Organely všeobecného významu. Endoplazmatické retikulum.
organely - štruktúry neustále prítomné v cytoplazme, špecializované na vykonávanie určitých funkcií v bunke. Delia sa na organely všeobecného a osobitného významu.
Endoplazmatické retikulum alebo endoplazmatické retikulum je systém plochých membránových cisterien a membránových tubulov. Membránové nádrže a tubuly sú vzájomne prepojené a tvoria membránovú štruktúru so spoločným obsahom. To vám umožňuje izolovať určité oblasti cytoplazmy od hlavnej nialoplazmy a implementovať v nich niektoré špecifické bunkové funkcie. V dôsledku toho dochádza k funkčnej diferenciácii rôznych zón cytoplazmy. Štruktúra EPS membrán zodpovedá modelu fluidnej mozaiky. Morfologicky existujú 2 typy EPS: hladký (agranulárny) a drsný (granulovaný). Hladký ER je reprezentovaný systémom membránových tubulov. Hrubý EPS je systém membránových nádrží. Na vonkajšej strane sú hrubé EPS membrány ribozómy. Oba typy EPS sú štrukturálne závislé - membrány jedného typu EPS môžu prechádzať do membrán iného typu.
Funkcie endoplazmatického retikula:
1. Granulovaný EPS sa podieľa na syntéze proteínov, v kanáloch sa tvoria komplexné proteínové molekuly.
2. Smooth ER sa podieľa na syntéze lipidov a sacharidov.
3. Transport organických látok do bunky (cez ER kanály).
4. Rozdeľuje bunku na sekcie – v ktorých môžu súčasne prebiehať rôzne chemické reakcie a fyziologické procesy.
Hladký EPS je multifunkčný. V jeho membráne sú proteíny-0 enzýmy, ktoré katalyzujú reakcie syntézy membránových lipidov. Pri hladkej ER sa syntetizujú aj niektoré nemembránové lipidy (steroidné hormóny). Nosiče Ca2+ sú súčasťou zloženia membrány tohto typu EPS. Transportujú vápnik pozdĺž koncentračného gradientu (pasívny transport). Pri pasívnom transporte sa syntetizuje ATP. S ich pomocou sa v hladkom EPS reguluje koncentrácia Ca2+ v hyaloplazme. Tento parameter je dôležitý pre reguláciu mikrotubulov a mikrofibríl. Vo svalových bunkách hladký ER reguluje svalovú kontrakciu. V EPS dochádza k detoxikácii mnohých látok škodlivých pre bunku (liekov). Hladká ER môže vytvárať membránové vezikuly alebo mikrotelieska. Takéto vezikuly vykonávajú špecifické oxidačné reakcie izolovane od EPS.
hlavná funkcia hrubý eps je syntéza bielkovín. To je určené prítomnosťou ribozómov na membránach. V membráne hrubého EPS sa nachádzajú špeciálne proteíny riboforíny. Ribozómy interagujú s riboforínmi a sú fixované na membráne v určitej orientácii. Všetky proteíny syntetizované v ER majú terminálny signálny fragment. Na ribozómoch hrubého ER sa syntetizujú tri typy proteínov:
1. Membránové proteíny. Všetky proteíny plazmolemy, membrány samotnej ER a väčšina proteínov iných organel sú produktmi ribozómov ER.
2. Sekrečné proteíny. Tieto proteíny vstupujú do endoplazmatického retikula a potom sú exocytózou vylúčené z bunky.
3. Intraorganoidné proteíny. Tieto proteíny sú lokalizované a fungujú v dutinách membránových organel: samotný ER, Golgiho komplex, lyzozómy a mitochondrie. EPS sa podieľa na tvorbe biomembrán.
V cisternách s hrubým ER dochádza k posttranslačnej modifikácii proteínov.
EPS je univerzálna organela eukaryotických buniek. Porušenie štruktúry a funkcie EPS vedie k vážnym následkom. EPS je miestom tvorby membránových vezikúl so špecializovanými funkciami (peroxizómy).
Štruktúra a funkcie endoplazmatického retikula sú spojené so syntézou organických látok(bielkoviny, tuky a sacharidy) a ich prepravu vnútri bunky. Je to membránový organoid bunky, ktorý zaberá jej významnú časť a vyzerá ako systém tubulov, tubulov atď., ktoré sa rozvetvujú (vychádzajú) z obalu jadra, presnejšie z jeho vonkajšej membrány.
Okrem výrazu „endoplazmatické retikulum“ sa používa výraz „endoplazmatické retikulum“. To je to isté, "retikulum" je preložené z angličtiny ako "sieť". V literatúre môžete nájsť tieto skratky pre túto bunkovú štruktúru: EPS, EPR, ES, ER.
Ak vezmeme akýkoľvek úsek endoplazmatického retikula, potom vo svojej štruktúre bude predstavovať vnútorný priestor ohraničený membránou (dutinou, kanálom). Súčasne je kanál trochu sploštený, v rôznych častiach EPS v rôznom rozsahu. Z hľadiska ich chemickej štruktúry sú membrány EPS blízko membrány jadrového obalu.
Rozlišovať hladké a drsné endoplazmatické retikulum. Hrubý sa líši v tom, že ribozómy sú pripojené k jeho membránam zvonku a jeho kanály majú väčšie sploštenie.
Čo majú spoločné hnilé jablko a pulec? Proces hnitia ovocia a proces premeny pulca na žabu je spojený s rovnakým javom - autolýzou. Riadia ho jedinečné bunkové štruktúry – lyzozómy. Drobné lyzozómy s veľkosťou od 0,2 do 0,4 mikrónov ničia nielen ostatné organely, ale dokonca celé tkanivá a orgány. Obsahujú od 40 do 60 rôznych lyzujúcich enzýmov, pod vplyvom ktorých sa tkanivá doslova topia pred našimi očami. V našej lekcii sa dozviete o štruktúre a funkciách našich interných biochemických laboratórií: lyzozómy, Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Povieme si aj o bunkových inklúziách – špeciálnom type bunkových štruktúr.
Téma: Základy cytológie
Lekcia: Štruktúra bunky. Endoplazmatické retikulum. Golgiho komplex.
lyzozómy. Bunkové inklúzie
Pokračujeme v štúdiu organel bunky.
Všetky organely sú rozdelené na membrána a bezmembránové.
Bez membrány o organoidoch sme uvažovali v predchádzajúcej lekcii, pripomíname, že zahŕňajú ribozómy, bunkové centrum a organely pohybu.
Medzi membrána rozlišujú sa organely jediná membrána a dvojmembránový.
V tejto časti kurzu sa pozrieme na jediná membrána organely: endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a lyzozómy.
Okrem toho zvážime začlenenie- nestále bunkové útvary, ktoré vznikajú a zanikajú počas života bunky.
Endoplazmatické retikulum
Jedným z najdôležitejších objavov uskutočnených pomocou elektrónového mikroskopu bol objav komplexného systému membrán prenikajúcich do cytoplazmy všetkých eukaryotických buniek. Táto sieť membrán bola neskôr nazvaná EPS (endoplazmatické retikulum) (obr. 1) alebo EPR (endoplazmatické retikulum). EPS je systém tubulov a dutín prenikajúcich do cytoplazmy bunky.
Ryža. 1. Endoplazmatické retikulum
Vľavo - medzi ostatnými bunkovými organelami. Na pravej strane je samostatný
EPS membrány(obr. 2) majú rovnakú štruktúru ako bunka alebo plazmatická membrána (plazmalema). ER zaberá až 50 % objemu bunky. Nikde sa neláme a neotvára sa do cytoplazmy.
Rozlišovať hladký EPS a hrubý, alebo granulovaný EPS(obr. 2). na vnútorných membránach hrubý eps Ribozómy sa nachádzajú tam, kde sa syntetizujú proteíny.
Ryža. 2. Typy EPS
Hrubý ER (vľavo) nesie ribozómy na membránach a je zodpovedný za syntézu proteínov v bunke. Smooth ER (vpravo) neobsahuje ribozómy a je zodpovedný za syntézu sacharidov a lipidov.
Na povrchu hladký EPS(obr. 2) dochádza k syntéze sacharidov a lipidov. Látky syntetizované na EPS membránach sú prenesené do tubulov a následne transportované na miesto určenia, kde sú uložené alebo použité v biochemických procesoch.
Hrubý EPS je lepšie vyvinutý v bunkách, ktoré syntetizujú proteíny pre potreby tela, napríklad proteínové hormóny ľudského endokrinného systému. Hladký EPS - v tých bunkách, ktoré syntetizujú cukry a lipidy.
V hladkom ER sa hromadia ióny vápnika (dôležité pre reguláciu všetkých funkcií buniek a celého organizmu).
Štruktúra dnes známa ako komplexný alebo golgiho prístroj (AG)(obr. 3), ktorý prvýkrát objavil v roku 1898 taliansky vedec Camillo Golgi ().
Štruktúru Golgiho komplexu bolo možné podrobne študovať oveľa neskôr pomocou elektrónového mikroskopu. Táto štruktúra sa nachádza takmer vo všetkých eukaryotických bunkách a je to stoh sploštených membránových vakov, tzv. cisterny, a s tým spojený systém bublín tzv golgiho vezikuly.
Ryža. 3. Golgiho komplex
Vľavo - v cele, medzi inými organelami.
Vpravo je Golgiho komplex s membránovými vezikulami, ktoré sa od neho oddeľujú.
Látky syntetizované bunkou, t.j. bielkoviny, sacharidy, lipidy, sa hromadia v intracelulárnych nádržiach.
V rovnakých nádržiach látky pochádzajúce z EPS, prechádzajú ďalšími biochemickými premenami, sú zabalené do membranózne vezikuly a doručené na tie miesta v cele, kde sú potrebné. Podieľajú sa na budovaní bunková membrána alebo vyniknúť ( sú vylučované) z bunky.
Golgiho komplex postavený z membrán a umiestnený vedľa ER, ale nekomunikuje s jeho kanálmi.
Všetky látky syntetizované na EPS membrány(obr. 2), sa prenesú do golgiho komplex v membránové vezikuly, ktoré vychádzajú z ER a potom sa spájajú s Golgiho komplexom, kde prechádzajú ďalšími zmenami.
Jedna z funkcií Golgiho komplex- montáž membrán. Látky, ktoré tvoria membrány - bielkoviny a lipidy, ako už viete - vstupujú do Golgiho komplexu z ER.
V dutinách komplexu sa odoberajú úseky membrán, z ktorých sa vytvárajú špeciálne membránové vezikuly (obr. 4), presúvajú sa cez cytoplazmu do tých miest, kde je nutná kompletizácia membrány.
Ryža. 4. Syntéza membrán v bunke Golgiho komplexom (pozri video)
V Golgiho komplexe sa syntetizujú takmer všetky polysacharidy potrebné na stavbu bunkovej steny buniek rastlín a húb. Tu sú zabalené do membránových vezikúl, dopravené do bunkovej steny a s ňou spojené.
Hlavnými funkciami Golgiho komplexu (aparatúry) sú teda chemická transformácia látok syntetizovaných na EPS, syntéza polysacharidov, balenie a transport organických látok v bunke a tvorba lyzozómu.
lyzozómy(obr. 5) sa nachádzajú vo väčšine eukaryotických organizmov, ale sú obzvlášť početné v bunkách, ktoré sú schopné fagocytóza. Sú to jednoblanité vaky naplnené hydrolytickými alebo tráviacimi enzýmami ako napr lipázy, proteázy a nukleázy, teda enzýmy, ktoré štiepia tuky, bielkoviny a nukleové kyseliny.
Ryža. 5. Lyzozóm – membránová vezikula obsahujúca hydrolytické enzýmy
Obsah lyzozómov je kyslý – ich enzýmy sa vyznačujú nízkym optimálnym pH. Membrány lyzozómov izolujú hydrolytické enzýmy a bránia im ničiť ostatné zložky bunky. V živočíšnych bunkách majú lyzozómy zaoblený tvar, ich priemer je od 0,2 do 0,4 mikrónov.
V rastlinných bunkách funkciu lyzozómov vykonávajú veľké vakuoly. V niektorých rastlinných bunkách, najmä v odumierajúcich, možno vidieť malé telá pripomínajúce lyzozómy.
Hromadenie látok, ktoré bunka ukladá, využíva pre svoje potreby alebo ukladá na uvoľnenie smerom von, sa nazýva bunkové inklúzie.
Medzi nimi zrná škrobu(rezervný sacharid rastlinného pôvodu) príp glykogén(rezervný sacharid živočíšneho pôvodu), kvapky tuku, ako aj proteínové granule.
Tieto rezervné živiny sa nachádzajú voľne v cytoplazme a nie sú od nej oddelené membránou.
funkcie EPS
Jednou z najdôležitejších funkcií EPS je syntéza lipidov. Preto je EPS zvyčajne prítomný v tých bunkách, kde tento proces prebieha intenzívne.
Ako prebieha syntéza lipidov? V živočíšnych bunkách sa lipidy syntetizujú z mastných kyselín a glycerolu, ktoré pochádzajú z potravy (v rastlinných bunkách sa syntetizujú z glukózy). Lipidy syntetizované v ER sa prenesú do Golgiho komplexu, kde „dozrievajú“.
EPS je prítomný v bunkách kôry nadobličiek a v gonádach, keďže sa tu syntetizujú steroidy a steroidy sú hormóny lipidovej povahy. Steroidy zahŕňajú mužský hormón testosterón a ženský hormón estradiol.
Ďalšou funkciou EPS je účasť na procesoch detoxikácia. V pečeňových bunkách sa hrubý a hladký EPS podieľa na procesoch neutralizácie škodlivých látok vstupujúcich do tela. EPS odstraňuje jedy z nášho tela.
Vo svalových bunkách existujú špeciálne formy EPS - sarkoplazmatického retikula. Sarkoplazmatické retikulum je typ endoplazmatického retikula, ktoré je prítomné v priečne pruhovanom svalovom tkanive. Jeho hlavnou funkciou je ukladanie vápenatých iónov a ich zavedenie do sarkoplazmy - prostredia myofibríl.
Sekrečná funkcia Golgiho komplexu
Funkciou Golgiho komplexu je transport a chemická modifikácia látok. Toto je obzvlášť zrejmé v sekrečných bunkách.
Príkladom sú bunky pankreasu, ktoré syntetizujú enzýmy pankreatickej šťavy, ktorá sa potom dostáva do vývodu žľazy, ktorý ústi do duodenálnej žľazy.
Počiatočným substrátom pre enzýmy sú proteíny, ktoré vstupujú do Golgiho komplexu z ER. Tu s nimi prebiehajú biochemické premeny, sú koncentrované, zbalené do membránových vezikúl a presúvajú sa do plazmatickej membrány sekrečnej bunky. Potom sú uvoľnené von exocytózou.
Pankreatické enzýmy sa vylučujú v neaktívnej forme, aby nezničili bunku, v ktorej sa tvoria. Neaktívna forma enzýmu je tzv proenzým alebo enzým. Napríklad enzým trypsín sa tvorí v neaktívnej forme ako trypsinogén v pankrease a v čreve sa mení na svoju aktívnu formu, trypsín.
Golgiho komplex tiež syntetizuje dôležitý glykoproteín - mucín. Mucín je syntetizovaný pohárikovými bunkami epitelu, sliznice gastrointestinálneho traktu a dýchacieho traktu. Mucín slúži ako bariéra, ktorá chráni epitelové bunky nachádzajúce sa pod ním pred rôznymi poškodeniami, predovšetkým mechanickými.
V gastrointestinálnom trakte tento hlien chráni jemný povrch epiteliálnych buniek pred pôsobením hrubého potravinového bolusu. V dýchacích cestách a gastrointestinálnom trakte mucín chráni naše telo pred prienikom patogénov – baktérií a vírusov.
V bunkách koreňového hrotu rastlín Golgiho komplex vylučuje mukopolysacharidový sliz, ktorý uľahčuje pohyb koreňov v pôde.
V žľazách na listoch mäsožravých rastlín, rosičky a masliaka (obr. 6) produkuje Golgiho aparát lepkavý sliz a enzýmy, pomocou ktorých tieto rastliny chytajú a trávia korisť.
Ryža. 6. Lepkavé listy hmyzožravých rastlín
V rastlinných bunkách sa Golgiho komplex podieľa aj na tvorbe živíc, gúm a voskov.
Autolýza
Autolýza je sebazničenie bunky vznikajúce uvoľnením obsahu lyzozómy vnútri bunky.
Z tohto dôvodu sa lyzozómy vtipne nazývajú „nástroje na samovraždu“. Autolýza je normálny fenomén ontogenézy, môže sa šíriť ako na jednotlivé bunky, tak aj na celé tkanivo alebo orgán, ako k tomu dochádza pri resorpcii chvosta pulca pri metamorfóze, t. j. pri premene pulca na žabu (obr. 7). .
Ryža. 7. Resorpcia žabieho chvosta v dôsledku autolýzy počas ontogenézy
Autolýza sa vyskytuje vo svalovom tkanive, ktoré zostáva dlho nečinné.
Okrem toho sa v bunkách po smrti pozoruje autolýza, takže ste mohli vidieť, ako sa jedlo samo kazí, ak nebolo zmrazené.
Skúmali sme teda hlavné jednomembránové organely bunky: ER, Golgiho komplex a lyzozómy a zistili sme ich funkcie v životne dôležitých procesoch jednotlivej bunky a organizmu ako celku. Bol stanovený vzťah medzi syntézou látok v EPS, ich transportom v membránových vezikulách do Golgiho komplexu, „dozrievaním“ látok v Golgiho komplexe a ich uvoľňovaním z bunky pomocou membránových vezikúl, vrátane lyzozómov. Hovorili sme aj o inklúziách - nepermanentných bunkových štruktúrach, ktoré sú nahromadením organických látok (škrob, glykogén, olejové kvapky alebo proteínové granule). Z príkladov uvedených v texte môžeme usúdiť, že životne dôležité procesy, ktoré prebiehajú na bunkovej úrovni, sa odrážajú vo fungovaní celého organizmu (syntéza hormónov, autolýza, akumulácia živín).
Domáca úloha
1. Čo sú to organely? Ako sa organely líšia od bunkových inklúzií?
2. Aké skupiny organel sa nachádzajú v živočíšnych a rastlinných bunkách?
3. Aké organely sú jednomembránové?
4. Aké funkcie plní EPS v bunkách živých organizmov? Aké sú typy EPS? S čím to súvisí?
5. Čo je to Golgiho komplex (prístroj)? Z čoho pozostáva? Aké sú jeho funkcie v bunke?
6. Čo sú lyzozómy? Na čo sú potrebné? V ktorých bunkách nášho tela aktívne fungujú?
7. Ako spolu súvisia ER, Golgiho komplex a lyzozómy?
8. Čo je autolýza? Kedy a kde sa koná?
9. Diskutujte o fenoméne autolýzy s priateľmi. Aký je jeho biologický význam v ontogenéze?
2. Youtube().
3. Biológia ročník 11. Všeobecná biológia. Úroveň profilu / V. B. Zacharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin a ďalší - 5. vyd., stereotyp. - Drop, 2010. - 388 s.
4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biológia 10-11 trieda. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 6. vyd., dod. - Drop, 2010. - 384 s.
Endoplazmatické retikulum (ER) alebo endoplazmatické retikulum (ER), je systém pozostávajúci z membránových cisterien, kanálov a vezikúl. Približne polovica všetkých bunkových membrán je v ER.
Morfofunkčne sa EPS delí na 3 sekcie: hrubý (granulovaný), hladký (agranulárny) a stredný. Na granulárnom ER sú ribozómy (PC), hladké a stredné sú ich zbavené. Granulované ER predstavujú hlavne cisterny, kým hladké a stredné ER predstavujú hlavne kanály. Membrány nádrží, kanálov a bublín môžu prechádzať jedna do druhej. ER obsahuje polotekutú matricu charakterizovanú špecifickým chemickým zložením.
Funkcie ER:
Funkcia kompartmentalizácie
spojené s delením buniek na kompartmenty (kompartmenty) pomocou ER membrán. Takéto delenie umožňuje izolovať časť obsahu cytoplazmy od hyaloplazmy a umožňuje bunke oddeliť a lokalizovať určité procesy, ako aj prinútiť ich postupovať efektívnejšie a smerovanejšie.
syntetická funkcia.
Takmer všetky lipidy sú syntetizované na hladkom ER, s výnimkou dvoch mitochondriálnych lipidov, ktorých syntéza prebieha v samotných mitochondriách. Cholesterol sa syntetizuje na membránach hladkého ER (u ľudí do 1 g denne, hlavne v pečeni, pri poškodení pečene klesá množstvo cholesterolu v krvi, mení sa tvar a funkcia červených krviniek, resp. vzniká anémia).
K syntéze bielkovín dochádza na hrubom ER:
Syntéza bielkovín začína na voľných ribozómoch v cytosóle. Po chemických transformáciách sa proteíny zbalia do membránových vezikúl, ktoré sa odštiepia z ER a transportujú do iných oblastí bunky, napríklad do Golgiho komplexu.
Proteíny syntetizované na ER možno podmienečne rozdeliť do dvoch prúdov:
Vnútorné proteíny možno tiež rozdeliť do dvoch prúdov:
Na pohotovosti sa deje detoxikácia škodlivých látok
zachytené v bunke alebo vytvorené v bunke samotnej. Väčšina škodlivých látok je
hydrofóbne látky, ktoré sa preto nemôžu vylučovať močom. ER membrány obsahujú proteín cytochróm P450, ktorý premieňa hydrofóbne látky na hydrofilné a tie sa potom z tela odstraňujú močom.
Endoplazmatické retikulum je jednou z najdôležitejších organel v eukaryotickej bunke. Jeho druhé meno je endoplazmatické retikulum. Existujú dva typy EPS: hladký (agranulárny) a drsný (granulovaný). Čím aktívnejší je metabolizmus v bunke, tým väčšie je množstvo EPS.
Je to obrovský labyrint kanálov, dutín, vezikúl, „cisterien“, ktoré sú úzko prepojené a navzájom komunikujú. Táto organela je pokrytá membránou, ktorá komunikuje s cytoplazmou aj vonkajšou membránou bunky. Objem dutín je rôzny, ale všetky obsahujú homogénnu kvapalinu, ktorá umožňuje interakciu medzi bunkovým jadrom a vonkajším prostredím. Niekedy sú vetvy z hlavnej siete vo forme jednotlivých bublín. Drsný ER sa líši od hladkého ER prítomnosťou veľkého počtu ribozómov na vonkajšom povrchu membrány.
