Мембранные органеллы.

Органеллы

Это постоянные, обязательные структурные компоненты клетки (постоянно присутствуют во всех клетках, без них клетка не может существо­вать). Они имеют определённое строение и спе­циализированы на выполнении определённых функций. Органеллы подразделяются на орга­неллы общего значения и органеллы специаль­ного значения. По строению они делятся на мембранные (образованы биологическими мем­бранами) и немембранные (в их состав мембраны не входят).

Органеллы общего значения имеются во всех клетках и необходимы для обеспечения их жизнедеятельности. К ним относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, митохондрии, рибосомы, кле­точный центр, компоненты цитоскелета.

Органеллы специального значения име­ются лишь в некоторых клетках и обеспечивают выполнение их специализированных функций. К ним относят микроворсинки, мерцательные рес­нички, жгутики, тонофибриллы, миофибриллы, нейрофибриллы.

Эндоплазматическая сеть - трёхмерная замкнутая сеть канальцев, трубочек, цистерн диаметром от 20 до 1000 нм, расположенных в гиалоплазме клетки. Они связаны с цитолеммой и перинуклеарным пространством. В эндоплазматической сети происходит синтез сложных ор­ганических соединений и их транспорт в нужные участки клетки, к другим органеллам.

Различают гранулярную (шероховатую) и агранулярную (гладкую) эндоплазматическую сеть.

Гранулярная эндоплазматическая сеть снаружи мембран содержит рибосомы, на кото­рых происходит биосинтез белка на экспорт (предназначенных для выделения из клетки,, ли­бо образования интегральных белков цитолем­мы). При этом образующиеся на рибосомах полипептидные цепи белка поступают внутрь эндоплазматической сети, где формируется их вторичная и третичная структура и они транс­портируются по её каналам, отшнуровываются в виде мелких пузырьков, которые вливаются в цистерны комплекса Гольджи.

Агранулярная эндоплазматическая сеть не имеет не своей поверхности рибосом. В ней происходит синтез сложных липидов (холесте­рина, стероидные гормоны) и углеводов (глико­ген). Кроме того, в ней происходит обезврежи­вание чужеродных веществ (ксенобиотиков), к которым относятся м многие лекарственные ве­щества, с помощью ферментов семейства цитохрома Р450, а также депонирование ионов Са²⁺ (например, в мышечных волокнах). При гомоге­низации ткани для биохимического исследова­ния цитоплазматическая сеть разрушается, и её фрагменты сливаются в пузырьки, называемые микросомами.

В соответствии с вышеуказанными функция­ми гранулярная эндоплазматическая сеть хоро­шо развита в клетках, осуществляющих синтез белка на экспорт (например, главные клетки же­лудка), а гладкая эндоплазматическая сеть - в клетках, синтезирующих углеводы и липиды, а также участвующих в детоксификации (разру­шении чужеродных веществ).

Комплекс Гольджи (пластинчатый комплекс) - совокупность связанных между собой цистерн, мешочков, вакуолей и пузырьков, образованных биологической мембраной. При этом плоские цистерны образуют отопку из 3-30 элементов, выпуклой стороной обращенной к ядру (цис-поверхность), вогнутой - к цитолемме (транс-­поверхность), между ними располагаются цис­терны медиальной части комплекса Гольджи.

При этом в цис-поверхность (незрелая, формирующаяся поверхность) вливаются пузырьки из эндоплазматической сети а от транс-поверхности (зрелой) отделяются вакуоли со зрелым секретом, предназначенным для экзоцитоза, либо образования эндосом и первичных лизосом.

В комплексе Гольджи происходит:

1) образо­вание сложных комплексов между белками, уг­леводами и липидами, синтезированными в эн­доплазматической сети; фосфорилирование и сульфатирование белка, его частичное расще­пление (процессинг);

2) накопление и упаковка секрета в мембраны 3) образование первичных (неактивных) лизосом.

Комплекс Гольджи особенно хорошо развит в секреторных клетках.

Эндосомы - мембранные пузырьки с посте­пенно закисляющимся содержимым. В них про­исходит частичное переваривание макромоле­кул с помощью протеаз, предшествующее лизосомальному гидролизу. При этом оставшиеся продукты затем направляются в лизосомы. Эн­досомы и лизосомы объединены в единую сис­тему в связи с наличием в их мембранах АТФ-зависимого протонного насоса, создающего низ­кие значения рН внутри эндосом и лизосом.

Лизосомы- пузырьки, образованные биоло­гической мембраной и заполненные гидролити­ческими ферментами. В лизосомах обнаружено более 70 ферментов (протеазы, липазы, нуклеазы и др.), способных расщеплять почти все ор­ганические соединения и биополимеры в кислой среде. Различают первичные, вторичные и третичные лизосомы. Первичные лизосомы - собственно лизосомы, которые только отдели­лись от комплекса Гольджи, имеют размер 200-400 нм и неактивны, поскольку их гидролитиче­ские ферменты активируются лишь в кислой среде, которая постепенно устанавливается в лизосомах с помощью протонных насосов, встроенных в их оболочку. Вторичные лизосо­мы (фаголизосомы, фагосомы) - это первичные лизосомы с активированными ферментами, слившиеся с чужеродными частицами, захва­ченными, клеткой в результате фагоцитоза (гетерофагосомы), или с компонентами самой клетки (митохондрии или микротрубочки, аутофагосомы). В фагосомах происходит перевари­вание веществ, захваченных извне, или собст­венных биополимеров клетки. Третичные ли­зосомы (остаточные тельца) содержат непе­реваренные остатки содержимого фагосом (миелиновые фигуры, гранулы липофусцина). Особенно много остаточных телец накапливает­ся в стареющей клетке, или при недостаточно­сти лизосомальных ферментов (лизосомные бо­лезни, болезни накопления).

Пероксисомы- пузырьки размером 0,1-1,5 мкм, окруженные биологической мембраной. Они заполнены мелкозернистым матриксом, а в центре расположена кристаллическая структура - сердцевина, состоящая из фибрилл и трубочек, где концентрируются ферменты. Пероксисомы отшнуровываются в виде пузырьков от цистерн эндоплазматической сети. Продолжи­тельность их жизни 5-6 дней. Они содержат бо­лее 15 ферментов. В них в присутствии кисло­рода происходит окисление аминокислот и об­разование перекиси водорода, которая используется для окисления сложных липидов и вред­ных для клетки веществ. При этом избыток гид­роперекиси в пероксисомах разрушается фер­ментом каталазой, который является маркёром пероксисом. Существуют так называемые пероксисомные болезни, связанные с дефектом ферментов пероксисом. При них развиваются тяжёлые поражения нервной системы. Эндосомы. лизосомы и пероксисомы образу­ют аппарат внутриклеточного переваривания и защиты клетки.

Митохондрии. Эти органеллы получили своё название благодаря своей форме: под световым микроскопом они имеют вид нитей и зёрен раз­мером от 0.5 до 10 мкм. В клетке находится от 500 до 1000 митохондрий. Эти органеллы обра­зованы двумя биологическими мембранами. Внутренняя мембрана образует складки - кристы, на поверхности которых расположены оксисомы - ферментные комплексы, в которых происходит синтез АТФ.

Митохондрии являются «энергетическими станциями клетки». В них происходит окисление органических соединений в цикле трикарбоновых кислот и тканевое дыхание с образованием углекислого газа и воды. Извлекаемая при этом энергия запасается в макроэргических связях АТФ (окислительное фосфорилирование). По­этому митохондрий особенно много в клетках, которые для своего функционирования нужда­ются в большом количестве энергии.

Митохондрии заполнены мелкозернистым материалом - матриксом, в котором выявляют­ся собственная ДНК, РНК и рибосомы. Поэтому митохондрии способны к собственному биосин­тезу части (10%) своих белков. Продолжитель­ность жизни митохондрий составляет 5-10 дней, после чего они подвергаются автофагии с по­мощью лизосом.