Bio_ekzamen_1_vopros

Соответствующий лиганд(адреналин) взаимодействует с рецептором конформационные изменения рецепторного белка вызывает структурную перестройку G-белка, находящегося в мембране активирует аденилатциклазу она катализирует превращение АТФ в ц-АМФ ц-АМФ фоздействует на ферменты протеинкиназы, которые участвуют в метаболических процессах клетки.

23. Принципы и механизмы преобразования сигналов в клетке.

Механизм преобразования сигнала в клетке :

1.изменение конформации белков

работа лиганд-зависимых ионных каналов (каналообразующие рецепторы плазмолеммы) каналообразуюшие (регулиуемые нейромедиаторами ионные каналы, участвующие в быстрой синаптической передаче

2.изменение активности путём фосфорилирования и дефосфорилирования белков

Белки –рецепторы( каталитические ), которые находятся с внут. Стороны плазматической мембраны

ипри активации лигандом проявляют киназную активность, фосфорилируя белки-мишени, а так же сам белок –рецептор. К этой группе относят рецепторы инсулина и факторов роста

3.преобразования сигнала с участием Gбелков

Gбелки- учувствуют в передаче сигналов от рецепторов в клетку.

Роль : усиление сигнала; возможность регуляции активности клеток-мишеней.

4.Образование вторичных белков.

Вторичные посредники- малые молекулы и ионы внутриклеточная конц. Которых повышается в ответ на соединение рецептора c сигнальной молекулой (первичный посрелник)

Аденилциклазная система . Сигнальными молекулами для аденилатциклазной системы служат гормоны и локальные химические медиаторы. Соответствующий лиганд(адреналин) взаимодействует с рецептором конформационные изменения рецепторного белка вызывает структурную перестройку G-белка, находящегося в мембране активирует аденилатциклазу она катализирует превращение АТФ в ц-АМФ ц-АМФ воздействует на ферменты протеинкиназы, которые участвуют в метаболических процессах клетки.

Инозитолфосфатная система может управляться множеством внешних сигнальных молекул (ацетилхолином, серотонином, вазопрессином, тиреотропным гормоном).

Внеклеточный сигнал опосредован через G-белок, который активирует фермент фосфодиэстеразу из фосфолипида внутреннего слоя мембраны обр-ся инозитолтрифосфат диффундирует в цитоплазму вызывает выброс Са из ЭПС повышение концентрации Са активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и активирует другие ферменты.

24. Межклеточные соединения (контакты). Адгезивные соединения.

Три вида клеточных контактов: механические, плотные, химические.

Механические контакты(адгезивные, заякоривающие) – это клеточные контакты, обеспечивающие механическую связь между клетками. Наличие контактов этого типа способствует равномерному распределению механической нагрузки на весь пласт клеток данной ткани, таким образом защищая их мембраны от деформации.

Механические контакты соединяют плазматические мембраны соседних клеток и укрепляют их через связь с фибриллами цитоскелета. В их формировании обязательно участие двух типов белков: трасмембранных связующих и внутриклеточных. Первая группа обеспечивает межклеточное соединение контактирующих клеток или связь плазмалеммы с базальной мембраной/структурными белками соединительной ткани. Вторая группа соединяет мембранные элементы контакта с цитоплазматическими фибриллами цитоскелета.

К механическим контактам взаимодействиям относятся точечные десмосомы (разбросаны по пов-ти контактирующих клеток), полудесмосомы (соединение клеток с межклеточными структурами), опоясывающие десмосомы (сплошные полоски на протяжении контактирующих пов-тей).

Точечная десмосома: между мембранами видна зона повышенной плотности (волокнистый матрикс) – места вз-я трансмембранных гликопротеинов, которые при участии ионов кальция обеспечивают механическое соединение мембран клеток. С внутренней стороны клеток к мембране прилегают пластинки, состоящие из белка десмоплакина. С ним связаны промежуточные филаменты. Они обеспечивают равномерное распределение нагрузки на весь клеточный пласт. Десмосомы есть в сердечной мышце, кожном эпителии, шейке матки.

25. Межклеточные соединения. Проводящие (химические) контакты.

Три вида клеточных контактов: механические, плотные, химические.

Химические контакты (коммуникационные) – позволяют клеткам обмениваться небольшими водорастворимыми молекулами – неорганическими ионами, сахарами, АК, нуклеотидами и витаминами. Такой обмен обеспечивает электрическое и метаболическое сопряжение клеток. Эти контакты делают возможной метаболическую кооперацию клеток (малые молекула, производимые небольшой группой клеток, могут использоваться и остальными клетками ткани). Виды: щелевые, плазмодесмы и синапсы.

Щелевые: построены из трансмембранных белков, которые формируют структуры – коннексоны (комплексы из 6 глобул интегрального белка коннексина, которые образуют ионный канал, контактирующий с аналогичным ионным каналом соседней клетки)

Плазмодесмы: места объединения клеток в надклеточную (синцитиальную) систему. Это миниатюрные каналы слияния плазматических мембран соседних клеток, с их помощью цитоплазма одной клетки сообщается с цитоплазмой другой.

Синапс: контакт между аксоном нейрона и любыми возбудимыми образованиями, обеспечивающий передачу сигнала с помощью молекул химических в-в. Возбуждение передается с одного нейрона на другой через синапс. Аксон, подходя к другому нейрону, образует расширение – синаптическую бляшку. Между мембранами нейронов – щель. Мембрана такой бляшки – пресинаптическая. За щелью лежит мембрана нейрона – постсинаптическая. В бляшке есть пузырьки, а в них – нейромедиаторы. Между мембранами есть мембранный потенциал.

Когда нервный импульс достигает конца аксона – происходит изменение потенциала – деполяризация мембраны аксона. Она вызывает временное открывание кальциевых каналов в мембране окончания аксона. Кальций устремляется внутрь нервного окончания. Синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, нейромедиатор выводится в синаптическую щель эндоцитозом. Молекулы нейромедиатора диффундируют через щель и связываются со специфическими рецепторами в постсинаптической мембране. Это рецепторы, которые имеют снабженные воротами каналы для натрия. Натрий устремляется внутрь нейрона. Деполяризация постсинаптической мембраны. Волна распространяется по всему нейрону. Молекулы медиатора удаляются фер-тами.

26. Синаптическая передача нервных импульсов.

Синапс: контакт между аксоном нейрона и любыми возбудимыми образованиями, обеспечивающий передачу сигнала с помощью молекул химических в-в. Возбуждение передается с одного нейрона на другой через синапс. Аксон, подходя к другому нейрону, образует расширение – синаптическую бляшку. Между мембранами нейронов – щель. Мембрана такой бляшки – пресинаптическая. За щелью лежит мембрана нейрона – постсинаптическая. В бляшке есть пузырьки, а в них – нейромедиаторы. Между мембранами есть мембранный потенциал.

Когда нервный импульс достигает конца аксона – происходит изменение потенциала – деполяризация мембраны аксона. Она вызывает временное открывание кальциевых каналов в мембране окончания аксона. Кальций устремляется внутрь нервного окончания. Синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, нейромедиатор выводится в синаптическую щель эндоцитозом. Молекулы нейромедиатора диффундируют через щель и связываются со специфическими рецепторами в постсинаптической мембране. Это рецепторы, которые имеют снабженные воротами каналы для натрия. Натрий устремляется внутрь нейрона. Деполяризация постсинаптической мембраны. Волна распространяется по всему нейрону. Молекулы медиатора удаляются фер-тами.

27. Межклеточные соединения. Плотные или замыкающие контакты.

Три вида клеточных контактов: механические, плотные, химические.

Плотные контакты формируются за счёт «слипания» глобул интегральных белков плазматических мембран соседних клеток. Белки укрепляются системой тонких фибрилл в цитоплазме, располагающихся параллельно поверхности клеток.

Ф-ции: 1)они изолируют межклеточное в-во от внешней среды, соединяя соседние клетки очень герметично, что через образовавшийся слой не могут пройти никакие молекулы. 2)плотные контакты между соседними клетками препятствуют перемещению белковых молекул в пределах билипидного слоя плазмолеммы. 3)делает невозможным перемещение транспортных белков с апикальной стороны на базальную, и наоборот, т.е.обеспечивает направленность транспорта.

28. Метаболический аппарат клетки. Этапы внутриклеточного транспорта.

Метаболизм - в широком смысле - процесс, охватывающий усвоение пищевых веществ и построение из них тела организма (анаболизм) и распад в нем (катаболизм).

Всключает ассимиляцию и диссимиляцию (приводите их определения)

Этапы :

1)о введении радиактив. Клетки

2)3 мин( начало синтеза белка)- ЭПС

3)17 мин( транспорт пузырьков – готовый продукт) 4)37 мин( трансп. Часть )- АГ

5)1-1,5 ч( секреторные пузырьки – эндоцитоз)

Метаболический аппарат клетки - совокупность ее структур, участвующих в метаболизме. Органоиды, участвующие в ассимиляции:

1)шЭПС

2)аЭПС

3)аппарат Гольджи

4)рибосомы

5)хлоропласты (у растений)

Диссимиляция осуществляется в:

1)лизосомах (подготовительный этап)

2)в цитоплазме (гликолиз)

3)в митохондриях (аэробный этап)

МЕТАБОЛИЗМ - это обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности две стороны метаболизма – анаболизм и катаболизм, т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения. Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых, катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода.

Ассимиляяция — совокупность процессов анаболизма (биосинтеза) в живом организме, в ходе которых различные вещества включаются в его состав. В ходе ассимиляции простые вещества (сложные первоначально расщепляются до простых), неспецифические для какого-либо организма, превращаются в сложные, характерные для данного вида соединения (усваиваются). Ассимиляция уравновешивается суммой процессов диссимиляции.

На каналах шероховатой ЭПС в виде полисом расположены рибосомы. Здесь протекает синтез белков, преимущественно продуцируемых клеткой на экспорт (удаление из клетки), например, секретов железистых клеток. Здесь же происходят образование липидов и белков цитоплазматической мембраны и их сборка. Гладкая ЭПС-на мембранах гладкой ЭПС рибосом нет. Здесь протекает в основном синтез жиров и подобных им веществ (например, стероидных гормонов), а также углеводов. По каналам гладкой ЭПС также происходит перемещение готового материала к месту его упаковки в гранулы (в зону комплекса Гольджи). Комплекс Гольджи- пластинчатый комплекс Гольджи что упаковочный центр клетки. Представляет собой совокупность диктиосом (от нескольких десятков до сотен и тысяч па одну клетку). Пластинчатый комплекс дает начало секреторным вакуолям, и которых содержатся вещества, предназначенные для вывода из клетки. Комплекс Гольджи дает начало первичным лизосомам. В диктиосомах также синтезируются полисахариды, гликопротеиды и гликолиииды, которые затем идут на построение цитоплазматических мембран.

Рибосома — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром 100—200 ангстрем, состоящий из большой и малой субъединиц. Ф-ции: биосинтез белка из а/к по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией. Рибосомы располагаются на мембранах эндоплазматического ретикулума, хотя могут быть локализованы и в неприкрепленной форме в цитоплазме.

Рибосомы представляют собой нуклеопротеид, в составе которого отношение РНК/белок составляет 1:1 у высших животных и 60-65:35-40 у бактерий. Рибосомная РНК составляет около 70 % всей РНК клетки. Рибосомы эукариот включают четыре молекулы рРНК, из них 18S, 5.8S и 28S рРНК синтезируются в ядрышке РНК полимеразой I в виде единого предшественника (45S), который затем подвергается модификациям и нарезанию. 5S рРНК синтезируется РНК полимеразой III в другой части генома и не нуждаются в дополнительных модификациях. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли, что необходимо для поддержания структуры; при удалении ионов магния рибосома подвергается диссоциации на субъединицы.

Константа седиментации (скорость оседания в ультрацентрифуге) рибосом эукариотических клеток равняется 80S (большая и малая субъединицы 60S и 40S, соответственно), бактериальных клеток (а также митохондрий и пластид) — 70S (большая и малая субъединицы 50S и 30S, соответственно

29. Современные представления о механизмах внутриклеточного транспорта.

Механизм внутриклеточного транспорта основан на взаимодействии т.с. с донорными и акцепторными компартментами. Выявлены белковые факторы узнавания пузырьком своей мишени (акцептор - компартмент) На каждом этапе осуществляется сортировка. Синтезируемые в цитоплазме на рибосомах белки должны попадать в разные компартменты клетки — ядро, митохондрии, ЭПР, АГ, лизосомы и др., а некоторые белки должны попасть во внеклеточную среду. Для попадания в определённый компартмент белок должен обладать специфической меткой. В большинстве случаев такой меткой является часть аминокислотной последовательности самого белка (лидерный пептид, или сигнальная последовательность белка). В некоторых случаях меткой служат посттрансляционно присоединённые к белку олигосахариды. Транспорт белков в ЭПР осуществляется по мере их синтеза, так как рибосомы, синтезирующие белки с сигнальной последовательностью для ЭПР, «садятся» на специальные транслокационные комплексы на мембране ЭПР. Из ЭПР в АГ, а оттуда в лизосомы, на внешнюю мембрану или во внеклеточную среду белки попадают путём везикулярного транспорта. В ядро белки, обладающие сигнальной последовательностью для ядра, попадают через ядерные поры. В митохондрии и хлоропласты белки, обладающие соответствующими сигнальными последовательностями, попадают через специфические белковые порытранслокаторы при участии шаперонов. Пузырьки из Эпр-цистерны аппарата гольджи,сначала проходит через цис цистерну(, синтез),в промежут цистерну(сортировка),в транс(окончат сортировка и вывод из кл)

Потоки информации, энергии и веществ осуществляются непрерывно и составляют необходимое условие сохранения клетки как живой системы.

Кроме структур и процессов, прямо включенных в названные потоки, в клетке функционируют механизмы, которые также являются жизненно необходимыми. Так, лизосомы, воздействуя ферментами на пиноцитированный или аутофагированный материал, обеспечивают гидролитическое расщепление макромолекул до низкомолекулярных соединений. Они же обусловливают разрушение внутриклеточных структур, утративших свое функциональное значение. Образовавшиеся при этом химические соединения включаются в потоки энергии, веществ и информации. Пероксисомы ликвидируют возникающие в клетке пероксиды, токсичные для живой протоплазмы. Организация внутриклеточных транспортных потоков обусловливается наличием и активностью микротрубочек, микрофибрилл.

30. Этапы энергетического обмена в клетке. Анаэробный этап. Брожение.

Энергетический обмен ( катаболизм) - совокупность реакций расщепления.

Этапы: подготовительный, без о2, о2. В подготовительном этапе(в лизосомах и пищевар. Тракте) крахмал, гликоген расщепляются до глюкозы, жиры – глицерин, жир. К-ты, белки – ам\к, нулеин. К-ты--- нуклеотидов.

Второй этап — неполный, во время которого осуществляется бескислородное расщепление, протекает в цитоплазме клетки. С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2АДФ + 2НАД= 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О +2НАДН Он называется также анаэробным дыханием (гликолиз) или брожением. На этом этапе продолжается

дальнейшее расщепление веществ при участии ферментов. в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной килоты и 2 мол атф часть освободившейся энергией рассеивается в виде тепла . далее пировиноградная ктслота может расщепляться при отсуствиии

о2 – до молочной к-ы( у жив) или этанола ( у раст)В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ и за счет энергии, выделившейся в результате их расщепления, образуются молекулы АТФ.

У дрожжевых грибов молекула глюкозы в бескислородных условиях расщепляется на этиловый спирт и диоксид углерода. Этот процесс называется спиртовым брожением.

Переносчики Н2(переносчик электронов)- в-ва, способные легко присоединять и отдавать 2 атома Н2. Они явл-ся слабыми носителями Е, т.к. е, входящие в состав атомов водорода, способны поглощать небольшое кол-во Е.

Брожение, процесс анаэробного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. В ходе Б. в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов, и образуются химические соединения, которые микроорганизмы используют для биосинтеза аминокислот, белков, органических кислот, жиров и др. компонентов тела. Одновременно накапливаются конечные продукты Б. . Характер Б., его интенсивность, количественные соотношения конечных продуктов, а также направление Б. зависят от особенностей его возбудителя и условий, при которых Б. протекает (pH, аэрация, субстрат и др.).

31. Этапы энергетического обмена в клетке. Аэробный этап.

Энергетический обмен ( катаболизм) совокупность реакций расщепления. Этапы: подготовительный, без о2, о2.

Третий этап энергетического обмена называется аэробным дыханием, или кислородным расщеплением. В митохондриях.Этот этап энергетического обмена также ускоряется с помощью ферментов. Вещества, образовавшиеся в клетке на предыдущих этапах, при участии кислорода распадаются на конечные продукты СО2 и Н2О. В процессе кислородного дыхания выделяется большое количество энергии, которая накапливается в молекулах АТФ. При расщеплении двух молекул молочной кислоты при доступе кислорода образуются 36 молекул АТФ. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыхание.

1.образование ацетил КоА их ЖК, АмК или Пирувата.(в матриксе)

2.Цикл кребса(в матриксе ): ацетил КоА передаёт свою ацетильную группу оксалоацетату в результате чего образуется ЦИТРАТ. Сам КоА освобождается и момент. Присоединяет новую ацитильную группую ЦИТРАТ под действием ферментов в ходе послед. Р-й превращается вновь в ОКСАЛОАЦЕТАТ(ЩАВЕЛЕВОУКСУСНАЯ КИСЛОТА)

Образ : 1 молАТФ, 3 мол. НАД*Н2 и 1 мол ФАД*Н2 ( они направляются к внут . мембране митохондрий.)

3.Электрон-транспортная цепь находится во внутренней мембране мтх. Она представляет собой цепь ферментов, способных принимать и отдавать электроны. Электроны, переходя от одного переносчика к другому, то к наруж.стороне мембраны, то к внутр., выделяют энергию, которая расходуется на транспорт протонов в межмембр.пространство.

Первый переносчик разделяет атомы водорода на протоны и электроны. Два протона переносятся в межмембр.пространство,а 2 электрона продолжают движение. Их энергии хватает на перенос ещё 4 протонов из матрикса в межмембр.пространство(всего 6 протонов).Протоны в матриксе образуются при диссоциации воды.

Энергии электронов, полученных от ФАД хватает на то, чтобы перенести в межмембранное пространство 2 протона от атомов и 2 протона из матрикса. Конечным акцептором является кислород, образуя воду. Вернуться в матрикс протоны могут только по каналам грибовидных тел, к-рые включают в себя АТФсинтетазу, к-рая катализирует синтез АТФ из АДФ и Фн. Энергия протонов, проходящих по каналам грибовидных тел,исп-ся для синтеза АТФ. Прохождение 2протонов через канал достаточно для образования 1 макроэргической связи в молекуле АТФ. Окислительное фосфорилирование (на внут мембране )– синтез АТФ из АДФ и Фн за счет хми. Энергии , получаемой из пищи в процессе дыхания.

32. Гипотеза эволюционного происхождения митохондрий, хлоропластов, ядра, ЭПР. Возникновение клеточной организации в ходе эволюции.

В результате изучения последовательности оснований в митохондриальной ДНК были получены весьма убедительные доводы в пользу того, что митохондрии — это потомки аэробных бактерий (прокариот), родственных риккетсиям, поселившихся некогда в предковой эукариотической клетке и «научившимися»

жить в ней в качестве симбионтов. Теперь митохондрии есть почти во всех эукариотических клетках, размножаться вне клетки они уже не способны.

Существуют свидетельства того, что первоначально эндосимбиотические предки митохондрий не могли ни импортировать белки, ни экспортировать АТФ. Вероятно, первоначально они получали от клетки-хозяина пируват, а выгода для хозяина состояла в обезвреживании аэробными симбионтами токсичного для нуклеоцитоплазмы кислорода.

Пластиды, подобно митохондриям, имеют свои собственные прокариотические ДНК и рибосомы. Повидимому, хлоропласты произошли от фотосинтезирующих бактерий, поселившихся в свое время в гетеротрофных клетках протистов, превратив их в автотрофные водоросли.

Смешение у эукариот многих свойств, характерных для архей и бактерий, позволило предположить симбиотическое происхождение ядра от метаногенной архебактерии, внедрившейся в клетку миксобактерии. Гистоны, к примеру, обнаружены у эукариот и некоторых архей, кодирующие их гены весьма схожи. Другая гипотеза, объясняющая сочетание у эукариот молекулярных признаков архей и эубактерий, состоит в том, что на некотором этапе эволюции похожие на архей предки нуклеоцитоплазматического компонента эукариот приобрели способность к усиленному обмену генами с эубактериями путём горизонтального переноса генов.

На основании сходства бактерий с митохондриями и хлоропластами эукариотических клеток можно предположить, что митохондрии и хлоропласты произошли от бактерий, которые нашли себе «убежище» в более крупных гетеротрофных клетках эукариот. Бактерии имели возможность использовать молекулярный кислород для окисления питательных веществ и использовать энергию света. Более крупные клетки ? хозяева использовали эти полезные свойства и имели с такими помощниками явное преимущество перед своими современниками. Все ныне живущие эукариоты, за малым исключением, содержат митохондрии, а все автотрофные эукариоты содержат также хлоропласты. По-видимому, они были приобретены в результате независимых случаев симбиоза. Более крупные клетки эукариот защищали свои симбиотические органеллы от неблагоприятных воздействий.

Этиопласты образуются у растений, выращиваемых в темноте, они имеются, например, у проростков, расположенных в почве, до их выхода на дневную поверхность. Этиопласты занимают промежуточное положение между пропластидами и настоящими хлоропластами. Для них характерно хорошо развитое проламеллярное тело с кристаллической структурой. На свету этиопласты тут же превращаются в зрелые хлоропласты.

Хромопласты – это пигментированные окрашенные пластиды, но в отличие от хлоропластов, они не содержат хлорофиллов, а синтезируют и накапливают каротиноиды. Каротиноиды придают этим пластидам желтую, оранжевую и красную окраску.При этом каротиноиды синтезируются не на поверхности внутренних мембран, а в строме хромопластов. Как правило, каротиноиды растворены в жирных маслах пластоглобул. Внутренняя мембранная система у хромопластов либо не развита, либо деградировала.Форма хромопластов весьма разнообразна. Они придают яркую окраску лепесткам цветов, зрелым плодам. Это имеет явное приспособительное значение.Хромопласты обычно возникают из хлоропластов, реже из лейкопластов. По целому ряду признаков их можно назвать стареющими пластидами. Старение хлоропластов происходит, например, при созревании фруктов. Массовое старение хлоропластов наблюдается при пожелтении листьев осенью.

33. Митохондрии. Организация потока энергии в клетке.

Митохондрии — это структуры округлой или палочковидной, нередко ветвящейся формы толщиной 0,5 мкм и длиной обычно до 5—10 мкм.

Оболочка митохондрий состоит из двух мембран, различающихся по химическому составу, набору ферментов и функциям. Наружная мембрана , для неё хар-но высокое содержание липидов(80%), так же в состав мембраны входят ферменты, участвующие в синтезе митохондральных липидов. Внутренняя мембрана образует кристы. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы. В нем с помощью электронного микроскопа обнаруживаются зерна диаметром 20—40 нм. Они накапливают ионы кальция и магния, а также полисахариды, например гликоген.

В матриксе размещен собственный аппарат биосинтеза белка органеллы. Он представлен копиями кольцевой и лишенной гистонов (как у прокариот) молекулы ДНК, рибосомами, набором транспортных РНК (тРНК), ферментами редупликации ДНК, транскрипции и трансляции наследственной информации. По основным свойствам: размерам и структуре рибосом, организации собственного наследственного материала

— этот аппарат сходен с таковым у прокариот и отличается от аппарата биосинтеза белка цитоплазмы эукариотической клетки. Гены собственной ДНК кодируют нуклеотидные последовательности митохондриальных рРНК и тРНК, а также последовательности аминонокислот некоторых белков органеллы, главным образом ее внутренней мембраны. Аминокислотные последовательности (первичная структура)

большинства белков митохондрий закодированы в ДНК клеточного ядра и образуются вне органеллы в цитоплазме.

Главная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в биологически используемой форме (путем синтеза молекул аденозинтрифосфата —АТФ). В энергетической функции митохондрий активно участвуют компоненты матрикса и внутренняя мембрана. Именно с этой мембраной связаны цепь переноса электронов (окисление) и АТФ-синтетаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ в АТФ. Среди побочных функций митохондрий можно назвать участие в синтезе стероидных гормонов и некоторых аминокислот (глутаминовая).

Особенность потока энергии растительной клетки состоит в наличии фотосинтеза — механизма преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ

Энергетический обмен-совок-сть реакций расщепления. Состоит из 3 этапов: подготовительный, анаэробный, аэробный. В подготовительном этапе(в лизосомах и пищевар. Тракте) крахмал, гликоген расщепляются до глюкозы, жиры – глицерин, жир. К-ты, белки – ам\к, нулеин. К-ты--- нуклеотидов. Анаэробный этап протекает в цитоплазме.

С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2АДФ + 2НАД= 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О +2НАДН Молекула АТФ состоит из азот. Основания,, сахара и 3 остатков Н3РО4. Макроэргическая связь – богатая Е связь между остатками фосфорной кислоты.

Переносчики Н2(переносчик электронов)- в-ва, способные легко присоединять и отдавать 2 атома Н2. Они явл-ся слабыми носителями Е, т.к. е, входящие в состав атомов водорода, способны поглощать небольшое кол-во Е.

Аэробный этап протекает в митохондриях. Необходим О2, В матриксеокисление ПВКи цикл Кребса, на внутрен. Мембране – окислит. Фосфорилирование.

ПВК из цитоплазмы поступает в матрикс МТХ, где взаимодействует с КоА + НАД. Образуется ацКоА и СО2(выделяется) во внешнюю среду + НАДН2(к внутр. Мембране МТХ). Ац КоА вступает в цикл Кребса → цитрат----→оксалоацетат.

В рез-те цикла Кребса обр-ся 2СО2, 12 АТФ, 3 НАДН2, 1ФаАДН2, 1ГТФ, 3 Н20.

Дыхательная цепь во внутр. Мембране МТХ. Представляет собой цепь в-в, способных принимать и отдавать электроны. При это кажд. След. Переносчик е в ципи явл-ся более сильным окисл-лем чем предыд. Поэтому е, переходя от 1 переносчика ко 2, выделяют Е, кот. Расходуется на транспорт протонов в межмебранное пространство. НАДН2 передает атом Н в е-трансп. Цепь. 1 переносчик раздает атомы Н, поступившие от НАДН2, на протон и е. 2р переносятся в межмембранное пространство, а 2 е продолжают движение по е- трансп. Цепи. Их Е хватает на перенос еще 4р из матрикса в межмембранное пространство. Протоны в матриксе обр-ся при диссоциации Н2О. ФАДН2 вкл-ся в е-транп.цепь в другом месте . Е е, полученных от ФАДН2 расходуется на транспорт в межмембранное пространство 2р от атомоы Н и 2р из матрикса . Конечным акцептором е явл-ся О2, кот. Принимает е и р, образуя молекулы Н2О. Т.О. Е е расх-ся на акт. Транспорт р в межмембранное пространство и создание там протонного резервуара. В протон. Резервуаре запас-ся Е для синтеза АТФ . Внутр. Мембрана для р непроницаема , градиент концентрации р направлен из межмебр. Простр-ва в матрикс. Вернуться в матрикс р могут только по каналам АТФ-синтетазы, кот. Катализируют синтез АТФ из АДФ и Фн.

Согласно хемиосмотической теории Митчелла, р, проход-ие по каналу АТФ-синтетазы, выд-ют Е, кот. Испся для синтеза аТФ. Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и Фн за счет Е, получ. Из пищи в процессе дыхания.

34. Образование АТФ в митохондриях.

Энергетический обмен разделяют на 3 этапа:

1)подготовительный этап.(крупные молекулы распадаются на мелкие: крахмал глюкоза, жиры глицерин и жирные к-ты, белки АК, нукл.кис-ты нуклеотиды)

2)бескислородный этап(анаэробный гликолиз) протекает в цитоплазме. С6Н12О6+2НАД+2АДФ+2Фн 2С3Н4О3+2НАД:Н2+2АТФ 3)кислородный этап включает в себя цикл Кребса и окислительное фосфорилирование, происходящее в мтх. С3Н4О3(пируват)+КоА+НАД СО2+ацетил-КоА+НАД:Н2

Ацетил-КоА направляется в цикл Кребса. Он передаёт свою двухуглеродную группу четырёхуглеродному соединению ЩУК, в результате образуется лимонная кислота(сам КоА освобождается и может снова присоединять ацетильную группу).Лимонная кислота под действием ферментов в ходе нескольких последовательных реакций превращается опять в ЩУК, при этом от неё на разных этапов отщепляется 2 СО2,а так же на разных этапах образуется 3 НАД:Н2 И 1ФАД:Н2 и 1АТФ.

НАД:Н2. И ФАД:Н2 передают свои атомы Н в электрон-транспортную цепь.

Электрон-транспортная цепь находится во внутренней мембране мтх. Она представляет собой цепь в-в, способных принимать и отдавать электроны. Электроны, переходя от одного переносчика к другому, то к наруж.стороне мембраны, то к внутр., выделяют энергию, которая расходуется на транспорт протонов в межмембр.пространство.

Первый переносчик разделяет атомы водорода на протоны и электроны. Два протона переносятся в межмембр.пространство,а 2 электрона продолжают движение. Их энергии хватает на перенос ещё 4 протонов из матрикса в межмембр.пространство(всего 6 протонов).Протоны в матриксе образуются при диссоциации воды.

Энергии электронов, полученных от ФАД хватает на то, чтобы перенести в межмембранное пространство 2 протона от атомов и 2 протона из матрикса. Конечным акцептором является кислород, образуя воду. Вернуться в матрикс протоны могут только по каналам АТФ-синтетазы, к-рая катализирует синтез АТФ из АДФ и Фн.. Прохождение 2протонов через канал достаточно для образования 1 макроэргической связи в молекуле АТФ. Окислительное фосфорилирование – это синтез АТФ из АДФ и Фн. за счёт химической энергии, получаемой из пищи в процессе дыхания.

35. Образование АТФ в клетке. Хемиосмотическая гипотеза Митчела.

Большее признание завоевала гипотеза, выдвинутая Митчеллом в 1961 г. Он полагал, что синтез АТФ находится в тесной зависимости от того, каким образом электроны и протоны передаются по дыхательной цепи. Ниже перечислены условия, соблюдения которых требует эта гипотеза.

1.Внутренняя митохондриальная мембрана должна быть интактна и непроницаема для протонов (ионов водорода), направляющихся снаружи внутрь.

2.В результате активности дыхательной (электрон-транспортной) цепи ионы водорода поступают в нее изнутри, из матрикса, а освобождаются на наружной стороне мембраны.

3.Движение ионов водорода, направленное изнутри наружу, приводит к их накоплению, вследствие чего между двумя сторонами митохондриальной мембраны возникает градиент рН. Это может быть связано с тем, что ферменты, принимающие и отдающие ионы водорода, расположены в мембране определенным образом и поэтому могут принимать ионы водорода только изнутри и отдавать их только наружу.

4.Сам по себе градиент рН не мог бы поддерживаться, так как ионы водорода диффундировали бы обратно в митохондрию. Поддержание такого градиента требует затраты энергии. Предполагается, что энергию поставляет перенос электронов по электронтранспортной (дыхательной) цепи.

5.Эта энергия используется затем для синтеза АТФ. Синтез АТФ, таким образом, поддерживается наличием градиента рН.

6.АТФ образуется в результате фосфорилирования АДФ:

АДФ + ФН = АТФ + Н2O.

По закону действующих масс удаление воды должно ускорять реакцию, идущую слева направо, т. е. благоприятствовать образованию АТФ. Согласно теории Митчелла, фермент, ответственный за образование воды при синтезе АТФ, ориентирован в мембране таким образом, освобождаются с внутренней стороны мембраны, где значение рН выше (т.е. концентрация Н'1'меньше), а гидроксильные ионы (ОН")-с наружной стороны, где рН ниже (т.е. концентрация Н4" больше). Таким образом, вода, образующаяся при синтезе АТФ, быстро удаляется, и это стимулирует синтез,

Из гипотезы Митчелла ясно, почему мембрана должна быть интактной (в моменты, ответственные за прохождение ионов водорода и за образование воды, так что любое изменение структуры мембраны неминуемо сказалось бы также на расположении ферментов и на их структуре). Объяснимо и требование непроницаемости мембраны для ионов водорода (в направлении снаружи внутрь): в основе гипотезы лежит представление о трансмембранном градиенте рН, атакой градиент не мог бы поддерживаться, если бы мембрана была полностью проницаемой. Следует отметить также, что гипотеза обходится без каких бы то ни было промежуточных продуктов в процессе синтеза АТФ

36. Гладкий ретикулум. Строение и функции.

ЭПР представляет собой часть общей метаболической системы клетки. Степень его развития варьирует в разных типах клеток и зависит от их специализации. Мембрана ЭПР образует непрерывную пов-ть с многочисленными складками и ограничивает единое внутреннее пространство, называемое полостью ЭПР. Два типа: гранулярный и агранулярный

Агранулярный ЭПР состоит из мембранных трубочек, канальцев и вакуолей. На его мембранах нет рибосом.

Одной из важнейших ф-ий гладкого ЭПР является с-з липидов. Поэтому он преобладает в клетках, специализирующихся на метаболизме липидов. В клетках кишечного эпителия, клетках печени он приводит к обр-ю липидных капель и липопротеиновых гранул, предназначенных на экспорт. Гладкого ЭПР много в сальных железах. Деятельность гладкого ЭПР также связывают с метаболизмом внутриклеточных полисахаридов, в частности с с-зом гликогена. В клетках коры надпочесников и интерстициальных клетках семенников в ЭПР с-ся стероидные гормоны.. В гепатоцитах позвоночный гЭПР – детоксикация токсических в-в. В поперечно-полосатых мышцах – депонирование ионов кальция(транспорт)=> мышечное сокращение. Накопление и транспорт синтезированных в-в в АГ.

37. Строение и функции гранулярного ретикулума.

ЭПР представляет собой часть общей метаболической системы клетки. Степень его развития варьирует в разных типах клеток и зависит от их специализации. Мембрана ЭПР образует непрерывную пов-ть с многочисленными складками и ограничивает единое внутреннее пространство, называемое полостью ЭПР. Два типа: гранулярный и агранулярный

Гранулярный ЭПР представлен системой плоских цистерн. На их мембране со стороны цитозоля расположены рибосомы, объединенные в полисомы. Мембрана шЭПР переходит в наружную мембрану ядерной оболочки.

На рибосомах шероховатого ЭПР происходи с-з белков, которые в зав-ти от их конечного назначения мб разделены на три группы:

1.белки, предназначенные для секреции,

2.белки внутренней фазы ЭПР, АГ, лизосом,

3.мембранные белки, предназначенные для ЭПР, АГ, лизосом, ядерной оболочки и плазмалеммы.

ВЭПР происходят начальные этапы сортировки синтезированных белков. Растворимые белки первых двух групп целиком поступают в цистерны ЭПР, который обеспечивает их сегрегацию (обособление) от цитозоля. Мембранные белки после с-за остаются в составе мембраны ЭПР.

Сборка белка начинается на свободных рибосомах в цитозоле. В ЭПР поступают только те пептиды, у которых син-ся специфический гидрофобный сигнальный пептид. Особая частица, распознающая сигнал, связывается с сигнальным пептидом, временно блокирует с-з белка и затем направляет рибосому к мембране ЭПР, где частица, распознающая сигнал присоединяется к своему рецептору. Рибосома прикрепляется к белку-рецептору, который участвует в обр-ии канала. Белок протаскивается в полость ЭПР. Но его стартпептид остается в мембране. Далее происходит обработка. Отрезание старт-пептида. Белковая цепь соединяется с олигосахаридами. В цистернах шЭПР обеспечивается сворачивание синт-ных белковых мол-л. В шЭПР происходит сборка липопротеиновых мембран.

38. Строение аппарата Гольджи. Секреторная функция аппарата Гольджи.

АГ – интегрирующая часть метаболической системы эукариотической клетки. В нем происходит обособление и накопление секретируемых продуктов, идут процессы с-за и модификации в-в с последующей их сортировкой. Он осуществляет процессы секреции и снабжает гидролазами лизосомы.

Его основа – диктиосома. Она включает стопку уплощенных цистерн, транспортные мембранные пузырьки, вакуоли и трубчатые структуры. АГ мб представлен как единичными диктиосомами, так и целой системой диктиосом, которы расположены в разных уч-ках цитоплазмы либо изолировано друг от друга, либо связаны между собой мембранными каналами.

АГ поляризован. Вертикальная поляризация – цис-полюс (формирующаяся сторона), транс-полюс (зрелая сторона), промежуточная часть. Цистерны на цис-полюсе обр-ют цис-компартмент. Они примыкают к ЭПР. В них с помощью транспортных пузырьков поступают в-ва, синтезированные ЭПР. В-ва транспортируются к транс-полюсу, к нему прилегате транс-сеть АГ. В-ва покидают АГ в составе мембранных пузырьков, обр-ся на транс-полюсе и обеспечивающих их доставку.

Секреция.В-ва выводятся из клетки одним из двух путей: в р-те конститутивной секреции либо благодаря регулируемой секреции. Мех-м регулируемой секреции хар-н для секреторных клеток. В этом случае белки избирательно упаковываются и отделяются от АГ в составе секреторных пузырьков. Секрет высвобождается из клетки только после сигнала (гормон/нейромедиатор). При конститутивной секреции, которая хар-на для всех клеток, от АГ непрерывным потоком отделяются транспортные пузырьки, доставляющие секрет к плазмолемме (гликокаликс, гликопротеины, протеогликаны).

39. Модификация белков в аппарате Гольджи. Сортировка белков в аппарате Гольджи.

Каждая цистерна АГ является специализированной системой со своим набором фер-тов и происходящими химическими р-ями. Белки, поступающие в ЭПР, подвергаются поэтапной модификации в разных компартментах АГ. В первую очередь продолжается преобразование олигосахаридных компонентов в гликопротеинах, что лежит в основе их дальнейшей сортировки.

Процессинг всех лизосомных фер-тов происходит в цис-компартменте и состоит в обязательном фосфорилировании их олигосахаридного и состоит в обязательном фосфорилировании их олигосахаридного компонента, что приводит к обр-ю особой маннозо-6-фосфатной группировки. Она становится меткой гидролаз и позволяет отделить их от белков.

Модификация олигосахаридов включает удаление остатков моносахаридов и наращивание олигосахаридных цепей. В некоторых клетках АГ син-ет и секретирует полисахариды. Растительная клетка – пектин. Этап процессинга – частичное расщепление молекулы (протеолиз). Образование активных молекул из неактивных. Мб обр-е коротких пептидов из длинных.

Сортировка: в транс-сети АГ. Разделение белков и направление в места назначения. Отбор гидролаз – соединение с рецепторами в мембране транс-сети. Рецепторы узнают и связывают маннозо-6-фосфатные метки лизосомных фер-тов. В рез-те гидролазы отделяются от остальных белков и собираются в окаймленные транспортные пузырьки, отрываются от АГ, утрачивают кайму, сливаются с лизосомами.

маннозо-6-фосфатные рецепторы возращаются обратно в АГ в составе мембранных пузырьков, открывающихся от эндолизосом.

40. Лизосомы. Образование, строение и функции. Морфологическая гетерогенность лизосом. Лизосомные патологии.

Лизосома —Эти одномембранный органоид . Пузырьки с набором из 50 гидролитических фер-тов, активных в кис. Ср. Мембрана лизосомы образует устойчивый барьер к действию гидролаз и предотвращающих их утечку. Мембрана содержит АТФзависимый протонный насос , который осуществляет закисление среды внутри лизосомы.

Гидролазы синтезируются рибосомами на шЭПС. Поступают в АГ, где происходит модификация их олигасахаридов(маркер- маннозо-6-фосфат).

В тран-сети АГ гидролазы взаимодействуют с рецепторами и упаковываются в пузырьки => первычные лизосомы( гидролазы в них не активны, т.к.связаны срецепторами). Гидролазы активизируются в зрелых лизосомах(втор. Лизосомы),где присуствуют субстраты для расщепления и создаётся кислая среда .

Гидролазы отделяются от рецепторов, активируются и расщепляются макромалекулы до мономеров.Мономеры путём облегчённой диффузии происходит в цитозоле. Используются для своих белков синтезом или расщепляются на энергию.

Непереваренные остатки накапливаются и превращаются в пост лизосомы. Содержимое либо сохраняется до её гибили либо выводится путём экзоцитоза.

Функциями лизосом являются:

переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток)

аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки

автолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток). Пример: При превращении головастика в лягушку, лизосомы,