Строение, роль и образование пероксисом

Пероксисомы представляют собой небольшие органеллы, присутствующие в эукариотических клетках. Сотни этих круглых органелл можно обнаружить в клетках растений и животных. Пероксисомы окружены одной мембраной и содержат ферменты, которые продуцируют перекись водорода в качестве побочного продукта. Ферменты разлагают органические молекулы через реакции окисления, производя в процессе перекись водорода. Перекись водорода токсична для клетки, но пероксисомы также содержат фермент, который способен превращать перекись водорода в воду. Пероксисомы участвуют по меньшей мере в 50 различных биохимических реакциях в организме. Типы органических полимеров, которые разрушаются пероксисомами, включают аминокислоты, мочевую кислоту и жирные кислоты. Пероксисомы в клетках печени помогают детоксифицировать алкоголь и другие вредные вещества путем окисления. Функция пероксисом В дополнение к участию в окислении и разложении органических молекул пероксисомы также участвуют в синтезе важных молекул. В клетках животных пероксисомы синтезируют холестерин и желчные кислоты (продуцируемые в печени). Определенные ферменты в пероксисомах необходимы для синтеза специфического типа фосфолипида, который необходим для построения тканей сердца и головного мозга. Пероксисомальная дисфункция может привести к развитию расстройств, влияющих на центральную нервную систему, поскольку периоксомы участвуют в производстве липидного покрытия (миелиновой оболочки) нервных волокон. Большинство нарушений пероксисом являются результатом мутаций генов, которые наследуются как аутосомно-рецессивные заболевания. Это означает, что люди наследуют две копии аномального гена, по одному от каждого родителя. В растительных клетках пероксисомы превращают жирные кислоты в углеводы для метаболизма в прорастающих семенах. Они также участвуют в фотодыхании, которое происходит, когда уровни углекислого газа в листьях растений становятся слишком низкими. Фотоспирация сохраняет углекислый газ за счет ограничения количества CO2, доступного для использования при фотосинтезе. Образование пероксисомПероксисомы воспроизводятся аналогично митохондриям и хлоропластам, поскольку они обладают способностью собираться и размножаться путем деления. Этот процесс называется пероксисомным биогенезом и включает в себя создание пероксисомальной мембраны, потребление белков и фосфолипидов для роста органелл, а также новое образование пероксисом путем деления. В отличие от митохондрий и хлоропластов, пероксисома не имеет ДНК и должна принимать белки, вырабатываемые свободными рибосомами в цитоплазме. Поглощение белков и фосфолипидов увеличивает рост, и новые пероксисомы образуются в результате разделения расширенных пероксисом.

Клетка как открытая живая система: потоки вещества, энергии и информации в клетке, их связь с различными клеточными структурами.

Клетка – открытая живая система, которая обменивается с окружающей средой тремя потоками: вещества, энергии и информации.

Обмен веществ клетки нужен для постоянного самообновления ее белков и структурных компонентов, клетка получает из окружающей среды пластический материал, из которого строится тело или производится определенная работа. Для процесса самообновления и совершения работы нужна энергия, универсальным источником энергии является АТФ. Поток веществ и энергии тесно связаны между собой в единый процесс внутриклеточного метаболизма. Метаболизм представлен 2 каскадами: анаболизм и катаболизм. Ассимиляция (анаболизм) или пластический обмен – усвоение необходимых для организма веществ и превращение их в соединения, аналогичные компонентам этого организма и необходимые для его жизнедеятельности. Диссимиляция (катаболизм) или энергетический обмен – при котором образованные и накопленные при ассимиляции сложные органические соединения разлагаются до более простых соединений или конечных продуктов с постепенным высвобождением энергии, без которых невозможен биосинтез.

Поток энергии у представителей разных групп организмов обеспечивается механизмами энергоснабжения —брожением, фото- или хемосинтезом, дыханием.

Центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он включает реакции расщепления глюкозы, жирных кислот, аминокислот, а также использование выделяемой энергии для образования АТФ. Энергия АТФ, непосредственно или будучи перенесена на другие макроэргические соединения (например, креатинфосфат), в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, ре-гуляторную. Среди органелл животной клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, выполняющим функцию окислительного фосфорилирования, а также матриксу цитоплазмы, в котором протекает процесс бескислородного расщепления глюкозы — анаэробный гликолиз

АППАРАТ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ПЕРЕВАРИВАНИЯ: ЭНДОСОМЫ И ЛИЗОСОМЫ

Аппарат внутриклеточного переваривания представлен сист мой особых органелл – мембранных пузырьков с кислым содержимым эндосом (от греч. tndo – внутри и soma – тело) и лизосом (от греч. lysis1у – разрушение и soma – тело), которые обеспечивают катаболические процессы в цитоплазме клетки (рис. 3-11). Функция аппараг, внутриклеточного переваривания состоит в регулируемом внутри клеточном расщеплении макромолекул внеклеточного и внутриклеточного происхождения.

Содержание эндосом и лизосом неодинаково в клетках разных типов; оно максимально в тех из них, которые активно осуществляют пиноцитоз и фагоцитоз с последующим перевариванием захваченного материала (в фагоцитах, остеокластах, антиген-представляющих клетках некоторых эпителиоцитах).

Объединение эндосом и лизосом в единую систему основано на наличии в их мембране АТФ-зависимого протонного насоса, вызывающего закисление среды внутри этих органелл. Низкие значения рН активируют ферменты – кислые гидролазы, которые транспортаруются особыми гидролазными пузырьками, образующимися в комплексе Гольджи.

Мембрана зндосом и лизосом (толщиной около 6 нм) помимо наличия протонного насоса обладает рядом другах важных свойств: 1) она содержит рецепторы, обусловливающие ее связывание с мембраной гидролазных и транспортных пузырьков, а также фагосом, 2) обеспечивает свободную диффузию низкомолекулярных продуктов переваривания макромолекул в гиалоплазму, (3) в неповрежденном состоянии представляет собой барьер, резистентный к действию литических ферментов и препятствующий их утечке в гиалоплазму.

Эта мембрана стабилизируется гормонами кортикостероидами, а ее повреждение (в результате осмотического воздействия, замораживания-оттаивания, действия ультразвука, высокой температуры, некоторых веществ и др.) приводит к разрушению клетки вследствие самопереваривания литическими ферментами.