Немембранные органоиды цитоплазмы

 

Рибосомы – комплекс рРНК и белка (рибонуклеопротеид). На рибосомах осуществляется соединение аминокислот в полипептидные цепочки (второй этап биосинтеза белка – трансляция). Каждая рибосома состоит из двух частей: малой и большой субъединиц. Объединение их происходит в присутствии мРНК.

Клеточный це нтр – это органоид характерен для животных клеток. Располагается около ядра. Состоит из парных центриолей, расположенных перпендикулярно, и центросферы и астросферы. Центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована 27 микротрубочками (9 триплетов). В функцию центриолей входит образование нитей митотического веретена деления, которые также образованы микротрубочками. Центриоли поляризуют процесс деления клеток, обеспечивая расхождение сестринских хроматид.

Микротрубочки – тончайшие трубочки, стенки которых образованы белком тубулином. Микрофиламенты – тонкие белковые нити, состоят из белка актина. Участвуют в образовании нитей веретена деления и цитоскелета.

Промежуточные филаменты (ПФ) – нитевидные структуры из особых белков, один из трех основных компонентов цитоскелета клеток эукариот. Содержатся как в цитоплазме, так и в ядре большинства эукариотических клеток. Средний диаметр ПФ – около 10 нм (9–11 нм), меньше, чем у микротрубочек (около 25 нм) и больше, чем у актиновых микрофиламентов (5–9 нм). В ядре известен только один тип ПФ – ламиновых, остальные типы — цитоплазматические. В большинстве животных клеток ПФ образуют «корзинку» вокруг ядра, откуда направлены к периферии клеток. ПФ особенно много в клетках, подверженных механическим нагрузкам: в эпителиях, где ПФ участвуют в соединении клеток друг с другом через десмосомы, в нервных волокнах, в клетках гладкой и поперечно-полосатой мышечной ткани.

 

АНАБОЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КЛЕТКИ И ЕЕ ОРГАНОИДЫ: ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ, КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ,

РИБОСОМЫ

Анаболическая (ассимиляция, пластический обмен) и катаболическая (диссимиляция, энергетический обмен) системы клетки неразрывно связаны, так как все процессы жизнедеятельности клетки немыслимы без энергии АТФ, которая, в свою очередь, не может образовываться без ферментных систем, строящихся в результате анаболических реакций. Также неразрывно связаны друг с другом потоки вещества и энергии, так как гетеротрофные клетки способны использовать только энергию, заключенную в сложных химических соединениях.

К анаболической системе клетки относятся: рибосомы, эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи.

 

КАТАБОЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ОРГАНОИДЫ:

ЛИЗОСОМЫ, ПЕРОКСИСОМЫ, ГЛИОКСИСОМЫ, МИТОХОНДРИИ.

К катаболической системе клетки относятся: лизосомы, пероксисомы, глиоксисомы, митохондрии.

Пероксисомы – клеточные органеллы, в которых осуществляются окисление жирных кислот, синтез желчных кислот, холестерина, а так же эфиросодержащих липидов, участвующих в построении миелиновой оболочки нервных волокон. Они есть во всех эукариотических клетках. Их функции сильно различаются в клетках разных типов. Это один из главных центров утилизации кислорода в клетке. Содержат ферменты: оксидазы, уратоксидазы и каталазы. Каталаза окисляет фенолы, муравьиную кислоту, формальдегид и спирты. Этот тип окислительных реакций особенно важен в клетках печени и почек, где пероксисомы обезвреживают ядовитые вещества, попадающие в кровоток.

Глиоксисомы – клеточные органеллы растений, которые содержат ферменты, необходимые для превращения жиров в углеводы. Они принимают метаболиты, поступающие из жировых капель – сферосом, превращают их в янтарную кислоту, которая затем подвергается последовательному превращению в продукты, восстанавливаемые до сахаров.

 

ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ КЛЕТКИ

 

Клетка является открытой, саморегулирующейся системой. Для нее характерен поток вещества, энергии и информации, обеспечивающие обменные процессы. Для клетки, как и в целом для организма, различают внешний и внутренний обмен. Внешний обмен – это обмен с внешней средой: поступление питательных веществ, выделение продуктов метаболизма. Внутренний обмен осуществляется путем катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции). Ассимиляция осуществляется путем реакций пластического обмена (биосинтез белков, жиров, углеводов, фотосинтез). По типу ассимиляции организмы делят на автотрофные и гетеротрофные. Диссимиляция осуществляется путем реакций энергетического обмена (синтез АТФ за счет энергии расщепления сложных органических веществ). По типу диссимиляции организмы бывают анаэробные и аэробные.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА В КЛЕТКЕ

 

Все клетки и живые организмы являются гетерогенными открытыми системами. Первичным источником энергии для жизни на Земле является солнечная энергия. Для всех клеток живых организмов органические вещества (углеводы, жиры и частично белки) с их химической энергией служат источником энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. Автотрофные организмы сами синтезируют энергию в таком виде, гетеротрофные – получают ее от автотрофных. Энергия химических связей, освобождающаяся при распаде органических веществ, не используется в клетках сразу для осуществления работы, а превращается в энергию макроэргических связей молекулы АТФ.

В клетках гетеротрофных организмов поток энергии начинается с поступления готовых органических веществ, а затем обеспечивается процессами брожения и дыхания. Брожение происходит в гиалоплазме в анаэробных условиях. При этом промежуточными продуктами диссимиляции органических веществ являются две молекулы пировиноградной кислоты (С₃Н₄О₃) и две молекулы АТФ. Поэтому, выход энергии при брожении невелик. Он составляет 40%, а 60% – рассеивается в виде тепла.

Высокоэнергетичным процессом является дыхание, при котором в матриксе и на мембранах крист митохондрий образуется еще 36 молекул АТФ. В сумме энергия одной молекулы глюкозы трансформируется в энергию 38 молекул АТФ. Энергетический выход на кислородном этапе – 36 АТФ (цикл Кребса – 2 АТФ, электронтранспортная цепь 34 АТФ) (Рис. 8).

Процесс энергетического обмена включает: подготовительный этап, бескислородный и кислородный. На первом этапе наблюдается образование мономеров из сложных органических веществ. Во втором – участвует более 10 ферментативных реакций цитоплазмы. На этом этапе завершается энергетический обмен организмов анаэробов. При этом, из АДФ и фосфатов клетки синтезируется только 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты.

Электронтранспортная цепь цепь

Фотосинтез:

гликолиз

Солнечная энергия

Энергия возбужденного электрона хлорофилла

18 АТФ 12 НАДФН+Н+

Глюкоза

+2 АТФ 2 ПВК 2Н2О

дыхание

2АТФ 6СО2 8НАДН+Н+ 2ФАДН2

34 АТФ 6 СО2 42 Н2О

        

hυ

Цикл Кребса

 

Рис. 8 — Общая схема потока энергии

У высокорганизованных животных и человека гликолиз является обязательным дополнительным источником энергии к аэробиозу. При недостатке кислорода в мышцах продолжается анаэробное расщепление пировиноградной кислоты. При этом пировиноградная кислота превращается в молочную.

Полное извлечение энергии из промежуточного продукта распада пировиноградной кислоты происходит на кислородном этапе, включающем цикл Кребса в матриксе митохондрий и дыхательную цепь на мембранах крист (10 реакций последовательного превращения трикарбоновых кислот). В цикле Кребса в результате последовательного превращения образуется 2 молекулы АТФ, 6СО₂, 8НАДН+Н⁺ и 2ФАДН₂. Последние являются переносчиками водорода к мембранам крист. В дыхательной цепи образуются 34 АТФ и конечный продукт распада – вода. Всего на кислородном этапе энергетический выход составляет 36 АТФ. Общий выход энергии – 38 молекул АТФ из одной молекулы глюкозы.

На синтез АТФ клетка использует 67% энергии поступающих в нее органических веществ.

ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В КЛЕТКЕ В ПРОЦЕССЕ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: