Компартментализацията на клетката и нейното функционално значение. Вътреклетъчни отделения: въведение
Еукариотните клетки са разделени на функционално различни, заобиколени от мембрана области - компартменти. Вътреклетъчните мембрани обхващат около половината от общия клетъчен обем в тези отделни вътреклетъчни отделения.
Вътрешните мембрани на еукариотната клетка правят възможна функционалната специализация на различни мембрани, което е решаващ фактор за разделянето на много различни процеси, протичащи в клетката.
Вътреклетъчните отделения, общи за всички еукариотни клетки, са показани на фиг. 8-1.
Около половината от всички клетъчни мембрани са ограничени от подобни на лабиринт кухини.
И накрая, пероксизомите са малки везикули, съдържащи много окислителни ензими.
Всеки новосинтезиран органелен протеин следва специфичен път от рибозома до органел, определен или от сигнален пептид, или от сигнално място. Сортирането на протеини започва с първична сегрегация, при която протеинът или остава в цитозола, или се прехвърля в друго отделение. Протеините, влизащи в ER, претърпяват допълнително сортиране, докато се транспортират до апарата на Голджи и след това от апарата на Голджи към лизозомите, секреторните везикули или плазмената мембрана. Някои протеини остават в ER и различни цистерни на апарата на Голджи. Протеините, предназначени за други отделения, изглежда завършват в транспортни везикули, които се откопчават от едно отделение и се сливат с друго.
Когато една клетка се възпроизвежда и дели, тя трябва да дублира своите мембранни органели. Това обикновено се случва чрез увеличаване на размера на тези органели, когато в тях се включат нови молекули. След това увеличените органели се разделят и разпределят в две дъщерни клетки.
За образуването на мембранни органели не е достатъчна само информацията за ДНК, която определя протеините на органелите. Необходима е и "епигенетична" информация. Тази информация се предава от родителската клетка на потомството със самата органела. Вероятно такава информация е необходима за поддържане на клетъчното компартментиране, докато информацията, съдържаща се в ДНК, е необходима за "размножаването" на нуклеотидни и аминокиселинни последователности.
еукариотни клеткипо-големи от прокариотните и по-сложни, те имат повече различни органели. Често еукариотните клетки се сравняват с фабрика, където всяка машина и всеки работник си вършат работата, но всичко това заедно служи на една единствена цел.
| Повече ▼ висока ефективностпостигнато тук чрез разделение на труда". В клетката всяка органела изпълнява своя специфична функция, определена от нейната структура и нейните биохимични потенции.
Митохондриите, например, играят ролята на "електростанции на клетката" - доставят енергия под формата на аденозин трифосфат (АТФ), който се синтезира по време на дишането. Специфичната структура на митохондриите им позволява да правят това много ефективно.
клетка, като едно цяло, въпреки това всъщност е разделено на отделни отделения или отделения.
Често това разделяне осигуряват клетъчни мембрани. Повечето органели са заобиколени от мембрани. Те изпълняват същата функция като плазмената мембрана, като регулират обмена на химикали между клетката и нейната среда; благодарение на тези мембрани всяка органела запазва своя уникален набор химически веществаи протичат специални, уникални химични реакции. Електронният микроскоп даде възможност да се запознаете с по-фин структурна организацияклетки, за които ще говорим в съответната статия.
Клетъчни единици
Преди да преминете към преглед отделни клетъчни структури, е полезно да запомним, че клетките са изключително малки и да изброим мерните единици, които ще използваме, когато ги описваме. Най-често използваните за тази цел мерните единици са сплесканина масата.
Фигурата показва бактерии на върха на карфица, чийто диаметър е около 100 µm (µm е буквеното обозначение на микрометъра). долна границатова, което все още е в състояние да различи невъоръженото око на човек - 50-100 микрона. Повечето хубава косавърху човешкото тяло има диаметър около 30 микрона. Размерът на еукариотните клетки варира значително (повечето големи клеткиводораслите достигат диаметър 50 mm!), но средно диаметърът на животинските клетки е приблизително 20, а на растителните клетки - 40 микрона.
Среден митохондриален диаметъри бактерии е 1 µm (полезно е да запомните това като удобна мярка за сравнение). Най-малките клетъчни органели, рибозомите, са с диаметър около 20 nm. Диаметърът на ДНК веригата е 2 nm, а най-малкият атом (водороден атом) е 0,04 nm.
Високата подреденост на вътрешното съдържание на еукариотната клетка се постига чрез отделениенеговият обем - подразделения на "клетки", различаващи се в детайлите на химичния (ензимен) състав. Компартментацията допринася за пространственото разделяне на веществата и процесите в клетката.
Понастоящем е възприета гледната точка, според която мембраната се състои от бимолекулен слой от липиди.Хидрофобните участъци на техните молекули са обърнати един към друг, докато хидрофилните са разположени на повърхността на слоя. Разнообразен протеинови молекуливградени в този слой или поставени върху повърхностите му.
Поради разделянето на клетъчния обем в еукариотната клетка се наблюдава разделение на функциите между различни структури. В същото време различни структури редовно взаимодействат помежду си.
8. Устройство на еукариотна клетка: повърхностен апарат, протоплазма (ядро и цитоплазма).
Основната част от повърхностния апарат на клетката е плазмената или биологична мембрана (цитоплазмена мембрана). Клетъчната мембрана е най-важният компонент от жизненото съдържание на клетката, изграден съгл общ принцип. Предложени са няколко строителни модела. Според модела на течната мозайка, предложен през 1972 г. от Никълсън и Сингър, мембраните включват бимолекулен слой от фосфолипиди, който включва протеинови молекули. Липидите са неразтворими във вода вещества, чиито молекули имат два полюса: хидрофилен, хидрофобен. В биологичната мембрана липидните молекули от два успоредни слоя са обърнати един към друг с хидрофобни краища. А хидрофилните полюси остават отвън, които образуват хидрофилни повърхности. На повърхността на мембраната, навън и навътре, има НЕПРЕКЪСНАТ слой от протеини, има 3 групи от тях: периферни, потопени (полуинтегрални), проникващи (интегрални). Повечето мембранни протеини са ензими. Потопените протеини образуват биохимичен конвейер върху мембраната, върху който се извършва трансформацията на веществата. Позицията на потопените протеини се стабилизира от периферни протеини. Проникващите протеини осигуряват преноса на вещества в две посоки: през мембраната в клетката и обратно. Има два вида: носители и канализатори. Клетките, образуващи канали, покриват пори, пълни с вода, през които разтворените неорганични вещества преминават от едната страна на мембраната към другата. На външната повърхност на плазмената мембрана в животинската клетка протеиновите и липидните молекули са свързани с разклонени въглехидратни вериги, образувайки гликокаликс, супермембранен, нежив слой, продукт на жизнената дейност на клетката. Въглехидратните вериги действат като рецептори (междуклетъчно разпознаване-приятел-враг). Клетката придобива способността специфично да реагира на външни влияния. Муреинът навлиза в надмембранния слой при бактериите, а целулозата или пектинът при растенията. Под плазмената мембрана, от страната на цитоплазмата, има кортикален (повърхностен) слой и вътреклетъчни фибриларни структури, които осигуряват механичната стабилност на мембраната.
клетъчно ядросъстои се от мембрана, ядрен сок, ядро и хроматин. Функционална роля ядрена обвивкасе състои в отделянето на генетичния материал (хромозоми) на еукариотната клетка от цитоплазмата с нейните многобройни метаболитни реакции, както и регулирането на двустранните взаимодействия между ядрото и цитоплазмата. Ядрената обвивка се състои от две мембрани, разделени от перинуклеарно (перинуклеарно) пространство. Последният може да комуникира с тубулите на цитоплазмения ретикулум.
база ядрен сок,или матрица,съставят протеини. Ядреният сок образува вътрешната среда на ядрото и следователно играе важна роля в осигуряването на нормално функциониранегенетичен материал.
ядрое структурата, в която протича формирането и съзряването рибозомнаРНК (рРНК). Такива области в метафазните хромозоми изглеждат като стеснения и се наричат вторични разтягания.
Хроматинови структури под формата на бучки,разпръснати в нуклеоплазмата, са интерфазната форма на съществуването на клетъчните хромозоми.
AT цитоплазмаразграничават основното вещество (матрица, хиалоплазма), включвания и органели. Основното вещество на цитоплазматазапълва пространството между плазмалемата, ядрената мембрана и други вътреклетъчни структури. Най-важните от протеините са ензимите на гликолизата, метаболизма на захарта, азотните основи, аминокиселините и липидите.
Основното вещество на цитоплазмата трябва да се разглежда по същия начин като сложна колоидна система, способна да премине от золоподобно (течно) състояние в гелообразно. В процеса на такива преходи се работи.
9. Повърхностният апарат на клетката. Устройство и функции. биологични мембрани. Тяхното устройство и функции. Пренос на вещества: активен и пасивен.
Повърхностният апарат на клетките се състои от 3 подсистеми - плазмена мембрана, епимембранен комплекс (гликокаликс или клетъчна стена) и подмембранен мускулно-скелетен апарат.
Неговата основни функцииопределени от граничното положение и включват:
1) бариерна (ограничаваща) функция;
2) функцията за разпознаване на други клетки и компоненти на междуклетъчното вещество;
3) рецепторна функция, включително взаимодействие със сигнални молекули
4) транспортна функция;
5) функцията на движението на клетките чрез образуване на псевдо-, фило- и ламелоподии).
биологични мембраниограничават цитоплазмата от околната среда и също така образуват мембраните на ядрата, митохондриите и пластидите. Те образуват лабиринт от ендоплазмения ретикулум и сплескани подредени везикули, които изграждат комплекса на Голджи. Мембраните образуват лизозоми, големи и малки вакуоли от растителни и гъбични клетки, пулсиращи вакуоли от протозои. Всички тези структури са отделения (отделения), предназначени за определени специализирани процеси и цикли.
Плазмена мембрана или плазмалема, - най-постоянната, основна, универсална мембрана за всички клетки. Това е най-тънкият филм, който покрива цялата клетка
Молекулите на фосфолипидите са подредени в два реда - хидрофобни краища навътре, хидрофилни глави към вътрешната и външната водна среда. На някои места двуслойният (двоен слой) от фосфолипиди е проникнат от протеинови молекули (интегрални протеини). Вътре в такива протеинови молекули има канали - пори, през които преминават водоразтворимите вещества. Други протеинови молекули проникват в половината от липидния двуслой от едната или другата страна (полуинтегрални протеини). На повърхността на мембраните на еукариотните клетки има периферни протеини. Липидните и протеиновите молекули се държат заедно чрез хидрофилно-хидрофобни взаимодействия.
Функциите на биологичните мембрани са следните:
1. Бариера. Отделете съдържанието на клетката от външна средаи съдържанието на органели от цитоплазмата.
2. Транспорт. Те осигуряват транспорт на вещества в и извън клетката, от цитоплазмата към органелите и обратно.
3. Рецептор. Те играят ролята на рецептори (приемане и преобразуване на сигнали от околната среда, разпознаване на клетъчни вещества и др.).
4. Стабилизиране.
5. Регулаторен.
Транспорт на вещества:
Потокът на вещества през мембраната зависи от размера на веществото. Малките молекули преминават през активен и пасивен транспорт, прехвърлянето на макромолекули и големи частици се извършва поради образуването на мембранни везикули чрез ендоцитоза и екзоцитоза. Пасивен транспорт - (без енергия) дифузия по градиент на концентрация, улеснена дифузия през канал в мембраната, образуван от протеини. Активен транспорт - (разход на енергия на АТФ) с участието на протеини носители срещу концентрационен градиент.
Ендоцитозае транспортирането на макромолекули през плазмалемата. Според агрегатното състояние на абсорбираното вещество, пиноцитоза(улавяне и транспортиране от клетката на течност или съединения, разтворени в течността) и фагоцитоза(улавяне и транспортиране на твърди частици). Фагоцитоза и пиноцитозаважи и за активен транспорт. Фагоцитоза- усвояване на твърди вещества от клетката органична материя. Веднъж близо до клетката, твърдата частица е заобиколена от израстъци на мембраната или под нея се образуват вдлъбнатини на мембраната. В резултат на това частицата е затворена в мембранна везикула - фагозома - вътре в клетката.
пиноцитоза- това е процесът на усвояване от клетката на малки капки течност с разтворени в нея макромолекулни вещества. Извършва се чрез улавяне на тези капки от израстъци на цитоплазмата. Уловените капки се потапят в цитоплазмата и се абсорбират там.
10. Протоплазма. Организация и функции. Ролята на промените в агрегатното състояние на цитоплазмата в живота на клетката (зол-гел преходи). Концепцията за биоколоидите.
Протоплазмата е съдържанието на жива клетка, включително нейното ядро и цитоплазма.
Взаимодействайки с околната среда, клетката се държи като цялостна структура.
На свойствата на протоплазмата се приписва важна роля във функционалното обединяване на структурните компоненти и отделения на клетката. Като цяло е обичайно да се разглежда като специална многофазна колоидна система или биоколоид.
Важна роля във функционалното обединяване на структурните компоненти и отделения на клетката принадлежи на свойствата на живата протоплазма. Като цяло е обичайно да се разглежда като специална многофазна колоидна система или биоколоид. Биоколоидът се различава от баналните колоидни системи по сложността на дисперсната фаза. Базира се на макромолекули, които присъстват или в състава на плътни микроскопски видими структури (органели), или в диспергирано състояние, близко до разтвори или рехави мрежовидни структури като гелове.
Бидейки колоиден разтвор във физикохимичен смисъл, поради наличието на липиди и големи частици, биоколоидът проявява едновременно свойствата на емулсия и съответно на суспензия. Различни "примеси" се утаяват върху обширните повърхности на макромолекулите, което води до промяна в агрегатното състояние на протоплазмата.
Между крайните полюси на организацията на протоплазмата под формата на вискозни гелове и разтвори има преходни състояния. С тези преходи се извършва работа, в резултат на която се извършват различни вътреклетъчни трансформации - образуване на мембрани, сглобяване на микротубули или микрофиламенти от субединици, освобождаване на секрети от клетката, промяна в геометрията на протеиновите молекули , което води до инхибиране или засилване на ензимната активност. Характеристика на биоколоида е и фактът, че при физиологични условия преходите на протоплазмата от едно състояние на агрегация в друго (поради наличието на специален ензимен механизъм) са обратими.
Това свойство на биоколоидите осигурява на клетката способността многократно да извършва работа в отговор на действието на стимули при наличие на енергия.
Функции
В рамките на отделенията, заобиколени от липиден двоен слой, може да има различни стойности, могат да функционират различни ензимни системи. Принципът на компартментализация позволява на клетката да извършва различни метаболитни процеси едновременно.
Митохондриалният цитозол съдържа окислителна среда, в която NADH се окислява до NAD+.
Може да се разглежда квинтесенцията на принципа на компартментализацията апарат на Голджи, в чиито диктиозоми работят различни ензимни системи, например извършващи различни етапи посттранслационна модификация на протеини.
Класификация
Има три основни клетъчни отделения:
- Ядрено отделение, съдържащо ядрото
- Цистерна пространство на ендоплазмения ретикулум (преход в ядрената ламина)
- Цитозол
прокариоти
Във всяка клетка има два общи микрокомпартмента, разделени от единна мембрана - цитоплазмен и екзоплазмен. Бактерии, които имат грам отрицателенморфотип, те имат и трети общ микрокомпартмент - периплазмен, който се намира между цитоплазмената мембрана и външната мембрана. Пиневич А.В.Микробиология: Биология на прокариотите, том I, издателство на Санкт Петербургския държавен университет, 2006 г.
Понякога специализиран микрокомпартмент се намира в няколко общи отделения наведнъж, т.е. има смесена локализация. Един пример за това е ундулоподията.
Вижте също
Бележки
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "компартментализация" в други речници:
компартментализация- Наличието във въображаемите дискове на насекоми на неприпокриващи се групи от клетки (компартменти или поликлони), заемащи определена позиция в диска и развиващи се по "собствен" клетъчен път, развитието на всяко отделение е под ... Наръчник за технически преводач
Компартментализация Наличие в имагинални дискове
Компартментализация- ж) компартментализация на процедурите, извършвани от компетентния орган или упълномощен орган в сътрудничество с производители (производители) на продукти на територията на страната за определяне на субпопулациите на животните и участващите организации ... ... Официална терминология
Този термин има и други значения, вижте Излъчване. Транслацията (от латински translatio превод) е процесът на синтез на протеини от аминокиселини върху матрицата на информационната (матрична) РНК (иРНК, иРНК), извършвана от рибозомата. ... ... Wikipedia