Вопрос 14

Структурно – функциональная характеристика цитоскелета.

В течение 100 лет основным отличительным признаком эукариотической клетки считалось наличие в ней ядра. В последние 20 лет, благодаря интенсивному развитию клеточной и молекулярной биологии, выявлен ряд глобальных отличительных черт эукариотических организмов /Уотсон, 1978/. В числе этих черт важное место занимают выработанные на разных этапах эволюции механизмы, обеспечивающие двигательные и опорные функции эукариотических клеток.

Цитоскелет – внутренняя система опоры клетки, представлена микротрубочками,микрофиламентами,промежуточнымифиламентами. Функции цитоскелета: опорно – каркасная, двигательная, транспортная, участие в клеточном делении.

Микротрубочки. Определяют форму клетки и расположение органелл. Из них сформированы центриоли (9 треплетов). Центриоли образуют клеточный центр, с которым связан центр организации микротрубочек. Миктротрубочки осуществляют внутриклеточный транспорт, двумя путями. 1) За счет сборки – разборки микротрубочек (транспортируемое вещество передвигается как по рельсам); 2) С использованием транспортных белков (динеин,кинезин). Эти белки одним своим концом цепляются к транспортируемому веществу, а другим – к микротрубочке, и процесс пошёл. Динеин переносит все вещества в направлении от периферии к центру. Кинезин – наоборот, к периферии от центра.

Диаметр микротрубочек – около 25 нанометров. В основе их лежит белок тубулин, который есть в составе любых эукариотических клеток, представляют из себя белковое семейство. Идентифицировано 5тубулинов (альфа – тубулин (в центриолях и жгутиках, микротрубочках), бетта – тубулин (микротрубочки, центриоли, жгутики), гамма – тубулин (в центросоме), дельта – тубулин (в базальном тельце жгутика, в межцентриолярном пространстве), эпсилон – тубулин (в перицентриолярном материале центросом)).

Микротрубочки полярны,динамичны, постоянно «разбираются – собираются», живут около 10 – ти минут. Процесс сборки – разборки энергозависим, необходингуанозинтрифосфат.

Промежуточные филаменты.

Диаметр около 10 – ти нанометров. Стабильны, различны по химической природе, находятся в частях клетки, которые подвержены нагрузке. Они тканеспецифичны: в эпителии – кератиновые, в соединительной ткани – виментиновые, в мышцах – десминовые, в нервной ткани – нейрофиламенты, в ядре – ламины.

Все промежуточные филаменты сходны по молекулярной организации, имеют спиральную часть и концевые домены, в связи с этим обладают способностью к самосборкебезучастиябелков и беззатратэнергии (!).

Функция их – только опорная.

Микрофиламенты.

Диметр около 7 – ми нанометров. Участвуют в формировании формы клеток, и в движении клеток. Имеют + и – концы, идёт процесс сборки – разборки

Вопрос 15

Эндоплазмати́ческий рети́кулум (ЭПР) (лат. reticulum — сеточка) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Впервые эндоплазматический ретикулум был обнаружен американским учёным К. Портером в 1945 году посредством электронной микроскопии.

Строение.Эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлённой сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей площади всех мембран клетки.Мембрана ЭПР морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости эндоплазматического ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. Мембраны ЭПС обеспечивают активный транспорт ряда элементов против градиента концентрации. Нити, образующие эндоплазматический ретикулум, имеют в поперечнике 0,05—0,1 мкм (иногда до 0,3 мкм), толщина двухслойных мембран, образующих стенку канальцев, составляет около 50 ангстрем (5 нм, 0,005 мкм). Эти структуры содержат ненасыщенные фосфолипиды, а также некоторое количество холестерина и сфинголипидов. В их состав также входят белки.

Трубочки, диаметр которых колеблется в пределах 0,1—0,3 мкм, заполнены гомогенным содержимым. Их функция — осуществление коммуникации между содержимым пузырьков ЭПС, внешней средой и ядром клетки.Эндоплазматический ретикулум не является стабильной структурой и подвержен частым изменениям.

Выделяют два вида ЭПР:

гранулярный эндоплазматический ретикулум;

агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум.

На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР.

Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке.

Функции эндоплазматического ретикулума.При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов и стероидов. Для ЭПС характерно также накопление продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например после митоза). Эндоплазматический ретикулум содержит внутриклеточный запас кальция, который является, в частности, медиатором сокращения мышечной клетки. В клетках мышечных волокон расположена особая форма эндоплазматического ретикулума — саркоплазматическая сеть.

Функции агранулярного эндоплазматического ретикулума.Агранулярный эндоплазматический ретикулум участвует во многих процессах метаболизма. Также агранулярный эндоплазматический ретикулум играет важную роль в углеводном обмене, нейтрализации ядов и запасании кальция. Ферменты агранулярного эндоплазматического ретикулума участвуют в синтезе различных липидов и фосфолипидов, жирных кислот и стероидов. В частности, в связи с этим в клетках надпочечников и печени преобладает агранулярный эндоплазматический ретикулум.

Синтез гормонов.К гормонам, которые образуются в агранулярной ЭПС, принадлежат, например, половые гормоны позвоночных животных и стероидные гормоны надпочечников. Клетки яичек и яичников, ответственные за синтез гормонов, содержат большое количество агранулярного эндоплазматического ретикулума.

Накопление и преобразование углеводов.Углеводы в организме накапливаются в печени в виде гликогена. Посредством гликолиза гликоген в печени трансформируется в глюкозу, что является важнейшим процессом в поддержании уровня глюкозы в крови. Один из ферментов агранулярного ЭПС отщепляет от первого продукта гликолиза, глюкоза-6-фосфата, фосфогруппу, позволяя таким образом глюкозе покинуть клетку и повысить уровень сахаров в крови.

Нейтрализация ядов.Гладкий эндоплазматический ретикулум клеток печени принимает активное участие в нейтрализации всевозможных ядов. Ферменты гладкого ЭПР присоединяют к молекулам токсичных веществ гидрофильные радикалы, в результате чего повышается растворимость токсичных веществ в крови и моче, и они быстрее выводятся из организма. В случае непрерывного поступления ядов, медикаментов или алкоголя образуется большее количество агранулярного ЭПР, что повышает дозу действующего вещества, необходимую для достижения прежнего эффекта.

Роль ЭПС как депо кальция.Концентрация ионов кальция в ЭПС может достигать 10−3 моль, в то время как в цитозоле составляет порядка 10−7 моль (в состоянии покоя). Под действием инозитолтрифосфата и некоторых других стимулов кальций высвобождается из ЭПС путем облегченной диффузии. Возврат кальция в ЭПС обеспечивается активным транспортом. При этом мембрана ЭПС обеспечивает активный перенос ионов кальция против градиентов концентрации больших порядков. И приём, и освобождение ионов кальция в ЭПС находится в тонкой взаимосвязи с физиологическими условиями.

Концентрация ионов кальция в цитозоле влияет на множество внутриклеточных и межклеточных процессов, таких как активация или инактивация ферментов, экспрессия генов, синаптическая пластичность нейронов, сокращения мышечных клеток, освобождение антител из клеток иммунной системы.

Саркоплазматический ретикулум.Особую форму агранулярного эндоплазматического ретикулума, саркоплазматический ретикулум, представляет собой ЭПС в мышечных клетках, в которых ионы кальция активно закачиваются из цитоплазмы в полости ЭПР против градиента концентрации в невозбуждённом состоянии клетки и освобождаются в цитоплазму для инициации сокращения.

Функции гранулярного эндоплазматического ретикулума.Гранулярный эндоплазматический ретикулум имеет две функции: синтез белков и производство мембран.

Синтез белков.Белки, производимые клеткой, синтезируются на поверхности рибосом, которые могут быть присоединены к поверхности ЭПС. Полученные полипептидные цепочки помещаются в полости гранулярного эндоплазматического ретикулума (куда попадают и полипептидные цепочки, синтезированные в цитозоле), где впоследствии правильным образом обрезаются и сворачиваются. Таким образом, линейные последовательности аминокислот получают после транслокации в эндоплазматический ретикулум необходимую трёхмерную структуру, после чего повторно перемещаются в цитозоль.

Синтез мембран.Производством фосфолипидов ЭПР расширяет собственную поверхность мембраны, которая посредством транспортных везикул посылает фрагменты мембраны в другие части мембранной системы.