Лизосомы

Ядро

Главным компонентом эукариотической клетки является ядро. Ядро клетки – это система генетической детерминации и регуляции белкового синтеза. Оно обеспечивает две группы общих функций: одну, связанную собственно с хранением и передачей генетической информации, другую — с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка.

Хранение и поддержание наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК связаны с наличием так называемых репарационных ферментов, ликвидирующих спонтанные повреждения молекул ДНК. В ядре происходит воспроизведение или редупликация молекул ДНК, что дает возможность при митозе двум дочерним клеткам получить совершенно одинаковые в качественном и количественном отношении объемы генетической информации.

Другой группой клеточных процессов, обеспечиваемых активностью ядра, является создание собственно аппарата белкового синтеза. Это не только синтез, транскрипция на молекулах ДНК разных информационных РНК, но и транскрипция всех видов транспортных и рибосомных РНК. В ядре происходит также образование субъединиц рибосом путем комплексирования синтезированных в ядрышке рибосомных РНК с рибосомными белками, которые синтезируются в цитоплазме и переносятся г ядро.

Таким образом, ядро является не только вместилищем генетического материала, но и местом, где этот материал функционирует и воспроизводится. Вот почему выпадание или нарушение любой из перечисленных выше функций гибельно для клетки в целом. Все это указывает на ведущее значение ядерных структур в процессах синтеза нуклеиновых кислот и белков.

Ядро - самая крупная органелла эукариотической клетки, обычно в диаметре от 3 до 10 мкм. В ядре находятся молекулы ДНК, в которых хранится информация в подавляющем большинстве признаков клетки и организма в целом. ДНК образуют комплексы с гистонами -белками, содержащими большое количество лизина и аргинина. Такие комплексы - хромосомы видны в световой микроскоп в период делений клетки. В неделящейся клетке хромосомы не видны - нити ДНК вытянуты и очень тонки.

Содержимое ядра отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух близко расположенных друг к другу мембран. Каждая мембрана толщиной 8 нм, расстояние между ними ~30 нм. Через определенные интервалы обе мембраны сливаются друг с другом, образуя отверстия с диаметром 70 нм - ядерные поры. Число пор непостоянно, оно зависит от размеров ядер и их функциональной активности. Через поры происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой. Из ядра выходят молекулы и-РНК и т-РНК, участвующие в синтезе различных белков. В ядро проходят белки, взаимодействующие с молекулами ДНК. В ядре собираются рибосомы из рисобомных РНК, образующихся в ядре, и рибосомных белков, синтезирующихся в цитоплазме.

Место образования рибосомных РНК (рРНК) и рибосом – это высокоорганизованная структура, которая называется ядрышком. В ядре может быть одно или несколько ядрышек. Ядерный сок, или кариоплазма (греч. karyon - орех, ядро ореха), в виде бесструктурной массы окружает хромосомы и ядрышки. Вязкость кариоплазмы примерно такая же, как и гиалоплазмы, а кислотность выше. В ядерном соке содержатся белки и различные РНК. Под электронным микроскопом видно большое количество гранул - это транзитные рибосомы, идущие из ядра в цитоплазму.

(b)

Рис. 5. (a) Схема строения клеточного ядра. (b) Ядро, общий вид (схематично сделан разрез, видно ядрышко). Nucleus - я дро, nucleolus - ядрышко, nuclear envelope - ядерная оболочка, outer / inner membrane внешняя и внутренняя ядерные мембраны, nuclear pores - ядерные поры, nucleoplasm - ядерный матрикс.

Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум)

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – структурно-функциональная система, осуществляющая обмен и перемещение веществ внутри клетки.

Была открыта К. Р. Портером в 1945 г. Представляет собой совокупность вакуолей, плоских мембранных мешков, или трубчатых образований, создающих как бы мембранную сеть внутри цитоплазмы. Различают два типа — гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть.

Гранулярная, или шероховатая, эндоплазматическая сеть представлена замкнутыми мембранами, которые образуют уплощенные мешки, цистерны, трубочки. Ширина полостей цистерн значительно варьирует в зависимости от функциональной активности клетки. Выглядит она как система плоских слоев, наружная сторона которых покрыта рибосомами. Рибосомы – это немембранные органеллы, имеющие диаметр 20 нм., на которых осуществляется синтез белка.

Кроме того, гранулярная ЭПС принимает участие в синтезе белков — ферментов, необходимых для организации внутриклеточного метаболизма, а также используемых для внутриклеточного пищеварения.

Часть ЭПС, не содержащая рибосом, называется гладкой эндоплазматической сетью.

Рис. 6. Гладкий и шероховатый эндоплазматический ретикулум.

Деятельность гладкой эндоплазматической сети связана с метаболизмом липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов. Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в заключительных этапах синтеза липидов. Она сильно развита в клетках, секретирующих такие категории липидов, как стероиды, например, в клетках коркового вещества надпочечников. Тесная топографическая связь гладкой эндоплазматической сети с отложениями гликогена (запасной внутриклеточный полисахарид животных) в гиалоплазме различных клеток (клетки печени, мышечные волокна) указывает на ее возможное участие в метаболизме углеводов.

Очень важна роль гладкой эндоплазматической сети в дезактивации различных вредных для организма веществ за счет их окисления с помощью ряда специальных ферментов.

Белки, накапливающиеся в полостях эндоплазматической сети, могут, минуя гиалоплазму, транспортироваться в вакуоли комплекса Гольджи, где они часто модифицируются и входят в состав либо лизосом, либо секреторных гранул, содержимое которых остается изолированным от гиалоплазмы мембраной.

Комплекс Гольджи (внутренний сетчатый аппарат)

Рис. 7. Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) и отшнуровавшиеся от него шаровидные лизосомы.

В 1898 г. К. Гольджи, используя свойства связывания тяжелых металлов (осмия или серебра) с клеточными структурами, выявил в нервных клетках сетчатые образования, которые он назвал внутренним сетчатым аппаратом, который позднее стали называть комплексом Гольджи (КГ). Подобные структуры затем описаны во всех клетках эукариот.

Аппарат Гольджи состоит из окруженных мембранами полостей, уложенных в стопку, в которых происходит сортировка и упаковка поступивших макромолекул.

При рассмотрении в электронном микроскопе комплекс Гольджи представлен мембранными структурами, которые называют цистернами; между ними располагаются тонкие прослойки гиалоплазмы. Каждая цистерна имеет переменную толщину: в центре ее мембраны могут быть сближены (до 25 нм), а на периферии иметь расширения, ампулы, ширина которых непостоянна. Кроме плотно расположенных плоских цистерн, в зоне комплекса Гольджи наблюдается множество мелких пузырьков (везикул), которые встречаются главным образом в его периферических участках. Они отшнуровываются от расширений на краях плоских цистерн, и разносятся по всей цитоплазме.

Вещества, произведенные клеткой «на экспорт», получают в аппарате Гольджи «удостоверение» в виде присоединенных к ним полисахаридов, и в таком виде выводятся из клетки.

Наиболее крупные КГ обнаружены в клетках желез внутренней секреции. В них производятся гормоны, которые попадают в кровяное русло и разносятся ко всем клеткам тела. «Удостоверение», полученное в аппарате Гольджи, позволяет гормону дойти до адресата, а не быть уничтоженным по дороге за «контрабанду».

Еще одна функция аппарата Гольджи – участие в образовании лизосом.

Лизосомы – это самые мелкие из мембранных органелл клетки, они представляют собой пузырьки размером около 0,2—0,5 мкм, содержащие гидролитические ферменты (протеиназы, нуклеазы, глюкозидазы, фосфатазы, липазы), способные расщеплять белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты.

Рис.8. Лизосома

Лизосомы участвуют в расщеплении «старых» частей клетки, целых клеток и отдельных органов. Например, при развитии лягушки хвост головастика «растворяется» благодаря действию лизосом. Лизосомы были открыты в 1949 г. де Дювом.

Вакуоли – мембранные органеллы, которые являются резервуарами воды и растворенных в ней соединений. К ним доставляется жидкость при пиноцитозе.

Эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную систему клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран.

Дата добавления: 2014-12-27