1.7. Цитоскелет

Форму клетки определяет сеть фибриллярных, т.е. волокнистых белков, которые могут относиться к одному из трёх типов: 1) микротрубочки; 2) нейрофиламенты; 3) микрофиламенты (Рис. 1.6). Фибриллярные белки собираются из повторяющихся одинаковых звеньев - мономеров. Если обозначить мономер буквой М, то структуру фибриллярного белка можно упрощённо представить как М-М-М-М-М ... Так микротрубочки собираются из молекул тубулина, микрофиламенты - из молекул актина, причём сборка-разборка происходит по мере необходимости. В нервных клетках многие, но не все, фибриллярные белки ориентированы вдоль отростков - аксонов или дендритов.

Микротрубочки - самые толстые элементы цитоскелета, они имеют форму полых цилиндров диаметром 25-28 нм. Каждый цилиндр образуется из 13 субъединиц - протофиламентов, каждый протофиламент собран из молекул тубулина. Расположение микротрубочек в клетке в значительной степени определяет её форму. Микротрубочки служат своего рода стационарными рельсами, по которым перемещаются некоторые органеллы: секреторные пузырьки, митохондрии, лизосомы. Скорость такого перемещения в аксоне может превышать 15 мм/час, этот вид аксонного транспорта называется быстрым.

Движущей силой быстрого транспорта является специальный белок кинезин, который одним концом молекулы соединяется с транспортируемой органеллой, а другим - с микротрубочкой, по которой скользит, используя для перемещения энергию АТФ. Молекулы АТФ связаны с микротрубочками, а кинезин обладает активностью АТФ-азы - фермента, расщепляющего АТФ.

Нейрофиламенты образованы скрученными попарно нитями мономеров. Две такие скрутки обвиваются вокруг друг друга, образуя протофиламент. Скрутка из двух протофиламентов представляет собой протофибриллу, а три спирально скрученные протофибриллы - нейрофиламент, своего рода канат, имеющий диаметр около 10 нм. Нейрофиламенты встречаются в клетке чаще других фибриллярных белков, их упругая витая конструкция создаёт основной каркас цитоскелета.

Они хорошо удерживают нитрат серебра, с помощью которого Гольджи, а затем Рамон-иКахал окрашивали нервную ткань, исследовали её и закладывали основу нейронной теории. При некоторых дегенеративных поражениях мозга, как, например, при болезни Альцгеймера - самой частой причине старческого слабоумия, существенно изменяется форма нейрофиламентов, они собираются в характерные, альцгеймеровские клубки.

Микрофиламенты относятся к самым тонким элементам цитоскелета, их диаметр составляет лишь 3-5 нм. Они образуются из шаровидных молекул актина, собранных наподобие двойной нитки бус. Каждый мономер актина содержит молекулу АТФ, энергия которой обеспечивает сокращения микрофиламентов. Такие сокращения могут изменить форму клетки, её аксона или дендритов.

Резюме

Элементарная единица всех живых организмов - клетка ограничена от окружающей среды плазматической мембраной, которая образована липидами и несколькими разновидностями белков, определяющими индивидуальность клетки Прохождение через клеточную мембрану различных веществ осуществляется несколькими механизмами транспорта. Ядро клетки содержит генетическую информацию, закодированную последовательностью четырёх нуклеотидов ДНК. Эта информация используется для образования необходимых клетке белков при участии иРНК. Синтез белков происходит на рибосомах, дальнейшие преобразования белковых молекул осуществляются в ЭР. В аппарате Гольджи образуются секреторные гранулы, предназначенные для передачи информации другим клеткам. Митохондрии обеспечивают деятельность клетки необходимым количеством энергии, лизосомы осуществляют удаление ненужных компонентов клетки. Белки цитоскелета создают форму клетки, участвуют в механизмах внутриклеточного транспорта.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие из перечисленных ниже веществ представляют самую большую часть клеточной массы?

А. Белки; Б. Углеводы; В. Нуклеиновые кислоты; Г. Липиды; Д. Минеральные вещества.

2. Клетки какой ткани отличаются наибольшей возбудимостью?

А. Эпителиальной; Б. Соединительной; В. Мышечной; Г. Нервной; Д. Проявление возбудимости не зависит от типа ткани.

3. Элементарные составные единицы белковых молекул представляют собой:

А. Нуклеиновые кислоты; Б. Аминокислоты; В. Олигопептиды; Г. Нуклеотиды; Д. Полипептиды.

4. Какие из перечисленных ниже веществ не входят в состав клеточной мембраны?

А. Фосфолипиды; Б. Гликолипиды; В. Холестерин; Г. Белки; Д. Нуклеиновые кислоты.

5. Какие вещества не могут пройти через клеточную мембрану путём диффузии?

А. Углекислый газ; Б. Кислород; В. Жирорастворимые гормоны; Г. Жирорастворимые витамины; Д. Полипептиды.

6. Какие белки требуются для транспорта ионов через клеточную мембрану против градиента концентрации?

А. Каналы; Б. Насосы; В. Рецепторы; Г. Ферменты; Д. Структурные белки.

7. Какой нуклеотид не входит в состав ДНК ?

А. Аденин; Б. Гуанин; В. Цитозин; Г. Тимин; Д. Урацил.

8. Синтез какого вещества наиболее вероятен в ядре не делящейся в данный момент клетки?

А. ДНК; Б. Информационнная РНК; В. Транспортная РНК; Г. Белок; Д. Если клетка не делится, то синтез не происходит.

9. Укажите клеточную структуру, на которой происходит синтез белка:

А. Ядро; Б. Клеточная мембрана; В. Рибосомы; Г. Лизомосы; Д. Всюду кроме клеточной мембраны.

10. В какой структуре клетки образуются секреторные пузырьки?

А. Ядро; Б. Эндоплазматический ретикулум; В. Аппарат Гольджи; Г. Митохондрии; Д. Рибосомы.

11. При окислении глюкозы и других питательных веществ образуется АТФ. Где происходит этот процесс?

А. В ядре; Б. В эндоплазматическом ретикулуме; В. В аппарате Гольджи; Г. На рибосомах; Д. В митохондриях.

12. Функцией каких органелл является разрушение изношенных цитоплазматических структур ?

А. Эндоплазматический ретикулум; Б. Аппарат Гольджи; В. Митохондрии; Г. Лизосомы; Д. Рибосомы.

13. Какая из указанных структур необходима для быстрого транспорта в клетке?

А. Глобулярные белки; Б. Микротрубочки; В. Нейрофиламенты; Г. Микрофиламенты; Д. Протофибриллы.

14. При окраске нервной ткани по методу Гольджи применяется нитрат серебра. Какая структура клетки способна удерживать это вещество ?

А. Протофибриллы; Б. Микротрубочки; В. Глобулярные белки; Г. Нейрофиламенты; Д. Микрофиламенты.

15. Сокращение каких структур способно изменять форму клетки?

А. Микротрубочки; Б. Глобулярные белки; В. Протофибриллы; Г. Нейрофиламенты; Д. Микрофиламенты.