Отличия в строении клеток прокариот от эукариот.

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 11

Бактериальные хромосомы всегда связаны с плазматической мембраной через специфические мембранные белки, которые взаимодействуют с ДНК в зоне старта её синтеза. В процессе клеточного деления существенных изменений в компактности нуклеоплазмы не наблюдается, в отличие от эукариотических хромосом. Отличительной чертой ядерных структур прокариотов является то, что у них РНК и белок могут синтезироваться одновременно: рибосомы связываются с еще не до конца синтезированными молекулами иРНК и на них осуществляют синтез белка. Образующаяся молекула иРНК не подвергается дальнейшей модификации типа процессинга, характерного для эукариотических клеток. У прокариотов процессы транскрипции и трансляции не разобщены территориально. У бактерий цитотомия часто не связана с окончанием синтеза ДНК, так как до наступления клеточного деления может начаться второй или даже третий раунд репликации ДНК. В результате такого беспрерывного синтеза ДНК в быстро растущих культурах на каждую разделившуюся клетку приходится одна кольцевая хромосома, находящаяся на промежуточных стадиях её дальнейшего удвоения. При делении бактериальных клеток не происходит конденсации ДНК в составе нуклеоида. Бактериальная хромосома реплицируется как одна структурная единица, имеющая одну стартовую точку репликации и одну точку терминации. Т.о. бактериальная циклическая ДНК является одним репликоном. А у эукариотов организация репликации полирепликонная. Коэффициент седиментации рибосом прокариот 70S, а у эукариот - 80S. Генетический материал эукариот окружен ядерной оболочкой в отличие от прокариот, не имеющих такой оболочки.

Микрофиламенты.

Актиновые микрофиламенты встречаются во всех клетках эукариотов. Особенно они обильны в высокоспециализированных мышечных волокнах в клетках, выполняющих функции сокращения мышц. Актиновые филаменты входят также в состав специальных клеточных компонентов таких как микроворсинки, ленточные соединения эпителиальных клеток, в состав цереоцилий чувствительных клеток. Актиновые микрофиламенты образуют пучки в цитоплазме подвижных клеток жив-х и слой под плазматической мембраной – кортикальный слой. У многих растительных клеток и клеток низших грибов они располагаются в слоях движущейся цитоплазмы.

Основной белок микрофиламентов – актин. Этот белок имеет молекулярный вес около 42 тыс. и в мономерной форме имеет вид глобулы (G-актин) При его полимеризации образуется тонкая фибрилла (F-актин) толщиной 6нм, представляющая собой пологую спиральную ленту. Актиновые микрофиламенты полярны по своим свойствам. При достаточной концентрации G-актин начинает самопроизвольно полимеризоваться. При такой спонтанной полимеризации актина на образовавшейся нити микрофиламента, один из её концов быстро связывается с G-актином (+ конец микрофиламента) и поэтому растёт быстрее, чем противоположный (- конец). Если концентрация G- актина недостаточна, то образовавшиеся фибриллы F-актина начинают разбираться. В растворах содержащих так называемую критическую концентрацию G-актина, устанавливается динамическое равновесие между полимеризацией и деполимеризацией, в результате чего длина фибриллы F-актина будет постоянна. Из этого следует, что актиновые микрофиламенты представляют собой очень динамичные структуры, которые могут возникать и расти или же, наоборот, разбираться и исчезать в зависимости от наличия глобулярного актина.

В живых клетках такая, казалось бы, неустойчивая фибриллярная система стабилизируется массой специфических белков, ассоциирующих с F-актином. Так белок-тропомиозин, взаимодействуя, с микрофиламентами, придаёт им необходимую жёсткость. Целый ряд белков, например филамин и a-актинин, образуют поперечные скрепки между нитями F-актина, что приводит к образованию сложной трёхмерной сети, придающей гелеобразное состояние цитоплазме. Другие дополнительные белки могут связывать филаменты в пучки (фимбрин) и т.д. Кроме того, существуют белки, взаимодействующие с концами микрофиламентов и, предотвращая разборку, стабилизирует их. Взаимодействие F-актина со всей этой группой белков регулирует агрегатное состояние микрофиламентов их рыхлое или, наоборот тесное расположение, связь с другими компонентами. Особую роль при взаимодействии с актином играют белки миозинового типа, которые образуют вместе с актином комплекс, способный к сокращению при расщеплении АТФ.

Актин – неоднородный белок, в различных клетках могут быть разные его варианты, или изоформы, кодирующиеся каждая своим геном. Так, у млекопитающих есть 6 различных актинов: по одному в скелетных и сердечной мышцах, два типа - в гладких мышцах (один из них в сосудах) и два, немышечных, цитоплазматических актина, являющихся универсальным компонентом любых клеток млекопитающих. Все изоформы актина очень сходны по аминокислотным последовательностям, вариантными в них являются концевые участки, которые определяют скорость полимеризации, но не влияют на сокращение. Такое сходство актинов, несмотря на некоторые отличия, определяет их общие свойства.

Апоптоз и некроз

Некроз - утрачивается электронный потенциал на мембране, градиент концентрации уравнивается, выравнивается ионное состояние между окружающей средой и клеткой, разбухает ядро, лопается содержимое клетки. Если некроз в ткани, то воспалительный процесс, в ответ на попадание белков из клетки в окр. среду.С 1971-72 гг. (статья Керра (Kerr), где он вводит понятие) апоптоз –нет набухания клетки, а, наоборот, уплотнение цитоплазмы, происходит перешнуровывание ядра и расшнуровывание всей клетки. Появляются апоптические тельца. В мембране этих телец появл. рецепторы => путем фогоцитоза их поглощают окружающие клетки и макрофаги. Нет воспаления, нет реакции организма. Апоптоз позволяет удалять клетку без нарушения архитектуры ткани. Если поражение излучением => нужна гибель клетки => апоптоз. А. реализуется экспрессией генов клеточной гибели. Уже известны гены, инициирующие или блокирующие А. Болезнь Паркинсона или Альцгеймера- усиление А. нейронов. Инфаркт сопровождается А. мышечной ткани сердца. Если А. блокирован, то преобладает размножение клеток => опухоли. Иммунологические заболевания, иммунодефицит – А. Антитела (АТ) живут ограниченное время, они должны периодически погибать и прекращать реакцию организма. Если нет апоптоза АТ, то возникают аутоиммунные заболевания. При конденсации хроматина нуклеазы режут его до нуклеосом или олигонуклеосом. Компактизация, разрушения ламины. Расшнуровка, и образование апоптических телец. Затем фагоцитоз окружающими клетками или макрофагом. Стимулы апоптоза.Позитивный запуск апоптоза (при наличии соответствующих факторов): Тимоциты – Т-клеточный антиген или диоксин; Лимфоциты- глюкокортикоиды, и т.д. Апоптоз при удалении GF (Growth Factor, фактор роста): предшественники кроветворения – цитокины I L-3; Т-лимфоциты – интерлейкин-2; В-лимфоциты – антиген; эозенофил – интерлейкин-5; нервные клетки – NGF; глия – PGF; мол. железа - эстраген, прогестерон; простата – андроген. Генетика апоптоза на червях Cenorabditis elegans, у них строгое кол-во клеток на разных стадиях жизни. Факторы – ced 1-12 ( Cenorabditis Elegans Death). Изучены хорошо ced-3, ced-4 – индуцирующие А., ced-9 – блокирует А. Они являются ключевыми генами. Известны и их белки. Реализация А. с помощью каспаз (caspase) – ферменты, более 10. Каспаза – цистеиновая протеаза, разрушает связь после аспрогеновой кислоты. Bcl-2 – ингибитор А., Сходен белку, экспрессирующему ced-9. BCellLeukemia oncogene-2 (лейкемия – нет апаптоза, много В-лимфоцитов).

Два пути:

I. Митохондриальный. Bcl-2 ингибирует Apaf, procaspase-9 при наличии цитохрома-С переходит в caspase-9, начинается апоптоз. Apaptotic Protease Activating Factor (APAF). Пока Apaf в комплексе с Bcl-2 и прокаспазой (без цитохрома-С) – нет апоптоза. Появляется цитохром-С – апоптоз.

II. Взаимный TNF рецептор. Лиганд TNF соединен с TNF-рецептором, они запускают каскад каспаз –Каспаза-8, 10 переходит в каспазу-1, затем в касп-3, 4, 7, которые воздействуют на субстрат. Каспаза-7 может также переходить в касп-6. В случае с митохондриями каскад начинается с касп-9.

Субстраты: Ламины-А и –В – касп6; нуклеазы – касп3; РАК-2 – касп3; актин – касп3; гельзолин (режет актин) – касп3; аератин – касп?; а-фадрин (ассоциирован с актином) – касп3; митохондрии – касп8, 3.Одна из первых апоптотических реакций – один из фосфолипидов (фосфолетилсерин, но не уверен) переходит в наружный слой и слой становится отрицательным. На апоптозной клетке – маркерные белки CD (CellDeath) в плазматической мембране. Напр., СD-36 означает, что клетка готова к фагоцитозу. То же означает тромбоспондин.

Порядок событий при апоптозе:

1. Стимулирование присутствия индуцирующих факторов, отсутствие GF

2. ПМ проницаема для Са²⁺ или происходит закисление.

3. Возрастает содержание церамида (сложный липид, который образуется из цингомнеллина), способного запускать апоптоз.

4. Сжатие ПМ.

5. Появление вспучиваний.

6. Фрагментация ДНК на крупные фрагменты.

7. Конденсация хроматина, затем расщепление.

8. Расщ. Ламины, сегментация ядра.

9. Расщ. Топоизомеразы-1 и -2.

10. Образование апоптических тел.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 1011