Struktura i funkcje siateczki śródplazmatycznej są związane z syntezą substancji organicznych(białka, tłuszcze i węglowodany) i ich transport wewnątrz komórki. Jest to organella błonowa komórki, zajmująca jej znaczną część i wyglądająca jak system rurek, kanalików itp., Rozgałęziających się (wychodzących) z otoczki jądra, a dokładniej z jego zewnętrznej błony.
Oprócz terminu „siateczka endoplazmatyczna” stosuje się termin „siatka endoplazmatyczna”. To jest to samo, „siatka” jest tłumaczona z angielskiego jako „sieć”. W literaturze można spotkać następujące skróty tej struktury komórkowej: EPS, ER, ES, ER.
Jeśli weźmiemy dowolną sekcję retikulum endoplazmatycznego, wówczas w swojej strukturze będzie ona reprezentować przestrzeń wewnętrzną (wnękę, kanał) ograniczoną błoną. W tym przypadku kanał jest nieco spłaszczony, w różnych częściach EPS w różnym stopniu. Pod względem budowy chemicznej membrany EPS są zbliżone do membrany jądrowej.
Wyróżnić siateczka śródplazmatyczna gładka i szorstka. Szorstki różni się tym, że rybosomy są przyczepione do jego błon na zewnątrz, a jego kanały są bardziej spłaszczone.
Trochę historii
Komórka jest uważana za najmniejszą jednostkę strukturalną każdego organizmu, ale też z czegoś się składa. Jednym z jego elementów jest siateczka śródplazmatyczna. Co więcej, EPS jest w zasadzie niezbędnym składnikiem każdej komórki (z wyjątkiem niektórych wirusów i bakterii). Został odkryty przez amerykańskiego naukowca K. Portera w 1945 roku. To on zauważył układ kanalików i wakuoli, które zdawały się gromadzić wokół jądra. Porter zauważył również, że rozmiary EPS w komórkach różnych stworzeń, a nawet narządach i tkankach tego samego organizmu nie są do siebie podobne. Doszedł do wniosku, że wynika to z funkcji danej komórki, stopnia jej rozwoju, a także etapu różnicowania. Na przykład u ludzi EPS jest bardzo dobrze rozwinięty w komórkach jelit, błonach śluzowych i nadnerczach.
Pojęcie
EPS to układ kanalików, rurek, pęcherzyków i błon zlokalizowanych w cytoplazmie komórki.
Siateczka śródplazmatyczna: budowa i funkcje
Struktura | |
Po pierwsze, jest to funkcja transportowa. Podobnie jak cytoplazma, retikulum endoplazmatyczne zapewnia wymianę substancji między organellami. Po drugie, EPS organizuje i grupuje zawartość komórki, dzieląc ją na określone sekcje. Po trzecie, najważniejszą funkcją jest synteza białek, która zachodzi w rybosomach szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, a także synteza węglowodanów i lipidów, która zachodzi na błonach gładkiej ER. |
|
Struktura EPS Istnieją 2 rodzaje retikulum endoplazmatycznego: ziarnisty (szorstki) i gładki. Funkcje pełnione przez ten komponent zależą w szczególności od rodzaju samej komórki. Na błonach gładkiej sieci znajdują się sekcje wytwarzające enzymy, które następnie biorą udział w metabolizmie. Szorstka siateczka śródplazmatyczna zawiera na swoich błonach rybosomy. |
Krótka informacja o pozostałych najważniejszych elementach komórki
Cytoplazma: budowa i funkcje
| Obraz | Struktura | Funkcje |
| Jest płynem w komórce. To w nim znajdują się wszystkie organelle (w tym aparat Golgiego, retikulum endoplazmatyczne i wiele innych) oraz jądro wraz z jego zawartością. Należy do składników obowiązkowych i nie jest organellą jako taką. | Główną funkcją jest transport. To dzięki cytoplazmie wszystkie organelle oddziałują, są uporządkowane (tworzą się w jeden układ) i zachodzą wszystkie procesy chemiczne. |
Błona komórkowa: budowa i funkcje
| Obraz | Struktura | Funkcje |
| Cząsteczki fosfolipidów i białek, tworzące dwie warstwy, tworzą membranę. Jest to cienka warstwa otaczająca całą komórkę. Jego integralnym składnikiem są także polisacharydy. A na zewnątrz roślin jest nadal pokryty cienką warstwą błonnika. | Główną funkcją błony komórkowej jest ograniczenie zawartości wewnętrznej komórki (cytoplazmy i wszystkich organelli). Ponieważ zawiera drobne pory, ułatwia transport i metabolizm. Może być także katalizatorem w realizacji niektórych procesów chemicznych oraz receptorem w przypadku zagrożenia zewnętrznego. |
Rdzeń: struktura i funkcje
| Obraz | Struktura | Funkcje |
| Ma kształt owalny lub kulisty. Zawiera specjalne cząsteczki DNA, które z kolei niosą dziedziczną informację o całym organizmie. Sam rdzeń pokryty jest na zewnątrz specjalną powłoką, która ma pory. Zawiera także jąderka (małe ciałka) i płyn (sok). Wokół tego centrum znajduje się retikulum endoplazmatyczne. | To jądro reguluje absolutnie wszystkie procesy zachodzące w komórce (metabolizm, syntezę itp.). I to właśnie ten składnik jest głównym nośnikiem informacji dziedzicznej całego organizmu. Synteza cząsteczek białka i RNA zachodzi w jąderkach. |
Rybosomy
Są to organelle, które zapewniają podstawową syntezę białek. Można je znaleźć zarówno w wolnej przestrzeni cytoplazmy komórkowej, jak i w kompleksach z innymi organellami (np. Retikulum endoplazmatycznym). Jeśli rybosomy znajdują się na błonach szorstkiego ER (będąc na zewnętrznych ścianach błon, rybosomy tworzą szorstkość) , wydajność syntezy białek wzrasta kilkukrotnie. Zostało to udowodnione w licznych eksperymentach naukowych.
Kompleks Golgiego
Organoid składający się z pewnych wnęk, które stale wydzielają pęcherzyki o różnej wielkości. Zgromadzone substancje wykorzystywane są także na potrzeby komórki i organizmu. W pobliżu często znajdują się kompleks Golgiego i siateczka śródplazmatyczna.
Lizosomy
Organelle otoczone specjalną błoną i pełniące funkcję trawienną komórki nazywane są lizosomami.
Mitochondria
Organelle otoczone kilkoma błonami i pełniące funkcję energetyczną, czyli zapewniające syntezę cząsteczek ATP i rozprowadzające powstałą energię po całej komórce.
Plastydy. Rodzaje plastydów
Chloroplasty (funkcja fotosyntezy);
Chromoplasty (akumulacja i konserwacja karotenoidów);
Leukoplasty (akumulacja i magazynowanie skrobi).
Organelle przeznaczone do poruszania się
Wykonują również pewne ruchy (wici, rzęski, długie wyrostki itp.).
Centrum komórkowe: budowa i funkcje
Jest to system kanałów i wnęk, których ściany składają się z pojedynczej warstwy membrany. Struktura błony jest podobna do plazmalemy (płynnej mozaiki), jednak zawarte w niej lipidy i białka różnią się nieco organizacją chemiczną. Istnieją dwa rodzaje EPS: szorstki (ziarnisty) i gładki (agranularny).
EPS ma kilka funkcji.
- Transport.
- Tworzące membranę.
- Syntetyzuje białka, tłuszcze, węglowodany i hormony steroidowe.
- Neutralizuje substancje toksyczne.
- Odkłada wapń.
Synteza białek zachodzi na zewnętrznej powierzchni szorstkiej membrany EPS.
2. Na błonie gładkiej ER znajdują się enzymy syntetyzujące tłuszcze, węglowodany i hormony steroidowe.
3. Na błonie gładkiej ER znajdują się enzymy, które neutralizują toksyczne substancje obce, które dostały się do komórki.
Szorstka błona zawiera dużą liczbę rybosomów po zewnętrznej stronie macierzy błony, które biorą udział w syntezie białek. Białko syntetyzowane na rybosomie przedostaje się specjalnym kanałem do jamy ER (ryc. 7) i stamtąd jest rozprowadzane do różnych części cytoplazmy (głównie trafia do kompleksu Golgiego). Jest to typowe dla białek, które trafiają do eksport. Na przykład dla enzymów trawiennych syntetyzowanych w komórkach trzustki.
Rybosomowy mRNA
Ryż. 7. Siateczka śródplazmatyczna:
A – fragmenty gładkiego EPS; B – fragmenty szorstkiego EPS. B – funkcjonujący rybosom na szorstkim ER.
Gładka błona ER zawiera zestaw enzymów syntetyzujących tłuszcze i proste węglowodany, a także niezbędne dla organizmu hormony steroidowe. Należy szczególnie zaznaczyć, że w błonie gładkiej EPS komórek wątroby znajduje się system enzymów rozkładających obce substancje (ksenobiotyki), które dostają się do komórki, w tym związki lecznicze. System składa się z różnych białek enzymatycznych (środków utleniających, redukujących, acetylatorów itp.).
Ksenobiotyk, czyli substancja lecznicza (DS), oddziałując sekwencyjnie z określonymi enzymami, zmienia swoją strukturę chemiczną. W rezultacie produkt końcowy może zachować swoją specyficzną aktywność, może stać się nieaktywny lub odwrotnie, zyskać nową właściwość - stać się toksycznym dla organizmu. Nazywa się układ enzymatyczny znajdujący się w ER i przeprowadzający przemianę chemiczną ksenobiotyków (lub leków). układ biotransformacji. Obecnie systemowi temu przypisuje się duże znaczenie, ponieważ specyficzna aktywność leku (działanie bakteriobójcze itp.) w organizmie i ich toksyczność zależą od intensywności jego działania i ilościowej zawartości niektórych enzymów w nim.
Badając stężenie we krwi izoniazydu, substancji przeciwgruźliczej, badacze natknęli się na nieoczekiwane zjawisko. Przy przyjęciu tej samej dawki leku jego stężenie w osoczu krwi u różnych osób okazało się różne. Okazało się, że u osób z intensywnym procesem biotransformacji izoniazyd ulega szybkiej acetylacji, zamieniając się w inny związek. Dlatego jego zawartość we krwi staje się znacznie niższa niż u osób o niskiej intensywności acetylacji. Logiczny jest wniosek, że pacjentom z szybką acetylacją należy przepisać wyższe dawki leku, aby leczenie było skuteczne. Powstaje jednak inne niebezpieczeństwo: podczas acetylowania izoniazydu powstają związki toksyczne dla wątroby. Dlatego zwiększenie dawki izoniazydu w szybkich acetylatorach może skutkować uszkodzeniem wątroby. Są to paradoksy, z którymi nieustannie spotykają się farmakolodzy badający mechanizm działania leków i systemy biotransformacji. Dlatego jedną z istotnych kwestii, jaką musi rozstrzygnąć farmakolog, jest zalecenie do wprowadzenia do praktyki leku, który nie ulegnie szybkiej inaktywacji w układzie biotransformacji, a ponadto nie zamieni się w związek toksyczny dla organizmu. Wiadomo, że spośród leków obecnie rekomendowanych przez Komitet Farmaceutyczny prawie wszystkie ulegają procesom biotransformacji. Jednak żaden z nich nie traci całkowicie swojej specyficznej aktywności i nie powoduje znaczących szkód dla organizmu. Substancje takie jak atropina, chloramfenikol, prednizolon, noradrenalina i wiele innych całkowicie zachowują swoje właściwości, jednak przechodząc przez system biotransformacji, stają się bardziej rozpuszczalne w wodzie. Oznacza to, że zostaną dość szybko usunięte z organizmu. Istnieją substancje aktywujące system biotransformacji, na przykład fenobarbital. I tak w doświadczeniach przeprowadzonych na myszach stwierdzono, że gdy duża ilość tej substancji przedostanie się do krwiobiegu w komórkach wątroby, powierzchnia gładkiej ER podwaja się w ciągu kilku dni. Stymulacja układu biotransformacji służy neutralizacji toksycznych związków w organizmie. Dlatego fenobarbital stosuje się w leczeniu choroby hemolitycznej noworodków, gdy stymulacja układów biotransformacyjnych pomaga organizmowi poradzić sobie z nadmiarem szkodliwych substancji, na przykład bilirubiny. Nawiasem mówiąc, po usunięciu szkodliwej substancji nadmiar błon gładkiego ER zostaje zniszczony za pomocą lizosomów, a po 5 dniach sieć nabiera normalnej objętości.
Substancje syntetyzowane w błonach EPS dostarczane są kanałami do różnych organelli lub tam, gdzie są potrzebne (ryc. 8). Rola transportowa EPS nie ogranicza się do tego, w niektórych obszarach membrana może tworzyć występy, które są splatane i odrywane od membrany, tworząc pęcherzyk zawierający wszystkie składniki kanalika sieciowego. Pęcherzyk ten może przemieszczać się i opróżniać swoją zawartość w różnych miejscach komórki, w szczególności łącząc się z kompleksem Golgiego.
Słaby XPS 
Elementy cytoszkieletu
 |
Rybosom
Mitochondria
Komórka Jądrowa
Ryż. 8. Schematyczne przedstawienie wnętrza ogniwa (bez skali).
Należy zwrócić uwagę na ważną rolę EPS w budowie wszystkich błon wewnątrzkomórkowych. Tutaj rozpoczyna się pierwszy etap takiej budowy.
EPS odgrywa również znaczącą rolę w wymianie jonów wapnia. Jon ten ma ogromne znaczenie w regulacji metabolizmu komórkowego, zmianie przepuszczalności kanałów błonowych, aktywacji różnych związków w cytoplazmie itp. Smooth ER jest magazynem jonów wapnia. W razie potrzeby uwalniany jest wapń, który bierze udział w życiu komórki. Ta funkcja jest najbardziej charakterystyczna dla ER mięśni. Uwalnianie jonów wapnia z EPS jest ogniwem w złożonym procesie skurczu mięśni.
Należy zwrócić uwagę na ścisłe powiązanie EPS z mitochondriami – stacjami energetycznymi komórki. W chorobach związanych z niedoborem energii rybosomy są odłączone od błony szorstkiego ER. Konsekwencje nie są trudne do przewidzenia – synteza białek na eksport zostaje zakłócona. A ponieważ takie białka obejmują enzymy trawienne, w chorobach związanych z niedoborem energii funkcjonowanie gruczołów trawiennych zostanie zakłócone, w wyniku czego ucierpi jedna z głównych funkcji organizmu - trawienie. Na tej podstawie należy opracować taktykę farmakologiczną lekarza.
Kompleks Golgiego
W gruczołach dokrewnych, na przykład w trzustce, niektóre pęcherzyki oddzielające się od EPS ulegają spłaszczeniu, łączą się z innymi pęcherzykami i nakładają się na siebie, jak naleśniki w stosie, tworząc kompleks Golgiego (CG). Składa się z kilku elementów konstrukcyjnych - cystern, pęcherzyków i rurek (ryc. 9). Wszystkie te elementy utworzone są przez jednowarstwową membranę typu płynnej mozaiki. Zawartość bąbelków „dojrzewa” w zbiornikach. Te ostatnie odłączają się od kompleksu i przemieszczają się w cytozolu wzdłuż mikrotubul, włókienek i włókien. Jednakże główną drogą pęcherzyków jest ruch w kierunku błony komórkowej. Łącząc się z nim, pęcherzyki opróżniają swoją zawartość wraz z enzymami trawiennymi do przestrzeni międzykomórkowej (ryc. 10). Z niego enzymy dostają się do przewodu i wpływają do jelit. Proces wydalania za pomocą pęcherzyków wydzielania CG nazywa się egzocytozą.
1
Ryż. 9. Przekrój kompleksu Golgiego: 1 – jądro; 2 – jąderko; 3 – w CG powstają pęcherzyki; 4 – zbiorniki KG; 5 – tuba.
Membrana
Ryż. 10. Formowanie zbiorników KG(g) z pęcherzyków:
1 – rdzeń; 2 – jąderko; 3 – w QD powstają pęcherzyki; 4 – zbiorniki KG; 5 – tuba.
Należy zaznaczyć, że egzocytoza w komórce często łączy się z innym ważnym procesem komórkowym – budową lub odnową błony komórkowej. Jego istotą jest to, że pęcherzyk składający się z jednowarstwowej membrany w postaci płynnej mozaiki zbliża się do membrany i pęka, jednocześnie rozbijając membranę. Po uwolnieniu zawartości pęcherzyka jego krawędzie łączą się z krawędziami szczeliny w membranie, a szczelina zostaje „zamknięta”. Inna ścieżka jest charakterystyczna dla pęcherzyków, z których następnie powstają lizosomy. Pęcherzyki te, poruszając się wzdłuż włókien prowadzących, są rozmieszczone w całej cytoplazmie komórki.
W praktyce w CG następuje redystrybucja białek syntetyzowanych na rybosomach szorstkiego ER i dostarczanych kanałami ER w CG, część z nich trafia z CG na eksport, część pozostaje na potrzeby komórki (np. na przykład skoncentrowane w lizosomach). Proces precyzyjnego rozkładu białek ma złożony mechanizm, a jego niepowodzenie może wpłynąć nie tylko na funkcje trawienne, ale także na wszystkie funkcje związane z lizosomami. Niektórzy autorzy bardzo trafnie zauważyli, że CG w komórce to „dworzec centralny”, na którym redystrybuowany jest przepływ pasażerów białkowych.
Niektóre mikrotubule kończą się ślepo.
W GK modyfikacja wyrobów pochodzących z EPS odbywa się:
1. Akumulacja przychodzących produktów.
2. Odwodnij je.
3. Niezbędna restrukturyzacja chemiczna (dojrzewanie).
Wcześniej zauważyliśmy, że w CG zachodzi tworzenie się wydzielin trawiennych i lizosomów. Oprócz tych funkcji organella syntetyzuje polisacharydy i jednego z głównych uczestników reakcji immunologicznych w organizmie - immunoglobuliny.
I wreszcie KG bierze czynny udział w budowie i odnowie membran plazmatycznych. Przelewając się przez plazmalemmę, pęcherzyki są w stanie zintegrować z nią swoją błonę. Do budowy membran wykorzystuje się substancje (rys. 11), syntetyzowane w EPS i „dojrzewające” na membranach zbiorników KG.
Egzocytoza i powstawanie
Błony komórkowe z
Membrany bąbelkowe.
Jądro komórkowe
Kompleks Golgiego
Ryż. 11 Schemat powstawania fragmentu błony komórkowej z błony pęcherzyka CG (bez skali).
Funkcja KG:
· transport (powstające pęcherzyki transportują enzymy na zewnątrz lub na własny użytek),
Tworzy lizosomy
· tworzenie (w CG powstają immunoglobuliny, cukry złożone, mukoproteiny itp.),
· budowa: a) membrana pęcherzyków CG może być osadzona w błonie plazmatycznej; b) do budowy błon komórkowych wykorzystuje się związki syntetyzowane w membranach zbiorników,
· dzielenie (dzieli komórkę na przedziały).
Lizosomy
Lizosomy mają wygląd małych okrągłych pęcherzyków, znajdujących się we wszystkich częściach cytoplazmy, od których są oddzielone jednowarstwową membraną z płynnej mozaiki. Zawartość wewnętrzna jest jednorodna i składa się z dużej liczby różnych substancji. Najważniejsze z nich to enzymy (ok. 40 – 60), które rozkładają niemal wszystkie naturalne polimerowe związki organiczne dostające się do lizosomów. Wewnątrz lizosomów pH wynosi 4,5 - 5,0. Przy tych wartościach enzymy są w stanie aktywnym. Jeśli pH jest bliskie obojętnemu, charakterystycznemu dla cytoplazmy, enzymy te mają niską aktywność. Jest to jeden z mechanizmów ochrony komórek przed samostrawieniem, jeśli enzymy dostaną się do cytoplazmy, na przykład w przypadku pęknięcia lizosomów. Po zewnętrznej stronie błony znajduje się duża liczba różnorodnych receptorów, które ułatwiają połączenie lizosomów z pęcherzykami endocytarnymi. Należy zauważyć, że ważną właściwością lizosomów jest ukierunkowany ruch w kierunku obiektu działania. Kiedy następuje fagocytoza, lizosomy przesuwają się w stronę fagosomów. Odnotowano ich ruch w kierunku zniszczonych organelli (np. mitochondriów). Jak pisaliśmy wcześniej, ukierunkowany ruch lizosomów odbywa się za pomocą mikrotubul. Zniszczenie mikrotubul prowadzi do zaprzestania tworzenia fagolizosomów. Fagocyt praktycznie traci zdolność trawienia patogenów we krwi (fagocytoza). Prowadzi to do poważnych chorób zakaźnych.
W pewnych warunkach błona lizosomowa jest zdolna do przenikania wielkocząsteczkowych substancji organicznych hialoplazmy (na przykład białek, lipidów, polisacharydów) (ryc. 12. (4.4a), gdzie rozkładają się one na elementarne związki organiczne (amino kwasy, monosacharydy, kwasy tłuszczowe, glicerol). Następnie związki te opuszczają lizosomy i trafiają na potrzeby komórki. W niektórych przypadkach lizosomy mogą „wychwytywać”, a następnie „trawić” fragmenty organelli (ryc. 12. (3.3a )) oraz uszkodzone lub przestarzałe składniki komórkowe (błony, wtręty) Podczas postu utrzymuje się aktywność życiowa komórek dzięki trawieniu części struktur cytoplazmatycznych w lizosomach i wykorzystaniu produktów końcowych. żywienie endogenne charakterystyczne dla wielu organizmów wielokomórkowych.
Pęcherzyki endocytarne powstałe w procesie endocytozy (fagocytozy i pinocytozy) - pęcherzyki pinocytozy (ryc. 12. (1,1a) i fagosomy (ryc. 12. (2,2a)) - również łączą się z lizosomem, tworząc fagolizosom. Ich wewnętrzną zawartością są mikroorganizmy, substancje organiczne itp., które są rozkładane przez enzymy lizosomalne na pierwiastki
Mikroorganizmy
Rozpuszczony
Organiczny 2 3
Substancje
Białka, tłuszcze Fragmenty lizosomów
węglowodany mitochondrialne
Ryż. 12. Funkcje lizosomów:
1, 1a – wykorzystanie substancji organicznych hialoplazmy; 2, 2a – wykorzystanie zawartości pęcherzyków pinocytozy; 3, 3a – wykorzystanie zawartości pęcherzyków fagocytarnych; 4, 4a – enzymatyczny rozkład uszkodzonych mitochondriów. 3a – fagosomy.
żadne związki organiczne, które po wejściu do cytoplazmy stają się uczestnikami metabolizmu komórkowego. W niektórych komórkach trawienie biogennych makrocząsteczek w lizosomach może nie zostać zakończone. W tym przypadku niestrawione produkty gromadzą się w jamie lizosomu. Ten lizosom nazywany jest ciałem resztkowym. Deponują się tam również substancje pigmentowe. U ludzi wraz ze starzeniem się organizmu „starzejący się pigment” – lipofuscyna – gromadzi się w pozostałościach komórek mózgowych, wątroby i włókien mięśniowych.
Jeśli powyższe można warunkowo scharakteryzować jako działanie lizosomów na poziomie komórkowym, to druga strona działania tych organelli objawia się na poziomie całego organizmu, jego układów i narządów. Przede wszystkim dotyczy to usuwania narządów, które obumierają podczas embriogenezy (na przykład ogona kijanki), podczas różnicowania komórek niektórych tkanek (zastąpienie chrząstki kością) itp.
Biorąc pod uwagę ogromne znaczenie enzymów lizosomalnych w życiu komórki, można przypuszczać, że każde zakłócenie ich pracy może prowadzić do poważnych konsekwencji. Jeśli gen kontrolujący syntezę dowolnego enzymu lizosomalnego zostanie uszkodzony, w tym ostatnim wystąpią zaburzenia strukturalne. Doprowadzi to do gromadzenia się „niestrawionych” produktów w lizosomach. Jeśli w komórce jest zbyt dużo takich lizosomów, komórka ulega uszkodzeniu, a co za tym idzie, zostaje zakłócone funkcjonowanie odpowiednich narządów. Choroby dziedziczne rozwijające się zgodnie z tym scenariuszem nazywane są „lizosomalnymi chorobami spichrzeniowymi”.
Należy również zwrócić uwagę na udział lizosomów w kształtowaniu stanu odporności organizmu (ryc. 13). Gdy antygen (na przykład toksyna mikroorganizmu) dotrze do organizmu, ulega głównie (około 90%) zniszczeniu, co chroni komórki przed jego szkodliwym działaniem. Cząsteczki antygenu pozostające we krwi są wchłaniane (poprzez pinocytozę lub fagocytozę) przez makrofagi lub specjalne komórki z rozwiniętym układem lizosomalnym
Bakteria
 |
Antygen
Makrofag
pinozytoza
Pinocytotyczny
Lizosom
Fragmenty peptydowe antygenu
Ryż. 13. Tworzenie fragmentów peptydów antygenowych w makrofagach
(skala nie przestrzegana).
temat. Pęcherzyk pinocytotyczny lub fagosom z antygenem łączy się z lizosomem, a enzymy tego ostatniego rozkładają antygen na fragmenty, które mają większą aktywność antygenową i mniejszą toksyczność niż pierwotny antygen drobnoustrojowy. Fragmenty te w dużych ilościach wydostają się na powierzchnię komórek i następuje silna aktywacja układu odpornościowego organizmu. Oczywiste jest, że wzmocnienie właściwości antygenowych (na tle braku efektu toksycznego) w wyniku leczenia lizosomalnego znacznie przyspieszy proces rozwoju ochronnych odpowiedzi immunologicznych na ten mikroorganizm. Nazywa się proces rozszczepiania antygenu przez lizosomy na fragmenty peptydowe przetwarzanie antygenu. Należy zauważyć, że w to zjawisko bezpośrednio zaangażowany jest kompleks ER i Golgiego.
I wreszcie, ostatnio szeroko rozważana jest kwestia związku lizosomów z mikroorganizmami fagocytowanymi przez komórkę. Jak powiedzieliśmy wcześniej, fuzja fagosomu i lizosomu prowadzi do trawienia mikroorganizmów w fagolizosomie. To najkorzystniejszy wynik. Możliwe są jednak również inne opcje relacji. Zatem niektóre mikroorganizmy chorobotwórcze (chorobotwórcze) wnikając do komórki wewnątrz fagosomu, uwalniają substancje blokujące fuzję lizosomów z fagosomem. Dzięki temu mogą przetrwać w fagosomach. Jednak żywotność komórek (fagocytów) z wchłoniętymi mikroorganizmami jest krótka, ulegają one rozpadowi, uwalniając fagosomy z drobnoustrojami do krwi. Mikroorganizmy uwolnione do krwiobiegu mogą ponownie wywołać nawrót (powrót) choroby. Możliwa jest również inna opcja, gdy części zniszczonego fagocytu, w tym fagosomy z drobnoustrojami, zostaną ponownie wchłonięte przez inne fagocyty, ponownie pozostając w stanie żywym i w nowej komórce. Cykl można powtarzać przez dość długi czas. Opisano przypadek tyfusu u starszego pacjenta, który jako młody żołnierz Armii Czerwonej zachorował na tyfus walcząc w I Armii Kawalerii. Ponad pięćdziesiąt lat później nie tylko objawy choroby powróciły – nawet urojeniowe wizje przeniosły starca w epokę wojny secesyjnej. Rzecz w tym, że patogeny tyfusu mają zdolność blokowania procesu łączenia fagosomów i lizosomów.
Funkcja lizosomów:
trawienny (trawi części cytoplazmy i mikroorganizmów, dostarcza elementarne związki organiczne na potrzeby komórki),
recykling (oczyszcza cytoplazmę z części zepsutych),
biorą udział w usuwaniu obumierających komórek i narządów,
· ochronne (trawienie mikroorganizmów, udział w reakcjach immunologicznych organizmu).
Rybosomy.
Jest to aparat do syntezy białek w komórce. Rybosom składa się z dwóch podjednostek - dużej i małej. Podjednostki mają złożoną konfigurację (patrz ryc. 14) i składają się z białek i rybosomalnego RNA (rRNA). Rybosomalny RNA służy jako rodzaj rusztowania, do którego przyczepione są cząsteczki białka.
Tworzenie rybosomów zachodzi w jąderku jądra komórkowego (proces ten zostanie omówiony poniżej). Utworzone duże i małe podjednostki wychodzą przez pory jądrowe do cytoplazmy.
W cytoplazmie rybosomy są w stanie zdysocjowanym lub rozproszonym zdysocjowane rybosomy. W tym stanie nie są w stanie przyczepić się do membrany. To nie jest stan roboczy rybosomu. W stanie roboczym rybosom jest organellą składającą się z dwóch połączonych ze sobą podjednostek, pomiędzy którymi przechodzi nić mRNA. Takie rybosomy mogą swobodnie „unosić się” w cytozolu; są to tzw wolne rybosomy lub dołączyć do różnych membran,
A B C D
Ryż. 14. Naturalna postać małej (A) i dużej (B) podjednostki rybosomu. Cały rybosom (B). Schematyczne przedstawienie rybosomu (D)
na przykład do membrany EPS. Na błonie rybosom najczęściej znajduje się nie sam, ale w zespole. W zestawie może znajdować się różna liczba rybosomów, ale wszystkie są połączone jedną nicią mRNA. Dzięki temu rybosomy działają bardzo wydajnie. Podczas gdy kolejny rybosom kończy syntezę białka i opuszcza mRNA, inne kontynuują tę syntezę, znajdując się w różnych miejscach cząsteczki RNA. Zespół takich rybosomów 
zwany polisom(ryc. 15).
Koniec syntezy białek. Początek syntezy białek
Ryż. 15. Schemat syntezy białek przez polisom.
Na zdjęciu polisom składa się z pięciu różnych rybosomów.
Zazwyczaj białka przeznaczone na eksport są syntetyzowane na błonach szorstkiego ER oraz w hialoplazmie - na potrzeby komórki. Jeśli podczas choroby wykryje się oderwanie rybosomów od błon i ich przejście do hialoplazmy, można to uznać za reakcję ochronną - z jednej strony komórki zmniejszają eksport białek i zwiększają syntezę białek na potrzeby wewnętrzne. Z drugiej strony takie odłączenie rybosomów wskazuje na zbliżający się niedobór energii komórki, gdyż przyłączenie i zatrzymanie rybosomów na błonach wymaga wydatku energii, której głównym dostawcą w komórce jest ATP. Brak ATP w naturalny sposób prowadzi nie tylko do oderwania się rybosomów od błony, ale także do braku możliwości przyłączenia się wolnych rybosomów do błony. Prowadzi to do wykluczenia efektywnego generatora białek, szorstkiego ER, z gospodarki molekularnej komórki. Uważa się, że niedobór energii to poważne zaburzenie metabolizmu komórkowego, najczęściej związane z zaburzeniem aktywności procesów zależnych od energii (np. w mitochondriach).
W rybosomie występują trzy różne miejsca, z którymi wiąże się RNA — jedno dla informacyjnego RNA (mRNA lub mRNA) i dwa dla transferowego RNA. Pierwsza znajduje się na styku dużej i małej podjednostki. Z dwóch ostatnich jedna sekcja zawiera cząsteczkę tRNA i tworzy wiązania między aminokwasami (wiązania peptydowe), dlatego nazywa się ją centrum P. Znajduje się w małej podjednostce. A drugi służy do przechowywania nowo przybyłej cząsteczki tRNA obciążonej aminokwasem. Nazywa się to centrum A.
Należy podkreślić, że podczas syntezy białek niektóre antybiotyki mogą blokować ten proces (więcej omówimy przy opisie translacji).
Mitochondria.
Nazywa się je „stacjami energetycznymi komórki”. U eukariontów duża liczba elektronów i protonów powstaje w procesie glikolizy, cyklu Krebsa i innych reakcjach biochemicznych. Część z nich bierze udział w różnych reakcjach biochemicznych, część gromadzi się w specjalnych związkach. Jest ich kilka. Najważniejsze z nich to NADH i NADPH (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy i fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego). Związki te w postaci NAD i NADP są akceptorami – rodzajem „pułapek” elektronów i protonów. Po dodaniu do nich elektronów i protonów zamieniają się one w NADH i NADPH i są już donorami cząstek elementarnych. „Łapąc” je w różnych częściach komórki, przenoszą cząsteczki do różnych części cytoplazmy i rozprowadzając je na potrzeby reakcji biochemicznych, zapewniają niezakłócony przepływ metabolizmu. Te same związki dostarczają do mitochondriów elektrony i protony z cytoplazmy i matrix mitochondrialnej, gdzie zlokalizowany jest potężny generator cząstek elementarnych – cykl Krebsa. NADH i NADPH, zintegrowane z łańcuchem transportu elektronów (patrz poniżej), przenoszą cząstki do syntezy ATP. Energia jest pobierana z ATP na potrzeby wszystkich procesów zachodzących w komórce, które wymagają energii.
Mitochondria mają dwie błony typu płynnej mozaiki. Pomiędzy nimi znajduje się przestrzeń międzybłonowa. Wewnętrzna membrana ma fałdy - cristae (ryc. 16). Wewnętrzna powierzchnia cristae jest usiana korpusami w kształcie grzybów, posiadającymi łodygę i głowę.
Synteza ATP zachodzi w ciałach grzybów. W samej grubości wewnętrznej błony mitochondriów znajdują się kompleksy enzymatyczne przenoszące elektrony z NADH 2 na tlen. Kompleksy te nazywane są łańcuch oddechowy lub łańcuch transmisyjny
Rybosom
A B C
 |
|||||||||
Okrągłe DNA
Ryż. 16. Mitochondria:
A – Ogólny schemat organizacji mitochondriów. B – obszar crista z ciałami grzybów:
1 – zewnętrzna błona mitochondriów; 2 – macierz międzybłonowa; 3 – membrana wewnętrzna; 4 – matryca; 5 – chrysta; 6 – korpusy w kształcie grzybów.
nos elektronów. Z powodu ruchu uh Synteza ATP zachodzi poprzez ten kompleks elektronów. ATP jest głównym dostawcą energii dla wszystkich procesów komórkowych. Mitochondria są głównymi konsumentami tlenu w organizmie. Dlatego mitochondria jako pierwsze reagują na brak tlenu. Reakcja ta jest jednoznaczna – brak tlenu (niedotlenienie) prowadzi do obrzęku mitochondriów, w konsekwencji czego komórki ulegają uszkodzeniu i obumieraniu.
Różne typy komórek eukariotycznych różnią się między sobą zarówno liczbą i kształtem mitochondriów, jak i liczbą cristae. Zawartość organelli w komórce waha się od 500 do 2000, w zależności od zapotrzebowania energetycznego. Tak aktywnie działające komórki nabłonka jelitowego zawierają wiele mitochondriów, a w plemnikach tworzą sieć, która owija się wokół wici, dostarczając jej energii do ruchu. W tkankach o wysokim stopniu procesów oksydacyjnych, np. w mięśniu sercowym, liczba cristae jest wielokrotnie większa niż w zwykłych komórkach. W mitochondriach mięśnia sercowego jest ich 3 razy więcej niż w mitochondriach wątroby.
Życie mitochondriów mierzy się w dniach (5 – 20 dni w różnych komórkach). Przestarzałe mitochondria obumierają, rozpadają się na fragmenty i są wykorzystywane przez lizosomy. Zamiast tego powstają nowe, które pojawiają się w wyniku podziału istniejących mitochondriów.
Zazwyczaj macierz mitochondrialna zawiera 2–10 cząsteczek DNA. Są to struktury pierścieniowe kodujące białka mitochondrialne. Mitochondria zawierają cały aparat do syntezy białek (rybosomy, mRNA, tRNA, aminokwasy, enzymy transkrypcyjne i translacyjne). Dlatego w mitochondriach zachodzą procesy replikacji, transkrypcji i translacji oraz następuje dojrzewanie – przetwarzanie mRNA. Na tej podstawie mitochondria są jednostkami półautonomicznymi.
Istotnym punktem aktywności mitochondriów jest synteza hormonów steroidowych i niektórych aminokwasów (glutaminowych). Przestarzałe mitochondria mogą pełnić funkcję magazynowania - gromadzić produkty wydalania lub gromadzić szkodliwe substancje, które dostały się do komórki. Oczywiste jest, że w takich przypadkach mitochondria przestają pełnić swoją główną funkcję.
Funkcje mitochondriów:
akumulacja energii w postaci ATP,
· deponowanie,
· syntetyczne (synteza białek, hormonów, aminokwasów).
Siateczka endoplazmatyczna
(od greckiego endon - wnętrze i plazma - tworzenie) (EPS) to organella błonowa uniwersalna dla wszystkich komórek eukariotycznych, odkryta w 1945 roku przez K. Portera (USA) w komórkach tkanki łącznej. Za badanie struktury i funkcji EPS rumuńsko-amerykański biolog J. Palade otrzymał w 1974 roku Nagrodę Nobla. Organelle te stanowią strukturalnie integralny przedział wewnątrzkomórkowy, izolujący swoją wewnętrzną zawartość od głównej hialoplazmy za pomocą błony (ryc.). Membrana
EPS ma grubość 6-7 nm i typową strukturę płynno-mozaikową - warstwę bilipidową z białkami integralnymi, półintegralnymi i peryferyjnymi, które spełniają różne funkcje. Powierzchnia membrany EPS stanowi około połowę powierzchni wszystkich błon komórkowych, a objętość zawartości EPS przekracza 10% objętości komórki. Morfologicznie ER dzieli się na 3 części: szorstką, pośrednią i gładką ER, które spełniają różne funkcje.
Słaby XPS
jest reprezentowany przez zestaw połączonych ze sobą spłaszczonych zbiorników membranowych (od łacińskiego cysterny - zbiornik, zbiornik). Na ich zewnętrznej powierzchni znajduje się duża liczba rybosomów syntetyzujących białka, z których część ma specjalną końcową sekwencję aminokwasów - peptyd sygnałowy. Taki białka wewnętrzne
(od łac. internus - wewnętrzny) wchodzą do wnęki szorstkiego EPS lub są osadzone w jego błonie. Białka syntetyzowane na rybosomach EPS, ale nie wchodzące do niego, nazywane są zewnętrznymi (od łacińskiego externus - zewnętrzny, obcy).
Część białek wewnętrznych ulega rezydencji (z łac. residentis – siedzenie, pozostawanie na miejscu) – pozostają i funkcjonują w samym ER. Pozostałe białka wewnętrzne to tranzyt
(od łac. transitus – przejście), gdyż wywodzą się z EPS. Najpierw we wnęce szorstkiego EPS łączy się z nimi specyficzny uniwersalny oligosacharyd, po czym wchodzą do pośredniego EPS. Zatem główną funkcją szorstkiego ER jest segregacja (z łac. segregacja - separacja, separacja) białek syntetyzowanych przez jego rybosomy na 3 grupy: zewnętrzną, wewnętrzną i tranzytową.
Średni EPS
składa się również z cystern błonowych, ale brakuje im rybosomów. Białka tranzytowe wchodzą do tej sekcji z szorstkiego ER. Tutaj są otoczone odcinkami cystern membranowych i w powstałych pęcherzykach błonowych kierowane są do kompleksu Golgiego. Tym samym pośredni EPS bierze także udział w segregacji białek – kończy tworzenie grupy białek tranzytowych i usuwa je z EPS.
Gładki XPS
Jest reprezentowany przez system połączonych ze sobą rurek membranowych, których ściana w niektórych miejscach przechodzi w błonę innych części ER i nie jest powiązana z rybosomami. Ta sekcja spełnia szereg niezbędnych funkcji komórkowych. Gładka membrana ER zawiera enzymy do syntezy lipidów błonowych. Powstałe tu fosfolipidy pozostają w warstwie bilipidowej EPS lub są transportowane przez specjalne białka do innych błon komórkowych.
|
Siateczka śródplazmatyczna (ER) lub retikulum endoplazmatycznego (ER) to układ składający się z cystern, kanałów i pęcherzyków błonowych. Około połowa wszystkich błon komórkowych znajduje się w ER. Morfofunkcjonalnie EPS dzieli się na 3 sekcje: szorstką (ziarnistą), gładką (agranulowaną) i pośrednią. Ziarnisty ER zawiera rybosomy (PC), podczas gdy gładki i pośredni ER ich nie ma. Granulowany ER jest reprezentowany głównie przez cysterny, podczas gdy gładki i pośredni ER jest reprezentowany głównie przez kanały. Membrany zbiorników, kanałów i pęcherzyków mogą przenikać do siebie. ER zawiera półpłynną matrycę charakteryzującą się specjalnym składem chemicznym. Funkcje ER:
Funkcja kompartmentalizacji
związany z podziałem komórek na przedziały (przedziały) przy użyciu membran ER. Podział taki pozwala na wyizolowanie części zawartości cytoplazmy z hialoplazmy oraz pozwala komórce wyizolować i zlokalizować określone procesy, a także sprawić, że zachodzą one wydajniej i w sposób ukierunkowany. Funkcja syntetyczna.
Prawie wszystkie lipidy są syntetyzowane na gładkiej ER, z wyjątkiem dwóch lipidów mitochondrialnych, których synteza zachodzi w samych mitochondriach. Cholesterol jest syntetyzowany na błonach gładkiego ER (u ludzi do 1 g dziennie, głównie w wątrobie; przy uszkodzeniu wątroby zmniejsza się ilość cholesterolu we krwi, zmienia się kształt i funkcja czerwonych krwinek oraz rozwinie się anemia).
Synteza białek rozpoczyna się na wolnych rybosomach w cytozolu. Po przemianach chemicznych białka pakowane są do pęcherzyków błonowych, które oddzielają się od ER i transportują do innych obszarów komórki, np. do kompleksu Golgiego.
Z kolei białka wewnętrzne można również podzielić na dwa strumienie:
Dzieje się na ostrym dyżurze detoksykacja szkodliwych substancji
które weszły do komórki lub utworzyły się w samej komórce. Najbardziej szkodliwe substancje to |