Функции цитоплазмы.

Функции: - объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие друг с другом. – является вместилищем для ферментов и АТФ. – откладываются запасные продукты. – происходят различные реакции (синтез белка). – постоянство среды. – является каркасом.

+ 4. Органеллы:

Определение понятия «органеллы»;

Органеллы — постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие жизненно важные функции.

Структурная и функциональная классификации органелл;

Различают мембранные и немембранные органеллы. Мембранные органеллы представлены цитоплазматической сетью (эндо плазматическим ретикулумом), комплексом Гольджи (аппаратом Гольджи), митохондриями, лизосомами, пероксисомами. К немембранным органеллам относят рибосомы (полирибосомы), клеточный центр и элементы цитоскелета (микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты).

По своей распространенности органеллы делятся на две группы.

I. Органеллы общего значения содержатся практически во всех клетках.

II. Органеллы специального значения имеются только в клетках (или надклеточных структурах) какого-то определенного вида, обеспечивая выполнение их специфических функций. Примеры органелл второй группы — миофибриллы в мышечных волокнах и клетках, а также реснички в покровных клетках дыхательных путей.

Синтезирующий аппарат клетки, строение и функции;

Синтетический аппарат клеток включает органеллы, участвующие в синтезе различных веществ. Деятельность синтетического аппарата клетки контролируется активностью генов, локализованных в ядре.

Рибосомы – мелкие, плотные немембранные органеллы, диаметром 15-30 нм. Функция рибосом – синтез белка путем соединения аминокислот в полипептидные цепочки. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой. Субъединицы образованы рибосомальными РНК (рРНК) и особыми белками (около 80 видов). Соотношение рРНК и белков равно 1:1. Субъединицы собираются в ядре из рРНК, которая образуется в ядрышке, и белков, которые синтезируются в цитоплазме и поступают в ядро. Затем субъединицы рибосом через ядерные поры перемещаются в цитоплазму, где они участвуют в синтезе белка.

Рибосомы могут встречаться в цитоплазме как отдельные гранулы (функционально неактивные), так и в форме скоплений – полирибосом (полисом) – активные рибосомы. Отдельные рибосомы полисом удерживаются вместе нитью информационной РНК.

Полисомы могут свободно располагаться в гиалоплазме, или быть прикрепленными к мембранам эндоплазматической сети. При этом белки, которые синтезируются на свободных полисомах, остаются в гиалоплазме и далее используются самой клеткой. Полисомы, которые своими большими субъединицами прикреплены к мембранам ЭПС, синтезируют белки, накапливающиеся в просвете цистерн ЭПС. В дальнейшем эти белки либо выводятся из клетки (например, пищеварительные ферменты, гормоны), либо остаются в клетке в структурах, ограниченных мембраной (например, лизосомы с набором лизосомальных ферментов, специфические гранулы лейкоцитов, и.т.д).

Цитоплазма клеток содержит мембранную систему, которая называется эндоплазматическая сеть (ЭПС) или эндоплазматический ретикулум. Название органеллы связано с тем, что еѐ многочисленные элементы (цистерны, канальцы, трубочки, пузырьки) образуют единую, непрерывную трехмерную сеть. Стенка этих цистерн (структур в виде плоских мешочков) и канальцев состоит из непрерывной мембраны, которая ограничивает их внутреннее пространство. Все цистерны сообщаются между собой. Степень развития ЭПС варьирует в различных клетках, и даже в разных участках одной и той же клетки, и зависит от функциональной активности клеток.

Различают две разновидности ЭПС:

1. Гранулярная ЭПС (грЭПС) образована уплощенными цистернами, ограниченными мембранами, при этом к наружной (обращенной в сторону гиалоплазмы) поверхности мембран прикреплены рибосомы. На рибосомах происходит синтез белковых молекул, которые переносятся внутрь цистерны. Прикрепление рибосом происходит благодаря интегральным рецепторным белкам мембран грЭПС – рибофоринам. Эти же белки формируют гидрофобные каналы в мембране грЭПС для проникновения синтезированной белковой цепочки в просвет цистерн. Основная функция грЭПС - сегрегация (отделение) вновь синтезированных белковых молекул от гиалоплазмы.

Таким образом, гранулярная ЭПС обеспечивает:

• биосинтез белков, предназначенных для экспорта из клетки;

• биосинтез мембранных белков.

Белковые молекулы накапливаются внутри просвета цистерн, приобретают вторичную и третичную структуру, а также подвергаются начальным посттрансляционным изменениям – гидроксилированию, сульфатированию, фосфорилированию и гликозилированию (присоединение к белкам олигосахаридов с образованием гликопротеинов). ГрЭПС присутствует во всех клетках, но наиболее развита в клетках, специализирующихся на белковом синтезе: в эпителиальных клетках поджелудочной железы, вырабатывающих пищеварительные ферменты; в фибробластах соединительной ткани, синтезирующих коллаген; в плазматических клетках, продуцирующих иммуноглобулины. В этих клетках элементы грЭПС образуют параллельные скопления цистерн; при этом просвет цистерн часто расширен. Для всех этих клеток характерна выраженная базофилия цитоплазмы в области расположения элементов грЭПС.

2. Агранулярная ЭПС (аЭПС) представляет собой трехмерную сеть мембранных трубочек, канальцев, пузырьков, на поверхности которых рибосомы отсутствуют.

Функции агранулярной ЭПС:

• участие в синтезе липидов, в том числе мембранных;

• метаболизм (синтез и разрушение) гликогена;

• синтез холестерина и стероидных гормонов;

• нейтрализация и детоксикация эндогенных и экзогенных токсичных веществ;

• накопление ионов Са2+ (особенно в специализированной виде аЭПС - саркоплазматической сети мышечных клеток).

Обычно агранулярная ЭПС занимает в цитоплазме меньший объем, чем грЭПС. Но в клетках, активно продуцирующих стероидные гормоны, таких как клетки коркового вещества надпочечников, интерстициальные гландулоциты яичка, клетки желтого тела яичника, аЭПС занимает значительную часть объема клеток. Хорошо развита аЭПС и в клетках печени, где еѐ ферменты участвуют в метаболизме гликогена, а также в процессах окисления, конъюгации и метилирования, которые обеспечивают нейтрализацию и детоксикация эндогенных биологически активных веществ и экзогенных вредных веществ (алкоголя, лекарственных веществ и др.) Накопление и выделение ионов Са2+ в саркоплазматической сети мышечных волокон и клеток обеспечивает механизм их сокращения.

Комплекс Гольджи – мембранная органелла, образованная тремя основными элементами. В его состав входят:

• скопления уплощенных цистерн;

• мелкие (транспортные) пузырьки;

• конденсирующие вакуоли.

Комплекс этих элементов называется диктиосомой.

Цистерны имеют вид изогнутых дисков с несколько расширенными периферическими отделами. Цистерны образуют группу в виде стопки из 3-30 элементов. Выпуклая сторона этой группы обращена обычно к ядру, вогнутая – к плазмолемме. От периферических расширений цистерн отщепляются пузырьки и вакуоли. Пузырьки – мелкие, окруженные мембраной сферические элементы с содержимым умеренной электронной плотности. Вакуоли – крупные сферические образования, отделяющиеся от зрелой поверхности комплекса Гольджи в некоторых железистых клетках. Вакуоли содержат секреторный продукт, находящийся в процессе конденсации.

Комплекс Гольджи обладает полярностью: в каждой диктиосоме выделяют две поверхности: формирующуюся (незрелую, или цисповерхность) и зрелую (транс-поверхность). Цис-поверхность выпуклой формы обращена в сторону гранулярной ЭПС и связана с ней системой мелких транспортных пузырьков, отщепляющих от ЭПС. Таким образом, белки в транспортных пузырьках проникают через цис-поверхность. Каждая группа медиальных цистерн внутри стопки отличается особым составом ферментов, и для каждой группы характерны свои реакции обработки белков. Обработанные вещества выходят с вогнутой транс-поверхности.

Функции комплекса Гольджи:

• синтез полисахаридов и гликопротеинов (гликокаликса, слизи);

• модификация белковых молекул: терминальное гликозилирование – включение углеводных компонентов; фосфорилирование – добавление фосфатных групп; ацилирование – добавление жирных кислот; сульфатирование – добавление сульфатных остатков и т.д.;

• конденсация секреторного продукта (в конденсирующих вакуолях) и образование секреторных гранул;

• сортировка белков на транс-поверхности;

• упаковка секреторных продуктов в мембранные структуры.