. Кожна глікозилтрансфераза розпізнає вуглеводну структуру, що розвивається, і додає до ланцюга свій власний сахарид.

СЕКРЕЦІЯ
Схема секреції:
Синтезовані в ЕР білки концентруються в сайтах виходу перехідного ЕР завдяки активності коатомерного комплексу COPII і супутніх компонентів і транспортуються в проміжний між ЕР і АГ компартмент ERGIC, з якого вони переходять в АГ у бульбашках, що відбруньковуються, або за тубулярними структурами. Білки ковалентно модифікуються, проходячи через цистерни АГ, на транс-поверхні АГ сортуються та вирушають до місць свого призначення. Секреція білків потребує пасивного вбудовування нових мембранних компонентів у плазматичну мембрану. Для відновлення балансу мембран служить контитутивний рецепторопосередкований ендоцитоз.
Ендо та екзоцитозний шляхи перенесення мембран мають загальні закономірностіу спрямованості руху мембранних переносників до відповідної
мішені та у специфічності злиття та брунькування. Основним місцем зустрічі цих шляхів є артеріальна гіпертензія.

Апарат Гольджі (комплекс Гольджі)-АГ

Докладно вивчити будову комплексу Гольджі вдалося значно пізніше за допомогою електронного мікроскопа.

Комплекс Гольджі

Ліворуч – у клітці, серед інших органоїдів.

Праворуч - комплекс Гольджі з мембранними бульбашками, що відокремлюються від нього.

Функції апарату Гольджі:

2) Секреторна – формування готових секреторних продуктів, які виводяться за межі клітини шляхом екзоцитозу.

4) Місце утворення лізосом.

5) Транспорт речовин

Лізосоми

Лізосома була відкрита у 1949 р. К. де Дювом (Нобелівська премія за 1974 р.).

Лізосоми- Одномембранні органоїди. Є дрібними бульбашками (діаметр від 0,2 до 0,8 мкм), що містять набір гідролітичних ферментів - гідролаз. Лізосома може містити від 20 до 60 різних видів гідролітичних ферментів (протеїназ, нуклеаз, глюкозидаз, фосфатаз, ліпаз та ін), що розщеплюють різні біополімери. Розщеплення речовин за допомогою ферментів називають лізисом (лізис-розпад).

Лізосома – мембранна бульбашка, що містить гідролітичні ферменти

Функції лізосом:

3. Здійснюють автоліз (саморуйнування) клітини (розрідження тканин у зоні запалення, руйнування клітин хряща у процесі формування кісткової тканини та інших.).

Автоліз -це саморуйнуванняклітин, що виникає внаслідок вивільнення вмісту лізосомвсередині клітини. Завдяки цьому лізосоми жартома називають «Зброями самогубства».Автоліз є нормальним явищем онтогенезу, він може поширюватися як на окремі клітини, так і на всю тканину або орган, як це відбувається при резорбції хвоста пуголовка під час метаморфозу, тобто при перетворенні пуголовка на жабу

Ендоплазматична мережа, апарат Гольджі та лізосомиутворюють єдину вакуолярну систему клітини,окремі елементи якої можуть переходити один в одного при перебудові та зміні функції мембран.

Мітохондрії

Мітохондрія обмежена двома мембранами . Зовнішня мембрана мітохондрій гладка, внутрішня утворює численні складки. кристи.Кристи збільшують площу поверхні внутрішньої мембрани. Число христів у мітохондріях може змінюватись в залежності від потреби клітини в енергії. Саме на внутрішній мембрані зосереджені численні ферментні комплекси, що у синтезі аденозинтрифосфата (АТФ). Тут енергія хімічних зв'язків перетворюється на багаті на енергію (макроергічні) зв'язки АТФ . Крім того, у мітохондріях проходить розщеплення жирних кислот та вуглеводів з вивільненням енергії, яка накопичується та використовується на процеси росту та синтезу.Внутрішнє середовище даних органел називається матриксом. Вона містить кільцеві ДНК та РНК, дрібні рибосоми. Цікаво, що мітохондрії – напівавтономні органоїди, оскільки залежать від функціонування клітини, але водночас можуть зберігати певну самостійність. Так, вони здатні синтезувати власні білки та ферменти, а також розмножуватися самостійно (мітохондрії містять власний ланцюжок ДНК, в якому зосереджено до 2% ДНК самої клітини).

Функції мітохондрій:

2. Беруть участь у процесах клітинного дихання – кисневе розщеплення органічних речовин.

Рибосоми

Будова рибосоми:
1 - велика субодиниця; 2 - мала субодиниця.

Рибосоми -немембранні органоїди, діаметр приблизно 20 нм. Рибосоми складаються з двох фрагментів - великої та малої субодиниць. Хімічний склад рибосом - білки та рРНК. Молекули рРНК складають 50-63% маси рибосоми та утворюють її структурний каркас.

Функція рибосом:збирання поліпептидного ланцюжка (синтез білкових молекул з амінокислот).

Цитоскелет

Клітинний цитоскелет утворюється мікротрубочками і мікрофіламентами .

Мікротрубочки розташовуються в гіалоплазмі і виконують такі функції:

· Створюють еластичний, але в той же час міцний каркас клітини, який дозволяє їй зберігати форму;

· беруть участь у процесі розподілу хромосом клітини (утворюють веретено поділу);

· Забезпечують переміщення органел;

Мікрофіламенти- нитки, що розміщуються під плазматичною мембраною та складаються з білка актину або міозину. Вони можуть скорочуватися, внаслідок чого йде переміщення цитоплазми або випинання клітинної мембрани. Крім того, ці компоненти беруть участь в утворенні перетяжки при розподілі клітини.

Клітинний центр

Клітинний центр - органоїд, що складається з 2 дрібних гранул-центріолей і променистої сфери навколо них - центросфери. Центріоль - це циліндричне тільце довжиною 0,3-0,5 мкм та діаметром близько 0,15 мкм. Стінки циліндра складаються з 9 паралельно розташованих трубочок. Центріолі розташовуються парами під прямим кутом один до одного. Активна роль клітинного центру виявляється при розподілі клітини. Перед поділом клітини центріолі розходяться до протилежних полюсів і біля кожної з них виникає дочірня центріоля. Вони формують веретено поділу, що сприяє рівномірному розподілу генетичного матеріалу між дочірніми клітинами.

Функції:

1. Забезпечення рівномірного розходження хромосом до полюсів клітини під час мітозу або мейозу.

2. Центр організації цитоскелета.

Органоїди руху

Присутні не у всіх клітинах

У тварин та людини віївони покривають дихальні повітроносні шляхи і допомагають позбавлятися від дрібних твердих частинок, наприклад, від пилу. Крім цього, існують ще псевдоніжки, які забезпечують амебоїдний рух і є елементами багатьох одноклітинних та клітин тварин (наприклад, лейкоцитів).

Функції:

Специфічні

Ядро. Хромосоми