Строение и функции органоидов клетки (эпс, комплекс Гольджи, лизосомы). Клеточные включения

• Название: Строение и функции органоидов клетки (эпс, комплекс Гольджи, лизосомы). Клеточные включения
• Дата: 27.10.2022
• Размер: 7.52 Mb.
• Имя файла: EPS_KG_lizosomy.pptx
• Тип: Документы; #758609

Строение и функции органоидов клетки (ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы). Клеточные включения.

Теоретическая часть занятия.

Строение и функции одномембранных

органоидов клетки.

Строение животной клетки

11

1- ядро, 2- ядрышко, 3- ядерная мембрана, 4- цитоплазма, 5- комплекс Гольджи, 6- митохондрии, 7- лизосомы, 8- эндоплазматическая сеть, 9- рибосомы, 10- ПАК, 11- клеточный центр.

Клетка

ПАК

цитоплазма

ядро

включения,

запасные

питательные

вещества

органоиды

гиалоплазма

Гиалоплазма (её называют также цитозолем) – внутренняя среда клетки. Это сложная коллоидная система, которая может менять своё агрегатное состояние: переходить из более жидкого (золь) в более плотное (гель).

В гомогенное мелкозернистое вещество с низкой электронной плотностью - гиалоплазму, погружены органоиды, цитоскелет, запасные питательные вещества и включения.

Гиалоплазма

- Эндо-

плазматическая

сеть (ЭПС)

- Комплекс

Гольджи (КГ)

- Пероксисомы

- Лизосомы

- Вакуоли у растений

• Митохондрии
• Пластиды у растений

- Рибосомы

• Клеточный

центр

Органоиды

Одномембранные

Двумембранные

Немембранные

Органоиды – это постоянные компоненты клетки, которые имеют определенную структуру и выполняют определенные функции

Впервые эндоплазматический ретикулум был обнаружен американским учёным К. Портером в 1945 году

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) состоит из разветвлённой сети каналов и полостей, образованных мембраной.

Площадь мембран эндоплазматической сети составляет более половины общей площади всех мембран клетки.

Мембрана ЭПС морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости ЭПС открываются в межмембранную полость ядерной оболочки.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ

шЭПС

гЭПС

пЭПС

Эндоплазматическая сеть (ретикулум)

Морфологически и функционально выделяют три вида ЭПС:

- гранулярная (шероховатая) эндоплазматическая сеть;

• агранулярная (гладкая) эндоплазматическая сеть;
• промежуточная эндоплазматическая сеть.

От мембран промежуточной ЭПС отшнуровываются транспортные везикулы (мембранные пузырьки) с белками.

Основная функция промежуточной ЭПС- транспортная.

• детоксикация;
• регуляция концентрации ионов кальция;
• синтез церамида и фосфолипидов, жирных кислот;
• синтез предшественников стероидных гормонов (например, половые гормоны позвоночных животных и стероидные гормоны надпочечников);

- накопление и преобразование углеводов (один из ферментов гЭПС отщепляет от первого продукта гликогенолиза, глюкоза-6-фосфата, фосфогруппу, позволяя таким образом глюкозе покинуть клетку и повысить уровень сахаров в крови)

Функции гЭПС

Детоксикация с участием гЭПС

Ферменты гладкой ЭПС присоединяют к молекулам токсичных веществ гидрофильные радикалы, в результате чего повышается растворимость токсичных веществ в крови и моче, и они быстрее выводятся из организма.

В случае непрерывного поступления ядов, медикаментов или алкоголя площадь мембран гЭПС увеличивается, в результате чего возрастает количество ферментов детоксикации –

цитохрома Р-450.

Концентрация ионов кальция влияет на множество внутриклеточных и межклеточных процессов, таких как:

- активация или инактивация ферментов,

• экспрессия генов,
• работа актин-миозиновой системы (внутриклеточный транспорт, сокращение

мышц),

• индуцируемый экзоцитоз в нейронах (вывод нейромедиаторов) и клетках

иммунной системы (вывод антител),

- разборка цитоскелета .

Регуляция уровня ионов кальция в гиалоплазме с участием гЭПС

Транспорт ионов кальция

Функции шЭПС

Главная функция гранулярного (шероховатого) эндоплазматического ретикулума – участие в синтезе белков, который идет на рибосомах.

Кроме этого, в полости шЭПС осуществляется химическая модификация (гликозилирование и фосфорилирование) и фолдинг белков (формирование правильной трёхмерной структуры).

Синтез белка на рибосомах шЭПС

Транспорт синтезированного белка в полость шЭПС и его химические модификации

Модели работы шаперонов

Комплекс Гольджи

Комплекс Гольджи назван в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1898 году.

Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн) – диктиосому и связанную с ней систему мембранных пузырьков.

На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся от промежуточной ЭПС) постоянно образуются новые цистерны цис-отдела , на внутренней стороне цистерны транс-отдела образуются новые транспортные пузырьки.

В цис-отделе первую цистерну называют «цистерной спасения», так как с её помощью рецепторы, поступающие из промежуточной эндоплазматической сети, возвращаются обратно.

Фермент цис-отдела- фосфогликозидаза (присоединяет фосфат к углеводу — маннозе).

В медиальном отделе находится ферменты:

• манназидаза (отщепляет маннозу) и N-ацетилглюкозаминтрансфераза (присоединяет определённые углеводы — гликозамины).

В транс-отделе находятся ферменты:

• пептидаза (осуществляет протеолиз);
• трансфераза (осуществляет перенос химических групп).

Пути вторичного гликозилирования белков в комплексе Гольджи:

а ─ первичное гликозилирование в ЭПС;

б ─ результат вторичного гликозилирования в КГ белков плазматической мембраны и секреторных вакуолей;

в ─ результат вторичного гликозилирования белков лизосом;

Ман ─ манноза;

Асп ─ аспарагин;

Гл ─ глюкоза;

СК ─ сиаловая кислота;

Га ─ N-ацетилглюкозамин;

Гал ─ галактоза.

Возвращение белков, содержащих KDEL в ЭПС

На С-конце большинства белков полости цистерн ЭПС расположен сигнал, обеспечивающий эффективный «механизм возврата» собственных белков ЭПС, например, белков-рецепторов, вышедших пЭПС в составе транспортных мембранных пузырьков, идущих к КГ.

В клетках млекопитающих сигнал возвращения представляет собой последовательность Лиз-Асп-Глу-Лей (KDEL), которая впервые была обнаружена в шаперонах.

ЭПС

Транспорт белков из ЭПР в комплекс Гольджи обеспечивают COPII-окаймленные везикулы.

COPI-окаймленные везикулы осуществляют ретроградный транспорт белков из комплекса Гольджи в ЭПР и принимают участие в рециклировании таких важных компонентов везикул, как белки SNARE.

Ретроградный транспорт белков COPI-окаймленными везикулами

Функции комплекса Гольджи

1. Разделение белков на 3 потока:

-лизосомальный;

-конститутивный экзоцитоз (конститутивная секреция);

-индуцируемая секреция.

2. Формирование слизистых секретов.

3. Формирование углеводных компонентов гликокаликса .

4. Сульфатирование углеводных и белковых компонентов гликопротеидов и гликолипидов.

5. Частичный протеолиз белков.

Индуцируемый

Сегрегация белков в КГ

Лизосомы. Строение и процесс образования.

Лизосомы имеют вид пузырьков диаметром до 2 мкм.

В комплексе Гольджи белки, получившие «метку» в виде специфического сахара — маннозо-6-фосфата (М6Ф), опознаются с помощью белка-рецептора М6Ф, упаковываются в везикулы и доставляются в лизосомы.

В одной клетке может содержаться от 10-100 и более.
Лизосомы подразделяются на четыре типа: - первичные лизосомы, - вторичные лизосомы, -аутофагосомы и -остаточные тельца. Первичные лизосомы имеют вид пузырьков с бесструктурным содержимым. Они служат для хранения неактивных гидролаз.
Вторичные лизосомы образуются в результате слияния первичных лизосом с эндоцитарными вакуолями.

Остаточные тельца- лизосомы, содержащие не переваренный материал.

Лизосомальный цикл

плазмолемма

лизосома

лизосома

Функции лизосом

• переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц, а также растворение внешних структур при экзоцитозе содержимого лизосом (гетерофагия);
• уничтожение не нужных клетке структур,
• регуляция содержания синтезируемых веществ (аутофагия);

- самопереваривание клетки (апоптоз).

Гетерофагический цикл (разберите в этой схеме самостоятельно по лекции виды эндосом и происходящие в них процессы!)

Лизосомы участвуют в переваривании пищи, захваченной путём эндоцитоза и пиноцитоза, обеспечивают сенсибилизацию иммунных клеток и десенсибилизацию клеток к воздействию гормонов при длительном действии гормона на клетку.

Электронная микрофотография эозинофила. Азурофильные гранулы (более темные крупные (0,4 мкм) - первичные лизосомы; эозинофильные гранулы (светлее и мельче азурофильных, (0,6 ÷ 1,0 мкм). В центре эозинофильные гранул расположен кристаллоид, содержащий лизосомные ферменты.

Типы аутофагии

.
Селекция груза в аутофагосому происходит с помощью аутофагических адапторов, узнающих убиквитинированные мишени. Неправильно свернутые убиквитинированные белки в агрегированном состоянии узнаются белками p62, Nbr1 (neighbor of Brca 1), и Alfy (autophagy-linked FYVE protein), которые способствуют дальнейшей олигомеризации. Убиквитинированные белки, связанные с адапторами через убиквитин- узнающие домены последних, включаются в фагосому за счет взаимодействия адапторов p 62 and Nbr1 c LC3 или через ассоциацию of Alfy with Atg5 и P13P на фагосоме, или за счет и того, и другого. Включения- это необязательные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма. Основное место локализации – цитоплазма.
По форме выделяют:

- гранулы;

- кристаллы;

- зёрна;

- капли;

- глыбки.

Клеточные включения

Трофические

Пигментные

Секреторные

Экскреторные

Жир

Гликоген

Крахмал

Желток

Меланин

Гормоны

Ферменты

Специальные

Гемоглобин

Кристаллы

Остаточные тельца ЛС

Липофусцин

Включения

высоко специали-зированных клеток

Трофические включения. Выполняют функцию запаса питательных веществ в клетке

К ним относятся белковые, жировые и полисахаридные включения.

Появление жировых включений в клетке может быть сигналом неблагополучия. Так, при заболевании дифтерией токсин микроорганизма блокирует утилизацию жирных кислот и они накапливаются в больших количествах в цитоплазме. При этом нарушается метаболизм и клетка гибнет. Чаще всего такие нарушения происходят в клетках сердечной мышцы. Заболевание называется дифтерийный миокардит.

Классификация пигментных включений по химической природе

липидогенные

липофусцин

липохромы (окисленные каротиноиды

протеиногенные

(тирозин-триптофановые)

меланин

адренохром

гемоглобиногенные

билирубин

гемосидерин

ферретин

Включения гемосидерина

в макрофагах легких

Включения гемосидерина

(реакция Перпса)

Пигментные включения в клетках кожи головастика.

Различные секреторные гранулы, образующиеся в железистых клетках животных, разнообразны по химической природе и могут быть представлены ионами, ферментами, гормонами, гликопротеинами и т.д., например, пищеварительные ферменты, синтезируемые клетками поджелудочной железы.

Секреторные включения

Экскреторные включения – способ удаления вредных веществ

Кожура лимона

Кристаллы щавелевокислого кальция в клетках сухой чешуи луковицы и в кожуре лимона

Чешуя лука
Липофусциноз - нарушение обмена, характеризующееся избыточным накоплением липофусцина. Первичный (наследственный) липофусциноз – избирательное накопление липофусцина в клетках определенного органа (с. Дабина-Джонсона, с. Шпильмейера-Шегрена). Вторичный липофусциноз (старение, кахетсия)- пигмент находят в клетках печени, миокарда, поперечно-полосатых мышц («бурая атрофия»)

Выполнение заданий в альбоме

Препарат 1: КГ в нейронах спинального ганглия кошки 40х: тело нейрона (1), ядро с ядрышком (2), КГ (3), цитоплазма (4).

1

2

4

3

Препарат 2: Секреторные железы и включения в коже амфибии 8х: эпидермис (1), дерма (кориум) (2), многоклеточные кожные железы (клетки желез) (3), ядра клеток (4), просвет железы с секреторными включениями (5), пигментные клетки (6), мышцы (7).

1

2

3

4

5

6

7

Препарат 3: Включения гликогена в клетках печени аксолотля 40х: ядра клеток (1), гранулы гликогена (2).

2

1

Препарат 4: Жировые включения в клетках печени аксолотля 40х: ядра клеток (2), капли жира (1.1).

1.1

2

Самостоятельная работа

ЗАДАНИЯ: 1) *Схема «Сегрегация белков на ш ЭПС» - перерисовать с таблицы.

Указать: 1) сигнал-распознающую частицу, 2) причальный комплекс, 3) сигнальный пептид,

4) рибосому, 5) транслокационный канал, 6) полость шЭПС, 7) дорисовать вниз пЭПС и указать резидентные белки (в полости ЭПС и соединенные с рецепторами на мембране ЭПС) и

8) транзитные белки (соединенные с рецепторами на мембране пЭПС).

→ транзитные белки → КГ

→резидентные белки → ЭПС

2) *Схема «Строение комплекса Гольджи» - перерисовать с таблицы.

Указать: 1) отделы, 2) химические модификации, 3)цистерну спасения, 4) пузырьки с рецепторами, возвращающиеся в пЭПС,

5) функции транс-отдела, кроме образования 3-х потоков белков (ниже, на левой схеме хорошо виден процесс образования лизосомы с участием эндосомы): синтез мукополисахаридов, созревание белков (гликозилилирование, частичный протеолиз, процессинг), гликозилирование липидов.

На следующем слайде приведена схема, которую можно использовать при выполнении этого задания.