4. Membranski proteini, povezana sa ugljikohidratima.
Periferni proteini - protein-protein interakcije.
Primjer ovih proteina:
1. Spektrin
2. fibronektin,
proteini -
integralni proteini izvoditi sljedeće karakteristike:
a) proteini jonskih kanala
b) receptorske proteine
jonski kanali
akvaporini(eritrociti, bubrezi, oko).
supramembranska komponenta
Funkcija glikokaliksa: 1. Igrajte ulogu receptori.
2. Intercelularno prepoznavanje.
(ahezivne interakcije).
4. P receptore histokompatibilnosti.
5. Zona adsorpcije enzima(parietalna probava).
6. Hormonski receptori.
Submembranska komponenta
Strukture formirane plazmalemom
Konture ćelije, čak i na svjetlosno-optičkom nivou, ne izgledaju ujednačene i glatke, a elektronska mikroskopija je omogućila otkrivanje i opis različitih struktura u ćeliji koje odražavaju prirodu njene funkcionalne specijalizacije. Postoje sljedeće strukture:
1. Microvilli - izbočenje citoplazme, prekriveno plazmolemom. Citoskelet mikroresica je formiran od snopa aktinskih mikrofilamenata, koji su utkani u terminalnu mrežu apikalnog dijela ćelija (slika 5). Pojedinačne mikroresice nisu vidljive na optičkom nivou. U prisustvu značajnog broja njih (do 2000-3000), u apikalnom dijelu ćelije, čak i uz svjetlosnu mikroskopiju, razlikuje se "granica četkice".
2. Trepavice - nalaze se u apikalnoj zoni ćelije i imaju dva dela (slika 6): a) spoljašnji - aksonem
b) unutrašnje - bezalno tijelo
axoneme sastoji se od kompleksa mikrotubula (9 + 1 par) i povezanih proteina. Mikrotubule formira protein tubulin, a ručke formira protein dinein - ovi proteini zajedno formiraju tubulin-dinein hemomehanički pretvarač.
Bazalno tijelo sastoji se od 9 trojki mikrotubula smještenih u bazi cilije i služi kao matrica za organizaciju aksonema.
3. Bazalni labirint su duboke invaginacije bazalne plazmaleme sa mitohondrijama koje se nalaze između njih. Ovo je mehanizam aktivne apsorpcije vode, kao i jona protiv gradijenta koncentracije.
1. Transport jedinjenja male molekularne težine izvodi se na tri načina:
1. Jednostavna difuzija
2. Olakšana difuzija
3. Aktivni transport
jednostavna difuzija- hidrofobna organska jedinjenja male molekulske mase (masne kiseline, urea) i neutralni molekuli (HO, CO, O). Sa povećanjem razlike u koncentraciji između odjeljaka razdvojenih membranom, povećava se i brzina difuzije.
Olakšana difuzija- tvar također prolazi kroz membranu u smjeru gradijenta koncentracije, ali uz pomoć transportnog proteina - translocases. To su integralni proteini sa specifičnošću za supstance koje nose. To su, na primjer, anjonski kanali (eritrocit), K kanali (plazmolema ekscitiranih ćelija) i Ca kanali (sarkoplazmatski retikulum). Translocase za HO, to je akvaporin.
Mehanizam djelovanja translokaze:
1. Prisustvo otvorenog hidrofilnog kanala za supstance određene veličine i naboja.
2. Kanal se otvara samo kada je vezan određeni ligand.
3. Kanal kao takav ne postoji, a sam molekul translokaze, nakon što je vezao ligand, rotira za 180 u ravni membrane.
aktivni transport je transport koristeći isti transportni protein (translokacije), ali protiv gradijenta koncentracije. Za ovaj pokret je potrebna energija.
Transport makromolekularnih jedinjenja kroz membrane
Tranzicija čestica kroz plazmalemu se uvijek dešava u sastavu membranska vezikula: 1. Endocitoza: A. pinocitoza b. fagocitoza c. endocitoza posredovana receptorima.
2. egzocitoza: A. sekret b. izlučivanje, c. Rekreacija je prijenos čvrstih tvari kroz ćeliju, ovdje se kombinuju fagocitoza i izlučivanje.
Endocitoza posredovana receptorima
1. Akumulacija receptora koji vezuju ligand u specifičnom regionu plazmaleme - obrubljene jame(jedan ligand, jedan receptor).
2. Površina jame na citosolnoj strani prekrivena je amorfnom gustom tvari - clathrin(na taj način ulaze LDL transportni proteini, a transportni proteini gvožđa - transferin.
3. Formiranje obrubljene vezikule.
4. Fuzija obrubljene vezikule sa kiselim endosomom.
pirinač. H endosom
5. Sudbina receptora i liganda je određena tipom endocitoze.
A). Receptor se vraća, ligand se uništava.
pirinač. lizozom
b) Receptor se vraća, ligand se vraća.
pirinač. lizozom
c) Receptor je uništen, ligand je uništen.
pirinač. lizozom
d) Receptor se transportuje, ligand se transportuje.
pirinač. lizozom
Patologija - Hiperholesterolemija
1. Povećanje nivoa LDL.
2. LDL ne preuzimaju ćelije.
3. Nivo LDL u plazmi.
4. Nastaju aterosklerotski plakovi koronarnih sudova.
PREDAVANJE
TEMA “ORGANELI OD OPŠTEG ZNAČAJA”
Organelles su funkcionalni sistemi (aparati) ćelije. Razlikuju se sljedeći sistemi: 1 Sintetički aparati
2. Energetski aparati
3. Aparat za intracelularnu probavu (endosomski - lizosomski)
4. Citoskelet
Hijaloplazma- ovo je koloidni sistem, koji čini 55% ukupne zapremine ćelije, u njemu su suspendovane organele i inkluzije, sadrži proteine, polisaharide, nukleinske kiseline, joni. Ovdje se odvija razmjena.
Postoji nekoliko tipova endoplazmatskog retikuluma: 1. Grubi (granularni endoplazmatski retikulum) - HES
2. Glatki (agranularni endoplazmatski retikulum) - NPP
3. Srednji (transportni sistem)
Granularni endoplazmatski retikulum- Ovo je sistem spljoštenih rezervoara, vakuola i kanala, ograničenih membranama, na čijoj površini se nalaze ribozomi.
Ribosomi sastoje se od RNK i histona (1:1), povezani su sa membranama proteinom riboforinom. Značenje: 1. Ujediniti proteinske komponente u prostoru
2. Osigurati međusobno prepoznavanje kompleksa - ribosomska RNK - tRNA
3. Obezbijediti enzime koji kataliziraju stvaranje peptidnih veza
Endoplazmatski retikulum - sinteza proteina, lipida i ugljikohidrata - posttranslacijske promjene.
funkcije HE: 1. Sinteza membranskih proteina
2. Sinteza proteina za izvoz
3. Početne faze glikozilacije
4. Posttranslacijske promjene
U procesu sinteze proteina dolazi do promjena koje se označavaju sljedećim terminima: 1. Iniciranje je vezivanje mRNA za ribozome
2. Izduženje- izduženje peptidnog lanca
3. Preklapanje- savijanje peptidnog lanca u pravilnu trodimenzionalnu strukturu.
Svjetlosno-optički analog HES-a je fenomen bazofilije citoplazme, koja se može manifestovati u dva oblika: a) difuzno bojenje citoplazme,
b) prisustvo bazofilno obojenih nakupina i granula u ćeliji.
Gde bazofilija- ovo je rezultat prisustva ribozoma na HES membranama, koji uključuju ostatke fosforne kiseline (triplet komponenta), koja inicira negativni naboj koji veže glavnu boju ( fenomen bazofilije).
sinteza proteina: 1. Počinje sintezom na polisomima.
2. Kao rezultat interakcije i-RNA i ribozoma, nastaje signalni peptid (20-25 aminokiselina).
3. Vezivanje signalnog peptida za ribonukleoproteinski kompleks (SRP - signal-recognising particle).
4. Ovo vezivanje prekida sintezu proteina.
5. Vezivanje HSR za specifični receptor na EPS membrani (ovo je tzv. mooring protein).
6. Nakon vezivanja za membranski receptor, HSR se odvaja od polisoma.
7. Sinteza proteinskog molekula je deblokirana.
8. Integralni receptorski proteini - riboforini - osiguravaju vezivanje velike podjedinice ribozoma.
9. U lumenu HEPS-a, enzim se odcjepljuje signalni peptid signalna peptidaza.
10. Unutar rezervoara, peptid se podvrgava post-translacijskoj modifikaciji:
hidroksilacija, fosforilacija, sulfacija itd.
Funkcije Golgijevog kompleksa
1. Sinteza polisaharida i glikoproteina (glikokaliks, sluz).
2. Obrada molekula:
a) terminalna glikozilacija
b) fosforilacija
c) sulfatiranje
d) proteolitičko cijepanje (dijelovi proteinskih molekula)
3. Kondenzacija sekretornog produkta.
4. Pakovanje sekretornog proizvoda
5. Razvrstavanje proteina u zoni trans-Golgi mreže (zbog specifičnih receptorskih membranskih proteina koji prepoznaju signalna područja na makromolekulima i usmjeravaju ih na odgovarajuće vezikule). Transport iz kompleksa Golgi ide u obliku 3 toka:
1. Hidrolazne vezikule (ili primarni lizozomi)
2. U plazmalemu (kao dio obrubljenih vezikula)
3. U sekretornim granulama
endosomi - membranske vezikule sa zakiseljavajućim sadržajem i osiguravaju prijenos molekula u ćeliju. Vrsta prijenosa tvari kroz endosomski sistem je različita:
1. Sa probavom makromolekula (potpuno)
2. Sa djelomičnim cijepanjem
3. Nema promjena u toku transporta
Proces transporta i naknadnog razgradnje tvari u ćeliji uz pomoć endosoma sastoji se od sljedećih uzastopnih komponenti:
1. Rano(periferni) endosom
2. Kasno(perinuklearni) endosom prelizozomalni stadijum probave
3. Lizozom
Rani endosom- vezikula bez klatrina na periferiji ćelije. medij pH 6,0, ovdje dolazi do ograničenog i reguliranog procesa cijepanja (ligand se odvaja od receptora) --- povratak receptore u ćelijskoj membrani. Rani endosom je također poznat kao Curl.
Kasni (perinuklearni) endosom: a) kiseliji sadržaj pH 5,5
b) veći prečnik do 800 nm
c) dublji nivo probave
Ovaj ligand za varenje (periferni endosom + perinuklearni endosom) --- multivezikularno tijelo.
Lizozomi
1. Fagolizozom- nastaje fuzijom kasnog endosoma ili lizosoma sa fagozomom. Proces razgradnje ovog materijala naziva se heterofagija.
2.Autofagolizozom- nastaje fuzijom kasnog endosoma ili lizosoma sa autofagosomom.
3. Multivezikularno tijelo- velika vakuola (800 nm), koja se sastoji od malih vezikula od 40-80 nm okruženih umjereno gustim matriksom. Nastaje fuzijom ranih i kasnih endosoma.
4. Preostala tijela je nesvareni materijal. Najpoznatija komponenta ove vrste su granule lipofuscina - vezikule dia. 0,3 - 3 mikrona, koji sadrži pigment lipofuscin.
citoskelet- ovo je sistem mikrotubula, mikrofilamenata (intermedijer, mikrotrabekule). Svi oni formiraju trodimenzionalnu mrežu, u interakciji sa mrežama iz drugih komponenti.
1. Mikrotubule– šuplji cilindri prom. 24-25 nm, debljina stijenke 5 nm, diam. lumen - 14-15 nm. Zid se sastoji od spiralno položenih filamenata (oni se nazivaju protofilamenti) debljine 5 nm. Ove niti formiraju dimeri i tubulin. Ovo je labilan sistem, u kojem je jedan kraj (označen sa "__") fiksiran, a drugi ("+") je slobodan i učestvuje u procesu depolimerizacije.
mikrotubule povezani su sa brojnim proteinima, koji se zajednički nazivaju MAP - oni vezuju mikrotubule za druge elemente citoskeleta i organele. Kinezin - (korak njegovog kretanja duž površine mikrotubula je 8 nm).
organelle
pirinač. mikrotubule
Mikrofilamenti- to su dvije isprepletene niti F-aktina, sastavljene od g-aktina. Njihov prečnik je 6 nm. Mikrofilamenti su polarni; vezivanje g-aktina se dešava na (“+”) kraju. Formiraju klastere
duž periferije ćelije i povezani su sa plazma membranom preko intermedijarnih proteina (-aktin, vinkulin, talin).
Funkcija: 1. Promjena u citosolu (tranzicija sola u gel i obrnuto).
2. Endocitoza i egzocitoza.
3. Mobilnost nemišićnih ćelija.
4. Stabilizacija lokalnih izbočina plazma membrane.
Intermediate threads imaju d 8-11 nm, sastoje se od proteina karakterističnih za određene tipove ćelija. Oni formiraju intracelularnu skelu koja osigurava elastičnost ćelije i uredan raspored komponenti citoplazme. Srednji filamenti se sastoje od filamentoznih proteinskih molekula isprepletenih zajedno poput užeta.
Funkcije: 1. Strukturni
2. Učešće u formiranju rožnate supstance
3. Održavajte oblik, izdanke nervne celije
4. Pričvršćivanje miofibrila za plazmalemu.
Microtrabeculae- ažurna mreža tankih filamenata koja postoji u kombinaciji sa mikrotubulama i može učestvovati u transportu organela i uticati na viskoznost citosola.
PREDAVANJE
TEMA: “CORE. STRUKTURA INTERFAZNOG NUKLUSA. OSNOVE BIOSINTETIČKE AKTIVNOSTI ĆELIJE”
Core je glavni dio ćelije koji kodira informacije o strukturi i funkciji organa. Ova informacija je ugrađena u genetski materijal, DNK, koji je u kompleksu sa glavnim proteinima (histonima) DNP. Uz nekoliko izuzetaka (mitohondrije), DNK se nalazi isključivo u jezgru. DNK je sposobna da se sama replicira, čime se osigurava prijenos genetskog koda na ćelije kćeri u uvjetima ćelijske diobe.
Jezgro ima centralnu ulogu u sintezi proteina i polipeptida, budući da je nosilac genetske informacije. Sve ćelijske jezgre tijela sadrže iste gene, neke ćelije se razlikuju po svojoj strukturi, funkciji i prirodi tvari koje stanica proizvodi. Nuklearnu kontrolu vrši
potiskivanje ili depresija (ekspresija) aktivnosti različitih gena. Prevod o prirodi sinteze proteina povezan je sa formiranjem mRNA. Mnoge RNK su kompleksi proteina i RNK, tj. RNP. Interfazno jezgro u većini ćelija je okrugla ili ovalna formacija promjera nekoliko mm. U leukocitima i ćelijama vezivno tkivo jezgro je režnjevito i označeno je terminom polimorfno.
Interfazno jezgro ima nekoliko različitih struktura: nuklearni omotač, hromatin, kariolimfa i nukleolus.
nuklearni omotač
1. Vanjska nuklearna membrana- Ribosomi se nalaze na površini, gdje se sintetišu proteini koji ulaze u perinuklearne cisterne. Sa strane citoplazme okružena je labavom mrežom srednjih (vimentin) filamenata.
2. Perinuklearne cisterne- dio perinuklearnih cisterni povezan je sa granularnim endoplazmatskim retikulumom (20-50 nm).
3. Unutrašnja nuklearna membrana - odvojen od sadržaja jezgra nuklearnom laminom.
4. Nuklearna ploča Debljine 80-300 nm, učestvuje u organizaciji nuklearnog omotača i perinuklearnog hromatina, sadrži proteine intermedijarnih filamenata - lamine A, B i C.
5. Nuklearno vrijeme- od 3-4 hiljade specijalizovanih komunikacija, obavljaju transport između jezgra i citoplazme. Nuklearne pore d 80 nm, ima: a) kanal pora - 9 nm
b) kompleks nuklearnih pora, potonji sadrži receptorski protein koji odgovara na signale nuklearnog uvoza (ulaznica u jezgro).Promjer nuklearne pore može povećati promjer kanala pora i osigurati prijenos velikih makromolekula ( DNK-RNA - polimeraza) u jezgro.
nuklearno vrijeme sastoji se od 2 paralelna prstena, po jedan sa svake površine karioleme. Prsten promjera 80 nm, formiraju se od 8 proteinskih granula, od svake granule do centra se proteže nit (5 nm), koja formira septum (dijafragmu). U sredini je centralna granula. Kombinacija ovih struktura se zove kompleks nuklearnih pora. Ovdje se formira kanal promjera 9 nm, takav kanal se naziva vodenim kanalom, jer se po njemu kreću mali molekuli i ioni rastvorljivi u vodi.
Funkcije nuklearnih pora: 1. Selektivni transport;
2. Aktivni transfer u jezgro proteina sa sekvencom karakterističnom za proteine nuklearne lokalizacije;
3. Transfer podjedinica ribosoma u citoplazmu sa promjenom konformacije kompleksa pora.
unutrašnja nuklearna membrana- glatke i povezane uz pomoć integralnih proteina sa jezgrinom pločom, koja je sloj debljine 80-300 nm. Ova ploča ili lamina- sastoji se od isprepletenih srednjih filamenata (10 nm) koji formiraju karioskelet. Njegove funkcije:
1. Očuvanje strukturne organizacije pornih kompleksa;
2. Održavanje oblika jezgra;
3. Naručeno pakovanje hromatina.
Nastaje kao rezultat spontanog povezivanja 3 glavna polipeptida. Ovo je strukturni okvir nuklearnog omotača sa specifičnim mjestima za vezanje hromatina.
hromatin
Pod svjetlosnim mikroskopom sastoji se od nepravilno zbijene mase male gustine, koja se razlikuje po stepenu gustine, količini i veličini u ćelijama različitih tipova. Grudice hromatina se nazivaju kariozomi, tj. imaju afinitet prema osnovnim bojama. Hromatin interfaznog jezgra je DNP hromozoma. Hromozomi u interfaznom jezgru su vrlo tanki, dugi, nalik na niti u klupku.
Postojalo je vrijeme kada se vjerovalo da se ova masa sastoji od jednog pojedinačnog hromozoma, koji se zvao spirela.
Gusti hromatin se naziva heterohromatin za razliku od nesavijenog euhromatina. Na optičkom nivou, elementi hromozoma su vidljivi samo ako formiraju agregate veličine 0,2 μm (heterohromatin). Masa heterohromatina je pokazatelj ćelijske aktivnosti; ćelije koje sadrže velike blokove heterohromatina karakteriše neaktivna faza u sintezi proteina i, posljedično, u proizvodnji mRNA.
nucleolus
Ovo je gusta granula promjera 1-3 mikrona, intenzivno obojena osnovnim bojama. Glavna komponenta jezgre je specijalizirani dio hromozoma (petlje), odnosno organizator nukleolusa. Takva mjesta su prisutna u pet hromozoma: 13., 14., 15., 21. i 22.; ovdje se nalaze brojne kopije gena koji kodiraju ribosomalnu RNK.
Sa EM, 3 komponente su opisane u nukleolu:
1. Fibrilarna komponenta- mnogo tankih (5-8 nm) filamenata, sa pretežnom lokalizacijom u unutrašnjem dijelu nukleola. Ovo su primarni transkripti rRNA.
2. Granularna komponenta- ovo je akumulacija gustih čestica promjera 10-20 nm, one odgovaraju najzrelijim prekursorima podjedinica ribosoma.
3. Amorfna komponenta- ovo je zona lokacije nukleolarnih organizatora, zona vrlo blijede boje. Ovdje su velike petlje DNK uključene u transkripciju ribosomske RNK, kao i proteini koji se specifično vezuju za RNK. Nastaju granule i fibrile nukleolarni filament (nukleolonema), debljine 60-80 nm. Budući da je nukleolus okružen hromatinom, naziva se perinuklearni hromatin, a njegov dio koji prodire unutar nukleola je intranukleolarnog hromatina.
Cell transporter- ovo je sastavljanje sekretornog proizvoda na živoj pokretnoj traci uz sudjelovanje različitih ćelijskih organela. U ovom slučaju, proces sklapanja se sastoji od niza faza koje se javljaju u određenom nizu u ćelijskim regijama koje su dovoljno udaljene od mjesta direktnog djelovanja nukleinskih kiselina koje vrše genetsku kontrolu.
Ćelijski transporter u sintezi proteina uključuje uobičajeni slijed procesa koji je opisan u odjeljku koji opisuje granularni endoplazmatski retikulum. Ovdje je prikladno predstaviti mehanizam sinteze neproteinskih supstanci.
Membranski proteini povezani s lipidima.
4. Membranski proteini, povezana sa ugljikohidratima.
Periferni proteini - nisu uronjeni u lipidni dvosloj i nisu kovalentno vezani za njega. Oni se drže zajedno ionskim interakcijama. Periferni proteini su povezani sa integralnim proteinima u membrani kroz interakciju - protein-protein interakcije.
Primjer ovih proteina:
1. Spektrin nalazi se na unutrašnjoj površini ćelije
2. fibronektin, lokaliziran na vanjskoj površini membrane
proteini - obično čine do 50% mase membrane. Gde
integralni proteini obavljaju sljedeće funkcije:
a) proteini jonskih kanala
b) receptorske proteine
2. Proteini periferne membrane(fibrilarni, globularni) obavljaju sljedeće funkcije:
a) vanjski (receptorski i adhezioni proteini)
b) unutrašnji - proteini citoskeleta (spektrin, ankirin), proteini sistema drugih medijatora.
jonski kanali su kanali formirani od integralnih proteina; oni formiraju male pore kroz koje ioni prolaze duž elektrohemijskog gradijenta. Najpoznatiji kanali su kanali za Na, K, Ca 2 , Cl.
Tu su i vodeni kanali akvaporini(eritrociti, bubrezi, oko).
supramembranska komponenta– glikokaliks, debljine 50 nm. To su ugljikohidratni dijelovi glikoproteina i glikolipida koji daju negativan naboj. Ispod EM je labav sloj umjerene gustoće koji pokriva vanjsku površinu plazmaleme. Sastav glikokaliksa, pored komponenti ugljikohidrata, uključuje proteine periferne membrane (poluintegralne). Njihova funkcionalna područja nalaze se u epimembranskoj zoni - to su imunoglobulini (slika 4).
Funkcija glikokaliksa: 1. Igrajte ulogu receptori.
2. Intercelularno prepoznavanje.
3. Međućelijske interakcije(ahezivne interakcije).
4. P receptore histokompatibilnosti.
5. Zona adsorpcije enzima(parietalna probava).
6. Hormonski receptori.
Submembranska komponenta ili najudaljenija zona citoplazme, obično ima relativnu krutost i ova zona je posebno bogata filamentima (d 5-10 nm). Pretpostavlja se da su integralni proteini koji čine staničnu membranu direktno ili indirektno povezani sa aktinskim filamentima koji leže u submembranskoj zoni. Istovremeno, eksperimentalno je dokazano da se tokom agregacije integralnih proteina aktin i miozin koji se nalaze u ovoj zoni takođe agregiraju, što ukazuje na učešće aktinskih filamenata u regulaciji oblika ćelije.
To su tijela ograničena bilipidnom membranom i koja sadrže matricu gustu elektronima, koja se sastoji od skupa
proteini hidrolitičkog enzima (više od trideset vrsta hidrolaza) sposobni da razdvoje bilo koje polimerne spojeve (proteine, masti, ugljikohidrate), njihove komplekse u monomerne fragmente.
Funkcija lizosoma je osigurati unutarćelijsku probavu, odnosno razgradnju egzogenih i endogenih biopolimernih supstanci.
Klasifikacija lizosoma:
1) primarni lizozomi - elektronski gusta tela;
2) sekundarni lizozomi - fagolizozomi, uključujući autofagolizozome;
3) tercijarni lizozomi ili rezidualna tijela.
Pravi lizosomi se nazivaju mala tijela gusta elektrona koja se formiraju u lamelarnom kompleksu. Probavna funkcija lizosoma počinje tek nakon spajanja s fagosomom (fagocitiranom tvari okruženom bilipidnom membranom) i formiranjem fagolizosoma, u kojem se miješaju fagocitirani materijal i lizosomski enzimi. Nakon toga počinje cijepanje biopolimernih spojeva fagocitiranog materijala na monomere - aminokiseline, šećere. Ove molekule slobodno prodiru kroz membranu fagolizosoma u hijaloplazmu i potom ih koristi stanica – koriste se za stvaranje energije ili izgradnju novih unutarćelijskih makromolekularnih spojeva. Neki spojevi se ne mogu odcijepiti enzimima lizosoma i stoga se izlučuju nepromijenjeni iz stanice egzocitozom (obrnuti proces fagocitoze). Tvari lipidne prirode praktički se ne razgrađuju enzimima, već se akumuliraju i zbijaju u fagolizozomu. Ove formacije su nazvane tercijarni lizozomi (ili rezidualna tijela).
U procesu fagocitoze i egzocitoze dolazi do recirkulacije membrana u ćeliji: tokom fagocitoze se dio plazmoleme odvoji i formira fagosomsku ljusku; tokom egzocitoze se ova ljuska ponovo ugrađuje u plazmolemu. Oštećene, izmijenjene ili zastarjele ćelijske organele koristi se mehanizmom intracelularne fagocitoze uz pomoć lizosoma. U početku su ove organele okružene bilipidnom membranom i formira se vakuola, autofagosom. Zatim se jedan ili više lizosoma spaja s njim i formira se autofagolizosom u kojem se provodi hidrolitičko cijepanje biopolimernih tvari, kao u fagolizozomu.
Peroksizomi
Peroksizomi su mikrotijela citoplazme (0,1-1,5 μm), po strukturi slična lizosomima, ali se od njih razlikuju po tome što njihov matriks sadrži kristalne strukture, a među proteinima enzima nalazi se katalaza koja uništava vodikov peroksid nastao tokom oksidacije aminokiselina. .
SISTEM UNUTRAĆELJSKIH SREDSTAVA, RAZLIČITE. UNUTRAĆIJSKI KONVEJER ZA SINTEZU PROTEINA, MASTI I UGLJIKOHIDRATA: KOMPONENTE, VRIJEDNOST.
Sistem intracelularnih rezervoara, u kojima se akumuliraju supstance koje sintetiše ćelija, naziva se Golgijev kompleks (aparat). Golgijev kompleks je skup cisterni sakupljenih na malom području. Zasebna zona akumulacije ovih rezervoara naziva se diktiosom. Rezervoari su naslagani. Između naslaga su tanki slojevi hijaloplazme. U sredini su membrane rezervoara spojene, a na periferiji mogu imati nastavke (ampule). Pored gusto raspoređenih ravnih cisterni, u zoni Golgijevog aparata uočene su mnoge vakuole. Male vakuole su vezane iz produžetaka na rubovima ravnih vodokotlića. Uobičajeno je razlikovati proksimalni ili razvojni cis region i distalni ili zreli trans region u zoni diktiosoma. U ćelijama koje sekretuju, Golgijev aparat je obično polarizovan: s jedne strane kontinuirano se formiraju membranske vrećice, as druge su isprepletene u obliku mjehurića. Cisterne Golgijevog aparata su povezane sa tubulima ER.
unutarćelijski transporter :
ribosom - endoplazmatski retikulum - Golgijev kompleks
ĆELIJSKO NUKLUS: MIKROSKOPSKA, ULTRAMIKROSKOPSKA STRUKTURA I FUNKCIJE MEĐUNFAZNOG NUKLUSA.
Coreje najvažnija komponenta ćelije koja ga sadržigenetski aparat.
Funkcije kernela:
1 skladištenje genetskih informacija (u molekulima DNK koji se nalaze u hromozomima);
2 realizacija genetskih informacija, kontrola provođenja različitih procesa u ćeliji – od sintetičke do programirane smrti (apoptoze);
3 reprodukcija i prijenos genetskih informacija (tokom ćelijske diobe).
Obično postoji samo jedno jezgro u ćeliji, ali postojevišenuklearne ćelije, koji nastaju kao rezultat diobe stanica, a nisu praćenicitotomija,ili fuzija nekoliko mononuklearnih ćelija (koje se točnije nazivajusymplasts).
Oblik jezgrarazličite ćelije nisu iste: postoje ćelije sa okruglim, ovalnim, bobastim, štapićastim, višestrukim, segmentiranim jezgrom; često postoje udubljenja na površini jezgra. Najčešće, oblik jezgre u cjelini odgovara obliku ćelije: obično je sferičan u okruglim ili kubičnim ćelijama, izdužen ili elipsoidan u prizmatičnim ćelijama, a spljošten u ravnim ćelijama.
Osnovna lokacija varira u različitim ćelijama; može ležati u centru ćelije (u okruglim, ravnim, kubičnim ili izduženim ćelijama), na njenom bazalnom polu (u prizmatičnim ćelijama) ili na periferiji (na primer, u masnim ćelijama).
Veličina kernelaje relativno konstantan za svaki tip ćelije, međutim, može varirati u određenim granicama, povećavajući se s povećanjem funkcionalne aktivnosti ćelije i opadajući s njenom inhibicijom.
Komponente kernela. U jezgru nefisijskog(interfaza)ćelije se detektujukariolema (nuklearna membrana), hromatin, nukleolus i karioplazma (nuklearni sok). Kao što će se vidjeti iz onoga što slijedi,
hromatin i nukleolus nisu nezavisne komponente jezgra, već su morfološki odrazhromozomi,prisutne u interfaznom jezgru, ali nisu otkrivene kao zasebne formacije.
nuklearni omotač
Nuklearni omotač (kariolema) na svjetlosno-optičkom nivou, praktično nije određen; pod elektronskim mikroskopom, utvrđeno je da se sastoji od dvije membrane - vanjska i unutrašnja, - odvojeni šupljinom širine 15-40 mm (perinuklearni prostor) i zatvaranje u oblasti nuklearne pore.
vanjska membrana integralni je sa membranama rREPS-a - na njegovoj površini se nalaze ribozomi, a perinuklearni prostor odgovara šupljini cisterni rREPS-a i može sadržavati sintetizirani materijal. Sa strane citoplazme vanjska membrana okružen labavom mrežom međuproizvoda (vimentin) filamenti.
Unutrašnja membrana - glatka, njeni integralni proteini su povezani sa nuklearnom pločom -lamina -sloj debljine 80-300 nm, koji se sastoji od isprepletenih međufilamenata(lamini),formiranje karioskeleta. Lamina igra veoma važnu ulogu u: (1) održavanjuformejezgra; (2) uredno slaganjehromatin;(3) strukturna organizacijaparni kompleksi; (4) formiranje karioleme tokom ćelijske diobe.
nuklearne porezauzimaju 3-35% površine nuklearnog omotača. Brojniji su u jezgrama ćelija koje intenzivno funkcionišu, a nema ih u jezgrama spermatozoida. Pore (vidi sliku 3-19) sadrže dva paralelna prstena (po jedan sa svake površine karioleme) prečnika 80 nm, koji se formiraju od8 proteinskih granula. Od ovih granula do centra konvergirajufibrili, formu septum (dijafragma) debljine oko 5 nm, u čijoj sredini ležicentralna granula (prema nekim idejama, ovo je podjedinica ribozoma koja se transportuje kroz pore). Skup struktura povezanih s nuklearnim porama naziva sekompleks nuklearnih pora. Potonji formira vodeni kanal promjera 9 nm, duž kojeg se kreću mali molekuli i ioni rastvorljivi u vodi. Granule pornih kompleksa su strukturno povezane s proteinima nuklearne lamine koja je uključena u njihovu organizaciju.
Nuklearni omotač u životinjskim i ljudskim stanicama sadrži do 2000-4000 kompleksa pora. Sintetizirani proteini preko njih ulaze u jezgro iz citoplazme, a molekule RNK i podjedinice ribosoma se prenose u suprotnom smjeru.
Funkcije kompleksa nuklearnih pora:
1. Osiguranje regulisanja izbornog transporta tvari između citoplazme i jezgra.
2. Aktivan prijenos u jezgro proteina, ima posebnu oznaku u obliku takozvane sekvence nuklearne lokalizacije -Nuclear Localization Sequence (NLS), koju prepoznaju NLS receptori (u kompleksu pora).
3. Transfer podjedinica ribosoma u citoplazmu, koje su, međutim, prevelike za slobodan prolaz pora; njihov transport je vjerovatno praćen promjenom konformacije kompleksa perja.
hromatin
hromatin(od grčkog chroma - boja) sitna zrna i grudvice materijala koji se nalazi u jezgru ćelija i obojen osnovnim bojama. Hromatin se sastoji odkompleks DNK i proteina i odgovara hromozomima, koji su u interfaznom jezgru predstavljeni dugim, tankim uvrnutim nitima i ne mogu se razlikovati kao pojedinačne strukture. Ozbiljnost spiralizacije svakog od hromozoma nije ista duž njihove dužine. Postoje dvije vrste hromatina -euhromatin i heterohromatin.
Euchromatinodgovara segmentima hromozoma kojidespiralizovan i otvoren za transkripciju. Ovi segmenti ne mrljei nisu vidljivi pod svetlosnim mikroskopom.
Heterohromatin odgovara zgusnut, čvrsto namotani segmenti hromozoma (što ih čininedostupan za transkripciju). On intenzivno obojena osnovne boje, au svjetlosnom mikroskopu ima oblik granula.
dakle, By morfološke karakteristike jezgra (odnos sadržaja eu- i heterohromatina), moguće je proceniti aktivnost transkripcionih procesa, a samim tim i sintetičku funkciju ćelije. Sa njegovim povećanjem, ovaj odnos se menja u korist euhromatina, sa smanjenjem se povećava sadržaj heterohromatina. Uz potpunu supresiju funkcije jezgre (na primjer, u oštećenim i umirućim stanicama, s keratinizacijom epitelnih stanica epidermisa - keratinocita, s stvaranjem krvnih retikulocita), smanjuje se u veličini, sadrži samo heterokromatin i obojen je sa osnovnim bojama intenzivno i ravnomerno. Takav fenomen se zovekariopiknoza(od grčkog karyon - jezgro i pyknosis - pečat).
Distribucija heterohromatina (topografija njegovih čestica u jezgru) i odnos sadržaja eu- i heterohromatina karakteristika ćelija svakog tipa, što im omogućava da identifikaciju
vizuelno i sa automatskim analizatorima slike. Međutim, postoje određene zajedničkeobrasci distribucije heterohromatina u jezgru: nalaze se njegovi klasteriispod karioleme prekinut u području pora (zbog veze sa laminom) i oko nukleola (perinukleolarni heterohromatin) manje grudvice su razbacane po jezgri.
Barr tijelo -akumulacija heterohromatina koji odgovara jednom X hromozomu kod ženki, koji je čvrsto uvijen i neaktivan u interfazi. U većini ćelija leži u blizini karioleme, a u krvnim granulocitima izgleda kao mali dodatni segment jezgra.("bubanj štap"). Detekcija Barrovog tijela (obično u epitelnim ćelijama oralne sluznice) koristi se kao dijagnostički test za određivanje genetskog spola (obavezno, posebno za žene koje učestvuju na Olimpijskim igrama).
Pakovanje hromatina u jezgru. U dekondenziranom stanju, dužina jedne molekule (dvostruke spirale) DNK koja formira svaki hromozom je u prosjeku oko 5 cm, a ukupna dužina molekula DNK svih hromozoma u jezgru (oko 10 μm u prečniku) je više od 2 m (što je uporedivo sa polaganjem niti dužine 20 km u tenisku lopticu prečnika oko 10 cm), au S-periodu međufaze - više od 4 m.kompaktno pakovanje DNK molekula, U ćelijskom jezgru to se provodi zbog njihove povezanosti sa posebnim osnovnim(histonski) proteini. Kompaktno pakovanje DNK u jezgru obezbeđuje:
(1) naručeni aranžman vrlo duge molekule DNK u malom volumenu jezgra;
(2) funkcionalankontrola aktivnosti gena (zbog uticaja prirode pakovanja na aktivnost pojedinih delova genoma.
Nivoi pakovanja hromatina(Slika 3-20). Početni nivo pakovanja hromatina koji obezbeđuje formiranje nukleozomski lanac 11 nm u prečniku, zbog namotavanja dvostrukog lanca DNK (2 nm u prečniku) na blokove u obliku diska od 8 histonskih molekula (nukleozomi). Nukleozomi su razdvojeni kratkim dijelovima slobodne DNK. Drugi nivo pakovanja je takođe posledica histona i dovodi do uvrtanja nukleozomskog lanca sa formiranjem hromatinska fibrila 30 nm u prečniku. U interfazi, hromozomi se formiraju od hromatinskih vlakana, pri čemu se svaka hromatida sastoji od jedne fibrile. Daljnjim pakiranjem nastaju hromatinske fibrile petlje (domene petlje) 300 nm u prečniku, od kojih svaki odgovara jednom ili više gena, a oni pak, kao rezultat još kompaktnijeg slaganja, formiraju delove kondenzovanih hromozoma koji se detektuju samo tokom deobe ćelije.
U hromatinu je DNK povezana, pored histona, i sanehistonski proteini
koji regulišu aktivnost gena.
Istovremeno, histoni, ograničavajući dostupnost DNK drugim proteinima koji se vezuju za DNK, mogu učestvovati u regulaciji aktivnosti gena.
Funkcija skladištenja genetskih informacija u jezgru u nepromijenjenom obliku izuzetno je važan za normalno funkcioniranje stanice i cijelog organizma. Procjenjuje se da se tokom replikacije DNK i kao rezultat njenog oštećenja vanjskim faktorima, godišnje u svakoj ljudskoj ćeliji dešavaju promjene u 6 nukleotida. Nastalo oštećenje molekula DNK može se ispraviti kao rezultat procesareparacije ili od strane zamjena poslije prepoznavanje i označavanje odgovarajuće područje.
U slučaju nemogućnosti popravke DNK u slučaju prevelikog oštećenja,mehanizam programirane ćelijske smrti (vidi dolje). U ovoj situaciji, "ponašanje" ćelije može se ocijeniti kao svojevrsno "altruističko samoubistvo": po cijenu svoje smrti spašava tijelo od mogućih negativnih posljedica replikacije i umnožavanja oštećenog genetskog materijala.
Sposobnost popravljanja DNK u odrasla osoba se smanjuje za oko 1% svake godine. Ovaj pad može dijelom objasniti zašto je starenje faktor rizika za rak.Kršenja procesa popravke DNK karakterističan za niz nasljednih bolesti, kod kojih se oštropodignuta Kako preosjetljivost na štetne faktore, tako učestalost razvoja malignih neoplazmi.
Funkcija implementacija genetskih informacija u interfaznom jezgru se odvija kontinuirano zbog procesatranskripcija.Genom sisara sadrži oko 3x0 9 nukleotidi, međutim, ne više od 1% svog volumena kodira važne proteine i učestvuje u regulaciji njihove sinteze. Funkcije glavnog nekodirajućeg dijela genoma su nepoznate.
Transkripcija DNK proizvodi veoma veliki RNA molekul (primarni transkript), koji se vezuje za nuklearne proteine da bi se formirao ribonukleoproteini (RNP). U primarnom RNA transkriptu (kao u šablonskoj DNK) postoje diskretne značajne sekvence nukleotida (egzoni), odvojeni dugim nekodirajućim umetcima (nitroni). Obrada RNA transkripta uključuje cijepanje introna i spajanje egzona - spajanje(od engleskog, splicing - spajanje). U ovom slučaju, vrlo velika molekula RNK se pretvara u prilično male mRNA molekule, koje se odvajaju od povezanih proteina kada se prenose u citoplazmu. Lizozomi: struktura, značenje. Aparat za intracelularnu probavu.
Lizozomi(ranije se zvali sekundarni lizosomi) - organele aktivno uključene uzavršnim fazama procesa unutarćelijske probave makromolekule zarobljene u ćeliji putem širokog spektra litičkih enzima pri niskim pH vrijednostima (5,0 i ispod). Oni se formiraju sakasni endosomi. Promjer lizosoma je obično 0,5-2 µm, a njihov oblik i struktura mogu značajno varirati ovisno o prirodi digestiranog materijala. Kao iu slučaju hidrolaznih vezikula, oni se pouzdano identifikuju samo na osnovu prisustvahidrolitičkih enzima. Naziv pojedinih tipova lizosoma zasniva se na prisustvu morfološki prepoznatljivog materijala u njihovom lumenu;
u njegovom odsustvu koristi se opšti terminlizozom.Nakon probave sadržaja lizosoma, nastale tvari male molekularne težine difundiraju kroz njegovu membranu u hijaloplazmu.
1) Fagolizozomnastala spajanjemkasni endosom ili lizozomi With fagozom,takođe pozvanheterofagozom (od grčkog heteros - drugi, phagein - jesti i soma - tijelo) - membranska vezikula koja sadrži materijal koji je ćelija uhvatila izvana i podložan unutarćelijskoj probavi; proces uništavanja ovog materijala naziva seheterofagija;
2) Autofagolizozom nastala spajanjemkasni endosom ili lizozomi With autofagozom(od grčkog autos - sam, phagein - jesti i soma - tijelo) - membranska vezikula koja sadrži vlastite komponente ćelije koje treba uništiti. Proces varenja ovog materijala naziva seautofagijaGREP služi kao izvor membrane koja okružuje ćelijske komponente.
3) Multivezikularno tijelo (od latinskog multi - mnogo i vesicula - mehur) je velika (200-800 nm u prečniku) sferna membranom okružena vakuola koja sadrži male (40-80 nm) vezikule uronjene u laganu ili umereno gustu matricu. Nastaje kao rezultat fuzije ranih endosoma sa kasnijim, a male vezikule nastaju, vjerovatno pupanjem prema unutra od membrane vakuole. Tjelesni matriks sadrži litičke enzime i očigledno omogućava postepeno uništavanje unutrašnjih vezikula.
4) Preostala tijela - lizozomi koji sadrženesvareni materijal koji mogu dugo ostati u citoplazmi ili osloboditi svoj sadržaj izvan ćelije. Najčešći tip rezidualnih tijela u ljudskom tijelu sugranule lipofuscina - membranozne vezikule prečnika 0,3-3 μm koje sadrže teško rastvorljivi smeđi endogeni pigmentlipofuscin.Pod elektronskim mikroskopom, granule lipofuscina su strukture promjenjivog oblika koje sadrže lipidne kapljice, guste granule i ploče. Zbog njihovog nakupljanja u nekim ćelijama (neuroni, kardiomiociti) tokom starenja, lipofuscin se smatra kao"starenje pigmenta" ili "trošenje".
Izlučivanje lizozomalnih enzima izvan ćelije provodi se u osteoklastima - stanicama koje uništavaju koštano tkivo, kao i fagocitima (neutrofili i makrofagi) tijekom ekstracelularne probave različitih objekata. Prekomjerno lučenje ovih enzima može dovesti do oštećenja okolnih tkiva.
Uloga heterofagije u normalnoj aktivnosti ćelija i značaj njenih poremećaja. Heterofagija igra veoma važnu ulogu u funkciji ćelija svih tkiva i organa.deficitodređeni lizosomski enzimi (obično zbog nasljednih abnormalnosti) mogu dovesti do razvoja niza bolesti uzrokovanih nakupljanjem neprobavljenih tvari u stanicama (najčešće glikogena, glikolipida, glikozaminoglikana), koje narušavaju njihovu funkciju(bolest skladištenja). Kod najčešćih bolesti iz ove grupe oštećuju se neuroni, makrofagi, fibroblasti i osteoblasti, što se klinički manifestuje poremećajima strukture i funkcije skeleta različite težine, nervni sistem, jetra, slezena.
IN bubregkao rezultat heterofagije, stanice hvataju proteine iz lumena tubula i razlažu ih na aminokiseline, koje se zatim vraćaju u krv. Heterofagija u ćelijama štitne žlezde(tirociti)osigurava cijepanje hormona koji sadrže jod iz proteinskog matriksa i njihovu kasniju apsorpciju u krv. Kršenje procesa heterofagije u ovim stanicama uzrokuje teške poremećaje u funkciji ovih organa.
Heterofagija je od posebnog značaja za ćelije koje obavljaju zaštitnu funkciju, čija se aktivnost zasniva na apsorpciji izvana i varenju čestica ili supstanci. dakle,fagociti (makrofagi i neutrofilni leukociti) hvataju i probavljaju mikroorganizme koji ulaze u tkiva makroorganizma ili na njihovu površinu (na primjer, epitel sluznice). U nedostatku ili nedovoljnoj aktivnosti lizosomskih enzima koji uništavaju mikrobe (na primjer, kod niza genetski uvjetovanih poremećaja), ove stanice nisu u stanju učinkovito obavljati zaštitne funkcije, što dovodi do razvoja teških kroničnih upalnih bolesti.
Većina patogenamikroorganizmi izbjegavaju štetno djelovanje fagocita čineći to na različite načine. Dakle, neki (na primjer, patogenguba) posjedovati održivostna djelovanje lizosomskih enzima; drugi mikrobi (na primjer, patogentuberkuloza)u stanju da potisneproces fuzije fagosoma sa lizosomima, neki mogu izbjeći uništenje,kidanje membrane fagosoma ili lizosoma.
Uloga autofagije u normalnoj aktivnosti ćelija i značaj njenih poremećaja. autofagija osigurava konstantanobnova ("podmlađivanje") stanične strukture zbog probave dijelova citoplazme, mitohondrija, nakupina ribozoma, fragmenata membrane (čiji je gubitak nadoknađen njihovom neoplazmom). Ovaj proces obnove u ćeliji je fino reguliran, i svaka njegova komponenta
Nent ima određeni vijek trajanja. Dakle, u neuronima starije osobe koji funkcionišu dugi niz decenija većina organela nije starija od 1 mjeseca. U ćelijama jetre (hepatocitima) većina citoplazme se uništava za manje od 1 nedelje. U nekim slučajevima, autofagija može poslužiti kao odgovor stanica na pothranjenost. Poseban slučaj autofagije je krinofagija(od grč. krinein - odvajati, lučiti) - lizozomsko uništavanje viška nevađenog sekreta u stanicama žlijezda. ODNOSI ĆELIJE SA VANJSKIM SREDINOM. EGZOCITOZA I ENDOCITOZA: VRSTE I MEHANIZMI.
Glikokaliks (površinski sloj životinjskih ćelija) prvenstveno obavlja funkciju direktne veze životinjskih ćelija sa spoljašnjim okruženjem, sa svim materijama koje ga okružuju.
Plazma membrana stvara barijeru koja odvaja unutrašnji sadržaj ćelije od spoljašnje sredine.
Na površini mikroresica odvija se intenzivna probava i apsorpcija probavljene hrane.
1) Endocitoza - transport makromolekula, njihovih kompleksa i čestica u ćeliju. Tokom endocitoze, određeni dio plazma membrane hvata, takoreći, obavija ekstracelularni materijal, zatvarajući ga u membransku vakuolu koja je nastala uslijed invaginacije membrane. U budućnosti, takva vakuola, povezana s lizozomom, čiji enzimi razgrađuju makromolekule do monomera.
Endocitoza se dijeli na fagocitozu (hvatanje i apsorpciju čvrstih čestica) i pinocitozu (apsorpciju tekućine). Endocitozom se vrši ishrana heterotrofnih protista, zaštitne reakcije organizama (leukociti apsorbuju strane čestice) itd.
2) Egzocitoza (exo-out), zahvaljujući njoj, ćelija uklanja intracelularne produkte ili nesvarene ostatke zatvorene u vakuole, odnosno vezikule. Vezikula se približava citoplazmatskoj membrani, spaja se s njom i njen sadržaj se oslobađa u okruženje. Tako rade probavni enzimi, hormoni, hemiceluloza itd.
- 1. CILJ ČASA: proučavanje strukture interfaznog jezgra u fiksnim preparatima. Razmotrite karakteristike strukture ćelijskih jezgara s različitim funkcionalnim aktivnostima. Glavne komponente jezgra su: nuklearna membrana (kariolema), hromatin, nukleolus, nuklearni sok. Pod svjetlosnom mikroskopijom, nuklearni omotač predstavlja jasnu liniju ocrtanu sa strane jezgra i citoplazme. Kada se razmatra shema ultramikroskopske strukture jezgra, treba obratiti pažnju na strukturne karakteristike karioleme, na povezanost njenih membrana s endoplazmatskim retikulumom citoplazme. Razumjeti morfološke karakteristike hromatina i njegove hemijski sastav. Hromatin u jezgri može biti u obliku nakupina - kondenzovanog hromatina ili dispergovanog - dispergovanog hromatina. Različito stanje hromatina pokazatelj je biosintetske aktivnosti ćelije. Ćelije koje aktivno sintetiziraju protein imaju jezgro s dispergiranim hromatinom i dobro razvijenu nukleolu. U jezgrima stanica koje ne sintetiziraju proteine, kromatin je kondenziran, jezgre su slabo vidljive.
- 2. Kontrolna pitanja: 1. Jezgro. Koncept interfaznog jezgra. Strukturne komponente jezgra prema svjetlosnoj i elektronskoj mikroskopiji: nuklearna membrana, kromatin, nukleolus, nuklearni sok. Vrijednost i funkcije jezgra u životu ćelije. 2. Nuklearno-citoplazmatski odnosi u ćelijama sa različitim nivoima metabolizma. 3. Struktura nuklearnog omotača u SM i EM. Molekularna organizacija i funkcionalni značaj nuklearne lamine. 4. Nuklearne pore i kompleks nuklearnih pora. Učešće u nuklearnom uvozu i izvozu supstanci. 5. Hromatin interfaznog jezgra. Euhromatin i heterohromatin. Hromatin kao indikator biosintetske aktivnosti ćelije. 6. Molekularna organizacija DNK u hromozomima. Nivoi pakovanja hromatina. Uloga histonskih proteina u obezbjeđivanju strukture hromatina i implementaciji genetskih informacija. 7. Nukleolus. Struktura nukleola u SM i EM. Glavne komponente nukleola. Uloga nukleola u sintezi rRNA i formiranju ribozoma. 8. Sinteza i transport biopolimera u ćeliji. Ćelijski transporter u sintezi proteina. Morfološke karakteristike ćelije koja sintetiše proteine. 9. Ćelijski transporter u sintezi ugljikohidrata i lipida. Morfološke karakteristike ćelije koja sintetiše ugljikohidrate i lipide.
- 3. Priprema 1. Osnovne strukture. Jajnik. Obojen hematoksilin-eozinom. Pod malim uvećanjem generalni pregled mikropreparat, pronađite rastući folikul sa jajetom. Pod velikim povećanjem pronađite veliku zaobljenu ćeliju - jaje i ispitajte strukturu jezgra. Obratite pažnju na nuklearnu membranu, nukleolus, stanje hromatina. Nacrtajte jaje i označite strukture interfaznog jezgra. Proučite obrazac difrakcije elektrona jezgra. Skicirajte strukturu karioleme i kompleksa nuklearnih pora.
- 4. Priprema 1. Osnovne strukture. Jajnik. Jaje. Bojenje hematoksilin-eozinom
- 5. Uzorak 2. Pankreas. Obojen hematoksilin-eozinom. Ćelija koja sintetiše proteine. Pod malim povećanjem napravite opšti pregled mikropreparata i pronađite egzokrini deo pankreasa. Pod velikim uvećanjem razmotrite jednu ćeliju, obraćajući pažnju na prisustvo nukleola i eukromatina u jezgru, uočite bazofiliju citoplazme u bazalnom dijelu ćelije i oksifiliju u apikalnom dijelu.
- 6. Priprema 2. Pankreas. Bojenje hematoksilin-eozinom. Ćelije koje sintetiziraju proteine
- 7. Priprema 3. Jetra. Glikogen u ćelijama jetre. CHIC reakcija. Ćelija koja sintetizira ugljikohidrate. Pod malim povećanjem napravite opšti pregled mikropreparata i pronađite grupu hepatocita. Pod velikim uvećanjem, razmotrite nakupine crveno-ljubičastog glikogena u citoplazmi hepatocita.
- 8. Priprema 3. Jetra. Glikogen u ćelijama jetre. CHIC reakcija. Ćelija koja sintetizira ugljikohidrate.
- 9. Priprema 4. Lipidne inkluzije u ćelijama jetre. Obojen osmičkom kiselinom. Ćelija koja sintetiše lipide. Pod malim povećanjem napravite opšti pregled mikropreparata i pronađite grupu hepatocita. Pod velikim uvećanjem, razmotrite citoplazmu hepatocita, obraćajući pažnju na crne lipidne kapljice.
- 10. Priprema 4. Lipidne inkluzije u ćelijama jetre. Obojen osmičkom kiselinom. Ćelije koje sintetiziraju lipide.
S pojavom odjeljaka, eukariotska stanica dobiva ne samo očigledne prednosti, već i niz problema. Jedan od njih je sortiranje i isporuka pravih jedinjenja u prave organele. Prije svega, to se tiče proteina. Sudbina sintetiziranih proteina je različita i ovisi o mjestima njihovog naknadnog funkcioniranja. Postoje dva glavna puta transporta proteina, koji počinju na različitim mjestima u citoplazmi. Rice. 1.2.
Prva transportna grana radi sa proteinima koji su namenjeni za plastide, mitohondrije, jezgro i peroksizome – odnosno za sve ćelijske kompartmente, osim za organele endomembranskog sistema. Sinteza ovih proteina odvija se na slobodnim ribosomima citosola. Proteini namijenjeni transportu sadrže signale za sortiranje koji ih usmjeravaju na odgovarajuće organele. Takvi signali su obično jedan ili više regiona proteina, koji se nazivaju signalni ili vodeći peptidi. Membrana organele sadrži poseban protein translokator koji "prepoznaje" signalni peptid. Molekul transportiranog proteina mora se razviti da bi "prošao" kroz "igleno uši" proteina translokatora poput niti nesavijene lopte. Tabela 1.1. prikazane su neke karakteristike različitih sortirajućih signala. Ovaj put transporta proteina se ponekad naziva cytosolic. Treba napomenuti da većina proteina sintetiziranih na slobodnim ribosomima citosola nema signale za sortiranje i ostaje u citosolu kao trajne komponente.
Druga transportna grana se koristi za izlučene proteine, kao i za proteine koji su namijenjeni za organele endomembranskog sistema i plazma membrane. Sinteza ovih proteina također počinje na ribosomima citosola, ali nakon inicijacije translacije ribozomi se vežu za ER membranu i formira se grubi ER. Rezultirajući proteini se ko-transliraju u ER. To znači da odmah nakon sinteze sljedećeg dijela polipeptidnog lanca prelazi preko ER membrane. Nakon sinteze, neki od proteina ulaze u lumen ER, dok drugi ostaju fiksirani u membrani i postaju ER transmembranski proteini. Ova transportna grana se često naziva sekretorni načinćelije.
Tabela 1.1. Signalne sekvence za transport proteina u biljnim ćelijama.
| Ciljna organela | Slijed signala | Karakteristično |
| Hloroplasti: stroma | N-terminalni vodeći peptid ("stromalni") | Redoslijed od 40-50 aminokiselina |
| Hloroplasti: lumen i tilakoidne membrane | Dva uzastopna N-terminalna vodeća peptida | Prvi peptid je "stromalni", drugi je "lumenalni" |
| Mitohondrije: matriks | Presekvencija N-terminala | Formira pozitivno nabijenu amfipatsku α-petlju. |
| Mitohondrije: unutrašnja membrana, intermembranski prostor | Dvije uzastopne N-terminalne presekvencije | Prva predsekvenca - što se tiče matriksnih proteina, druga se sastoji od hidrofobnih aminokiselinskih ostataka |
| Peroksizomi | Peroksizomalni signali lokalizacije PTS1 i PTS2 | PTS1 - C-terminalni tripeptid - Ser-Lys-Leu PTS2 je lokalizovan na N-terminusu. |
| Core | NLS signali nuklearne lokalizacije. Ne odvaja se nakon transfera proteina u jezgro | Tip 1 NLS: Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys. Tip 2 NLS: dvije sekvence razdvojene NLS razmakom tipa 3: Lys-Ile-Pro-Ile-Lys |
| Signalni peptid sekretornog puta | N-terminalni vodeći peptid | 10-15 hidrofobnih aminokiselinskih ostataka koji formiraju α-heliks. |
| Endoplazmatski retikulum | ER signal za lokalizaciju | C-terminalni tetrapeptid KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) |
| Vacuole. | Vakuolna lokalizacija signalizira NTPP, CTPP, intraproteinski signal. | NTPP - N-terminalni signal: Asn-Pro-lle-Arg CTPP - C-terminalni signal. |
Dvije grane transporta se razlikuju po šemi transporta. Putevi citosolnog transporta proteina su paralelni, odnosno proteini iz citosola se odmah šalju do željene organele. Obično ne prođe više od jedne do dvije minute od trenutka otpuštanja proteina u citosol do ulaska u organelu.
Transport proteina duž sekretornog puta odvija se uzastopno - od organele do organele. Prije nego što stigne do konačnog odredišta, protein može posjetiti nekoliko organela (ER, različiti dijelovi AG). Putovanje od ER membrane do odredišta može trajati desetine, ako ne i stotine minuta. U procesu transfera, proteini mogu biti podvrgnuti značajnim modifikacijama (prvenstveno u AG). U završnim fazama, transport se može odvijati paralelno - u vakuolu, periplazmatski prostor ili u plazmalemu.
Konačno, dva puta transporta proteina razlikuju se po mehanizmu kojim se molekuli transportuju. Za citosolni put moguć je samo monomolekularni mehanizam transporta proteina, u kojem svaki proteinski molekul pojedinačno prelazi membranu kroz odgovarajući translokator. Sekretorni put karakterizira vezikularni mehanizam transporta proteinskih molekula, koji je posredovan transportnim vezikulama (vezikulama). Vezikule su vezane iz jednog odjeljka, a određeni molekuli su zarobljeni iz njegove šupljine. Vezikule se zatim spajaju s drugim odjeljkom, isporučujući svoj sadržaj u njega. Tokom vezikularnog transporta, proteini ne prelaze nijednu membranu; transport se može desiti samo između topološki ekvivalentnih pregrada. Mehanizam vezikularnog transporta selektivno je kontroliran posebnim proteinima koji djeluju kao signali za sortiranje. Protein ulazi u transportnu vezikulu ako se njegov signal za sortiranje veže za receptor na membrani vezikule. Trenutno su poznati neki signali za sortiranje u proteinima, dok većina njihovih komplementarnih membranskih receptora nije.
1.2. Biljna ćelija je rezultat dvostruke simbioze.
Strategija postojanja viših biljaka prvenstveno je posljedica njihova dva glavna svojstva - fototrofnog tipa ishrane i nedostatka aktivne pokretljivosti. Ova dva svojstva ostavila su svoj pečat na svim nivoima organizacije biljnog organizma, do nivoa ćelije.
Pored karakteristika zajedničkih svim eukariotskim ćelijama, biljne ćelije imaju niz karakteristika. Glavni su:
prisustvo plastida; prisustvo vakuola; imaju čvrsti ćelijski zid.
Strukturni dijagram tipične biljne ćelije prikazan je na sl. 1.3.
Prisutnost plastida povezana je prvenstveno sa fototrofnim tipom ishrane biljaka. Plastidi, poput mitohondrija, imaju svoj genom. Dakle, još jedna karakteristika biljne ćelije je da kombinuje tri relativno autonomna genetska sistema: nuklearni (hromozomski), mitohondrijski i plastidni. Prisustvo tri genoma posljedica je simbiotskog porijekla biljnih stanica. Istovremeno, biljna ćelija, za razliku od drugih eukariotskih ćelija, formirana je iz najmanje tri prvobitno nezavisna oblika:
1) organizam "domaćin", čiji se genetski aparat preselio u jezgro;
2) heterotrofna bakterija (slična rodospirili), koja je služila kao prekursor mitohondrija;
3) drevna bakterija sa fotosintezom kiseonika (slično cyanobacterium synechocystis), koja je postala predak plastida.
Dugotrajna koevolucija simbionta dovela je do preraspodjele funkcija između njih i njihovih genetskih sistema, pri čemu su mnogi geni mitohondrijske i plastidne DNK prebačeni u jezgro.
U metabolizmu organizma vodeću ulogu imaju proteini i nukleinske kiseline. Proteinske supstance čine osnovu svih vitalnih ćelijskih struktura, deo su citoplazme. Proteini su izuzetno reaktivni. Oni su obdareni katalitičkim funkcijama, odnosno enzimi su, stoga proteini određuju smjer, brzinu i najbližu koordinaciju, konjugaciju svih metaboličkih reakcija.
Rice. 13 A. Šema sinteze proteina u eukariotskoj ćeliji.
Rice. 13 B. Šema sinteze proteina u prokariotskoj ćeliji.
Vodeća uloga proteina u pojavama života povezana je sa bogatstvom i raznovrsnošću njihovih hemijskih funkcija, sa njihovom izuzetnom sposobnošću za različite transformacije i interakcije sa drugim jednostavnim i složenim supstancama koje čine citoplazmu.
Nukleinske kiseline su dio najvažnijeg ćelijskog organa - jezgra, kao i citoplazme, ribozoma, mitohondrija itd. Nukleinske kiseline imaju važnu, primarnu ulogu u naslijeđu, varijabilnosti tijela i sintezi proteina.
Proces sinteze proteina je vrlo složen proces u više koraka. Odvija se u posebnim organelama - ribosomima. Ćelija sadrži veliki broj ribozoma. Na primjer, E. coli ih ima oko 20.000.
Kako se sinteza proteina odvija u ribosomima?
Proteinski molekuli su u suštini polipeptidni lanci sastavljeni od pojedinačnih aminokiselina. Ali aminokiseline nisu dovoljno aktivne da se same povežu jedna s drugom. Stoga, prije nego što se međusobno povežu i formiraju proteinski molekul, aminokiseline moraju biti aktivirane. Ova aktivacija se događa pod djelovanjem posebnih enzima. Štaviše, svaka aminokiselina ima svoj enzim, posebno prilagođen za nju.
Izvor energije za ovo (kao i za mnoge procese u ćeliji) je adenozin trifosfat (ATP).
Kao rezultat aktivacije, aminokiselina postaje labilnija i vezuje se za t-RNA pod djelovanjem istog enzima.
Važno je da svaka aminokiselina odgovara striktno specifičnoj t-RNK. Ona pronalazi "svoju" aminokiselinu i prenosi je u ribozom. Stoga se takva RNK naziva transportna RNK.
Posljedično, ribosom prima različite aktivirane aminokiseline povezane s njihovim tRNA. Ribosom je, takoreći, transporter za sastavljanje proteinskog lanca od različitih aminokiselina koje ulaze u njega (Slika 13 A i B).
Postavlja se pitanje: šta određuje redosled vezivanja između pojedinih aminokiselina? Uostalom, upravo ovaj redoslijed određuje koji će protein biti sintetiziran u ribosomu, jer njegova specifičnost ovisi o redoslijedu rasporeda aminokiselina u proteinu. Ćelija sadrži više od 2000 specifičnih proteina različite strukture i svojstava.
Ispostavilo se da istovremeno sa t-RNA, na kojoj "sjedi" vlastita aminokiselina, "signal" iz DNK, koji se nalazi u jezgri, ulazi u ribozom. U skladu sa ovim signalom, ovaj ili onaj protein, ovaj ili onaj enzim se sintetizira u ribosomu (pošto su enzimi proteini).
Usmjeravajući utjecaj DNK na sintezu proteina ne vrši se direktno, već uz pomoć posebnog posrednika, tog oblika RNK, koji se naziva glasnička ili glasnička RNA (mRNA ili i-RNA).
Messenger RNA se sintetiše u jezgru pod uticajem DNK, tako da njen sastav odražava sastav DNK. Molekul RNK je, takoreći, odljevak oblika DNK.
Sintetizirana mRNA ulazi u ribosom i, takoreći, prenosi ovoj strukturi plan - kojim redoslijedom aktivirane aminokiseline koje su ušle u ribosom trebaju biti povezane jedna s drugom kako bi se sintetizirao određeni protein. U suprotnom, genetske informacije kodirane u DNK se prenose na mRNA, a zatim na protein.
Molekul RNK glasnika ulazi u ribozom i, takoreći, spaja ga. Taj njegov dio, koji se trenutno nalazi u ribosomu, definiran kodonom (tripletom), na potpuno specifičan način stupa u interakciju s tripletom (antikodonom) pogodnim po svojoj strukturi u prijenosnoj RNK, koja je aminokiselinu donijela u ribosom. Transfer RNA sa svojom aminokiselinom približava se specifičnom kodonu i-RNA i povezuje se s njim; druga t-RNA s drugom aminokiselinom se veže za sljedeći, susjedni dio i-RNA, i tako dalje, dok se cijeli lanac i-RNA ne pročita i dok se sve aminokiseline ne nanižu odgovarajućim redoslijedom , formirajući proteinski molekul. A t-RNA, koja je isporučila aminokiselinu na određeno mjesto polipeptidnog lanca, oslobađa se od svoje amino kiseline i napušta ribozom. Zatim ponovo u citoplazmi, željena amino kiselina može joj se pridružiti, a ona će je ponovo prenijeti na ribozom. U procesu sinteze proteina istovremeno je uključen ne jedan, već nekoliko ribozoma, poliribozoma.
Glavne faze prijenosa genetskih informacija: sinteza na DNK kao na i-RNA šabloni (transkripcija) i sinteza u ribosomima polipeptidnog lanca prema programu sadržanom u i-RNA (translacija), univerzalne su za sva živa bića . Međutim, vremenski i prostorni odnosi ovih procesa razlikuju se između pro i eukariota.
U organizmima sa pravim jezgrom (životinje, biljke), transkripcija i translacija su striktno odvojeni u prostoru i vremenu: u jezgri se odvija sinteza različitih RNK, nakon čega molekule RNK moraju napustiti jezgro, prolazeći kroz nuklearnu membranu (Sl. 13 A). Zatim se u citoplazmi RNA transportira do mjesta sinteze proteina - ribozoma. Tek nakon toga dolazi sljedeća faza - prevođenje.
Kod bakterija, čija nuklearna tvar nije odvojena od citoplazme membranom, transkripcija i translacija se odvijaju istovremeno (slika 13 B).
Moderne šeme koje ilustriraju rad gena izgrađene su na osnovu logičke analize eksperimentalnih podataka dobijenih biohemijskim i genetskim metodama. Upotreba suptilnih elektronskih mikroskopskih metoda omogućava vam da doslovno vidite rad nasljednog aparata ćelije. Nedavno su dobijene elektronske mikroskopske slike koje pokazuju kako se na bakterijskoj DNK matrici, u onim područjima gdje su molekuli RNA polimeraze (enzim koji katalizuje transkripciju DNK u RNK) vezani za DNK, sintetiziraju molekule mRNA. Nizovi mRNA smješteni okomito na linearnu molekulu DNK kreću se duž matriksa i povećavaju se u dužinu. Kako se RNK lanci produžuju, ribosomi im se pridružuju, koji, krećući se duž RNK lanca prema DNK, dovode do sinteze proteina.
Iz svega rečenog proizilazi da su mjesto sinteze proteina i svih enzima u ćeliji ribozomi. Slikovito rečeno, to su, takoreći, proteinske "tvornice", kao montažna radnja, gdje se isporučuju svi materijali potrebni za sklapanje proteinskog polipeptidnog lanca od aminokiselina. Priroda sintetizovanog proteina zavisi od strukture i-RNA, od redosleda nukleoida u njoj, a struktura i-RNA odražava strukturu DNK, tako da na kraju specifična struktura proteina , odnosno redosled kojim su u njemu raspoređene različite aminokiseline, zavisi od redosleda rasporeda nukleoida u DNK, od strukture DNK.
Navedena teorija biosinteze proteina nazvana je matrična teorija. Ova teorija se naziva matrična jer nukleinske kiseline igraju, takoreći, ulogu matrica u koje se bilježe sve informacije u vezi s redoslijedom aminokiselinskih ostataka u proteinskom molekulu.
Stvaranje matrične teorije biosinteze proteina i dešifrovanje aminokiselinskog koda najveće je naučno dostignuće 20. veka, najvažniji korak ka rasvetljavanju molekularnog mehanizma nasleđa.
