Строеж на клетката(II част)

Доц. д-р С. Делчев, дм

� Могат да бъдат разделени на:� Органели от общ тип – във всички видове клетки� Специализирани – секреторни везикули,

съкратителен апарат на мускулните клетки и др.

� Според структурата са:� Мембранни – ограничени с билипидна мембрана –

ядро, ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, лизозоми, митохондри, пероксизоми и др.

� Немембранни – рибозоми, цитоцентър и елементи на цитоскелета

Свързани са със специфичната функция на клетката.

� Извити приплеснати цистерни, разширени в краищата и свързани в мрежа.

� Описан е от Камило Голджи преди повече от 100 години(1886г).

� Среща се при всички клетки, с изключение на еритроцитите.

� Разполага се между ядрото и секреторния полюс на клетката.

� Цистерни - Кухини с ширина 50 – 200 nm. Свързвани с обработването на молекулите.

� Везикули - по страната, ориентирана към грЕР. Свързани с придвижването на молекули от грЕР към АГ.

� Вакуоли – по срещуположната страна. Свързани с концентрацията и транспорта на крайни продукти до крайното им място.

Диктиозома – основна повтаряща се структура

Морфологична и функционална полярност на АГ� Проксимална част - cis- или повърхност на

образуване� Медиална част – между тях� Дистална част – trans- или повърхност на зреене

� Различен химичен състав

Обработване, сортиране и пакетиране на белтъци и липиди, образувани в ЕР.

Специализация на трите части:� 1. Обработване на N-свързани

олигозахариди - cis- и медиална страна.� 2. Синтез на гликопротеини – медиална и

trans-страна (гликозилиране)� 3. Обработка на кисели хидролази за

лизозомите - cis-страна.� 4. Сулфатиране и фосфорилиране на

белтъци - trans-страна.

Основни пътища на секреция от АГ:� към клетъчната мембрана – за подмяна и

преструктуриране (2)� за структурата на органели� изграждане на лизозоми – мембрана и

ензими (3)� сортиране и съхранение на секреторни

протеини – секреторни везикули (1)

� Мембранни органели - 0,3-0,8 µm, съдържащи повече от 40 хидролитични ензима.

� Основна функция – вътреклетъчно разграждане и смилане на вредни и отпадъчни продукти, както и на микроорганизми.

� Лизозомни ензими – кисела фосфатаза, нуклеази, протеази, липази и др. Лизозомните мембрани имат протонни помпи и поддържат рН – 5,0.

� Специфичен маркер – кисела фосфатаза.

� Първични лизозоми –не са влезли в контакт.

� Вторични лизозоми – различни, според материала, който подлежи на смилане:

� Фагозоми – големи извънклетъчни продукти, вкл. микроорганизми.

� Ендозоми – извънклетъчни малки частици. Мултивезикуларни телца.

� Автофагозоми – вътреклетъчни продукти. Ако не се разградят – резидуални телца.

Процеси, в които участват:� Хетерофагия – лизиране на бактерии и др.

антигени, попаднали в клетката.� Автофагия- увредени структури на самата

клетка.� Екзоцитоза – отделяне на лизозомални

ензими за извънклетъчни процеси –остеокласти и макрофаги.

� Енергийните източници на клетката – образуване на АТФ.

� Двойномембранна структура с наличие на кристи (гребени).

� Най-многобройни в клетки, консумиращи голямо количество енергия – напречнонабраздени мускулни клетки, чернодробни кл., спермотозоиди и др.

Две мембрани с различна форма, очертаващи два различни отдела.

� Външна мембрана. Гладка, пореста, съдържа метаболитни ензими, както и траспортния белтък порин -пропускливост на мембраната.

� Вътрешна мембрана. Образува нагъвания - cristae, повишена способност за образуване на АТФ. Непропусклива за йони - изисква активен транспорт.� наличие на F1-телца –

окислително фосфорилиране.� По-голям брой кристи – висока

дихателна активност.

� Мембранни ензими –АТФ синтетаза - в елементарните частици (F1) по вътрешната мембрана

� Трансмембранен протонен градиент по вътрешната мембрана.� Обуславя се от активността на ензимите по

вътрешната мембрана� Регулира синтезата на АТФ� Образуваният АТФ се транспортира извън матрикса

чрез АДФ-АТФ антипортна система във вътрешната мембрана

� Новосинтезираният АТФ преминава в цитоплазмата през порите във външната мембрана

Митохондриални отдели.� Междумембранно пространство – съдържа

АТФ, цитохром-с, ензими.� Матрикс - заобиколен от вътрешната

мембрана. Елекронно плътни гранули, акумулиращи Са2+ и други йони.Ензими – от цикъла на Кребс,окислително разграждане на мастни к-ни и др.

� Електронограми на митохондрии

Функция. Производство на АТФ. Цикъл на Кребс, окисление на мастни киселини, окислително фосфорилиране.

� Мембранни ензими – разположени в cristaeа. Ензими на окислителното фосфорилиране и

електронен транспортб. АТФ синтетаза - в елементарни частици по

вътрешната мембрана

� Матриксни ензими от цикъла на Кребс и окислението на мастни к-ни.

Собствена ДНК и белтък-синтезираща система� Митохондриална ДНК – затворена, кръгова

молекула, кодираща синтеза на 13 полипептида, 2 рРНК и 22 тРНК. Всички пептиди са субединици на окислителното фосфорилиране.

� Останалите белтъци се кодират от ядрения геном върху цитоплазмените рибозоми и се използват за изграждане на митохондриалните мембрани.

� Размножават се чрез делене на други митохондрии през интерфазата.

� При митозата – новите клетки получават половината от майчините митохондрии.

� Броят им се регулира според нуждата.

� Променят структурата си при промяна на рН и осмотичното налягане.

� Центрозома (клетъчен център)– близо до ядрото. Съдържа две центриоли.

� Всяка центриола е изградена от 9 триплета микротубули. Означават се – A,B,C.

� Разположени са под ъгъл 900.

� Удвояват се преди клетъчното делене – процентриоли. Разполагат се в двата края на клетката, стават полюси на митотичното вретено.

� Обща характеристикаЯДРОТО е:

� най-ясно различимата клетъчна органела на хистологични препарати на интерфазна клетка.

� център на клетъчната активност.� хранилище на хромозомната

дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК).� място на синтез на рибонуклеинова

киселина (РНК).

част от двойната верига на ДНК

� Форма� сферични� издължени� налобени� бобовидни

� Брой� едно-, дву-,� многоядрени

� Размер - 4-40 µm� ядрено-цитоплазмен

индекс – 0,1

� Разположение� централно� ексцентрично� базално� сублемално

� Двойноспиралната ДНК в ядрото на еукариотната клетка е пакетирана в линейни структури наречени хромозоми.

� Целият набор от генетична информация в организма се нарича геном.

� В човешките клетки огромната част от генетичната информация се намира в ядрото; втори, много малък геном съществува и в митохондриите.

� Общ изглед1. Митотични клетки. ДНК се кондензира в

морфологично различими структури - хромозоми.2. Интерфазни клетки. Хромозомната ДНК е аморфна

структура с разлина степен на кондензация.‒ Телце на Barr - постоянно кондензирана Х хромозома в женските интерфазни клетки, видима в близост до ядрената мембрана.

� Хромозомен набор.1. Диплоидни клетки. Соматичните клетки имат

диплоиден набор от 46 хромозоми - 22 чифта автозоми и две полови хромозоми (XХ или ХY).

2. Хаплоидни клетки. Геномът на половите клетки в 23 единични хромозоми (N): 22 автозоми и 1 полова хромозома (X или Y).

� Хромозомите са изградени от хроматин -комплекс от ДНК, хистонови и нехистонови белтъци в ядрото на клетките.

1. Хистони (80%). Най-многобройните свързани с ядрената ДНК белтъци.а) 5 основни типа: Н1, Н2А, Н2В, Н3 и Н4. Последните 4 са нуклеозомни хистони.б) Богати на лизин и аргинин (+) заредени, поради което се свързат здраво с РО4

3- групи на ДНК .

2. Нехистонови белтъци (20%). Хетерогенна група, включваща структурни (участват в кондензацията на митотичните хромозоми) и регулаторни (регулаторни онкогени) белтъци и ензими (ДНК- и РНК-полимерази).

� Основна роля в пакетирането на ДНК в ядрото играят хистоните.

а. Нуклеозоми. Разтеглената ДНК има вид на “броеница”. “Зърната” са нуклеозомите, а “нишката” - линкерна ДНК.1. Нуклеозомна структура. 8 хистонови

белтъка с увита 2.5х около тях ДНК.2. Линкерна ДНК. Участъкът от ДНК между

две нуклеозоми.3. Хроматинова фибрила. Нишката от

нуклеозома-линкерна ДНК - 10 nmб. Хроматинова фибра, соленоид (30nm).

Спирално завита хроматиновата фибрила.в. Кондензирани хромозоми. Механизмите

на пакетиране не са изяснени.а. Хроматиновите фибри се закачат за нехистонови белтъци.б. Структурите се спирализират в митотична хромозома.

В интерфазното ядро съществуват хетеро-и еухроматин според степента на кондензация.

� Хетерохроматин. Силно кондензиран, транскрипторно неактивен - 90%.� Оцветява се интензивно от основни бои.� Може да се демонстрира чрез

флуоресцентни бои или реакция на Фойлген (хистохимична реакция за деоксирибозата на ДНК).

� Еухроматин. Деспирализирана част, транскрипторно активен. Седалище на иРНК, която кодира белтъците на клетката.� Повече в белтък-синтезиращи клетки,

напр. неврони.� При рутинно оцветяване с H-Е личи като

слабо оцветени области сред интензивно обагрения хетерохроматин.

Две мембрани, отделящи ядрото и цитоплазмата.

� Външна ЯМ покрита с рибозоми преминава в грЕР.

� Вътрешна ЯМ покрита от ядрена ламина.� Перинуклеарно пространство между

двата мембранни листа. Свързано е с кухината на грЕР цистерните.� Белтъците синтезирани от примембранните

рибозоми се вграждат в мембраната или се пренасят в перинуклеарното пространство.

� Белтъците несвързани с ядрената мембрана имат съдбата на тези синтезирани от грЕР.

Ядрена ламина. Фиброзна мрежа (10-20 nm) постилаща вътрешната повърхност на ядрената мембрана. Осигурява структурата и стабилността на интерфазното ядро. Посредничи за свързването на хроматина за ядрената мембрана. Прекъсната в областта на ядрените пори.

� Състав. Интермедиерни филаменти - ламинини А, В и С.� Роля в митозата. Роля при бързото разкъсване на

ядрената мембрана в началото и възстановяването й в края на митозата.

Ядрен матрикс. � Структура. Фиброзна мрежа от 10% от ядрените

белтъци, 30% от ядрената РНК, 1%-3% от ДНК и 3% ядрени фосфолипиди.

� Функция. Поддържа структурата и организация на вътреядрения отдел. Твърда фаза към която се прикрепят ензимните комплекси участващи в РНК транксрипцията и ДНК репликацията.

Комуникация между нуклеоплазма и цитоплазма.

� Структура. Цилиндрична форма, прекосява външната и вътрешна ЯМ. Външен диаметър 120nm, диаметър на вътрешния канал 9nm.1. Ядрен поров комплекс - октагонална

структура. Всяка пора >100 глобуларни белтъка.

2. ЯМ съдържа 3 000 до 4 000 пори. Броят се увеличава при транскрипторно активни клетки.

Функция. Селективен двупосочен транспорт.

� Изнасят се тРНК, рибозомни субединици и иРНК.

Внасят се ДНК- и РНК-полимерази, ген регулаторни и рибозомни протеини, хистони.

1. Пасивна дифузия. Йони и малки молекули с d=9 nm.

2. Активен транспорт. Големи и макромолекули. Рецептор-медииран транспорт изискващ АТФ. Необходим е nuclear localization signal (NLS).

б. Механизъм на транспорт.- От цитоплазма към ядро. Двустъпков процес.(а) Прикрепяне. Белтъците с NLS се свързват със

специфични цитозолни белтъци (импортини). Комплексът се прикрепя към съответен рецептор в периферията на ядрената пора.

(б) Транслокация. АТФ-зависим процес. NLS -белтък се пренася през ядрената пора, а импортина се освобождава обратно в цитоплазмата.От ядро към цитоплазма. Селективен рецептор-зависим процес (експортини).

Транскрипция на рРНК и групиране на рибозомните субединици.

� Морфология. Немембранна интрануклеарна структура, багреща се интензивно от хематоксилин и основни бои.

1. Присъства само в интерфазното ядро. � Брой 1-5 ядърца.� Размери 1-3 µm. Развити в белтък-синтезиращи

клетки.� Нуклеолонема – зърниста навита нишка, видима при

Ag импрегнация� Нуклеоларни организатори – вторични

прищъпвания на някои хромозоми (13,14,15,21,22)

2. ЕМ има хетерогенна структура с нишковидна, зърнеста и светла част.

� Функционални отдели. Синтезът на рРНК и свързването на рибозомните субединици става в определени участъци.

1. Нишковидна част. Транскрипция на рРНК от рибозомна ДНК.

2. Зърнеста част. Свързване на рРНК и рибозомните белтъци в рибозомни субединици.Рибозомните белтъци се синтезират в цитоплазмата върху свободните рибозоми и се транспортират в ядрото през ядрените пори.

3. Светлата част - съдържа ДНК, която не се транскрибира.

� Според размерите на междуклетъчното пространство и функцията:� слепващи, прикрепващи (адхезивни)� плътни, запушващи (оклузивни)� комуникативни

� Според площа от плазмалемата: � петна (макули)� ивици (зонули)� полета (фасции)

� Интердигитално свързване - нагъвания на плазмалемата.

� Прикрепващо свързване (zonula, macula adherens, десмозома и punctum) - локализирани слепващи механични контакти.По всички контактни повърхности без тази към съединителната тъкан.

Структура

� прикрепящи дискове (вътреклетъчни, десмоплакин)

� интермедиерни филаменти (кератин) - залавят се за плаките

� трансмембранни свързващи протеини (кадхерини) - вътре-и извънклетъчна част

� централен плътен участък -адхезивен участък между клетките

десмозома

Хемидесмозоми

� Между епителна клетка и базална ламина� Структурно и функционално сходни, но

химически различни от десмозомите� Структура

� прикрепящи дискове� интермедиерни филаменти� трансмембранни свързващи протеини

(интегрини) � базална ламина - ламинин

Цепковидно свързване (nexus, gap junction) - много тясно между-клетъчно пространство (3 nm)

� Електрическо и химическо междуклетъчно свързване

� Структура� конексони - белтъчни комплекси

вмъкнати в плазмалемата� конексонови двойки - в

екстрацелуларното пространство, структурна и функционална основа на gap junction

� Функция� транспорт на йони и нискомолекулни

вещества� електрични сигнали между клетките

Плътно свързване (zonulaoccludens, tight junction)

� липсва междуклетъчно пространство

� механично закрепване - поредица фокални контакти (focal kiss)

� мрежа от интрамембранни ивици и бразди, необходим е Ca2+

� бариерна функция на тъканите� поддържат клетъчния поларитет -

“молекулна ограда”