Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.

?

Previous Entry | Next Entry

andreas_zarus   Для того, чтобы вся клеточная анатомия, которую мы уже описали в предыдущих частях держалась на своем месте, сохраняла свою форму и пространственную организацию, а также для того чтобы осуществлять передвижение описанных органелл в те области клетки в которых они наиболее необходимы, да и чего мелочиться – передвигать саму клетку, уж если ей это надо, для всех этих потребностей клетке необходима опорно-двигательная система – цитоскелет. Цитоскелет необходим клетке точно так же как и кости человеческому телу для того чтобы мы не растекались по всей доступной поверхности, а сохраняли свою привычную форму тела и перемещали себя в пространстве.Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник: yellowtang.org   Предположение о том, что форма клетки поддерживается пучками тончайших волокон, впервые было высказано в 1903 году русским биологом Николаем Константиновичем Кольцовым, который посмел сделать такое предположение нисколько при этом, не опираясь на предшествующие труды Ленина, Троцкого и Бухарина, за что, увы, и поплатился. Был приговорён верховным ревтрибуналом в числе девятнадцати обвиняемых к расстрелу, однако расстрел был заменён, по одним данным, на условное тюремное заключение на пять лет, по другим, — на концентрационный лагерь до конца гражданской войны.Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.   Скелет клетки состоит из множества цепей линейных белковых полимеров, которые соединяясь между собой, образуют волокна, а с помощью прочих вспомогательных белков и более сложные структуры пучки и сети, распределенные по объему цитоплазмы образуя такую динамически изменяющуюся трехмерную сеть, которая в целом, несколько напоминает губку.В ячейках этой сети и находятся клеточные органеллы.Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник: cellsignal.com В скелете клетки выделяют волокна трех типов:

Микрофиламенты

   Микрофиламенты, как следует из их названия, это самые тонкие волокна из всех существующих в клетке, построены из белка актина. Актин – самый распространенный в клетке белок он встречается в клетке как в форме отдельной молекулы округлой формы – мономера, так и в виде полимера – фибриллы, представляющей собой длинную цепочку, собранную из отдельных мономеров.Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник: oregonstate.edu   Эта длинная нить или фибрилла, не функционирует однако как палка распорка, эта нить постоянно собирается на одном ее конце – плюс конце и постоянно разбирается на другом – минус конце, этот эффект называется тредмиллинг. Энергии на эти процессы уходит, конечно, масса.Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник:keywordpicture.com   Если процессы сборки и разборки молекулы уравновешены, то длинна фибриллы остается постоянной, если нет, то она удлиняется или укорачивается соответственно. Управляя процессами удлинения и укорочения, клетка получает возможность поддерживать или изменять свою форму. В клетках нити актина располагаются в основном непосредственно под цитоплазматической мембраной…Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник: proteinatlas.orgобразуя густую сеть…Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.Источник: course1.winona.eduкоторая сообщает цитоплазматической мембране некоторую упругость. Помимо этого, в некоторых клетках нити актина формируют каркас для микроворсинок…Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.цель которых – увеличить поверхность клеточной мембраны…Источник:studyblue.comчто особенно важно, например, в эпителиальных клетках кишечника, для всасывания воды и питательных веществ…Источник:medcell.med.yale.edu   В мышечных клетках нити актина служат точкой приложения другого белка – миозина, взаимодействуя между собой, эти два белка являются основой для мышечного сокращения.

Микротрубочки

   Микротрубочки это самые толстые и упругие компоненты клеточного скелета, представляют собой полые цилиндрические или трубчатые белковые полимеры, построенные из мелких округлых мономеров белка тубулина.   Именно количество и пространственное расположение микротрубочек определяют форму клетки, то есть, будет ли она цилиндрическая, плоская или кубическая. В отличие от актина, микротрубочки распределены обычно довольно равномерно по всему объему клетки и определяют пространственное расположение мембранных органелл – митохондрий, цистерн эндоплазматической сети, ядра, цистерн эндоплазматической сети, комплекса Гольджи и прочих лизосом.Источник:www.proteinatlas.org   Помимо того, что к микротрубочкам крепятся органеллы, микротрубочки также являются своего рода клеточной железной дорогой, по которой при помощи специальных транспортных белков – кинезинов, эти органеллы путешествуют по клетке.Источник: «The Inner Life of the Cell» from Harvard University   Другой важной функцией, которая осуществляются посредством микротрубочек, является транспортная функция. Микротрубочки объединяясь между собой, способны образовывать такие образования как реснички и жгутики. Среди клеток известных своими ресничками особенно известны реснички мерцательного или реснитчатого эпителия дыхательных путей, согласованное биение которых способствует эвакуации слизи из дыхательных путей, вместе с пылью и бактериями.Источник: studyblue.com   При длительном курении, количество этих ресничек уменьшается, что нарушает этот транспорт, в результате секрет слизистых желез начинает задерживаться, способствуя развитию хронического воспаления дыхательных путей. Эти реснички намного длиннее, чем микроворсинки, как видно на этой микрофотограмме, полученной при помощи сканирующего электронного микроскопа пучок длинных щупалец это реснички, а ковер из мелких круглых шариков на которых эти щупальца растут это поверхность эпителиальных клеток покрытая микроворсинками. Charles Daghlian, Источник:remf.dartmouth.edu   Микротрубочки также образуют жгутики, по своему ультраструктурному строению жгутики совершенно такие же, как и реснички…Авторы: Louisa Howard, Michael Binder Источник: remf.dartmouth.edu…только несколько длиннее и, кроме того, осуществляют немного более сложный паттерн движения. То есть если реснички просто двигаются вперед и назад, то жгутики осуществляют пропеллерообразные движения, позволяя такой клетке как сперматозоид добираться до своей любимой яйцеклетки преодолевая гигантские по его меркам расстояния… Lutz Slomianka, Источник:lab.anhb.uwa.edu.au   Другим важным предназначением микротрубочек является участие в процессах деления клетки, именно микротрубочки формируют веретено деления, разделяя удвоившийся генетический материал ровно на две половины, между двумя образующимися клетками. Patricia Wadsworth, University of Massachusetts Amherst, MA, USA, 2007 Olympus BioScapes Digital Imaging Competition Источник:olympusbioscapes.com

Промежуточные филаменты.

   Третий вид волокон образующих опорно-двигательную систему клетки это промежуточные филаменты, промежуточные они потому, что по своей толщине занимают промежуточное положение между микротрубочками и микрофиламентами. Промежуточные филаменты это очень разнообразная популяция филаментов, биохимический состав и расположение которых в клетке отличается в разных типах клеток, как здесь…Источник: proteinatlas.orgЗдесь…Источник: proteinatlas.orgИли здесь …Источник: proteinatlas.org…что дает возможность, используя иммуногистохимические методики выявить исходный орган или ткань, даже при низкодифференцированных раках. Промежуточные филаменты имеют структуру, напоминающую закрученный канат и выполняют в клетке самые разнообразные функции связанные с прикреплением движением и опорой.   Так, например, в клетках кожи промежуточные филаменты участвуют построении одного из типов клеточных контактов, а именно десмосом — образований, при помощи которого клетки плотно прикрепляются друг к другу и к подлежащей базальной мембране,Источник:tissupath.com.au и благодаря которым у нас не слезает кожа…Источник: Fawcett DW, The Cell: An Atlas of Fine Structure, WB Saunders, Philadelphia, 1966, p. 371. columbia.edu…при разрушении этих структур, между клетками начинает скапливаться межклеточная жидкость, и эпидермис отслаивается в виде пузырей, примерно, так как представлено на гистологическом препарате на фотографии ниже, где изображен край такого пузыря при наследственном заболевании, называемом буллезный эпидермолиз, когда в результате отсутствия десмосом фиксирующих эпидермис к базальной мембране эпидермис отслаивается даже при незначительном смещении, отсюда другое название этого заболевания – «люди бабочки» кожа которых опадает с такой же легкостью при любом прикосновении как «пыльца» с крыльев бабочки.Источник: medcell.med.yale.edu

  • Массачусетс, СШАФиладельфия, Штат Миссисипи, США

Каркасно-двигательная система и ее биологическое значение

Каркасно-двигательная система (цитоскелет) клетки, подобно скелету и мышечной системе организма, осу­ществляет фиксацию составных частей клетки в определенном положении и обеспечивает клеточные формы дви­жения. Большую роль эта система играет также в процессах, связанных с делени­ем клетки. Опорно-двигательная систе­ма клетки образована тремя основными элементами: микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами.

Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки. Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.

Указанные элементы входят также в состав ряда других более сложно организованных органелл (ресничек, жгутиков, микро­ворсинок, клеточного центра) и клеточ­ных соединений (десмосом и др.).

Микротрубочки — полые цилиндры: диаметром 22—28 нм, длина которых: широко варьирует. Их стенка состоит из спиралевидно уложенных нитей — протофиламентов толщиной 5 нм, об­разованных глобулярными белками — тубулинами.

Молекула тубулина пред­ставляет собой гетеродимер, состоящий из двух разных субъедниц: α-тубулина и β-тубулина, которые при ассоциации образуют собственно белок тубулин. Такая конструкция обеспечивает необходимую прочность микротрубочек при минимальной их массе.

Микротрубочки очень лабильные структуры постоянно находящиеся в состоянии полимеризации и деполимеризации их концевых участков.

У большинства микротрубочек один конец, обозначаемый как минус («-») закреплен, а другой конец — плюс («+») — свободен и участвует в их удлинении в результате реакций полимеризации и деполимеризации тубулинов.

Большую роль в образовании микротрубочек играют особые мелкие сферические тельца — сателлиты (oт англ. satellite — спутник), которые называют также центрами организации микротрубочек. Сателлиты содержатся в клеточном центре и базальных тель­цах ресничек.

Микротрубочки обеспечивают вну­триклеточный транспорт и направленное перемещение секреторных, транс­портных пузырьков, органелл и других структур клетки.

Движение указанных частиц вдоль микротрубочек осуществляется «боковыми ручками», специальными молекулярными структура­ми, образованными разнообразными крупными «моторными» белками ки­незинами и динеинами, ассоциирован­ными с микротрубочками.

Кинезины переносят транспортные, секреторные пузырьки и органеллы клетки от центра ее к периферии, динеины — от пе­риферии к центру. Боковая ручка избирательно связывается с определенной частицей и, изгибаясь, передает ее на следующую ручку и т. д. Благодаря со­пряженным волнообразным движениям таких ручек частица передвигается вдоль микротрубочки.

Читайте также:  Профаза митоза клетки. Метафаза. Анафаза. Телофаза.

Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.

В клетках животных микротрубочки участвуют в образовании центриолей, базальных телец, аксонем, ресничек и жгутиков. В делящихся клетках они образуют веретено деления.

Колхицин, винбластин и другие препараты, способные нарушать процесс полимериза­ции тубулинов и рост микротрубочек, препятствуют расхождению хромосом к полюсам клетки при митозе и мейозе и вызывают избирательную гибель быстроделящихся клеток.

Поэтому некоторые из таких веществ используются для химиотерапии опухолей.

Микрофиламенты представляют собой тонкие белковые нити диаметром 5-7 нм, состоящие из двух спирально закрученных нитей, образованных глобулярным белком — актином. На долю этого белка приходится более 10 %всех белков клетки.

При образовании микрофиламентов мономерная форма актина первоначально полимеризуется с образованием актиновых димеров и затем тримеров. Дальнейший рост микрофиламентов осуществляется путем присоединения актиновых моно­меров к обоим концам актинового фи- ламента.

В клетке микрофиламенты организованы в высокоупорядоченные структуры двух типов: актиновые пуч­ки, состоящие из параллельно располо­женных нитей, и актиновые сети.

В об­разовании актиновых пучков и актиновых сетей и связи их с другими структу­рами клетки, например плазматической мембраной, значительную роль играют различные актин-связывающие белки. В животных клетках микрофиламенты образуют хорошо развитую кортикаль­ную сеть, расположенную под плазмалеммой и составляющую основу субмебранного комплекса поверхностного аппарата клетки.

Микрофиламенты обеспечивают сократительные функции. Участвуют в образовании псевдоподий, сократи­тельного кольца при делении клетки. Принимают участие в формировании микроворсинок и структур, обеспечивающих межклеточные контакты.

Промежуточные филаменты об­разованы жесткими и прочными бел­ковыми волокнами, перевитыми по­парно или по трое между собой, кото­рые соединяются боковыми сшивками в длинный тяж, похожий на канат.

По своему диаметру (8—10 нм) занима­ют промежуточное положение между микрофиламентами и микротрубоч­ками.

В отличие от микротрубочек и микрофиламентов, полимерные мо­лекулы которых построены из одного типа мономеров, промежуточные фи­ламенты состоят из различных белков, специфичных для разных типов клеток.

Мономером промежуточных филаментов служит полипептид, в котором вы­деляют центральный домен, состоящий примерно из 350 аминокислот, а также «голову» и «хвост», расположенные соответственно на N—С-концах белковой молекулы и имеющие вариабельные размеры. Последовательность этапов сборки промежуточных филаментов представлена на рисунке:

Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.

Промежуточные филаменты, по сравнению с микротрубочками и ми­крофиламентами, отличаются большой стабильностью и устойчивостью. Рас­полагаются промежуточные филаменты в цитоплазме клеток обычно параллель­но поверхности клеточного ядра.

Хотя строение промежуточных филаментов в клетках различных типов сходно, они существенно различаются по своей мо­лекулярной массе и химической при­роде. В клетках человека различают 6 основных классов промежуточных филаментов.

Идентификация их имеет большое значение в диагностике опу­холей для выявления тканевой принад­лежности опухолевых клеток.

Промежуточные филаменты под­держивают форму клетки и противо­стоят растягивающим механическим воздействиям. Кроме того, они удер­живают, «заякоривают» ядро и некото­рые органеллы в клетке. Особый класс промежуточных филаментов образует ядерную пластинку — ламину.

Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 429; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Опорно-двигательная система клетки (цитоскелет); компонентный состав, особенности организации и выполняемые функции

Цитоскелет – это система внутриклеточных компонентов, которые формируют структурную основу клетки. Функции цитоскелета достаточно разнообразны и заключаются в поддержании размеров и формы клеток и внутриклеточных структур, перемещении органоидов, сокращении и активном движении клеток.

Все компоненты цитоскелета состоят из специфических белков, которые способны формировать высокодинамичные супрамолекулярные структуры. Хотя в живой клетке цитоскелет представляет собой единую систему, его компоненты можно разделить на микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные филаментыи микротрабекулярную сеть.

Микрофиламенты (актиновые микрофиламенты, МФ) — нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток.

В мышечных клетках их также называют «тонкие филаменты» (толстые филаменты мышечных клеток состоят из белка миозина).

Под плазматической мембраной микрофиламенты образуют трёхмерную сеть, в цитоплазме клетки формируют пучки из параллельно ориентированных нитей или трехмерную сеть. Имеют диаметр около 6-8 нм.

Микрофиламенты состоят из двух перекрученных цепочек из молекул глобулярного белка актина, имеют диаметр около 7-8 нм. Как и микротрубочки (и в отличие отпромежуточных филаментов), микрофиламенты обладают полярностью.

Это означает, что два их конца (обозначаемые как + -конец и — -конец) неравноценны по своему строению, способности присоединять новые молекулы актина и другим свойствам.

В мышечных клетках + -концы МФ прикрепляются к Z-линиям саркомеров, — -концы свободны.

  • · изменении формы клетки при распластывании,
  • · прикреплении к субстрату,
  • · циклозе в растительных клетках.
  • · перемещении везикул в клетках животных и растений
  • · Места опосредованного прикрепления некоторых мембранных белков-рецепторов.
  • · Формирование сократительного кольца при цитотомии в животных клетках.
  • · В клетках кишечника позвоночных — поддержание микроворсинок.

Другой пример функции актина относится к эпителиальным клеткам. Многие из них, в том числе и всасывающие клетки кишечника, имеют на своей апикальной поверхности многочисленные микроворсинки, которые увеличивают площадь обмена между клеткой и средой.

Микроворсинка представляет собой вырост плазмолеммы эпителиальной клетки высотой 1 мкм и диаметром около 100 нм. Внутри микроворсинки имеется пучок из 30 актиновых микрофиламентов толщиной по 7 нм.

На вершине микроворсинки микрофиламенты прикреплены к плазмолемме с помощью a-актинина, а противоположный конец пучка микрофиламентов вплетен в сеть из спектрина. Между актиновыми микрофиламентами располагаются поперечные сшивки из фимбрина и фасцина.

Микроворсинки содержат механохимический белок минимиозин, молекулы которого связывают микрофиламенты с плазмолеммой или с поперечными сшивками. При взаимодействии актина с минимиозином микроворсинки могут изменять свою высоту, что обеспечивает регуляцию площади поверхности обмена клетки со средой.

Микротрубочки представляют собой полые неветвящиеся фибриллы диаметром 25 нм и длиной до нескольких микрометров. В интерфазной клетке одиночные и собранные в рыхлые пучки микротрубочки располагаются по всему объему цитоплазмы.

Микротрубочки образуют регулярные структуры в составе клеточного центра, ресничек и жгутиков.

В делящихся митозом или мейозом клетках микротрубочки формируют веретено деления.

Подобно микрофиламентам микротрубочки являются линейными полимерами. Они построены из молекул белка тубулина, которые содержат две субъединицы — a и b. Обе субъединицы тубулина имеют одинаковую молекулярную массу 55 кД.

Полимеризация микротрубочек сопровождается гидролизом ГТФ и происходит путем наращивания молекул тубулина на обоих концах затравки. Аналогично микрофиламентам концы микротрубочек полимеризуются с разной скоростью.

Центриолиэто мелкие полые цилиндры (длиной 0,3-0,5 мкм и около 0,2 мкм в диаметре), встречающиеся в виде парных структур почти во всех животных клетках. Каждая центриоль построена из девяти триплетов микротрубочек.

В начале деления ядра центриоли удваиваются и две новые пары центриолей расходятся к полюсам веретена — структуры, по экватору которой выстраиваются перед своим расхождением хромосомы. Само веретено состоит из микротрубочек («нитей веретена»), при сборке которых центриоли играют роль центров организации.

Микротрубочки регулируют расхождение хроматид или хромосом. Осуществляется это за счет скольжения микротрубочек. В клетках высших растений центриоли отсутствуют, хотя веретено в них при делении ядра образуется.

Возможно, что в этих клетках имеются какие-то очень мелкие центры организации микротрубочек, не выявляемые даже при помощи электронного микроскопа.

Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.

Базальные тельца, реснички и жгутики

Реснички и жгутики идентичны по своему строению, но жгутики длиннее ресничек. Обе эти органеллы представляют собой выросты клеток. Движутся они либо однонаправленно (биение ресничек), либо волнообразно (движения жгутиков).

Служат реснички и жгутики как для передвижения отдельных клеток, так и для того, чтобы перегонять жидкость вдоль поверхности клеток (так перегоняют реснички слизь в дыхательных путях). В основании каждой реснички и жгутика всегда обнаруживается базальное тельце.

По своему строению базальные тельца идентичны центриолям и можно думать, что они образуются путем удвоения центриолей. Вероятно, они также действуют как центры организации микротрубочек, потому что ресничкам и жгутикам тоже свойственно характерное расположение микротрубочек («9 + 2»).

В ресничках и жгутиках движение осуществляется за счет скольжения микротрубочек.

Внутриклеточный транспорт Микротрубочки участвуют также в перемещении различных клеточных органелл, например в перемещении пузырьков Гольджи к формирующейся клеточной пластинке (рис. 5.30).

В клетке идет непрерывный транспорт: перемещаются пузырьки Гольджи, направляются к аппарату Гольджи пузырьки, отпочковывающиеся от ЭР, движутся лизосомы, митохондрии и другие органеллы.

Читайте также:  Преимущества живых противовирусных вакцин. Ранняя защита после вакцинации.

Все это движение приостанавливается, если повреждена система микротрубочек.

Промежуточные филаменты

Промежуточные филаменты (ПФ) строятся из фибриллярных мономеров. Поэтому основная конструкция промежуточных филаментов напоминает канат, имеющий толщину около 8—10 нм.

Они локализуются главным образом в околоядерной зоне и в пучках фибрилл, отходящих к периферии клеток и располагающихся под плазматической мембраной.

Встречаются промежуточные филаменты во всех типах клеток животных, но особенно они обильны в тех клетках, которые подвержены механическим воздействиям: клетки эпидермиса, нервные отростки, гладкие и исчерченные мышечные клетки. В клетках растений ПФ не обнаружены.

В состав промежуточных филаментов входит большая группа изобелков (родственных белков), которую можно разделить на четыре типа.

Первый тип составляют кератины, кислые и нейтральные, встречающиеся в эпителиальных клетках; они образуют гетерополимеры из этих двух подтипов. Кератины, кроме того, имеют, некоторую гетерогенность, зависящую от тканевого источника.

Так, в эпителиях встречается до 20 форм кератинов, 10 форм других кератинов найдено в волосах и ногтях. Молекулярная масса кератинов колеблется от 40 до 70 тыс.

Второй тип белков ПФ включает в себя три вида белков, имеющих сходную молекулярную массу (45—53 тыс.). Это — виментин, характерный для клеток мезенхимного происхождения, входящий в состав цитоскелета клеток соединительной ткани, эндотелия, клеток крови.

Десмин характерен для мышечных клеток, как гладких, так и исчерченных. Глиальный фибриллярный белок входит в состав ПФ некоторых клеток нервной глии — в астроциты и некоторые шванновские клетки. Периферинвходит в состав периферических и центральных нейронов.

Третий тип — белки нейрофиламентов (молекулярная масса от 60 до 130 тыс.), встречается в аксонах нервных клеток.

И наконец, четвертый тип — белки ядерной ламины. Хотя эти последние имеют ядерную локализацию, они сходны по строению и свойствам со всеми белками промежуточных филаментов.

ПФ в ряде случаев обеспечивают механическую прочность клеток, их отростков или эпителиальных слоев. Они участвуют в образовании межклеточных контактов —десмосом и гемидесмосом.

Микротрабекулярная сеть

Микротрабекулярная сеть состоит из фибрилл, которые прикреплены к уплотнениям на различных органоидах клетки. В отличие от других компонентов цитоскелета они гетерогенны, различаясь между собой как по диаметру, так и по длине.

Микротрабекуы состоят из специфических белков. Один из таких белков, спазмин, был выделен из клеток простейших, где он участвует в изменении формы клетки в зависимости от концентрации кальция.

Впоследствии спазмин обнаружили также в клетках млекопитающих вблизи клеточного центра.

3. Строение, свойства и функции биологических мембран.

Кле́точная мембра́на (также цитолемма, плазмалемма, или плазматическая мембрана) — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов.

Отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определённые условия среды.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») части.

При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу.

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны).

  1. Ф-ции:
  2. · Барьерная
  3. · Транспортная
  4. · матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.
  5. · Механическая
  6. · рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами
  7. · ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами.

· осуществление генерации и проведения биопотенциалов. С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.

· маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку.

Структура

Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол.

Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться.

Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Рядом с белками находятся аннулярные липиды — они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол,фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем — фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол.

Переход отдельной молекулы из одного слоя в другой (так называемый флип-флоп) затруднён, но может происходить спонтанно, примерно раз в 6 месяцев или с помощью белков-флиппаз и скрамблазы плазматической мембраны.

Если в наружном слое появляется фосфатидилсерин, это является сигналом для макрофагов о необходимости уничтожения клетки.

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны в известной мере активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет.

Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз.

Два первых процесса носят пассивный характер, то есть не требуют затрат энергии; два последних — активные процессы, связанные с потреблением энергии.

Избирательная проницаемость мембраны при пассивном транспорте обусловлена специальными каналами — интегральными белками. Они пронизывают мембрану насквозь, образовывая своего рода проход. Для элементов K, Na и Cl есть свои каналы.

Относительно градиента концентрации молекулы этих элементов движутся в клетку и из неё. При раздражении каналы натриевых ионов раскрываются, и происходит резкое поступление в клетку ионов натрия. При этом происходит дисбаланс мембранного потенциала. После чего мембранный потенциал восстанавливается.

Каналы калия всегда открыты, через них в клетку медленно попадают ионы калия.

Опорно – двигательная система клетки(микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные филаменты)

Микротрубочки – содержатся в эукариотических клетках, полые цилиндрические органеллы диаметром 25 нм, толщина стенки – 5 нм, построены из спирально упакованных глобулярных субъединиц белка тубулина.

Растут микротрубочки с одного конца путем добавления тубулиновых субъединиц.

Функции: опорная; образуют веретено деления; обеспечивают расхождение хромосом к полюсам клетки; отвечают за перемещение клеточных органелл.

Микрофиламенты – очень тонкие белковые нити диаметром 5-7 нм (под плазматической мембраной, в ложноножках подвижных клеток, в микроворсинках эпителия кишечника).

Состоят из белка актина (10-15%) – длинные тонкие фибриллы (диаметр 6нм), состоящие из двух, спирально закрученных нитей глобулярных молекул.

В гиалоплазме имеются также нити белка миозина, которые вместе с актиновыми микрофиламентами образуют сокращающийся комплекс. Функции: вместе с микротрубочками обеспечивают двигательную активность гиалоплазмы; участвуют в эндоцитозе; в образовании перетяжки при делении клеток животных; обеспечивают амебоидное движение.

Промежуточные филаменты ( диаметр 8-10 нм) – образованы молекулами разных фибриллярных белков, имеют вид канатиков. Функции: опорная (эпидермис, аксоны нервных клеток, мышечные волокна); участвуют в движении и в образовании цитоскелета.

Ж г у т и к и и р е с н и ч к и — подвижные цитоплазматические отростки ,служащие для передвижения всего организма (протисты,ресничные черви ),половых клеток,для транспорта частиц и жидкостей (мерцательный эпителий ).

Ж г у т и к и эукариотических клеток содержат 20 микротрубочек:18 располагаются парами по периферии,2 – в центре.Длина – 100 мкм.Короткие жгутики называются ресничками.

М и о ф и б р и л л ы ( скелетные мышечные волокна,клетки сердечной мышцы и гладкой мускулатуры ) – 0,5 мкм шириной с чередующимися темными и светлыми участками.

Миофибрилла состоит из более тонких нитей – протофибрилл — белковых нитей двух типов – актиновых (7 нм) и миозиновых (16 нм). Цитоплазма мышечного волокна – саркоплазма.

Темные участки – А-диски; светлые – I-диски, которые пересекаются пополам темным Z-диском.

Участок миофибриллы между двумя линиями Z называется саркомером (величина его в расслабленном состоянии 1,8-2,8 мкм). В обе стороны от линии Z отходят актиновые нити, а в середине саркомера – миозиновые нити.

В определенных участках саркомера актиновые и миозиновые нити перекрываются. Там, где нити перекрываются, они образуют диск А, а в районе диска I находятся только актиновые нити. Средняя часть зоны А более светлая – зона Н, которая в свою очередь делится линией М. Скольжение нитей актина и миозина относительно друг друга в присутствии ионов Са и АТФ обеспечивает сокращение мышечного волокна.

%6. Строение и функции ядра. Хромосомы, гаплоидный и диплоидный набор хромосом, постоянство числа и формы.

Читайте также:  Артроцин - инструкция по применению, отзывы, аналоги и формы выпуска (таблетки или капсулы, в том числе форте, гель, крем или мазь) лекарства для лечения артроза, артрита и радикулита у взрослых, детей и при беременности

Большая часть генетической информация, которую передает одно поколение клеток или организмов другому, заключена в ядре клеток. Ядро является обязательным компонентом всех клеток. Химический состав: ДНК (15-30%) и РНК (12%).

Некоторые клетки имеют 2 или более ядер, форма и размеры (5-20мкм в диаметре) ядра зависят от формы и величины клетки и от её функции.

Оболочка интерфазного ядра состоит из двух элементарных мембран (наружной и внутренней), между которыми находится перинуклеарное пространство. В мембранах ядра имеются поры.

Через них идут обменные процессы между ядром и цитоплазмой, регуляция которых и является основной функцией ядерной оболочки. Наружная ядерная мембрана может переходить в стенки каналов эндоплазматической сети.

На наружной ядерной мембране располагаются рибосомы.

Кариолимфа (ядерный сок) представляет собой однородную массу, заполняющую пространство между структурами ядра (хроматином и ядрышками). Она содержит белки,углеводы, нуклеотиды, АТФ и различные виды РНК, участки ДНК, мин. соли и вода. Кариолимфа осуществляет взаимосвязь ядерных структур и обмен с цитоплазмой клетки.

Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеид (ДНП). Это комплекс ДНК и гистоновых белков в отношении 1:1,3.

Хроматин в световом микроскопе выявляется в виде тонких нитей, глыбок, гранул. В процессе митоза, спирализуясь, хроматин образует хорошо видимые интенсивно окрашивающиеся структуры — хромосомы.

В состав хроматина входят также РНК.

Ядрышки (1-2мкм) обычно шаровидной формы (одно или несколько), не окружены мембраной и содержат белки (80%) РНК (10-15%), ДНК (2-12%), липиды, ферменты.

Ядрышки — непостоянные образования, они исчезают в начале деления клетки и восстанавливаются после его окончания. Образование ядрышек связано с участками вторичных перетяжек спутничных хромосом (ядрышковыми организаторами).

В области вторичных перетяжек локализованы гены, кодирующие синтез р-РНК, а в самих ядрышках происходит формирование субъединиц рибосом.

  • Основные функции ядра:
  • 1) хранение и передача генетической информации
  • 2) регуляция процессов жизнедеятельности клетки.

Метафазная хромосома состоит из двух хроматид, соединенных друг с другом в области первичной перетяжки (центромеры). В области первичной перетяжки располагается кинетохор, к которому прикрепляются нити веретена деления.

Хроматида – это молекула ДНК, соединённая с белком в ДНП. Центромера делит хромосому на 2 плеча.

  1. В зависимости от расположения центромеры выделяют хромосомы: 1) акроцентрические — центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое;
  2. 2) субметацентрические — центромера смещена от середины хромосомы, и плечи имеют разную длину;
  3. 3) метацентрические — центромера расположена посередине, и плечи примерно одинаковой длины.

Концевые отделы дистальных участков называются теломерами. Они препятствуют соединению концевых участков хромосом. Некоторые хромосомы могут иметь вторичные перетяжки, отделяющие от хромосомы спутник.

  • Правила хромосом.
  • · Правило постоянства числа хромосом.
  • · Правило парности хромосом.
  • · Правило индивидуальности хромосом.
  • · Правило непрерывности хромосом.
  • Функции хромосом:
  • 1. хранение генетической информации
  • 2. воспроизведение генетической информации
  • 3. передача генетической информации
  • Кариотип — совокупность хромосом соматической клетки (диплоидный набор), характеризующая организм данного вида.

Хромосомы подразделяют на аутосомы (пары одинаковые у обоих полов) и гетерохромосомы, или половые хромосомы, (пара разная у мужских и женских особей).

Например, кариотип человека содержит 22 пары аутосом и две половые: ХХ у женщины и ХY у мужчины (44,ХХ и 44,ХY соответственно).

В соматических клетках организмов содержится диплоидный — 2n (двойной) набор хромосом, а в гаметах — гаплоидный -1n (одинарный).

Идиограмма — это систематизированный кариотип, в котором хромосомы располагаются по мере убывания их величины.

%7. Особенности строения клеток прокариот и эукариот.

Все существующие клетки делят на два типа: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты — доядерные клетки.

1).Наследственный материал которых (нуклеоид) представлен кольцевой молекулой ДНК в гаплоидном наборе.2). Нет белков гистонов. 3).Генетическая информация считывается одновременно (до 80-100% информации генома).

4).Надмембранным образованием является углеводная клеточная стенка. Под ней находится цитоплазматическая мембрана.5). В гиалоплазме клетки содержатся единственные органоиды – рибосомы(70S). S (сведберг) – единица, характеризующая скорость седиментации в центрифуге. Чем больше число S, тем выше скорость седиментации. 6).

Отсутствует цитоскелет и органоиды мембранного строения (их функционально заменяют мезосомы).7). Клетки являются аэробами или анаэробами.8). Размеры 0,1 — 10,0 мкм.9). Способ их размножения — простое деление клетки надвое. 10. пигменты: бактериохлорофилл у бактерий и фикоцианин у цианобактерий. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.

Эукариотические клетки имеют следующие компоненты: 1).оболочку (надмембранные образования, плазмолемма и подмембранные образования), ядро и цитоплазму, в которой расположены органоиды (центриоли – у протистов и животных, у некоторых мхов и папоротников, редко у грибов) и включения. 80S-рибосомы. 2).

Характерен диплоидный набор генетической информации и многократное повторение некоторых генов. 3). ДНК соединена с белками гистонами, поэтому генетическая информация считывается по частям, с разных групп генов, в разном их сочетании, в различных типах клеток и в разное время.4). Способ размножения клеток — митоз или амитоз.

К эукариотам относятся грибы, растения и животные.

%8. Вирусы, особенности их строения и жизнедеятельности. Вирус имму­нодефицита человека. Профилактика СПИДа.

Вирусы представляют собой, вероятно, обособившиеся генетические элементы клеток, которые приспособились к внутриклеточному паразитированию. Они были открыты в 1892 г. русским ученым Д.И.Ивановским. В настоящее время описано около 3000 видов вирусов, поражающих клетки бактерий, растений, животных и человека.

Они являются возбудителями ряда опасных заболеваний: гриппа, гепатита, кори, энцефалита, бешенства, оспы, полиомиелита, свинки, желтой лихорадки, СПИДа, опухолей и др. Их размеры колеблются от 20 до 300 нм. Вне клеток растений и животных вирусы образуют кристаллы, наподобие неживого вещества. Диаметр вирусных частиц – от 20 до 300 нм.

Генетический материал вируса представлен одной молекулой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) не связанной с белком. Вирусы бактерий чаще содержат ДНК, а почти все вирусы растений и большинство вирусов человека – РНК. Нуклеиновая кислота вируса бывает одно- или двухцепочечная и имеет кольцевую или линейную форму.

Генетическое вещество у вирусов заключено в белковую оболочку, которая вместе с нуклеиновой кислотой образует капсид (нуклеокапсид). Такие вирусы называются простые (вирусы растений и РНК- содержащие бактериофаги).

Сложные вирусы имеют липопротеидную оболочку на поверхности капсида, возникшая из плазматической мембраны клетки хозяина (вирус гриппа, герпеса). Сформированная инфекционная частица называется вирионом.

Транскрипция и репликация (воспроизведение) генетической информации вируса осуществляется с участием ферментов клетки-хозяина. Процесс внедрения вируса в клетку называется инфицированием. Он начинается с адсорбции вируса на мембране клетки, после чего вирусная нуклеиновая кислота проникает в клетку.

По типу взаимодействия с клеткой вирусы делятся на вирулентные (литические) и умеренные (лизогенные).

Вирулентный вирус, проникнув в клетку, вызывает ее лизис, что сопровождается образованием новых вирусных частиц.

Умеренный же вирус не убивает клетку, а переходит в состояние профага и временно становится частью ее генетической программы. Такая клетка называется лизогенной.

Вироид – это одноцепочечный участок молекулы РНК кольцевой формы без капсида, содержащий информации меньше, чем требуется для одного гена. Они являются возбудителями некоторых заболеваний растений, животных, человека (раннее старческое слабоумие).

  1. Вирусы, поражающие бактерии – бактериофаги, цианобактерии – цианофаги, актиномицеты – актинофаги.
  2. Свои основные свойства живого (обмен веществ и размножение) вирусные частицы осуществляют только внутри других клеток.
  3. Этапы жизненного цикла вирусов:
  4. · Прикрепление к клетке
  5. · Внедрение в клетку
  6. · Образование нового поколения
  7. · Выход зрелых форм

Проникновение вируса происходит либо путем фагоцитоза (собственно вирусы), либо «впрыскиванием» НК.

При попадании в клетку хозяина НК вируса включается в генетический материал клетки хозяина и начинает многократно реплицироваться и давать информацию на синтез вирусных белков. Эти белки и вызывают поражение клеток.

Затем молекулы вирусной НК окружаются вирусными белками и образуют новые вирусные частицы, которые разрушают клетку и проникают в новую. Вирусы – это паразиты на генетическом уровне.

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1286 | Нарушение авторских прав

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector