Био 2. Морфофункциональная организация клетки. Биологические мембраны
 Скачать 134.53 Kb.
|
|
Лизосомы Лизосомы /lysis-расщепление и soma-тело/ обнаруживаются у большинства эукариотических клеток, особенно много их в животных клетках, обладающих способностью к фагоцитозу. Лизосомы представляют собой простые мембранные мешочки (стенка состоит из одинарной мембраны), наполненные гидролитическими /пищеварительными/ ферментами - протеазами, нуклеазами, липазами и кислыми фосфатазами. Содержимое лизосом имеет кислую реакцию. Ферменты лизосом должны быть изолированы от всех остальных клеточных компонентов и структур, иначе они их разрушат. В животных клетках лизосомы обычно имеют округлую форму и диаметр 0,2 до 0,5 мкм. На электронных микрофотографиях они представляются гомогенными. Заключенные в лизосом ах ферменты синтезируются на гранулярной ЭПС и транспортируются к аппарату Гольджи. Позже от него отпочковываются пузырьки Гольджи, содержащие фермент, подвергшиеся необходимым превращениям. Т; пузырьки называются первичными лизосомами. Они выполняют р; функций, связанных в основном с внутриклеточным перевариванием, иногда и с секрецией пищеварительных ферментов. Функции л изо с ом: переваривание материалов, поглощенных путем эндоцитоза. Вакуоли, образовавшиеся в процессе эндоцитоза, могут сливаться с первичными лизосомами- при этом образуются вторичные лизосомы. которую можно также назвать пищеварительной вакуолью. Так происходит переваривание материалов, поступивших в клетку путем эндоцитоза. Продукты переваривания поглощаются и усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Остаточные тельца направляются к цитоплазматической мембране и здесь их содержимое выводится наружу /экзоцитоз/. -аутофаги я- это процесс, посредством которого клетка уничтожает ненужные ей структуры. Эта структуры сливаются с первичной лизосомой и образуется вторичная лизосома или аутофагическая вакуоль, в которой структура переваривается. Аутофагия чаще наблюдается в клетках, претерпевших реорганизацию во время дифференцировки. выделение ферментов из клетки /экзоцитоз/ -аутолиз - это саморазрушение клетки, наступающее в результате высвобождения содержимого ее лизосом /"орудие самоубийства"/. При некоторых процессах дифференцировки аутолиз является нормальным явлением- например утрата хвоста у головастика/. Аутолиз наступает также после гибели клетки. Иногда он является следствием некоторых лизосомальных болезней или результатом повреждения клетки. При патологических процессах количество лизосом в клетках увеличивается. Двумембранные органоиды Митохондрии /"митос" -нить, "хондрион"-гранула/греч./. -это органоиды синтеза АТФ характерны для большинства эукариотических клеток. Их основная функция связана с окислена органических соединения и использованием освобождающейся распаде этих соединений энергии, при синтезе молекул АТФ. Поэта митохондрии часто называют энергетическими станциями клетки. Митохондрии отделены от гиалоплазмы двумя мембранами-внешней внутренней, поэтому имеются две полости: межмембранная и ochoi /матрикс/. Наружная мембрана гладкая .имеет крупные поры. В мембрана имеет кристы /складки, гребни/, направленные вглубь матр Некоторые кристы ветвятся. На них расположены полиферме комплексы, определяющие процессы окислительного фосфорилиров; Размеры митохондрий от 0,2 до 7мкм и видны в световой микрос: Детали строения изучены с помощью электронного микроскопа, матриксе митохондрий содержаться рибосомы, ДНК и РНК. Функции: все митохондрии синтезируют АТФ. Дыхательные ферма и ферменты синтеза АТФ лежат на внутренней мембране митохондр АТФ выходит в цитоплазму и используется во всех процессах, требую: энергии. - в митохондриях на рибосомах синтезируется белок по матрице Р] копируемой с митохондриальной ДНК. Митохондрии размножаются делением. -относительная автономия митохондрий. Количество митохондрий в клетках может быть различным. Особе») много их в клетках с интенсивными процессами метаболизма. Так, клетках лечена их около 1000. Локализация митохондрий в клетке гака ИОжет быть различной. Обычно они концентрируются в тех области клетки, где необходима энергия. Так. в скелетных мышцах митохондря находятся вблизи мяофибрилл. Митохондрии могут менять форм размеры и передвигаться в клетке. Существует гипотсМ их возможно) происхождения от внутриклеточных аэробных симбионтов. Пластиды Пластиды- это мембранные органоиды, встречающиеся у фотосинтезирующих эукариотических организмов /высшие растения, низшие водоросли, некоторые одноклеточные организмы./. Существует несколько видов пластид: хлоропласта, лейкопласта, хромопласта. Они представляют собой ряд взаимных превращения одного вида пластид в другой. Основной структурой, осуществляющей фотосинтетические процессы, является хлоропласт. Их цвет зависит от наличия хлорофилла, находятся в зеленых клетках высших растении /по 40-60 в клетке/. Хлоропласта участвуют в поглощении световой энергии и фотосинтезе- это процесс синтеза углеводов и неорганических веществ за счет энергии света. Хлоропласта имеют овальную форму/диаметр 3-4 мкм/. Имеют 2 вида мембран: наружную и внутреннюю. Внутренняя мембрана образует мембранные мешочки -талакоиды. Тилакоиды лежат друг на друге ,как стопки монет, образуя гранулы до 50 тилакоидов в гране. Граны объединены друг с другом внутренней мембраной. В одном хлоропласте несколько десятков гран. Хлорофилл находится в мембранах тилакоидов. В хлоропластах растении при использовании энергии АТФ, образованной в результате фосфорилирования происходит важнейший биологический процесс -связывания СОг и синтез углеводов. В промежутках между гранами лежат рибосомы, РНК и ДНК. Рибосомы синтезируют белки хлоро пластов. ДНК хлоропластов определяет некоторые признаки растений/например, пестрый рисунок листьев бегонии/. В матриксе хлоропластов видны гранулы первичного крахмала - это крахмал, синтезированный из глюкозы, образованной под действием света. Первичный крахмал может распадаться до глюкозы, а глюкоза транспортируется с соком растения в запасающую ткань, где откладывается в виде вторичного крахмала. Лейкопласты- бесцветные пластинки, встречаются в клетках запасающих тканей. Расположены в клетках неокрашенных частей растений /стебли, клубни/.Форма лейкопластов разнообразна, размеры 5-6 мкм, содержат запасы питательных веществ /например, крахмал клубней картофеля/. Хромопласты- пластинки, окрашенные обычно в желтый цвет за счет каротиноидов. Хромопласты образуются из хлоропластов, реже из лейкопластов. Находятся в окрашенных клетках растений /цветы, плоды, стебли, листья/.Эго внутриклеточные везикулы/5-6 мкм/ разнообразной формы, заполненные пигментами, тилакоидов почти нет. Это дегенерирующие фермы пластид .подвергнутые липофанерозу - распаду липопротеидных комплексов. От их присутствия зависит цвет растения. Пластиды размножаются делением, распределяясь между дочерними клетками поровну. Лейкопласты могут переходить в хлоро- и хромопласты, хлоропласта - только в хромопласты. Актуальность темы Для организма как открытой системы характерен обмен с окружающей средой не только энергией, но и веществом. Этот обмен осуществляется через биологические мембраны: мембраны клеток, а внутри клеток через мембраны органоидов. Нарушения транспорта веществ в организме связаны прежде всего с различными нарушениями молекулярно£ организации биологических мембран. У человека идентифицировано более 20 транспортных болезней и синдромов /почечная глюкозурщ цистинурия, семейный рахит, наследственный сфероцитоз, силикоз подагра, некоторые формы миотонии и др./ В их этиологии и патогенез повреждение клеточных мембран играет ведущую роль. Вместе с тем, по видимому, ие существует заболеваний в развитие которых не вносили бы своего вклада нарушения мембранных процессов являясь своеобразным усилителем патологического состояния. Поэтому идеи и методы биомембранологии /области знаний о структуре и функции биологических мембран/ уже сейчас широко внедряются в медицину. Можно полагать, что при разных болезнях существуют общие механизмы патологии клеточных мембран. Их изучают на основе знания о физических, химических и физико-химических свойствах биологических мембран Цель занятия: сформировать знание о морфофункциональной организации клеток, биологических мембранах и мембранных органоидах, об их взаимодействии и роли в жизнедеятельности клетки. Студент должен иметь представление: О существующих в настоящее время гипотезах и моделях биологических мембран. Студент должен знать: биологические мембраны - их строение и функции; строение и функции плазматических мембран и оболочки клетки; основные виды мембранного транспорта; организацию, функции и химический состав цитоплазмы; -вакуолярную систему /одномембранные органоида/: строение и функции эндоплазматической сети /ЭПС/; строение и функции комплекса Гольджи; строение и функции лизсссм; строение и функции двумембранных органоидов: митохондрии и пластид. Студент должен уметь: -приготовить временный препарат из листа элодеи; -выявлять в препарате митохондрии в клетках печени под иммерсионным обьекгивом микроскопа; -обнаруживать в препарате комплекс Гольджи в клетках спинального ганглия под иммерсионным объективом микроскопа. З.Тоебования рабочей программы Основные структурные компоненты эукариотических клеток: биологическая мембрана, цитоплазма, ядро. Биологические мембраны. Модели строения клеточных мембран животных клеток. Жидкостномозаичная модель биологической мембраны и трехслойная. Гликокаликс. Гетерогенность биологических мембран. Свойства биологических мембран: прочность, вязкость, подвижность, избирательная пропускная способность, самосборка. Основные функции биологических мембран: защитная, ограничительная, метаболическая, рецепторная, матричная, ком партментализации. Виды мембранного транспорта. Пассивный транспорт- диффузия, осмос. Активный транспорт. Экзо- и эндоцитоз. Органоиды клетки. Классификация органоидов: мембранные и не мембранные; общего значения и специального. Одномембранные органоиды клетки. Вакуолярная система, структура, виды и функции эндоплазматического ретикулума. Взаимосвязь и ЭР с другими органоидами. Ультраструктура и функции пластинчатого комплекса Гольджи. Особенности аппарата Гольджи в растительных клетках. Лизосомы. Классификация лизосом: прелизосомы, собственно л изосомы, аутофагосомы, остаточные тельца. Функции лизосом. Аутолиз. Биологическое значение аутофагии. Наследственные заболевания, связанные с патологией лизосом (детская, семейная амавротическая идиотия, болезнь Помпе). Ультраструктура митохондрий. Химический состав. Функции в клетке. Окислительное фосфорилирование. Цитоплазматическое наследование, связанное с собственной ДНК митохондрий. Взаимосвязь с другими органоидами. Структурная организация при различных патологических состояниях. Пластиды- органоиды растительных клеток. Виды. Значение хлоропластов в круговороте веществ и энергии в биосфере. Контрольно-учебная карта внеаудиторной подготовки к занятию. Цель этапа: путем самостоятельной работы с учебником и лекционным материалом освоить ключевые вопросы темы. ]
Обучающая задача. Транспорт веществ в клетку- эндоцитоз условно разделяют на фагоцитоз (корпускулярных веществ) и пиноцитоз /поглощение коллоидов). Экзоцитоз - выведение из клетки продуктов метаболизма. Из каких этапов состоят эти два процесса? Какова судьба веществ, поступивших в клетку путем эндонитоза? Каково значение экзоцитоза в жизни клетки? Решение Первый этап эндоцитоза - адсорбция поглощаемых частиц на участке клеточной мембраны к специфческим белкам -рецепторам. Важную роль в этом процессе играют структуры гликокаликса. Второй этап - инвагинация- впячивание плазматической мембраны в цито-плазму, вплоть до смыкания. Третий этап - отшнуровывание. Образовавшиеся в результате инвагинации пузырьки отрываются от плазмолеммы и углубляются в цитоплазму. Образовавшиеся фагосомы или пиноцитозные пузырьки сливаются с первичной лизосомой и возникает пищеварительная вакуоль - вторичная лизосома. Этот этап эндоцитоза имеет большое значение в медицине. Патогенные бактерии, захваченные клеткой -фагоцитом /макрофагом/ уничтожаются ферментами лизосом. Пониженная активность ферментов лизосом приводит к нарушению разрушения бактериальной клетки и хроническому |