Структурные компоненты эукариотической клетки

Клетка. Строение и взаимодействие клеточных элементов. Элементы клеточной патологии.

(В составлении лекции принимали участие проф. Семёнов В.В., асс. Кошпаева Е.С., асс. Колочкова Е.В.)

РАССМАТРИВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. Структурные компоненты клетки.

2.1. Плазматическая мембрана и её роль в жизнедеятельности клетки.

2.1.1. Строение плазматической мембраны.

2.1.2. Функции плазматической мембраны.

а. Транспортная функция.

б. Перенос информации через плазматическую мембрану.

2.1.3. Участие компонентов мембран (липидов, белков и гликопротеинов) в патологических процессах.

а. Перекисное окисление липидов.

б. Фосфолипазная активность.

в. Гликопротеины и опухолевой процесс

2.2. Эндоплазматическая сеть.

2.3. Комплекс Гольджи.

2.4. Лизосомы.

2.5. Рибосомы.

2.6. Митохондрии.

2.7. Клеточный центр.

2.8. Ядро-система управления клеткой.

2.8.1. Ядерная оболочка.

2.8.2. Нуклеоплазма (кариолимфа, ядерный сок).

2.8.3. Морфо-функциональная характеристика и классификация хромосом.

а. Хроматин – эухроматин и гетерохроматин.

б. Нуклеосома.

2.8.4. Ядрышко.

2.8.5. Ядерный матрикс.

2.9. Цитоплазматические включения.

а. Трофические включения.

б. Секреторные.

в. Пигментные.

г. Экскреторные.

В этой лекции мы отойдём от традиционного изложения морфо-функциональных (структуры и функции) особенностей клетки, которые были характерны для школьной методики преподавания. Основной упор мы сделаем на функциональную сторону поведения клетки и её элементов. При этом мы исходим из трёх важных в медицинской биологии принципов. Во-первых, клетка, как целостная система находится не во внешней природной среде, а внутри целостного организма, в своеобразной жидкой межклеточной среде. И это не случайно. Эволюция живого началась в водной среде. Практически все основные морфологические образования клетки эволюционировали в водной среде. К ней они адаптированы. После перехода на сушу, в газовую среду, необходимо было существенно менять всю приспособленную к водной среде организацию живого. Сейчас трудно предположить в силу каких причин эволюция в газовой среде у вышедших на сушу организмов не смогла полностью исключить все приспособления, которые организмы получили находясь в жидкой среде. Возможно, эволюция в газовой среде потребовала таких коренных перестроек в живых системах, адаптированных к водной среде, что они были просто не совместимы с жизнью. По другому варианту эволюция организмов, приспособленных к водной среде была невозможна в газовой. То-ли были какие-то ещё причины, но в любом случае Природа пошла на компромисс – вышедшие на сушу организмы заключили в себе среду первичного океана, к которому они адаптированы. Фактически кровь, лимфа, межклеточная жидкость по своему составу напоминает колыбель нашего развития, первичный океан в котором проходил первый этап нашей эволюции. Клетка, находясь внутри организма, практически не соприкасается с внешней средой; вся её деятельность проходит в межклеточной жидкости, которая обеспечивает не только существование клетки, но и является инициатором перестройки её метаболизма. Эта перестройка переводит клетку на новый режим жизнедеятельности, в иное функциональное состоянии. Однако такой переход возможен в результате второго важного принципа – строение и функции субклеточных органоидов клетки не строго детерминированы, они пластичны, способны изменяться в определённых пределах. А поскольку внутриклеточные элементы участвуют в различных биохимических процессах, любые изменения структуры клетки непременно приведут к изменению выполняемых этой структурой функций. Для живого характерным является то, что один и тот же клеточный элемент может выполнять несколько функций. Например, это хорошо иллюстрируется ниже при перечислении функций, например, органоидов. И, наконец, необходимо помнить третий принцип:- все внутриклеточные элементы и процессы представляют собой единую взаимосвязанную систему,эту совокупность элементов и процессов можно представить как своеобразную сеть, в которой изменение одной ячейки или узла приводит к изменению всей внутриклеточной организации и её функции. Этот принцип имеет большое значение в медицине, поскольку иногда возникающие изменения настолько сильны, что слаженная внутренняя организация клетки нарушается. В этом случае процессы ответственные за саморегуляцию, адаптацию и другие клеточные функции могут стать ареной для развития патологии, вначале на уровне внутриклеточных элементарных структур и процессов, затем на уровнепатологии всей клетки, как элементарной саморегулирующейся живой системы, а затем на уровне клеточных образований, объединённых конечной функцией.

Структурные компоненты эукариотической клетки

На внешней стороне клетки (рис. 1) располагается наружная плазматическая мембрана, которая отделяет клетку от внешней среды. Под ней располагаются цитоплазма и ядро. Ядро не всегда находится в центре клетки. В тех случаях, когда в одной части клетки осуществляется интенсивная работа, например. идёт активный процесс всасывания пищевых веществ с затратой энергии, ядро сдвинуто к противоположному «нерабочему» отделу клетки, а в «рабочем» отделе концентрируются митохондрии. Цитоплазма и ядро, в свою очередь, состоят из нескольких компонентов, которые представлены на рисунке 1.

В основе структурной организации клетки лежит мембранный принцип. Это означает, что мембраны составляют существенную часть в строении клетки. Они отделяют клетку от окружающей межклеточной среды, делят клетку на отдельные отсеки – компартменты. В этих изолированных участках размещены специфические метаболические процессы. Такое разграничение в эволюции повысило организацию клетки, но этим не закончилось. С течением времени некоторые биохимические процессы в компартментах стали настолько специфическими, что появилась необходимость в создании более изолированных, почти автономных структур - органоидов. К органоидам, имеющим мембрану, относятся митохондрии, пластиды, лизосомы, эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. На этих плацдармах разместились жизненно важные для организма процессы. Одновременно создавались структуры, не имеющие мембранной оболочки, но так же выполняющих определённые клеточные функции – рибосомы, клеточный центр и др. В то же время цитоплазма клетки остаётся изолированной мембраной эндоплазматической сети, хотя и не полностью, на отдельные отсеки, в которых так же локализуются определённые звенья клеточного метаболизма, например, гликолиз. Все биомембраны построены примерно одинаково, поэтому рассмотрим строение только плазматической мембраны.

Ядрышко

Липиды Ядерный сок

Белки Гиалоплазма

Органоиды Хромосомы

Полисахариды Включения

Ядерная мембрана

Рис. 1. Общий план строения эукариотической клетки.