1 Цитология ее цели и задачи. Этапы развития цитологии
 Скачать 167.31 Kb.
|
|
10) Тубулиновая система или система микротрубочек (тубулин-динеин) Микротрубочки представляют цилиндры диаметром 25 нанометров с полостью внутри. Их стенка образована мономерами тубулина. Микротрубочки, подобно актиновым микрофиламентам, полярны: полимеризация из мономеров идет легче на плюс – конце, чем на минус – конце. Система микротрубочек, в отличие от актинового кортекса, в большинстве клеток строго централизована: в то время как в кортексе может работать одновременно множество центров полимеризации, из которых растут новые микрофиламенты, микротрубочки часто имеют лишь 1 – 2 центра полимеризации на клетку. Практически все микротрубочки в клетках растут из этих центров плюс – концами к периферии, и поэтому системы микротрубочек часто имеют вид звезд. Наиболее распространенные варианты ЦОМТ – центросомы, из которых растет митотическое веретено и «звезды» микротрубочек во многих клетках, а также базальные тельца, из которых растут микротрубочки жгутиков и ресничек. Замечательное свойство этих центров, что они способны репродуцироваться: новый центр вырастает рядом со старым и затем «материнский» и дочерний центры расходятся. Долго искали в центрах ДНК, но не нашли. Удвоение центров, видимо, имеет совсем особый механизм, отличный от удвоения ДНК, но природа его еще неизвестна. Как уже говорилось, микротрубочки разных структур сильно различаются по стабильности. Если инъецировать в клетки раствор тубулина, меченного флуоресцентной краской, то микротрубочки становятся окрашенными, и в флуоресцентный микроскоп можно непосредственно наблюдать, как отдельные микротрубочки быстро растут от центра к периферии, затем быстро укорачиваются, иногда исчезают совсем, опять растут и т.д. Эта смена фаз роста и укорочения – характерная черта систем нестабильных микротрубочек. У многих стабильных микротрубочек, например, в жгутиках сохраняется постоянная длина. Большую или меньшую стабильность придают микротрубочкам особые белки, связывающиеся с их наружной стенкой и укрепляющие ее. Среди белков, прикрепленных к микротрубочкам, очень важны моторные молекулы – динеины и кинезины. Эти молекулы одним концом прикрепляются сбоку к микротрубочке и могут двигаться по ней, если доставлять им энергию в виде АТФ. При этом большинство вариантов кинезина двигается по трубочке к ее плюс – концу, а все динеины – к минус – концу. Другим полюсом молекула динеина или кинезина может прикрепиться к мембранным органеллам или к другим микротрубочкам. В результате эти молекулярные моторы могут совершать много разных типов движений. 11) Проявление единства субсистем поверхностного аппарата клетки в реализации основных функций: барьерной, транспортной, рецепторной и контактной. 1 1.Поверхностный аппарат клетки.–является универсальной субсистемой,имеется у всех клеток, определяет границу между цитоплазмой и внеклеточной средой. В составе 3 компонента:1.Плазматическую мембрану,2.Надмембранный комплекс,3. Субмембранный. Плазмолемма – является структурной и функциональной основой поверхностного аппарата клетки и представляет собой сферически замкнутую биомембрану. Структура плазмолеммы соответствует жидкостно-мозаичной модели мембран. Межмембранные липиды (гидроф голов, нейтр шейка, гидрофоб хвосты (остатки жир кислот)) Билипидный слой. Интегральные белки связаны с липидами ковалентными: трансмембр, нетрансмем. Надмембранный комплекс, или гликокаликс является наружней частью поверхностного аппарата клетки, располагаясь над плазмолеммой. В состав надмембранного комплекса включают: 1. Углеводные остатки гликолипидов и гликопротеидов 2. Периферические и полуинтегральные мембранные белки. 3. Специфические углеводы. Субмембранный опорно-сократительный аппарат – под плазмолеммой, с внутренней стороны поверхностного аппарата клетки. Выделяют периферическую гиалоплазму и опорно-сократительную систему. Периферическая гиалоплазма –часть цитоплазмы, расположенной под плазмолеммой. Это жидкое высоко дифференцированное гетерогенное вещество, которое содержит в растворе разнообразные низкомолекулярные и высокомолекулярные молекулы. является микросредой в к протекают общие и специфические процессы метаболизма. В периферической гиалоплазме располагается ОСС Тонкие фибриллы 2-4нм образ цитоскелета, связыв элементы ОСС. Микрофиблиллы – нитевидные структуры, актин – миозиновая система. 5-7нм 1 сокращение мышц, 2 измен конфигур ПАК, 3 защита от осмот давления, 4 образ цитоскелета, 5 клеточн контакты, 6 транспорт в-в, 7 деление цитоплазмы. Скелетные (промежуточные филаменты) фибриллы – 10 нм, белки представ гомотетрамеры, устройство «кирпич кладки», устойчивы к хим/физ факторам 1 опор, 2 обр цитоскел, 3 образ клет контакт, 4 связ ПАК ядро и цитопл Микротрубочки – 20 нм, занимают наиболее отдаленное от плазмолеммы положение. Стенки микротрубочек сформированы белками тубулинами. 13 протофиламентов. Сборка происх в ЦОМТ (центросома). +кинезин-динеин 1 транспорт, 2 опор, 3 контакт, 4 формир веретено деления. 12) Мембранный транспорт макромолекул и частиц; экзоцитоз и эндоцитоз. Пассивный транспорт. Так, например, в клетку проникают ионы натрия из внешней среды, где концентрация их выше, чем в цитоплазме. В случае пассивного транспорта некоторые мембранные транспортные белки образуют молекулярные комплексы (каналы), через которые растворенные молекулы проходят через мембрану за счет простой диффузии. Часть этих каналов открыта постоянно, другая часть этих каналов может закрываться и открываться либо на связывание с сигнальными молекулами либо на изменение внутриклеточной концентрации. Специальные транспортные белки избирательно связываются с иономи и переносят только их. Это облегченная диффузия. Так же к пассивному транспорту относится осмос. Активный транспорт. В клетках существуют и мембранные белковые переносчики, которые работают против градиента концентрации. Затрачивается энергия АТФ. Осуществляется с помощью белковых ионных насосов. Пример. Натрий-калиевый насос. Откачивает за один цикл три иона натрия из клетки, а внутрь закачивает два иона калия против градиента концентрации. Затрачивается одна АТФ, которая идет на реакцию фосфорилирования. В результате натрий переносится из клетки, а калий получает возможность транспортироваться внутрь клетки. В результате активного транспорта гомеостаз характеризуется удивительным постоянством. 80% АТФ расходуется на поддержание гомеостаза. Также транспорт осуществляется с помощью везикулярного переноса (транспорт макромолекул). Два типа транспорта: эндоцитоз и экзоцитоз. При эндоцитозе определенные участки плазмолеммы захватывает и как бы обволакивает внеклеточный материал, заключая его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. Белок клатрин - маркер везикулы. Эндосома. Она может иметь два типа: фагосома и пиносома. Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз. Эндоцитоз – основной механизм получения строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания, которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических элементов или гидролаз. Эндоцитоз был писан Мечниковым в 1905 году. Эндоцитоз включает пиноцитоз и фагоцитоз. Может быть неспецифическим или конститутивным (постоянным), и специфическим (рецепторным). Неспецифический эндоцитоз протекает автоматически и часто приводит к захвату и поглощению ненужных клетке веществ. Сопровождается первоначальной сорбцией (осаждением) гликокаликса. Гликокаликс имеет кислые группировки на углеводной части. Имеют отрицательный заряд. За счет этого предпочитительное электростатическое взаимодействие. При таком адсорбционном неспецифическом эндоцитозе поглощаются макромолекулы и мелкие частицы (кислые белки, антитела, коллоидные частицы). На следующем этапе происходит изменение морфологии клеточной поверхности (инвагинация). Сначала образуются окаймленные ямки, состоящие из основного белка клатрина. Три его молекулы вместе с тремя молекулами низкомолекулярного вспомогательного белка образуют рыхлую сеть, состоящую из пяти и шестиугольных структур. Клатриновый слой окаймляет весь периметр отделяющихся первичных эндоцитозных вакуолей и обеспечивает их слияние и последующий транспорт в клетке. При поступление внутрь цитозоля клатриновый слой распадается, диссоциирует и мембрана эндосомы приобретает обычный вид. После потери клатринового слоя эндосомы сливаются друг с другом. Часть эндосом возвращается к поверхности клетки и сливается с ней, но большая часть участвует в первичном пищеварении, в котором так же участвуют лизосомы. В ходе фагоцитоза и пиноцитоза клетки теряют большую площадь плазмолеммы, которая довольно быстро восстанавливается за счет процесса рециклизации мембран. Это процесс возвращения вакуолей и их встраивания в плазмолемму. Таким образом при рециклизации мы имеем дело с челночным механизмом переноса мембран. Плазмолемма – эндосома – вакуоль – плазмолемма. Специфический или опосредуемый рецепторами эндоцитоз отличается тем, что на мембране имеются специфические рецепторы – лиганды (рецепторы, взаимодействующие только с одним типом молекул). Внутри эндосом более кислая среда. Кислая среда играет решающую роль в диссоциации рецепторов лиганды. Кислая среда активирует гидролазы (эндосома + лизосома = эндолизосома, первичная пищеварительная вакуоль). Экзоцитоз. Продукты заключенные в пузырьках транспортируются к плазмалемме. В местах их контактов они сливаются. Пузырек опустошается во вешнюю среду. Экзоцитоз может осуществляться постоянно, а может только в ответ на внешние раздражители. Большинство веществ используется другими клетками. 13) Контактная функция плазматической мембраны. Межклеточные контакты. Контактная функция обеспечивает взаимодействие клеток между собой и с другими поверхностями. В составе тканей клетки находятся в контакте с внеклеточным матриксом. Матрикс участвует в поддержании целостности тканей и образует упорядоченный остов, внутри которого клетки перемещаются и взаимодействуют друг с другом. Соприкасающиеся поверхности клеток взаимодействуют специальными участками, которые называются межклеточными контактами. Согласно классификации Альбертса, межклеточные контакты подразделяют на три категории: 1) адгезионные (механические); 2) проводящие; 3) замыкающие. Адгезионные. Этот тип контактов связан со способностью клеток слипаться друг с другом за счет гликопротеинов внеклеточного матрикса. При адгезии между клетками остается щель, шириной примерно 20 нм, заполненная гликокаликсом. Непосредственно за соединение клеток отвечают молекулы специальных белков (САМ белки). Интегрин, кадгерин, силектин и т.д. Взаимодействие между агдезивными белками может быть представлено однородными молекулами. Такой тип называется полофильным. Если в агдезии разные белки – гетерофильное. Существует целый ряд специальных структур или контактов. Эти межклеточные соединения называются десмосомы и среди этих соединений выделяют три вида: 1) точечные; 2) опоясывающие; 3) полудесмосомы. Точечные десмосомы – небольшие участки на клеточной мембране. При этом расстояние между контактирующими клетками варьирует от 22 до 35 нм. В этом пространстве за счет видоизменений надмембранного комплекса формируется волокнистый матрикс. В центральной части этого матрикса располагается пластинка, состоящая из белков, которые представлены взаимодействующими интегральными белками как. К плазмолемме примыкает слой белка десмоплакина, от которого вглубь клетки отходят фибрилярные структуры цитоскелета. Их называют кератиновыми волокнами и они относятся к 10-нанометровым промежуточным филаментам. Эти филаменты проходят через всю структуру клетки и формируют структурный каркас в цитоплазме. Десмосомы точечного типа широко распространены в сердечной мышце, эпителии и эндоделии сосудов. Опоясывающие или поясковые. Они образуют на клетках полоску, которая охватывает каждую из соприкасающихся клеток эпидеальной ткани. Расстояние между клетками меньше, чем у точечных. 15 – 20 нм. Электронная пластинка в центре контакта выражена нечетко. Здесь располагаются трансмембранные гликопротеины, которые специфически соединяются друг с другом, обеспечивая механическое соединение двух соседних клеток. Фибриллы надмембранного комплекса имеют преимущественно продольное направление. С цитоплазматической стороны около мембран собираются тонкие актиновые филаменты, толщиной 6 – 7 нм. Они располагаются вдоль плазмолеммы в виде пучка. Функция этого соединения не только в механическом сцеплении клетки, а главным образом в сократительной функции нитей актина, при общем сокращении которых происходит изменение ее формы. Корпоративное соединение фибрилл может вызвать их разъединение, что приводит к механической передаче к соседней клетке. Полудесмосомы представляют собой соединения с межклеточными структурами. Базальная мембрана. Полудесмосомы являются частью одной полной десмосомы. Функциональное значение полудесмосом – укрепление структуры, сцепление клеток с матриксом, что позволяет эпителиальным тканям выдерживать громадные механические нагрузки.Несмотря на то, что агдезионные контакты всех типов имеют сложную, но стабильную структуру, они пластичны – способны образовываться вновь и исчезать. Уничтожение производится клеткой путем фагоцитоза. Половина десмосомы оказывается поглощенной клеткой. Механические контакты не ограничивают диффузию. 14) Адгезионные (механические): поясковые десмосомы, точечные десмосомы, полудесмосомы. Контактная функция обеспечивает взаимодействие клеток между собой и с другими поверхностями. В составе тканей клетки находятся в контакте с внеклеточным матриксом. Матрикс участвует в поддержании целостности тканей и образует упорядоченный остов, внутри которого клетки перемещаются и взаимодействуют друг с другом. Соприкасающиеся поверхности клеток взаимодействуют специальными участками, которые называются межклеточными контактами. Согласно классификации Альбертса, межклеточные контакты подразделяют на три категории: 1) адгезионные (механические); 2) проводящие; 3) замыкающие. Адгезионные. Этот тип контактов связан со способностью клеток слипаться друг с другом за счет гликопротеинов внеклеточного матрикса. При адгезии между клетками остается щель, шириной примерно 20 нм, заполненная гликокаликсом. Непосредственно за соединение клеток отвечают молекулы специальных белков (САМ белки). Интегрин, кадгерин, силектин и т.д. Взаимодействие между агдезивными белками может быть представлено однородными молекулами. Такой тип называется полофильным. Если в агдезии разные белки – гетерофильное. Существует целый ряд специальных структур или контактов. Эти межклеточные соединения называются десмосомы и среди этих соединений выделяют три вида: 1) точечные; 2) опоясывающие; 3) полудесмосомы. Точечные десмосомы – небольшие участки на клеточной мембране. При этом расстояние между контактирующими клетками варьирует от 22 до 35 нм. В этом пространстве за счет видоизменений надмембранного комплекса формируется волокнистый матрикс. В центральной части этого матрикса располагается пластинка, состоящая из белков, которые представлены взаимодействующими интегральными белками как. К плазмолемме примыкает слой белка десмоплакина, от которого вглубь клетки отходят фибрилярные структуры цитоскелета. Их называют кератиновыми волокнами и они относятся к 10-нанометровым промежуточным филаментам. Эти филаменты проходят через всю структуру клетки и формируют структурный каркас в цитоплазме. Десмосомы точечного типа широко распространены в сердечной мышце, эпителии и эндоделии сосудов. Опоясывающие или поясковые. Они образуют на клетках полоску, которая охватывает каждую из соприкасающихся клеток эпидеальной ткани. Расстояние между клетками меньше, чем у точечных. 15 – 20 нм. Электронная пластинка в центре контакта выражена нечетко. Здесь располагаются трансмембранные гликопротеины, которые специфически соединяются друг с другом, обеспечивая механическое соединение двух соседних клеток. Фибриллы надмембранного комплекса имеют преимущественно продольное направление. С цитоплазматической стороны около мембран собираются тонкие актиновые филаменты, толщиной 6 – 7 нм. Они располагаются вдоль плазмолеммы в виде пучка. Функция этого соединения не только в механическом сцеплении клетки, а главным образом в сократительной функции нитей актина, при общем сокращении которых происходит изменение ее формы. Корпоративное соединение фибрилл может вызвать их разъединение, что приводит к механической передаче к соседней клетке. Полудесмосомы представляют собой соединения с межклеточными структурами. Базальная мембрана. Полудесмосомы являются частью одной полной десмосомы. Функциональное значение полудесмосом – укрепление структуры, сцепление клеток с матриксом, что позволяет эпителиальным тканям выдерживать громадные механические нагрузки.Несмотря на то, что агдезионные контакты всех типов имеют сложную, но стабильную структуру, они пластичны – способны образовываться вновь и исчезать. Уничтожение производится клеткой путем фагоцитоза. Половина десмосомы оказывается поглощенной клеткой. Механические контакты не ограничивают диффузию. 15) Замыкающие контакты: плотный, промежуточный. Плотный замыкающий контакт— это зона, где внешние слои двух плазматических мембран максимально сближены. Часто видна трехслойность мембраны в этом контакте: два внешних осмиофильных слоя обеих мембран сливаются в общий слой толщиной 2 — 3 нм. Слияние мембран происходит не по всей площади плотного контакта, а представляет собой ряд точечных слияний мембран;Со стороны цитоплазмы, в этой зоне часто встречаются многочисленные фибриллы около 8 нм в диаметре, располагающиеся параллельно поверхности плазмалеммы. Такого типа контакты были обнаружены между фибробластами в культуре ткани, между эмбриональным эпителием и клетками мезенхимы. Очень характерна эта структура для эпителиев, особенно железистых и кишечных. В последнем случае плотный контакт образует сплошную зону слияния плазматических мембран, опоясывающую клетку в апикальной (верхней, смотрящей в просвет кишечника) ее части. Таким образом, каждая клетка пласта как бы обведена лентой этого контакта. Такие структуры при специальных окрасках можно видеть и в световом микроскопе. Они получили у морфологов название замыкающих пластинок. Оказалось, что в данном случае роль замыкающего контакта заключается не только в механическом соединении клеток друг с другом. Эта область - контакта непроницаема для макромолекул и ионов и тем самым, она запирает, перегораживает межклеточные полости (и вместе с ними собственно внутреннюю среду организма) от внешней среды (в данном случае просвет кишечника) Замыкающий или плотный контакт встречается между всеми типами эпителия (эндотелий, мезотелий, эпендима) Промежуточный контакт(или зона слипания) В этом месте межмембранное расстояние несколько "расширено (до 25 — 30 нм) и в отличие от простого контакта заполнено плотным содержимым, вероятнее всего, белковой природы. Это межмембранное вещество разрушается протеиназами и исчезает после удаления кальция. Со стороны цитоплазмы в этом месте видно скопление тонких микрофибрилл 4—7 нм толщиной, располагающихся в виде сети на глубину до 0,3—0,5 мкм, что создает высокую электронную плотность всей структуры, которая сразу же бросается в глаза при изучении таких контактов в электронном микроскопе. Существует несколько типов этого контакта. Один из них, зона слипания, образует поясок, или ленту, вокруг клетки. Часто такой поясок идет сразу же за зоной плотного контакта. Часто встречается, особенно в покровном эпителии, так называемаядесмосома. Последняя представляет собой небольшую площадку диаметром до 0,5 мкм, где между мембранами располагается область с высокой электронной плотностью, иногда имеющая слоистый вид. К плазматической мембране в зоне десмосомы со стороны" цитоплазмы прилегает участок электронноплотного вещества, так что внутренний слой мембраны кажется утолщенным. Под утолщением находится область тонких фибрилл, которые могут быть погружены в относительно плотный матрикс. Эти фибриллы (в случае покровного эпителия тонофибриллы) часто образуют петли и возвращаются в цитоплазму. В целом области десмосомы видны в электронном микроскопе как темные пятна, симметрично расположенные на плазматических мембранах соседних клеток. Десмосомы удалось выделить в виде отдельной фракции из покровного эпителия. Функциональная роль десмосом заключается главным образом в механической связи между клетками. Богатство десмосомами клеток покровного эпителия дает ему возможность быть жесткой и одновременно эластичной тканью. Контакты промежуточного типа встречаются не только среди эпителиальных клеток. Сходные структуры обнаружены между клетками гладкой мускулатуры, между клетками мышц сердца У беспозвоночных животных помимо указанных типов соединений встречаются перегородчатые десмосомы. В этом случае межмембранное пространство заполнено плотными перегородками, идущими перпендикулярно мембранам. Эти перегородки (септы) могут иметь вид лент или пчелиных сот (сотовидная десмосома) |