Классификация органелл, их структура и функции.

ЦИТОЛОГИЯ

Клетка, как структурно-функциональная единица ткани. Общий план строения эукариотических клеток.

Основой строения эукариотических организмов является наименьшая единица живого – клетка. Клетка – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом. Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматической мембраной (плазмолеммой). Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. В ядре – хроматин (хромосомы), ядрышки, ядерная оболочка и нуклеоплазма (кариоплазма). Цитоплазма неоднородна по своему составу и строению включает в себя гиалоплазму (основную плазму), в которой находятся органеллы, каждая из них выполняет обязательную клеточную функцию. Часть органелл имеет мембранное строение: ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы и митохондрии. Немембранные органеллы: центриоли, рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты. Так же встречаются включения: жировые капли, пигментные гранулы и др.

Биологические мембраны клеток, их строение, химический состав и функции.

В липидном бислое фосфолипидные гидрофобные группы обращены во внутрь, а гидрофильные наружу. Белковые молекулы (интегральные белки) вмонтированы в плазмалемму. Если белковая молекула пронзает всю толщу мембраны – это трансмембранный белок. Если белковая молекула прикрепляется к поверхности мембраны – это периферические белки (внутренние – белки цитоскелета, наружные – рецепторные белки). Трансмембранные белки образуют ионные каналы. Мембранные белки: прикрепляют филаменты цитоскелета к клеточной мембране; прикрепляют клетки к экстрацеллюлярному матриксу (адгезионные молекулы); транспортируют молекулы в клетку или из неё (белки-переносчики, белки мембранных насосов, белки ионных каналов); действуют как рецепторы химического взаимодействия между клетками; обладают специфической ферментативной активностью. В клеточной мембране также присутствуют гликолипиды, холестерин (ограничивает латеральную текучесть фосфолипидов, делает мембрану менее текучей и более стабильной). Гликолипиды вовлечены в межклеточные взаимодействия. На поверхности выступают и молекулы углеводов, соединённые либо с гликолипидами, либо с белками. Между хвостами противолежащих молекул фосфолипидов есть лишь слабые гидрофобные связи, удерживающие две половины мембраны вместе. При замораживании-скалывании клеточная мембрана расщепляется вдоль так, что большая часть интегральных белков отходит к внутреннему листку, и лишь некоторые из них - наружному.

Функции: установление структурной целостности клетки; селективная проницаемость; регуляция межклеточных взаимодействий; узнавание, через рецепторы, антигенов, повреждённых клеток, чужих клеток; трансдукция внешнего химического и физического сигнала во внутриклеточное событие; служит разделом сред между цитоплазмой и внешним окружением; образует транспортные системы для особых молекул, как, например, глюкоза.

Гликокаликс – тонкая филаментозная сеть на поверхности клеток, отходящая от наружного листка плазмалеммы, состоящая из олигосахаридов, ковалентно связанных с гликолипидами и гликопротеинами плазмалеммы. Играет важную роль в определении иммунологических свойств клетки и её взаимодействии с другими клетками.

Кортикальный слой образован жёсткой сетью поперечно связанных белковых нитей из актина и актин-связанных белков, из которых самый распространённый – филамин. Образует слой, выстилающий Р-поверхность плазмалеммы.

Ядро, его значение в жизнедеятельности клеток, основные компоненты и их структурно-функциональная характеристика. Ядерно-цитоплазматические отношения как показатель функционального состояния клетки.

Ядро клетки – система генетической детерминации и регуляции белкового синтеза. Ядро обеспечивает две группы общих функций: одну, связанную собственно с хранением и передачей генетической информации, другую – с её реализацией, с обеспечением синтеза белка. Ядро состоит из хроматина, ядрышка, кариоплазмы (нуклеоплазмы) и ядерной оболочки, отделяющей его от цитоплазмы. В составе хроматина – ДНК в комплексе с белком. Хроматин представляет собой хромосомы, которые разрыхляются, деконденсируются. Зоны полной деконденсации – эутохроматин. Неполная деконденсация – гетерохроматин. Хромосомы клеток могут находится в двух структурно-функциональных состояниях: в активном (рабочем) – с участием хромосом в интерфазном ядре происходят процессы транскрипции и редупликации ; в неактивном – состояние метаболического покоя при максимальной их конденсированности, когда они выполняют функцию распределения и переноса генетического материала в дочерние клетки. Ядрышко – производное хромосомы, не является самостоятельной структурой или органеллой. Является местом образования рибосомных РНК и рибосом, на которых происходит синтез полипептидных цепей как я ядре, так и в цитоплазме. Ядерная оболочка состоит из внешней и внутренней мембран, разделённых перинуклеарным пространством. Содержит ядерные поры. Внешняя мембрана (контактирует с цитоплазмой клетки) – собственно мембранная система ЭПС. Внутренняя мембрана связана с хромосомным материалом ядра.

Цитоплазма. Общая морфофункциональная характеристика.

Цитоплазма клетки, отделённая от окружающей среды плазматической мембраной, включает в себя гиалоплазму, находящиеся в ней обязательные компоненты – органеллы, а также различные непостоянные структуры, включения. Гиалоплазма – матрикс цитоплазмы, представляет истинную среду клетки. Является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др. Система способна переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное и обратно. К важнейшим ферментам гиалоплазмы относятся фермента метаболизма сахаров, азотистых оснований, аминокислот, липидов и других важных соединений. В гиалоплазме происходит синтез белков на полирибосомах. Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, ЖК, нуклеотидов, сахаров. Здесь же происходит отложение запасных продуктов: гликогена, жировых капель, некоторых пигментов.

Классификация органелл, их структура и функции.

Главные мембранные цитоплазматические органеллы: митохондрии, ЭПС (гранулярная и гладкая), аппарат Гольджи, лизосомы. Главные немембранные органеллы: свободные рибосомы и полисомы, микротрубочки, центриоли, реснички, жгутики и филаменты (микрофиламенты, промежуточные филаменты).

ЭПС:

• Гранулярная – замкнутые мембраны, которые образуют на сечениях уплощённые мешки, цистерны или же имеют вид трубочек. Отличительной чертой этих мембран является то, что они со стороны гиалоплазмы покрыты рибосомами. Роль - процесс сегрегации, обособление этих синтезированных белков гиалоплазмы клетки; является местом образования как самих мембран вакуолярной системы, так и плазматической мембраны; на рибосомах происходит синтез интегральных белков, которые встраиваются в толщу мембраны.
• Гладкая – мембраны, образующие мелкие вакуоли и трубки, канальцы, которые могут ветвиться, сливаться друг с другом. Деятельность её связана с метаболизмом липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов. Сильно развита в клетках, секретирующих стероиды. Функция депонирования ионов кальция в поперечнополосатых мышцах.

Аппарат Гольджи: в диктиосоме расположены плоские мембранные мешки, или цистерны, между которыми располагаются тонкие прослойки гиалоплазмы. Кроме цистерн наблюдается множество вакуолей, которые встречаются в периферических участках зоны пластинчатого комплекса. Мембранные элементы комплекса участвуют в сегрегации и накоплении продуктов, синтезированных в цитоплазматической сети, участвуют в их химических перестройках, созревании, в цистернах происходит синтез полисахаридов, происходит процесс выведения готовых секретов за пределы клетки.

Лизосомы: разнообразный класс вакуолей, ограниченных одиночной мембраной. Характерный признак – гидролитические ферменты (гидролазы), расщепляющие различные биополимеры. Первичные лизосомы – мелкие мембранные пузырьки, заполненные бесструктурным веществом, содержащим активную кислую фосфатазу, маркерный для лизосом фермент. Вторичная лизосома (вакуоль) – первичные лизосомы + фагоцитарные или пиноцитозные вакуоли. Аутофагосомы – относятся к вторичным лизосомам, но с тем отличием, что в составе вакуолей встречаются фрагменты или целые цитоплазматические структуры. Роль – участие в процессах внутриклеточного расщепления как экзогенных, так и эндогенных биологических макромолекул.

Митохондрии: ограничены двумя мембранами. Внешняя отделяет их от гиалоплазмы (ровные контуры и замкнута – мембранный мешок). Внутренняя ограничивает собственно внутреннее содержимое митохондрий, её матрикс. Характерная черта внутренних мембран митохондрий – наличие крист. Функция – окисление органических соединений и использование освобождающейся при распаде этих соединений энергии для синтеза АТФ.

Микротрубочки: белковые структуры, не имеющие мембранного строения, в цитоплазме могут образовывать временные сложные образования, например веретено клеточного деления. Микротрубочки, выделенные из разных источников, имеют сходный состав и содержат белки – тубулины. Функция – принимают участие в создании ряда временных или постоянных структур – внутриклеточный каркас или цитоскелет, веретено клеточного деления, реснички и жгутики, центриоли.

Включения: необязательные компоненты. Возникают и исчезают в зависимости от метаболического состояния клеток. Различают трофические, секреторные, экскреторные, пигментные. К включениям относятся капельки нейтральных жиров, которые могут накапливаться в гиалоплазме. В случае недостатка субстратов для жизнедеятельности клетки эти капельки могут реабсорбироваться. Другим видом включений резервного характера является гликоген, полисахарид, откладывающийся также в гиалоплазме.