БИОЛОГИЯ. 1. клетка как элементрнаяа един живого клет теория
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Микротрубочки (от греч. micros - малый) - это полые белковые цилиндры с диаметром 25-28 нм и толщиной стенки 5 нм. Длина микротрубочек (МТ) до 1000 мкм. Их стенка образована нитями белка тубулина. МТ построены из глобулярного белка тубулина, представляющего собой димер из а- и р-субъединиц (53 и 55 кДа). а- и р гетеродимеры образуют линейные цепочки, называемые протофиламентами. 13 протофиламентов образуют циклический комплекс. Затем кольца полимеризуются в длинную трубку. Каждый протофиламент образует спираль по отношению к центральной оси МТ. Трубчатая конструкция обеспечивает необходимую прочность МТ при минимальной затрате массы Сами МТ не способны к сокращению. Они перемещаются за счет МАР-белков (белков, ассоциированных с микротрубочками). С МТ ассоциируют два вида белков: структурные белки и белки-транслокаторы. Эти белки обеспечивают эффективное функционирование микротрубочек. МТ представляют собой динамические полярные структуры с (+) и (-)-концами (с «плюс»- и «минус»-концами). (-)-конец стабилизирован за счет связи с центросомой (центр организации микротрубочек - ЦОМТ)), в то время как для (+)-конца характерна динамическая нестабильность. Он может либо медленно расти, либо быстро укорачиваться. МТ могут удлиняться за счет присоединения тубулина к их концам (преимущественно к одному плюс-концу). Тубулиновые мономеры связывают ГТФ (гуанозинтрифосфат), который медленно гидролизуется в ГДФ (гуанозиндифосфат). Таким образом, растут МТ с (+>конца путём добавления тубулиновых субъединиц. Большинство МТ в животной клетке растет от центриоли, к которой прикреплены их «минуоьконцы. Расходясь от нее по всем направлениям МТ образуют полярный цитоскелет клетки. МТ занимают наиболее отдаленное от плазмалеммы положение. Образование микротрубочек начинается от ЦОМТ (центриоли, базальные тельца ресничек и жгутиков, центромеры хромосом). Функции микротрубочек: 1) входят в состав центриолей, базалъных телец, ресничек и жгутиков: Клеточный центр образован 2-мя перпендикулярно лежащими центриолями Между собой МТ соединены при помощи белка нексина. Реснички и жгутики. В основании ресничек и жгутиков находится базальное тельце (ЦОМТ). 2) составляют нити веретена деления клеток; 3) осуществляют внутриклеточный транспорт, например транспорт мембранных пузырьков от ЭПС к аппарату Гольджи (с помощью белка кинезина) 4) образуют цитоскелет, они нередко располагаются в зоне, непосредственно примыкающей к мембране, и поддерживают форму клетки. В нервных клетках МТ образуют каркас их аксонов, которые у крупных животных могут достигать длины нескольких метров. МТ участвуют в формировании субмембранных структур клеток животных и в образовании клеточной оболочки растительной клетки. Выделяют два вида моторных белков:
Динеины перемещают груз только от плюс-конца к минус-концу микротрубочки, то есть из периферийных областей клетки к центросоме. Кинезины, напротив, перемещаются к плюс-концу, то есть к клеточной периферии. ЦЕНТРИОЛИ её стенка образованна 27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. Центриоль - Центриоли (обычно их две) лежат вблизи ядра. Каждая центриоль построена из цилиндрических элементов (микротрубочек), образованных в результате полимеризации белка тубулина. Девять триплетов микротрубочек расположены по окружности. Функции: Центриоли принимают участие в формировании цитоплазматических микротрубочек во время деления клетки и в регуляции образования митотического веретена. В клетках растений центриолей нет, и митотическое веретено образуется там иным способом. Кроме того, ученые полагают, что ферменты клеточного центра принимают участие в процессе перемещения дочерних хромосом к разным полюсам в анафазе митоза. 2) образование нитей митотического веретена. Центриоли поляризуют процесс деления клетки, обеспечивая расхождение сестринских хроматид (хромасом) в анафазе митоза. Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3. Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки. Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путем синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей. 16. поверхностный аппарат животной клетки. Поверхностный аппарат клетки или цитотека – целосная структурно-функциональная система, включающая плазмалемму, гликокаликс и субмембранный опорно-сократительный аппарат. гилкокаликс – внешний по отношению к плазматической мембране слой,содержищий олиго- и полисахаридные цепочки мембранных гликопротеинов и гликолипидов, а также периферические белки, связанные с наружной поверхностью плазмаллемы. Толщина гликокаликса от 3 до 10 нм. Слой гликокаликса имеет желеподобную консистенцию, что значительно снижает в этой зоне скорость диффузии различных веществ. Благодаря этому в нем могут «застревать» выделенные клеткой гидролитические ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении полимеров. Субмембранный опорно-двигательный аппарат включ периферический слой гиалоплазмы, с расположенными в ней фибриллярными элементами: тонкими фибриллами, актиновыми микрофиламентами, микротрубочками и промежут филаментами. В периферическом слое цитоплазмы толщиной 0.1-0.5 мкм нет рибосом и очень мало мембранных пузырьков. функции: 1)транспорт веществ в клетку и из неё; 2) регуляция обмена веществ между клеткой и окруж средой; 3) рецепция (узнавание) разнообразных сигналов химической и физической природы. 4) поддержание формы клетки и защита её от повреждающих воздействий.; 5) участие в формировании различных межклеточных контактов. Поверхностный комплекс животной клетки Состоит из гликокаликса, плазмалеммы и расположенного под ней кортикального слоя цитоплазмы. Плазматическая мембрана называется также плазмалеммой, наружной клеточной мембраной. Это биологическая мембрана, толщиной около 10 нанометров. Обеспечивает в первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для клетки среде. Кроме этого она выполняет транспортную функцию, используя рецепторную функцию гликокаликса. На сохранение целостности своей мембраны клетка не тратит энергии: молекулы удерживаются по тому же принципу, по которому удерживаются вместе молекулы жира — гидрофобным частям молекул термодинамически выгоднее располагаться в непосредственной близости друг к другу. Гликокаликс представляет из себя «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции. Плазматическая мембрана животных клеток в основном состоит из фосфолипидов и липопротеидов со вкрапленными в нее молекулами белков, в частности, поверхностных антигенов и рецепторов. В кортикальном (прилегающем к плазматической мембране) слое цитоплазмы находятся специфические элементы цитоскелета — упорядоченные определённым образом актиновые микрофиламенты. Основной и самой важной функцией кортикального слоя (кортекса) являются псевдоподиальные реакции: выбрасывание, прикрепление и сокращение псевдоподий. При этом микрофиламенты перестраиваются, удлиняются или укорачиваются по необходимости. в поверхностный аппарат клетки входит: цитоскелет; плазмалемма; надмембранный комплекс (-> клеточная стенка (целлюлозная или хитиновая)); гликокаликс. Клеточная стенка представляет собой плотное образование, окружающее клетку. Материал клеточной стенки вырабатывается самой клеткой и представляет собой смесь полисахаридов. Клеточные стенки встречаются у различных групп организмов: бактерий, грибов, растений. В зависимости от организма основным материалом клеточной стенки являются различные вещества. У бактерий это муреин, у грибов — хитин, у растений—целлюлоза. Муреин, хитин и целлюлоза — это полисахариды с разветвленной структурой. Нити этих полисахаридов погружены в полужидкий матрикс, состоящий из различных веществ. Такие структуры, состоящие из нескольких элементов, называют композитными материалами. Композитные материалы очень прочны, значительно прочнее веществ их составляющих. Прочность целлюлозы на разрыв сравнима с прочностью стали. Вся же конструкция клеточной стенки напоминает железобетон, где арматурные тяжи — это целлюлоза, муреин или хитин, а матрикс играет роль бетона. Функциями клеточной стенки являются: 1. Обеспечение клетке механической прочности и опоры. 2. Обеспечение механической опоры не только отдельным клеткам, но и растению в целом. 3. У некоторых клеток в клеточных стенках хранятся запасы питательных веществ. 4. Клеточные стенки клеток сосудов растений приспособлены к транспорту веществ по растению. 5. Наружные клеточные стенки клеток эпидермиса содержат воскоподобное вещество кутан, что предохраняет от потерь воды, и защищает растение от попадания болезнетворных бактерий. 17. клеточная сигнализация Паракринная сигнализация: хар-ся выделение клеткой хим веществ, которые оказывают действие лишь на клетки ближайшего окружения. Аутокринная. клетка выделяет в-ва, которые действуют на ту же самую клетку. Этот вид сигнализации широко используют клетки иммунной системы. Юкстакринная. отличается передачей сигнала от одной клетки к другой в результате адгезии молекул. При этом молекула лигандв не отщепляется от сигнализирующей клетки, а остаётся на наружной поверхности клеточной мембраны. Синаптическая. встречается лишь у животных, имеющих нервную систему. Она хар-ся секрецией нейтронами сигнальных молекул нейтромедиаторов в синаптическую щель. Эндокринная. хар-ся секрецией клетками эндокринных желёз биологически активных соединений – гормонов в кровяное русло или в тканевую жидкость, которые затем разносятся с током крови к клеткам-мишеням по всему организму. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ КЛЕТОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА пораздел на 3 типа: 1) гистогормоны – в-ва белковой природы )цитоклины и факторы роста), которые оказывают влияние лишь на соседние клетки. 2) нейтромедиаторы – хим соединения, передающие сигнал в синапсах и действующие только на постсинаптическую клетку. 3) гормоны – в-ва, выделяемые эндокринными клетками и транспортируемые жидкостями организма к клеткам-мишеням, расположенным на значительном удалении от места секреции. Выделяют три стадии клеточной сигнализации: рецепция проведение сигнала в эффекторным молекулам и ответ клетки на действие сигнальных молекул. Для всех первичных посредников в клетках-мишенях т.е. тех клетках, на которые сигнальные молекулы (лиганды) действуют, имеются высокоспецифические рецепторы – специальные молекулярные структуры, которые связ лиганд и инициируют клеточный ответ. 18. рецепторы. Для всех первичных посредников в клетках-мишенях т.е. тех клетках, на которые сигнальные молекулы (лиганды) действуют, имеются высокоспецифические рецепторы – специальные молекулярные структуры, которые связ лиганд и инициируют клеточный ответ. Внутриклет рецепторы – располож в цитозоле клетки или ядре. Химич сигналом для них служат молекулы, способные к прямому переходу через дипидный бислой плазматической мембраны внутрь клетки. Рецепторы располож в плазматич мембране (рецепторы клеточной поверхности) относятся к интергальным мембранным белкам. Они взаимодействв с самыми разными сигнальными молекулами, общим признаком которых служит гидрофильность и, следовательно, невозможность прямого перехода через липидный бислой празматич мембраны внутрь клетки. 3 главных ТИПА РЕЦЕПТОРОВ: 1) рецепторы, слпряженные с G-белками. 2) каталитические рецепторы, например: тирозинкиназный рецептор. 3) рецепторы ионных каналов. Передача сигнала от рецепторов обычно осуществляется с участием нескольких посредников (релейных молекул) по механизму каскада, включающему цепь последовательных взаимосвязанных ферментативных реакций, обеспечивающих значительное усиление сигнала и, следовательно ответной реакции клетки. Это объясняется тем, что на каждом последующем этапе, на пути передачи сигнала, активируется значительно больше молекул посредников, чем на предыдущем. В механизме проведения сигнала могут участвовать не только белковые релейные молекулы, но и малые небелковые молекулы и ионы, которые получили название вторичных посредников или вторичных мессенджеров. Эти молекулы быстро диффундируются в цитоплазме клеток и, действуют как аллостерические эффекторы – активируют определен белки, присоединяясь к ним и изменяя их конформацию. К наиболее распространённым вторичным посредникам относятся циклический аденозин монофосфат (цАМФ) и иона кальция 2+. МЕХАНИЗМ ВЗАИМОД АДРЕНАЛИНА С РЕЦЕПТОРОМ. 1) взаимодейств адреналина с рецептором вызывает его активацию. (изменение конформации цитоплазматического домеа) 2) неактивный белок G взаимодействует с рецептором и активируется (ГДФ, связанный с белком замещается на ГТФ) 3) белок G активирует аденилциулазу. 4)аденилциклаза превращает АТФ в цАМФ. 5) цАМФ активирует протеинкиназу А. 6) протеинкиназа А фосфорилирует киназу фосфорилазы. 7) киназа фосфорилазы фосфорилирует гилкогенфосфорилазу 8) гликогенфосфорилаза катализирует реакцию деполимеризации гликогена с образованием глюкозо-1 фосфата. 19. основные мех транспорта к основ мехнз транспорта в-в в клетку и из неё относят: 1)пассивный транспорт 2)активный транспорт 3) транспорт в мембранной упаковке, т.е. за счёт образования окруженных мембраной пузырьков. Использование того или иного механизма транспорта зависит от химич природы переносимого вещества, его концентрации по обе стороны клеточной мембраны, в так же от размеров транспортируемых частиц. Пассивным транспортом наз – перенос веществ через мембрану по градиенты из концентрации без затрат энергии. Такой транспорт осуществляется посредством 2х основных механизмов: простой диффузии и облегченной диффузии. Путём простой диффузии транспортируются малые полярные (СО2, Н2О и др) и неполярные (О2, N2 и др.) молекулы, для которых плазматическая мембрана проницаема. Облегчённая диффузия – это транспорт гидрофильных молекул и ионов, не способных самостоятельно проходить через плазмолемму, с помощью специфических транспортных белков. В отличии от простой диффузии облегченная отличается высокой избирательностью по отношению к транспортируемым веществам. свойства ионных каналов: 1)высокая скорость транспорта; 2)высокая избирательность транспорта 3) большинство ионных каналов открыты лишь временно. Сигналом для активации ререносчика и изменения его конформации могут служить: 1) переносимые молекулы 2)специфические не транспортируемые молекулы, для которых в белке переносчика имеются соответсвующие центры свызывания. 3) электрические сигналы. Активным транспортом – наз перенос веществ через мембрану против их градиентов концентрации. Он всегда осуществляется с помощью белков-переносчиков, которые наз насосами или помпами и требуют затрат энергии, основным источником которой служит аденозинтрифосфорная кислота (атф). Пассив и актив транспрт подраздел на унипорт и копорт или споряженный транспорт. Унипорт – это транспорт, при котором белок-переносчик функционирует только в отношении молекул или ионов одного вида. При копорте белок-переносчик способен транспортировать одновременно 2 или более видов молекул или ионов. Такие белки переносчики получила название копортеров, или сопряженных переносчиков. Различ 2 вида копорта: симпорт и антирорт. В случае симпорта различные молекулы или ионы транспортируются в одном направлении, а при антироте – в противоположных. По направлению транспорта в клетке выделяют 2варианта цитоза: 1) эндоцитоз (транспорт в клетку); 2) экзоцитоз (транспорт из клетки); 3)трансцитоз (транспорт через клетку). 21. клеточный цикл. деление клетки. совокупность и последовательность процессов, происходящих в клетке в период от конца одного деления до конца другого деления или до смерти клетки, наз – клеточным циклом или жизненным циклом клетки. жизненный цикл М- митоз, G1 –пресинтетический, S – синтетический, G2 – постсинтетический, Gо – период пролиферативного покоя. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза – подготовка к следующему делению. в интерфазе 3 периода – G1,S,G2. У млекопитающих длительность S – периода интерфазы составляет 6-10 часов, G2 –периода 2-5 часов, митоза 1-1,5 часа, G1-периода около 11-13 часов. В пресинтетическом(постметатический) (после миотоза хромосомы в клетке. однохроматидные. количество ген материала в клетке 2n2c) периоде протек след процессы: 1) завершается формирование ядрышка, 2) осуществляется синтез белков РНК и АТФ, 3) образуется химические предшественники ДНК, ферменты катализирующие реакцию репликации. 4) осуществляется рост клетки за счёт цитоплазмы до достижения ими нормальных размеров. 5) восстанавливается набор клеточных органелл, бывший в материнской клетке до её деления. В пресинтетический период хромосомы представляют собой тонкие хроматиновые нить, каждая из которых состоит из одной хроматиды. Формула ген материала имеет выражение 2n2c, где буквы обозначают количество хромосом(n) и ДНК (с), в гаплойдном наборе. В синтетическом (основной процесс – синтез ДНК (репликация) в результате чего все хромосомы станов 2хроматидными, а набор ген материала 2n4c). периоде осуществляется: 1) рост клетки в основном за счёт ядра, 2)удвоение ДНК, которое запускается белками – активаторами S-фазы, поступившими в ядро из цитоплазмы. 3)усиление биосинтеза РНК и белков, в том числе, когезинов, удвоение количества белков-гистонов, необходимых для построения хроматина. 4) удвоение центриолей клеточного центра; клетка продолжает выполнять свои специфические функции. В постсинтетический (премитотический) (2n4c) период протекают следующие процессы: 1)интенсивный синтез РНК, АТФ и белков, особенно тубулинов, участвующих в формировании веретена деления, 2) увеличение массы цитоплазмы и рост объема ядра, 3) трансформация центра организации трубочек. 4) накопление и активация фактора, стимулирующего митоз, 4) усиление деления митохондрии. (в конце периода происход расхожден центриолей в полюса клетки. этот процесс можно отнести к крайне профазе митоза) метатический цикл- цикл состоящий из митоза и интерфазы. такой цикл хар-н для клеток простейших, а в многоклеточном организме для клеток растущих или пролиферирующих популяций. для большинства клеток многоклет организма хар-на стадия Gо (пролиферативного покоя). В этой стадии клетки утрачивают способность к делению и приобретают специализацию за счёт синтеза определённых белков. «Путь гибели». клетки стабильных популяций закладываются в организме однократно и уже никогда больше не восстанавливаются, только расходуются в течении жизни. (это нервные клетки, кардиомиоциты, оогонии(женск пол клетки). Пролиферация – увеличение коллич клеток за счёт их деления. 2 стадии: - первичная (деление не дифференцир клеток) и – вторичная (деление ранее дифференцир клеток). примеры дифференцировки: у нейтронов появл отростки – аксоны и дендриты. – эритробласты утрач ядро и превращ в эритроциты. |