ЦИТОПЛАЗМА ОРГАНЕЛЛЫ И ВКЛЮЧЕНИЯ Лекция для студентов 1

ЦИТОПЛАЗМА. ОРГАНЕЛЛЫ И ВКЛЮЧЕНИЯ Лекция для студентов 1 курса медико-биологического факультета

Цели: 1. Идентифицировать различные органеллы и включения по их размерам и отличительным признакам морфологии под световым и электронным микроскопом. 2. Проанализировать, как характерные структурные особенности каждой органеллы позволяют ей выполнять определенные функции. 3. Классифицировать компоненты цитоплазмы по строению, функциональной значимости, степени полезности/вредности, диапазону изменчивости.

Цитоплазма = гиалоплазма (цитоплазменный матрикс) + органеллы + включения

Гепатоцит, TЭM, x 50, 000. Митохондрии (m) – это палочковидные/ овальные органеллы диаметром 0, 5 -1 мкм, длиной до 7 мкм. В клетках бывает до 2000 митохондрий. Через окислительное фосфорилирование они производят АТФ для энергоемких процессов. m

Надпочечник, митохондрии трубчатого типа Миокард, темные митохондрии кристного типа Шишковидная железа, светлые митохондрии кристного типа Митохондрии: саморепродуцирующиеся, могут делиться и сливаться, содержат ДНК и РНК, являются энергетическими станциями клетки Надпочечник, митохондрии мешотчатого типа (сетчатая зона) Митохондрии описал швейцарский ученый Келликер в скелетной мышце в 1857 году.

Митохондрия, TЭM, 120, 000 x Митохондрии ограничены внутренней и наружной мембраной, между ними – межмембранное пространство. Между кристами расположен матрикс.

На внутренней мембране иммобилизована дыхательная цепь: 1) NADHдегидрогеназный комплекс, 2) Комплекс цитохромов b-c 1 3) цитохромоксидазный комплекс. Эти комплексы образуют цепь транспортировки электронов и работают как протонный насос, который транспортирует H+ из матрикса в межмембранное пространство создавая электрохимический градиент, обеспечивающий энергию для деятельности ATP синтазы. Дыхательные ферменты вовлекаются в окислительное фосфорилирование.

Компартменты митохондрий Матрикс содержит 50% белков, ответственных за постепенное расщепление жирных кислот и пирувата с образованием промежуточного продукта ацетил-Ко. А и последующего окисления в цикле трикарбоновых кислот.

ФУНКЦИИ КОМПАРТМЕНТОВ МИТОХОНДРИЙ Синтез липидов, Наружная мембрана метаболизм жирных кислот Дыхательная цепь Продукция АТФ Внутренняя мембрана Цикл Кребса Матрикс Окислительное фосфорилирование Межмембранное пространство

Комплекс Гольджи TЭM. X 20, 318. Осуществляет синтез углеводов, а также сортировку, посттрансляционную модификацию и упаковку белков, синтезированных в ГЭС.

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ

ЭПС

ГЭС

ГЭС, TЭM, X 100, 000 Посттрансляционная модификация (сульфатирование, гликозилирование, укладка, также осуществляются здесь.

ПЛАЗМАЦИТ, TEM, x 30, 000

СВЯЗЬ ГЭС и АЭС с КОМПЛЕКСОМ ГОЛЬДЖИ

Синтез стероидов, триглицеридов, а также синтез и утилизация углеводов. АЭС

АЭС важна для детоксикации алкоголя, барбитуратов.

“ПЕРВИЧНАЯ ЛИЗОСОМА”, TEM, x 50, 000 40 типов кислых гидролаз (Сульфатазы. Протеазы. Липазы).

“Вторичная лизосома”, TEM, x 100, 000 Функционирует в клетке как внутриклеточная пищеварительная система, которая «переваривает» либо материал, поглощенной клеткой (макромолекулы, микроорганизмы и их части), либо изношенные компоненты клетки (стареющие митохондрии, ГЭС и проч. ). Таким образом, это определение охватывает совокупность мембранных органелл, имеющих различные источники происхождения и различную функциональную роль.

Многие болезни вызываются молекулярными повреждениями на уровне определенных органелл (лизосомальные болезни).

ПЕРОКСИСОМЫ, TEM, x 80, 000 Бета-окисление очень длинных цепей жирных кислот. Содержат Каталазу для нейтрализации перекиси водорода.

Центриоли TEM

МИКРОТРУБОЧКА

Цитоскелет имеет 3 основных компонента: тонкие филаменты (микрофиламенты), промежуточные филаменты (микрофибриллы) и микротрубочки. Они образуют трехмерную сеть, ответственную для поддержание клеточной морфологии, двигательной активности клетки и ее органелл. Тонкие филаменты – это актиновые филаменты, взаимодействующие с миозиновыми филаментами, чтобы вызвать движение внутри клетки или самой клетки. Промежуточные филаменты имеют диаметр 8 -10 мкм (промежуточный между толстыми и тонкими филаментами). ЦИТОСКЕЛЕТ

Промежуточные филаменты составлены из белков, которые по составу варьируют у разных типов клеток и являются тканеспецифическими: Эпителиальные клетки – цитокератины, Соединительнотканные клетки – виментин, Мышечная ткань – десмин Нервная ткань – нейрофиламентозный белок (нейроны) глиальный фибриллярный кислый белок (астроциты) Промежуточные филаменты эпителия, X 100, 000

Гранулы зимогена Гликоген Мембранные структуры (в эпителии желудка, поджелудочной железы), содержат разные секреторные продукты (белки, гликопротеины, ферменты). Полимер глюкозы, бывает в альфа- и бета-формах (частицы и розетки соответственно). Липофусцин Мембранные структуры – пигмент старения. Липидные капли АЭС Немембранные структуры, содержащие нейтральные жиры. Разные продукты могут накапливаться в клетках в виде включений.

Органеллы и включения Рис. 1. – Нейроны спинного мозга. Окраска по Нисслю. Fig. 2. – Эпителий тонкой кишки. Щеточная каемка.

Поверхностные модификации клеток. Рис. 3. Проток придатка. Главные клетки со стереоцилиями.

Поверхностные модификации клеток Рис. 4. Яйцевод. Реснитчатые клетки.

M AF Микроворсинки эпителия тощей кишки, ТЭМ AC Электронная микрофотография поверхности эпителиальной выстилки тощей кишки изображает микроворсинки (M) в виде пальцевидных выростов, у которых есть стержень из активых филаментов (AF), который сливается с актиновой клеточной корой (AC) (терминальной сетью).

Микроворсинка латеральный якорный белок (миозин) плазмалемма соединение с плазмалеммой актиновая клеточная кора, связанная со спектрином Микроворсинка – это пальцевидное выпячивание клеточной мембраны, стабилизированное пучком актиновых филаментов, жестко разделенных расстоянием в 10 нм актин-связывающими актиновый белками (фимбрином и фасцином). филамент Актиновый пучок прикрепляется к латеральной поверхности фимбрин и микроворсинки спиралевидно фасцин (актин- расположенными молекулами связывающие миозина, которые с одной белки стороны связаны с актиновым филаментом, а с другой стороны – с внутренней поверхностью спектрин плазмалеммы. Пучок также прикреплен к вершине микроворсинки, где находится белок виллин – это аморфная область якорных белков, которая предотвращает деполимеризацию актина. В основании микроворсинки входя-щий актиновый пучок стабилизируется актиново-спектриновой корой, под которой расположены цитокератиновые филаменты аморфная область верхушки (виллин)

C Реснички (C) образуют волосяной слой на апикальной поверхности клеток. Реснички – это подвижные волосовидные выросты, которые отходят от поверхности некоторых клеток. Эпителиоциты дыхательных путей и яйцеводов содержат сотни ресничек, отходящих от поверхности клетки в определенном порядке. Волосковые клетки кортиева органа внутреннего уха имеют только одну ресничку (стереоцилию), которая обеспечивает звуковую чувствительность. Внутреннее строение реснички с удивительным постоянством повторяется в растительном и животном мире. Реснички многорядного мерцательного эпителия трахеи, Г. -Э.

СТРОЕНИЕ АКСОНЕМЫ РЕСНИЧКИ плазмалемма Стержень реснички содержит комплекс организованных микротрубочек – аксонему. Аксонема состоит из постоянного числа продольных трубочек, организованных по формуле 9+2. Две центральные микротрубочки (синглеты) окружены равномерно расположенными 9 парами микротрубочек. Две центральные микротрубочки разделены друг от друга, на поперечном срезе они имеют вид окружности, каждая из которых состоит из 13 протофиламентов. Каждая из 9 пар периферических микротрубочек состоит из 2 -х субъединиц. Субъединица А также содержит 13 протофибрилл, а субъединица В содержит лишь 10 протофиламентов, образующих неполный циркулярный профиль и плазмаделящих 3 протофиламента с лемма субъединицей А. центральная пара микротрубочек периферические пары микротрубочек триплеты микротрубочек базальное тельце

динеиновые рукоятки, каждые 24 нексин, каждые 86 нм нм выросты центрального влагалища, каждые 14 нм 9 наружных пар микротрубочек построены из спицы, белка тубулина, а рукоятки к ним, каждые 29 которые инициируют движение, нм. построены из белка динеина (обладающего АТФазной плазмаактивностью). Рукоятки лемма расположены с интервалом 24 нм по всей длине реснички и взаимодействуют с парами микротрубочек как «молекулярный мотор» , заставляя их изгибаться. Связи между соседними парами образованы еще одним белком – нексином, молекулы которого разделены расстоянием в 86 нм, они удерживают пары микротрубочек на своих местах. Радиально отходящие спицы простираются от каждой пары наружные микротрубочек по направлению к пары тубули- центральной паре микротрубочек новых микро- на расстоянии 29 нм друг от друга, в то время как выросты трубочек центрального влагалища располагаются через каждые 14 нм. центральная пара микротрубочек 0. 25 mcm ДИАГРАММА РЕСНИЧКИ

Респираторный эпителий с ресничками, ТЭМ Основание каждой реснички (C) начинается как специализированное производное центриолей – базальное тельце (BB), содержащее триплеты микротрубочек (9), однако центральная пара микротрубочек здесь отсутствует. Наружные пары микротрубочек стержня реснички начинаются прямо от наружного триплета базального тельца. CM – плазмалемм; Cy – цитоплазма. C CM BB Cy

Электронная микрофотография реснички. A – продольный срез (x 40, 000). B – поперечный срез, демонстрирующий организацию микротрубочек (x 80, 000). A B