Биологические мембраны - А. Н. Огурцов 2012
Структура и функции биомембран
Мембранные структуры клетки
Лизосомы
В процессе фагоцитоза клетки способны захватывать частицы величиной более 1 мкм, а в процессе пиноцитоза - белки и другие высокомолекулярные вещества. Система, которая реализует процесс переваривания материалов, поступающих извне, реализована в первичных лизосомах.
В случае гибели клетки лизосомальная мембрана разрывается и начинается автолиз клетки: вышедшие наружу гидролазы расщепляют белки до аминокислот, нуклеиновые кислоты - до нуклеотидов, полисахара - до моносахаров. Нормально функционирующая клетка надежно защищена лизосомальной мембраной от действия гидролаз, содержащихся в лизосомах.
Первичные лизосомы могут сливаться друг с другом, а также с вакуолями клетки, фагосомами и окаймлёнными пузырьками, в результате чего образуются так называемые вторичные лизосомы, которые способны к фагоцитозу. Образующиеся в процессе аутофагии (самопереваривания) вторичные лизосомы, которые переваривают поступившие в них другие компоненты самой клетки, называются аутолизосомами. В отличие от них лизосомы, переваривающие чужеродные вещества, поступившие в клетку, называются гетеролизосомами.
Гидролитические ферменты в первые десять минут после окончания синтеза находятся в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме, в последующие десять минут в аппарате Гольджи, затем несколько десятков минут в первичных лизосомах, после чего происходит образование зимогенных гранул - плотных агрегатов молекул зимогена, окружённых мембраной, которые мигрируют к поверхности клетки и секретируются наружу (экзоцитоз).
Чтобы защитить эндокринную железу от местного действия секретируемого гормона, гормоны накапливаются в клетке в зимогенных гранулах в виде прогормонов-предшественников большей молекулярной массы за счёт присоединённого "лишнего" фрагмента. Секреция такого гормона становится возможной после того, как произойдет отщепление "лишнего" фрагмента.
Клетки желёз внутренней секреции накапливают в зимогенных гранулах большие количества гормонов в неактивной форме в виде прогормонов. В ответ на стимуляцию гормон быстро выбрасывается в кровь, что приводит к резкому повышению его концентрации, и разносится кровотоком к клеткам-мишеням.
Нейромедиаторы (норадреналин, ацетилхолин, дофамин, глутаминовая кислота, олигопептиды) синтезируются в нервных клетках и хранятся в так называемых синаптических пузырьках.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите основные мембранные компоненты клетки.
2. В чём сходство и различие организации мембранных структур прокариот и эукариот?
3. Дайте определение цитоплазмы и цитозоля клетки и охарактеризуйте, каким образом соотносятся между собой эти элементы архитектуры клетки.
4. Во сколько раз площадь внутренних мембран эукариотической клетки превосходи площадь её плазматической мембраны? Каково функциональное значение такого отношения?
5. Какими двумя способами участвуют биомембраны во взаимодействиях между компартментами, которые они разделяют?
6. Перечислите и охарактеризуйте шесть основных групп функций, связанных с биомембранами.
7. Опишите эксперимент Гортера и Грендела.
8. Как определить толщину биомембраны, зная её удельную ёмкость и диэлектрическую проницаемость липидного слоя?
9. Назовите и охарактеризуйте два основных свойства липидного бислоя.
10. Охарактеризуйте модель биомембраны Сингера и Никольсона.
11. В чём сходство и различие цитозольной и экзоплазматической сторон мембраны?
12. В чём состоит функциональное значение различия цитозольной и экзоплазматической сторон биомембраны?
13. Какие клеточные органеллы окружены двумя мембранами?
14. Какие специфические функции выполняет плазматическая мембрана клетки?
15. Какие специфические функции выполняет эндоплазматический ретикулум клетки?
16. Какие специфические функции выполняют мембраны аппарата Гольджи?
17. В чём состоит функциональное отличие секретирующего и формирующего полюсов аппарата Гольджи?
18. Какие особенности структуры и функций у ядерной мембраны?
19. Какие особенности структуры и функций у мембран лизосом клетки?