Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих в процессах выведения веществ из клеток.
Включения
Включения цитоплазмы — необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клеток.
Различают включения трофические, секреторные, экскреторные и пигментные. К трофическим включениям относятся капельки нейтральных жиров, которые могут накапливаться в гиалоплазме. В случае недостатка субстратов для жизнедеятельности клетки эти капельки могут резервироваться. Другим видом включений резервного характера является гликоген — полисахарид, откладывающийся также в гиалоплазме. Отложение запасных белковых гранул обычно связано с активностью эндоплазматической сети. Так, запасы белка вителлина в яйцеклетках амфибии накапливаются в вакуолях эндоплазматической сети.
Секреторные включения — обычно округлые образования различных размеров, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в клетках в процессе синтетической деятельности.
Экскреторные включения не содержат каких-либо ферментов или других активных веществ. Обычно это продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки.
Пигментные включения могут быть экзогенными (каротин, пылевые частицы, красители и др.) и эндогенными (гемоглобин, гемосидерин, билирубин, меланин, липофусцин). Наличие их в цитоплазме может изменять цвет ткани, органа временно или постоянно. Нередко пигментация ткани служит диагностическим признаком.
7. Морфофункциональная характеристика митохондрий. Представление об автономной системе синтеза белка. Особенности митохондриального аппарата в клетках с различным уровнем биоэнергетических процессов.
МИТОХОНДРИИ
Митохондрии — преобразователи энергии и её поставщики для обеспечения
клеточных функций — занимают значительную часть цитоплазмы клеток и сосредоточены в местах высокого потребления АТФ (например, в эпителии канальцев почки они располагаются вблизи плазматической мембраны (обеспечение реабсорбции)), а в нейронах — в синапсах (обеспечение электрогенеза и секреции). Количество митохондрий в клетке измеряется сотнями. Митохондрии имеют собственный геном и (в дополнение к энергообеспечению клетки) выполняют множество функций.
Морфология митохондрий
Митохондрии (рис. 2-11, см.) чаще имеют форму цилиндра диаметром 0,2—1 мкм и длиной до 7 мкм (в среднем около 2 мкм)
У митохондрий две мембраны — наружная и внутренняя; последняя образует кристы. Между наружной и внутренней мембранами находится межмембранное пространство. В немембранный объём митохондрий — матрикс.
Наружная мембрана проницаема для многих мелких молекул. Межмембранное пространство. Здесь накапливаются ионы Н, выкачиваемые из матрикса, что создаёт протонный градиент концентрации по обе стороны внутренней мембраны.
Внутренняя мембрана избирательно проницаема; содержит транспортные системы для переноса вешеств (АТФ, АДФ, Р, пирувата, сукцината, а-кетоглутарата, малата, цитрата, цитидинтрифосфата, ГТФ, дифосфатов) в обоих направлениях и комплексы цепи переноса электронов, связанные сферментами окислительного фосфорилирования, а также СДГ.
Матрикс. В матриксе присутствуют все ферменты цикла Кребса (кроме СДГ), ферменты р-окисления жирных кислот и некоторые ферменты других систем. В матриксе находятся гранулы с Мg и Са.
Основной функцией митохондрий является синтез АТФ, происходящий в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирования АДФ. Начальные этапы этих сложных процессов совершаются в гиалоплазме. Здесь происходит первичное окисление субстратов (например, сахаров) до пировиноградной кислоты (пирувата) с одновременным синтезом небольшого количества АТФ. Эти процессы совершаются в отсутствие кислорода (анаэробное окисление, гликолиз). Все последующие этапы выработки энергии — аэробное окисление и синтез основной массы АТФ — осуществляются с потреблением кислорода и локализуются внутри митохондрий. При этом происходит дальнейшее окисление пирувата и других субстратов энергетического обмена с выделением СО2 и переносом протонов на их акцепторы. Эти реакции осуществляются с помощью ряда ферментов так называемого цикла трикарбоновых кислот, которые локализованы в матриксе митохондрий.
8. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурно-функциональная характеристика органелл, составляющих цитоскелет клеток. Строение и значение центриолей, ресничек и жгутиков.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток
и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем:
1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
1 — ядро; 2 — плазмолемма; 3 — микроворсинки; 4 — агранулярная эндоплазматическая сеть; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 — аппарат Гольджи; 7 — центриоль и микротрубочки клеточного центра; 8 — митохондрии; 9 — цитоплазматические пузырьки, 10 — лизосомы; 11 — микрофиламенты; 12 — рибосомы; 13 — выделение гранул секрета.
ЦИТОПЛАЗМА Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды. Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной живой системы.
Цитозоль содержит органеллы, цитоскелет, включения. Органелла (органоид) — специализированный для выполнения конкретной функции и метаболически активный элемент цитоплазмы (рис. 2-8). К органеллам относят свободные рибосомы, гранулярную эндоплазматическую сеть (шероховатый эндоплазматический ретикулум), гладкую эндоплазматическую сеть (гладкий эндоплазматический ретикулум), митохондрии, комплекс Гольджи, центриоли, окаймлённые пузырьки, лизосомы, пероксисомы.
Рис. 2-8. Органеллы и включения.