биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность

• Название: Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
• Анкор: биология
• Дата: 15.06.2022
• Размер: 1.8 Mb.
• Имя файла: EKZAMEN_BIO (Восстановлен).docx
• Тип: Краткий обзор; #594216
• страница: 2 из 32

Вопрос 5.

Назовите мембранные органоиды эукариотической клетки.

Краткий ответ. Органоиды (от греч. органон - орудие, орган и идос - вид, подобие) - это надмолекулярные структуры цитоплазмы, выполняющие специфичные функции, без которых невозможна нормальная деятельность клетки. По своей структуре органоиды подразделяют на немембранные (не содержащие мембранных компонентов) и мембранные (имеющие мембраны) . Мембранные органоиды (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, митохондрии и пластиды) характерны только для эукариотических клеток.

Развернутый ответ. Эндоплазматическая сеть(ЭПС), или эндоплазматическая редикула (ЭПР) -это сеть каналов, пронизывающая цитоплазму. Стенки этих каналов представляют собой мембраны, контактирующие со всеми органами клетки.ЭПС и органоиды вместе составляют единую внутриклеточную систему, которая осуществляет обмен веществ и энергии в клетки обеспечивает внутриклеточный транспорт веществ. Различают гладкую и гранулярную ЭПС. Гранулярная ЭПС состоит из мембранных мешочков (цистерн), покрытых рибосомами, благодаря чему она кажется шероховатой (шероховатая ЭПС). ЭПС может быть и лишена рибосом (гладкая ЭПС); ее строение ближе к трубчатому типу. На рибосомах гранулярной сети синтезируются белки, которые затем поступают внутрь каналов ЭПС, где и приобретают третичную структуру. На мембранах гладкой ЭПС синтезируются липиды и углеводы, которые также поступают внутрь каналов ЭПС. ЭПС выполняет следующие функции: участвует : участвует в синтезе органических веществ, транспортирует синтезированные вещества в аппарат Гольджи, разделяет клетку на отсеки. Кроме того, в клетках печени ЭПС участвует в обезжиривание ядовитых веществ, а в мышечных клетках играет роль депо кальция, необходимого для мышечного сокращения.

Аппарат Гольджи (Golgi Apparatus)-совокупность мембранных цистерн, пузырьков, трубочек, мешочков в клетке, обычно соединенная с эндоплазматическим ретикулумом. В нем накапливаются, упаковываются и в дальнейшем транспортируются белки, производимые в эндоплазматическом ретикулуме. (Синтезированные продукты выводятся из клетки с помощью элементов комплекса Гольджи. Кроме того, в них происходит синтез полисахаридов и образование белково-углеводных комплексов - ред.) Аппарат Гольджи очень хорошо развит в клетках, секретирующих различные вещества (например, в клетках поджелудочной железы, которые вырабатывают пищеварительные ферменты)

Лизосомы (гр. лизо - растворять, сома - тело)- это небольшие пузырьки диаметром порядка 1 мкм, ограниченные мембраной и содержащие комплекс ферментов, который обеспечивает расщепление жиров, углеводов и белков. Они участвуют в переваривании частиц, попавших в клетку в результате эндоцитоза и в удалении отмирающих органов (например хвоста у головастиков), клеток и органоидов.При голодании лизосомы растворяют некоторые органоиды, не убивая при этом клетку. Образование лизосом идет в комплексе Гольджи.

Митохондрии(гр. митос - нить и хондрион - гранула) - внутриклеточные органоиды, оболочка которых состоит из двух мембран. Наружная мембрана - гладкая, внутренняя образует выросты, называемые кристами. Внутри митохондрии находится полуждиткий матрикс, который сдержит РНК, ДНК, белки, липиды, углеводы, ферменты, АТФ и тр. вещества; в матриксе имеются также рибосомы. Размер митохондрий от 0,2- 0,4 до 1-7 мкм. Количество зависит от вида клетки ( например в клетке печени может быть 1000-2500 митохондрий). Митохондрии могут быть спиральными, округлыми, вытянутыми, чашевидными и т.д.; митохондрии могут менять форму.Функции митохондрий связаны с тем, что на внутренней мембране находятся дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ. Благодаря этому митохондрии обеспечивают клеточное дыхание и синтез АТФ. Митохондрии могут сами синтезировать белки, т.к. в них есть собственные ДНК, РНК и рибосом. По своему строению митохондрии напоминают клетки прокариот; в связи с этим предполагают, что они произошли от внутриклеточных аэробных симбиотов. Митохондрии имеются в цитоплазме клеток болшенства растений и животных.

Пластиды — органоиды эукариотических растений, прокариотов и некоторых фотосинтезирующих простейших. Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид(совокупность П. всех типов носит название пластом или пластидом. ): Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты. Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный, зеленый или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов. Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигменто в, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру. Внутриклеточные органеллы цитоплазмы автотрофных растений, содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ.
Вопрос 6.

Назовите немембранные органоиды эукариотической клетки

Краткий обзор: Рибосомы, клеточный центр и органоиды движения (жгутики и реснички).

Полный ответ:

РИБОСОМА, органоид, синтезирующий белки. Представляет собой сферическую частицу диаметром около 20 нм, состоящую из двух субчастиц, которые могут разъединяться и вновь объединяться. Структурный каркас рибосомы образован молекулами рибосомальной РНК (р-РНК) и связанными с ними белками. В клетках эукариот рибосомы формируются в ядрышке, где на ДНК синтезируется р-РНК, к которой затем присоединяются белки. Субчастицы рибосомы выходят из ядра в цитоплазму, и здесь завершается формирование полноценных рибосом. В цитоплазме рибосомы свободно находятся в цитоплазматическом матриксе или прикрепляются к внешним мембранам ядра и эндоплазматической сети. Свободные рибосомы синтезируют белки для внутренних нужд клетки. Рибосомы на мембранах образуют комплексы – полирибосомы, которые синтезируют белки, поступающие через эндоплазматическую сеть в аппарат Гольджи и затем секретируемые клеткой. В хлоропластах и митохондриях есть свои собственные мелкие рибосомы, они обеспечивают этим органоидам автономный (независимый от ядра) биосинтез белков
Клеточный центр — органоид большинства клеток животных, , расположенный (в интерфазе) в центре клетки вблизи ядра. Клеточный центр состоит из двух центриолей и центросферы. Каждая центриоль имеет вид цилиндра, стенки которого образованы девятью триплетами микротрубочек. Центриоли расположены перпендикулярно друг другу и окружены радиально расходящимися от них микротрубочками, образующими лучистую центросферу. Перед делением клетки центриоли удваиваются и попарно расходятся к противоположным полюсам клетки. Функцией их является образование веретена деления (белковых микротрубочек), обеспечивающего равноценное распределение генетического материала между дочерними клетками. 

Реснички и жгутики - это выступающие из клетки органеллы, имеющие диаметр около 0,25 мкм и содержащие в середине пучок параллельно расположенных микротрубочек. Главная функция этих органелл состоит в передвижении самих клеток или в продвижении вдоль клеток окружающей их жидкости и частиц. Жгутики отличаются от ресничек лишь длиной. Обычно реснички короче жгутиков более чем в 10 раз. На всю длину реснички или жгутика тянутся микротрубочки - полые белковые цилиндры с внешним диаметром 25 нм. Микротрубочки, как и микрофиламенты, полярны, они удлиняются с одного конца вследствие полимеризации глобулярного белка. В ресничках и жгутиках они располагаются по системе 9+2; девять двойных микротрубочек (дублетов) образуют стенку цилиндра, в центре которого находятся две одиночные микротрубочки. Дублеты способны скользить друг относительно друга, что заставляет ресничку или жгутик изгибаться.
Вопрос 7.

Шероховатая эндоплазматическая сеть.

Краткий обзор:

Эндоплазматическая сеть — это обязательная органелла эукариотической клетки. Она обнаружена в клетках растений, животных и человека. Функции этой составляющей части клетки разнообразны и связаны в основном с синтезом, модификацией и транспортом органических соединений.

Основная часть:

Впервые эндоплазматическая сеть была обнаружена в 1945 году. Американский ученый К. Портер разглядел ее с помощью одного из первых электрических микроскопов. С этого времени началось ее активное исследование.

В клетке есть две разновидности этой органеллы: Гранулярная, или шероховатая эндоплазматическая сеть (покрыта множеством рибосом). Агранулярная, или гладкая эндоплазматическая сеть.

СТРОЕНИЕ. Это сеть каналов, трубочек, замкнутых полостей, которые образованы мембраной. Шероховатая эндоплазматическая сеть —  содержит на своей поверхности рибосомы, т.е. на ней идет синтез белка.

Функции.

• 
  синтез белков, предназначенных для выведения из клетки ("на экспорт");
  

• 
  отделение (сегрегация) синтезированного продукта от гиалоплазмы, то есть выведение продукта обмена веществ из жидкой части цитоплазмы.
  
• 
  конденсация (переход вещества из газообразного состояния вещества в жидкое) и модификация(изменение строения их радикалов и структуры, направленные на улучшение функциональных свойств, при помощи химических или ферментативных реакций) синтезированного белка;
  
• 
  транспорт синтезированных продуктов в цистерны пластинчатого комплекса(мембранные органеллы эукариотической клетки)  или непосредственно из клетки;
  
• 
  синтез билипидных (с двойным слоем липидов) мембран.
  

Вопрос №8

Гладкая эндоплазматическая сеть.

Краткий обзор:

ЭПС- одномембранная органелла,представляет собой совокупность мембранных вакуолей, трубочек и плоских мешков (цистерн), распределённых тем или иным способом в цитоплазме.

Основная часть:

Гладкая (агранулярная) ЭПС - цистерн почти нет, с мембранами вакуолей и трубочек никакие видимые структуры не связаны. Функции: В мембраны гладкой ЭПС встроены ферменты гид- роксилирования (или микросомального окисления). Они необходимы - при синтезе многих липидов (например, стероидных гормонов) - и для обезвреживания токсических соединений. Гладкая ЭПС особенно выражена в клетках - надпочечников и гонад, синтезирующих стероидные гормоны, - и печени – в связи с синтезом холестерина.
В опрос 9.

Центросома. Веретено деления. Молекулярное строение и функция.

Краткий обзор:

Клеточный центр (центросома)— немембранный органоид, главный центр организации микротрубочек и регулятор хода клеточного цикла в клетках эукариот.

Веретено́ деле́ния — динамичная структура, которая образуется в митозе и мейозе  для обеспечения сегрегации хромосом и деления клетки.

Полный ответ:

Центриоли, обычно расположенные в паре (диплосома), и окруженные зоной более светлой цитоплазмы, от которой радиально отходят тонкие фибриллы (центросфера). Совокупность центриолей и центросферы называют клеточным центром. Совокупность центриолей и центросомы называют клеточным центром.

К леточный центр (центросома)— немембранный органоид, главный центр организации микротрубочек и регулятор хода клеточного цикла в клетках эукариот. Важная роль его заключается в клеточном делении, в частности, в образовании митотического веретена. Впервые обнаружена в 1883 году Теодором Бовери, который назвал её «особым органом клеточного деления. В клетке содержится одна или две центросомы.


Модель центриоли. Изображены девять триплетов микротрубочек.
В центросоме центриоли расположены под прямым углом друг к другу. В ходе фазы S клеточного цикла центриоли дуплицируются. При этом образовавашиеся дочерние центриоли располагаются перпендикулярно по отношению к материнским. В митозе пары центриолей, каждая из которых состоит из первоначальной и вновь образованной, расходятся к полюсам клетки и участвуют в образовании митотического веретена.

К аждая центриоль построена из 27 цилиндрических элементов (микротрубочек), сгруппированных в 9 триплетов образованных в результате полимеризации белка тубулина. Девять триплетов микротрубочек расположены по окружности, образуя таким образом полый цилиндр. 

В интерфазе клеточного цикла центросомы ассоциированы с ядерной мембраной. В профазе митоза ядерная мембрана разрушается, центросома делится, и продукты её деления (дочерние центросомы) мигрируют к полюсам делящегося ядра. Микротрубочки, растущие из дочерних центросом, крепятся другим концом к так называемым кинетохорам на центромерах хромосом, формируя веретено деления. По завершении деления в каждой из дочерних клеток оказывается только по одной центросоме.

Помимо участия в делении ядра, центросома играет важную роль в формировании жгутиков и ресничек. Центриоли, расположенные в ней, выполняют функцию центров организации для микротрубочек аксонем жгутиков. У организмов, лишенных центриолей (например, у сумчатых ), жгутики не развиваются.

Веретено́ деле́ния — динамичная структура, которая образуется в митозе и мейозе  для обеспечения сегрегации хромосом и деления клетки. Т ипичное веретено является биполярным — между двумя полюсами образуется веретенообразная система микротрубочек. Микротрубочки веретена присоединяются к кинетохорам хроматид в области центромер и обеспечивают движение хромосом по направлению к полюсам.

Веретено образуют три основных структурных элемента: микротрубочки, полюса деления и хромосомы. В организации полюсов деления у животных участвуют центросомы, содержащие центриоли. Важную роль в формировании веретена играют моторные белки, относящиеся к семействам динеинов и кинезинов.

Полноценное веретено деления образуется на стадии прометафазы после разрушения ядерной мембраны.

Веретено деления типичной клетки млекопитающих состоит из трёх структурных элементов — центросом, микротрубочек и хромосом, — которые образуют симметричную биполярную структуру. На полюсах веретена располагаются центросомы — небольшие органеллы, функционирующие как центры организации микротрубочек. Каждая центросома состоит из пары центриолей, окруженных множеством разных белков. Между полюсами веретена находятся конденсированные хромосомы, состоящие из пары хроматид, скреплённых в области центромеры. На цетромерных участках хромосом находятся кинетохоры — сложные структуры, отвечающие за прикрепление к микротрубочкам веретена^[1].

Веретено деления состоит из двух полуверетён. Полуверетено образуется из поляризованных микротрубочек. Отрицательные минус-концы микротрубочек собираются на полюсах веретена вокруг центросом. Плюс-концы микротрубочек отдаляются от двух полюсов и пересекаются в средней экваториальной части веретена. У большинства позвоночных полуверетено состоит из 600—750 микротрубочек, 30—40 % которых заканчиваются на кинетохорах. Микротрубочки, которые соединяют полюса веретена с кинетохорами хромосом, называютсякинетохорными. Причём каждый кинетохор при образовании веретена связывается с множеством микротрубочек и образует кинетохорный пучок. Микротрубочки, которые располагаются между полюсами и не присоединяются к кинетохорам, называютсямежполюсными. Часть микротрубочек веретена образует вокруг каждого полюса радиальные структуры, называемые звёздами или астерами. Такие микротрубочки называются астральными.
Вопрос №10

Митохондрии

Краткий обзор (из методички) – Двумембранные образование, имеющие собственную ДНК, предположительно возникли из прокариот после объединение с эукариотическими клетками в результате эволюции и последующего с ними сосуществования (симбиоза). Обеспечивают синтез АТФ за счет реакций окислительного фосфорилирования. Митохондрии контролируют внутриклеточное содержание ионов кальция, обеспечивают образование тепла, а также запрограммированной гибели клеток.

Основная часть (из инета) - Это органеллы размером с бактерию. Митохондрия ограничена двумя мембранами - гладкой внешней и складчатой внутренней, имеющей очень большую поверхность. Складки внутренней мембраны глубоко входят в матрикс митохондрий, образуя поперечный перегородки - кристы. Пространство между внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством. Мембраны митохондрий содержат интегральные мембранные белки. Во внешнюю мембрану входят порины, которые образуют поры и делают мембраны проницаемыми для веществ с молекулярной массой до 10 кДа. Внутренняя же мембрана митохондрий непроницаема для большинства молекул; исключение составляют О₂, СО₂, Н₂0. Внутренняя мембрана митохондрий характеризуется необычно высоким содержанием белков (75%).В их число входят транспортные белки-переносчики, ферменты, компоненты дыхательной цепи и АТФ-синтаза. Кроме того, в ней содержится необычный фосфолипид кардиолипин. Матрикс также обогащен белками, особенно ферментами цитратного цикла.

Метаболические функции Митохондрии являются «силовой станцией» клетки, поскольку за счет окислительной деградации питательных веществ в них синтезируется большая часть необходимого клетке АТФ (АТР). В митохондриях локализованы следующие метаболические процессы: превращение пирувата в ацетил-КоА, катализируемое пируватдегидрогеназным комплексом: цитратный цикл; дыхательная цепь, сопряженная с синтезом АТФ (сочетание этих процессов носит название «окислительное фосфорилирование»); расщепление жирных кислот путем β-окисления и частично цикл мочевины. Митохондрии также поставляют клетке продукты промежуточного метаболизма и действуют наряду с ЭР как депо ионов кальция, которое с помощью ионных насосов поддерживает концентрацию Са²⁺ в цитоплазме на постоянном низком уровне (ниже 1 мкмоль/л). Главной функцией митохондрий является захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты, пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием СО₂ и Н₂О, сопряженное с синтезом АТФ.
Вопрос 11.

Рибосомы. Полирибосомы. Митохондриальные рибосомы.

Краткий обзор:

Рибосома- немембранный двухсубъкдиничный (малая и большая субъединицы) органоид, состоящий из рРНК и белков. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму.

Полисома, или полирибосома — несколько рибосом, одновременно транслирующих одну молекулу мРНК.

Рибосомы митохондрий, или миторибосомы, ассоциированы с митохондриальным матриксом.

Основная часть:

Рибосома- немембранный двухсубъкдиничный (малая и большая субъединицы) органоид, состоящий из рРНК и белков. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму. Служит для биосинтеза белка из аминокислот. Рибосомы подразделяются на свободные и связанные с мембранами ЭПС и наружной ядерной мембраной. Свободные рибосомы синтезируют синтезируют белки для самой клетки, а связанные- на экспорт.  Синтез рибосом у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре —ядрышке.

Полисома, или полирибосома — несколько рибосом, одновременно транслирующих одну молекулу мРНК.

Рибосомы митохондрий, или миторибосомы, ассоциированы с митохондриальным матриксом.
Вопрос №12

Аппарат Гольджи

Краткий обзор.

Аппарат Гольджи — это система внутриклеточных мембранных структур: цистерн и пузырьков, в которых накапливаются вещества, синтезированные на мембранах ЭПС.

Вещества доставляются в комплекс Гольджи в мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от эндоплазматической сети и присоединяются к цистернам комплекса Гольджи. Здесь эти вещества претерпевают различные биохимические превращения, а затем снова упаковываются в мембранные пузырьки, и большая их часть транспортируется к цитоплазматической мембране. Мембрана пузырьков сливается с цитоплазматической мембраной, а содержимое выводится за пределы клетки посредством экзоцитоза.

В комплексе Гольджи растительных клеток синтезируются полисахариды клеточной стенки (оболочки).

Еще одна важная функция комплекса Гольджи — это образование лизосом.

Комплекс Гольджи был открыт в 1898 г. итальянским гистологом Камилло Гольджи В нервных клетках.

Основная часть.

Комплекс Гольджи — это место конденсации и накопления продуктов секреции, вырабатываемых в других участках клетки, в основном в ЭПС.

На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков постоянно формируются новые цистерны, а на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки.

При световой микроскопии он может распределяться в виде сложных сетей или отдельных диффузно расположенных участков (диктиосом). Форма и положение органеллы не имеют принципиального значения и могут изменяться в зависимости от функционального состояния клетки.

При электронной микроскопии видно, что комплекс состоит из скоплений плоских цистерн

В целом комплекс Гольджи участвует в сегрегации — это разделение, отделение определенных частей от основной массы, и накоплении продуктов, синтезированных в ЭПС, в их химических перестройках, созревании.

Секреторная функция комплекса Гольджи заключается в том, что синтезированный на рибосомах экспортируемый белок, отделяющийся и накапливающийся внутри цистерн ЭПС, транспортируется в вакуоли пластинчатого аппарата.

Комплекс Гольджи может резко увеличиваться в размерах в клетках, активно осуществляющих секреторную функцию,обычно сопровождается развитием ЭПС, а в случае синтеза белков — ядрышка.

Во время деления клетки комплекс Гольджи распадается до отдельных цистерн или пузырьков, которые распределяются между двумя делящимися клетками и в конце телофазы восстанавливают структурную целостность органеллы.

Вне деления происходит непрерывное обновление мембранного аппарата за счет пузырьков, мигрирующих из ЭПС и дистальных цистерн диктиосомы за счет проксимальных компартментов.

о содержимого в процессе лизосомного экзоцитоза.
Вопрос 13.

Лизосомы- одномембранные структуры, образуются путем слияния перинуклеарных эндосом,содержащих лизосомные гидролазы и лизосомные мембранные белки, с везикулами, подлежащими деградации ( периферической эндосомой, фагосомой или аутофагоцитозной вакуолью).

* перинуклеарные эндосомы образуются при слиянии везикул, содержащие лизосомные гидролазы после их синтеза в гранулярной эпс и процессинга в комплексе Гольджи, и везикул, в мембрану которых встроены специфические лизосомные мембранные белки.

* периферические эндосомы образуются в результате эндоцитоза.

*мультивезикулярные тельца образуются при слиянии перинуклеарной и периферической эндосом.

* фаголизосома образуется при слиянии перинуклеарной эндосомы и фагосомы.

*аутофаголизосома образуется при слиянии перинуклеарной эндосомы и аутофагоцитозной вакуоли, содержащей подлежащие деградации эндогенные молекулы и органеллы.

* остаточные тельца - лизосомы любого типа, содержащие непереваренный материал ( липофусцин, гемосидерин) .

Функция:

Катализ гидролитического ( в водной среде) расщепления нуклеиновых кислот, белков, жиров, полисахаридов и мукополисахаридов, других химических соединений при низких значениях pH. В цитобиологических понятиях - внутриклеточное переваривание веществ и структур.

Пероксисомы - одномембранные органеллы, пузырьки с электроноплотной сердцевиной. В составе мембраны органеллы находятся специфичные белки - пероксины, а в матриксе - более 40 ферментов, каиализирующих анаболичиские ( биосинтез желчных кислот, H2O3, зависимое дыхание, деградация ксенобиотиков) процессы.
Вопрос 14.

Происхождение, строение, функции лизосом

Краткий обзор:

Лизосомы – одномембранные структуры, образующиеся путем слияния перинуклеарных эндосом, содержащих лизосомные гидролазы и лизосомные мембранные белки, с везикулами, подлежащими деградации, (периферической эндосомой, фагосомой или аутофагоцитозной вакуолью).

Происхождение: образуются путем слияния перинуклеарных эндосом (образуются при слиянии везикул, содержащих лизосомные гидролазы, синтезированные в гранулярной ЭПС и прошедшие процессинг в комплексе Гольджи, и везикул, в мембрану которых встроены специфические лизосомные белки) с везикулами, подлежащими деградации: периферической эндосомой (образована результате эндоцитоза), фагосомой (образована в результате фагоцитоза) или аутофагоцитозной вакуолью (содержит подлежащие деградации эндогенные молекулы и органеллы).

Строение: округлые пузырьки, окруженные одинарной мембраной, диаметр = 0,2-0,4 мкм. Для поддержания кислой среды внутри лизосомы в ее мембране имеется протонный насос ( . Иногда мембрана покрыта снаружи волокнистым белковым комплексом. Лизосомы содержат различные кислые гидролазы.

Функции: участвуют во внутриклеточном пищеварении. Участвуют в переваривании материала внутриклеточных компонентов (аутофагия) или частиц, различными путями попавших в клетку (гетерофагия). Способны к секреции своего содержимого в процессе лизосомного экзоцитоза.

Полный ответ:

Лизосомы – одномембранные структуры, образующиеся путем слияния перинуклеарных эндосом, содержащих лизосомные гидролазы и лизосомные мембранные белки, с везикулами, подлежащими деградации, (периферической эндосомой, фагосомой или аутофагоцитозной вакуолью).

Перинуклеарные эндосомыобразуются при слиянии везикул, содержащих лизосомные гидролазы после их синтеза в гранулярной эндоплазматической сети и процессинга в комплексе Гольджи, и везикул, в мембрану которых встроены специфические лизосомные белки.

Окаймленные везикулы (пузырьки) – одномембранные пузырьковидные образования, окруженные белковой оболочкой, прилежащей к наружной поверхности мембраны везикулы. Могут быть окружены клатрином (транспортируют белки из транс-компартмента комплекса Гольджи или вещества, поступающие в клетку путем эндоцитоза) или не иметь клатриновой оболочки (их оболочка из высокомолекулярного белкового комплекса – коатомера, транспортируют белки из гранулярной ЭПС в комплекс Гольджи, из одной цистерны комплекса Гольджи в другую или из комплекса Гольджи в плазматическую мембрану).

Периферические эндосомы образуются в результате эндоцитоза.

Аутофагоцитозная вакуоль содержит подлежащие деградации эндогенные молекулы и органеллы.

Типы лизосом:

Мультивезикулярные тельца образуются при слиянии перинуклеарной и периферической эндосом.

Фаголизосома образуется при слиянии перинуклеарной эндосомы и фагосомы.

Аутофаголизосома образуются при слиянии перинуклеарной эндосомы и аутофагоцитозной вакуоли.

Остаточные тельца – лизосомы любого типа, содержащие непереваренный материал.

Происхождение: образуются путем слияния перинуклеарных эндосом (образуются при слиянии везикул, содержащих лизосомные гидролазы, синтезированные в гранулярной ЭПС и прошедшие процессинг в комплексе Гольджи, и везикул, в мембрану которых встроены специфические лизосомные белки) с везикулами, подлежащими деградации: периферической эндосомой (образована результате эндоцитоза), фагосомой (образована в результате фагоцитоза) или аутофагоцитозной вакуолью (содержит подлежащие деградации эндогенные молекулы и органеллы).

Строение: округлые пузырьки, окруженные одинарной мембраной, диаметр = 0,2-0,4 мкм. Для поддержания кислой среды внутри лизосомы в ее мембране имеется протонный насос ( . Иногда мембрана покрыта снаружи волокнистым белковым комплексом. Лизосомы содержат различные кислые гидролазы.

Функции: участвуют во внутриклеточном пищеварении. Участвуют в переваривании материала внутриклеточных компонентов (аутофагия) или частиц, различными путями попавших в клетку (гетерофагия). Способны к секреции своего содержимого в процессе лизосомного экзоцитоза.
Вопрос 15.

Аксонема: молекулярное строение, роль в организации реснички и жгутика

• 
  Строение аксонемы
  
• 
  Динеин
  
• 
  Базальное тельце
  

Аксонема - немембранная сократительная органелла – основной структурный элемент реснички и жгутика. Состоит из 9 периферических пар микротрубочек и двух расположенных центрально одиночных микротрбуочек. Обладающий АТФазной активностью, белок динеин - компонент тубулин - динеинового хемомеханического преобразователя – входит в состав ручек, связанных с периферическими микротрубочками. Матрицей для организации аксонемы служит базальное тельце –аналог центриоли.
Вопрос №16

Молекулярные моторы. Акто-миозиновый, тубулин – динеиновый, тубулин – кинезиновый. 

Молекулярные моторы - Это АТФазы (динеины и кинезины), одним доменом связывающиеся с тубулином микротрубочек, а другим - с различными мембранными органеллами или макромолекулами. За счёт расщепления АТФ моторные белки перемещаются вдоль микротрубочек и таким образом транспортируют органеллы и макромолекулы.

а) В акто-миозиновом молекулярном моторе происходит расщепление АТФ при взаимодействии актина тонких нитей с головкой миозина, отходящей от миозиновой (толстой) нити.

б) Тубулин-динеиновый хемомеханический преобразователь отвечает за направленный транспорт макромолекул и органелл к (-)-концу микротрубочек. приводит в движение жгутик сперматозоида и реснички мерцательных клеток.

в) Тубулин-кинезиновый хемомеханический преобразователь обеспечивает внутриклеточный транспорт органелл и перемещение хромосом вдоль микротрубочек в ходе клеточного деления. Перемещение органелл вдоль микротрубочек с участием кинезинов осуществляется в направлении (+)-конца микротрубочек.
Вопрос 17.

Макромолекулярные комплексы цитоплазмы: протеосомы, апоптосомы. 

Кратко:
апоптосомы – активаторы каспаз при регулируемой гибели клеток.
протеосомы – комплексы нелизомальных протеаз, осуществляющие вместе с убиквитинами деградацию короткоживущих белков.

Полный ответ:

Апоптосома — крупная четвертичная белковая структура, формирующаяся внутри клетки в процессе апоптоза. Сборка апоптосомы запускается высвобождением цитохрома c из митохондрий в ответ на внутренние либо внешние про-апоптозные стимулы. Апоптосома активирует инициаторные каспазы, запускающие каскад апоптозных реакций.

Протеасомы в клетках «укрывают» самокомпартментирующиеся ферменты – протеазы (пептидазы), которые участвуют во внелизосомном расщеплении белков. Протеасомы – это мультимерные гетеробелковые агрегаты «цилиндрической формы», образующихся путем самосборки. Протеазы в них занимают внутреннюю зону, а снаружи располагаются белки – «проводники» или шапероны. Шапероны выполняют функцию опознания белков, подлежащих протеолитическому расщеплению, и их «допуск» внутрь протеасомы к протеазам. Известно, что протеасомы обеспечивают деградацию циклина В в анафазе митоза.

Макромолекулярные комплексы цитоплазмы: протеосомы, апоптосомы.

Кратко:
Протеасома —очень крупная мультисубъединичная протеаза, присутствующая в эукариот. В эукариотических клетках протеасомы содержатся и в ядре, и в цитоплазме. Основная функция протеасомы — протеолитическая деградация ненужных и повреждённых белков до коротких пептидов, которые затем могут быть расщеплены до отдельных аминокислот. Деградация 80—90 % внутриклеточных белков происходит при участии протеасомы. Для того чтобы белок-мишень расщепился протеасомой, он должен быть помечен путём присоединения к нему маленького белка убиквитина. Присоединение первой молекулы убиквитина к белку служит для лигаз сигналом для дальнейшего присоединения молекул убиквитина. В результате к белку оказывается присоединена полиубиквитиновая цепь, которая связывается с протеасомой и обеспечивает расщепление белка-мишени. В целом вся эта система получила название убиквитин-зависимой деградации белка. Протеасомальная деградация белка важна для протекания многих клеточных процессов, включая клеточный цикл, регуляцию экспрессии генов и ответ на окислительный стресс.

Полный:
Термин "апоптоз", предложенный в 1972 г. английскими учеными J.F.R. Кеrr, А.Н. Wyllie и A.R. Currie, состоит из двух греческих слов и означает в буквальном смысле "отделение лепестков от цветов", а применимо к клетке - особый тип смерти путем разделения ее на части ("апоптозные тельца"), которые впоследствии фагоцитируются соседними клетками разного типа, с целью не допустить появление воспалительной реакции. Неконтролируемый апоптоз может привести к раку, аутоиммунным и нейродегенеративным заболеваниям.
Центральным пунктом апоптоза является митохондрия. Она играет большую роль в апоптозе, вызываемом различными раздражителями; объединяет сигналы клеточной смерти посредством белков семейства Bcl-2 (белков, в зависимости от ситуации стимулирующих или подавляющих апоптоз) и активирует выход цитохрома С(белка, переносящего электроны между белковыми комплексами во внутренней мембране митохондрии), в результате чего митохондриальная мембрана становится проницаемой. Механизмы, которые приводят к этой проницаемости, ещё не до конца изучены. Выделяясь из митохондрий, цитохром С включается в составапоптосомы. Апоптосома - крупная четвертичная белковая структура, формирующаяся внутри клетки в процессе апоптоза. Содержит Цитохром из митохондрий, выделяющийся в ответ на внутренние либо внешние про-апоптозные стимулы. Апоптосома активирует инициаторные каспазы, запускающие каскад апоптозных реакций.

Протеосома - очень крупная мультисубъединичная протеаха, присутствующая в клетках. В эукариотических клетках содержатся в ядре и цитоплазме. Основная функция – протеолитическая деградация ненужных и поврежденных белков до коротких пептидов, которые затем могут быть расщеплены до отдельных аминокислот
Апоптосома - крупная четвертичная белковая структура, формирующаяся внутриклеткив процессеапоптоза. Сборка апоптосомы запускается высвобождениемцитохрома cизмитохондрийв ответ на внутренние либо внешние про-апоптозные стимулы. Апоптосома активирует инициаторныекаспазы, запускающие каскад апоптозных реакций.
Вопрос 18. Жидкостно-мозаичная модель биологической мембраны

В 1972 г. Сингер и Николсон (Singer, Nicolson) предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны, согласно которой белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном бислое. Они образуют в нем как бы своеобразную мозаику, но поскольку бислой этот жидкий, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение.

Покрывающая клетку тонкая мембрана напоминает пленку мыльного пузыря — она тоже все время «переливается».

Ниже суммированы известные нам данные, касающиеся строения и свойств клеточных мембран.

1. Толщина мембран составляет около 7 нм.

2. Основная структура мембраны — фосфолипидный бислой.

3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекул обращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.

4. Гидрофобные хвосты обращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.

5. Фосфолипиды находятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутри бислоя — перемещаются в латеральном направлении.

6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.

7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.

8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфо-липидов; вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.

9. Некоторые мембранные белки лишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь.

10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные  цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами  и гликолипидами.

11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.

12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.

Химический состав мембран.

С помощью световой и электронной микроскопии в клетках выявлены разнообразные мембранные структуры. Все они имеют сходный химический состав и принцип организации, но в зависимости от типа мембран и их функций соотношение химических компонентов и детали строения могут отличаться.

Мембраны состоят из липидов, белков и углеводов (рис.16). Липиды составляют в среднем 40% сухой массы мембран. Среди них преобладают фосфолипиды (до 80%).

Основным функциональным компонентом биологических мембран являются белки. Но только образовав прочные комплексы с липидами, они способны проявлять активность.

Поверхностные белки (около 30% от общего количества мембранных белков) размещены на наружной и внутренней поверхностях мембран и связанные с последними электрическими силами непосредственно или через двухвалентные катионы, преимущественно Са2 + и Mg2 +. Они легко отделяются от мембран после разрушения клеток.

Внутренние белки (почти 70% общего количества мембранных белков) погружены в двойной слой липидов на разную глубину, а в некоторых случаях пересекают мембрану насквозь. Такие белки связывают обе поверхности мембраны.

Углеводы входят в состав мембран не самостоятельно, а образуют комплексы с белками или липидами.

Организация биологических мембран. Сейчас общепринятой является модель растворимо-мозаичной строения мембран (рис.16). Такое название произошло от того факта, что около 30% липидов тесно связаны с внутренними белками, а остальное - находится в жидком состоянии, где «плавают» липопротеиды. Молекулы липидов размещены в виде двойного слоя, их полярные гидрофильные «головки» обращены к внешней и внутренней сторон мембран, а гидрофобные неполярные «хвосты» - внутрь.

Если посмотреть на мембрану сверху, то она напоминает мозаику, созданную полярными «головками» липидов, поверхностными и внутренними белками. Толщина мембран варьирует в довольно широких пределах в зависимости от их типа. Мембраны клеток эукариот и прокариот сходны по строению.

Между молекулами белков или их частями часто существуют поры (канальцы), заполненные водой. Молекулы, входящие в состав мембран, способные перемещаться, благодаря чему мембраны быстро возобновляются за незначительных повреждений, образуются над оголенными участками цитоплазмы, могут легко сливаться друг с другом, растягиваться и сжиматься, например, при движении клеток или изменения их формы.
Вопрос №19

Рецепторная функция плазматической мембраны

Краткий обзор:

Гликокаликс-это внешний по отношению к липопротеидной мембране слой, содержащий полисахаридные цепочки мембранных интегральных белков - гликопротеидов.

Одной из важнейших функций плазмалеммы является обеспечение коммуникации (связи) клетки с внешней средой посредством присутствующего в мембранах рецепторного аппарата, имеющего белковую или гликопротеиновую природу. Основная функция рецепторных образований плазмалеммы - распознавание внешних сигналов, благодаря которым клетки правильно ориентируются и образуют ткани в процессе дифференцировки. С рецепторной функцией связана деятельность различных регуляторных систем, а также формирование иммунного ответа.

Основная часть:

В качестве таких рецепторов на поверхности клетки могут высту­пать белки мембраны или элементы гликокаликса — гликопротеиды. Такие чувствительные к отдельным веществам участки могут быть раз­бросаны по поверхности клетки или собраны в небольшие зоны.

Разные клетки животных организмов могут обладать разными на­борами рецепторов или же разной чувствительностью одного и того же рецептора.

Роль многих клеточных рецепторов заключается не только в связы­вании специфических веществ или способности реагировать на физи­ческие факторы, но и в передаче межклеточных сигналов с поверхно­сти внутрь клетки. В настоящее время хорошо изучена система переда­чи сигнала клеткам с помощью некоторых гормонов, в состав которых входят пептидные цепочки. Гормон взаимодействует специфически с рецепторной частью этой системы и, не проникая внутрь клетки, активирует аденилатциклазу (белок, ле­жащий уже в цитоплазматической части плазматической мембраны), которая синтезирует циклический АМФ. Последний активирует или ингибирует внутрикле­точный фермент или группу ферментов. Таким образом, команда (сиг­нал от плазматической мембраны) передается внутрь клетки. Эффек­тивность этой аденилатциклазной системы очень высока. Так, взаимо­действие одной или нескольких молекул гормона может привести за счет синтеза множества молекул цАМФ к усилению сигнала в тысячи раз. В данном случае аденилатциклазная система служит преобразова­телем внешних сигналов.

Разнообразие и специфичность наборов рецепторов на поверхно­сти клеток приводят к созданию очень сложной системы маркеров, позволяющих отличать свои клетки (той же особи или того же вида) от чужих. Сходные клетки вступают друг с другом во взаимодействия, приводящие к слипанию поверхностей (конъюгация у простейших и бактерий, образование тканевых клеточных комплексов). При этом клетки, отличающиеся набором детерминантных маркеров или не воспринимающие их, либо исключаются из такого взаимодействия, либо (у высших животных) уничтожаются в результате иммунологиче­ских реакций.

С плазматической мембраной связана локализация специфических рецепторов, реагирующих на физические факторы. Так, в плазматиче­ской мембране или в ее производных у фотосинтетических бактерий и синезеленых водорослей локализованы белки-рецепторы (хлорофиллы), взаимодействующие с квантами света. В плазматической мембра­не светочувствительных клеток животных расположена специальная система фоторецепторных белков (родопсин), с помощью которых световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь при­водит к генерации электрического импульса.