Компартменти поділяються на дві основні групи - генеральні та спеціалізовані. Виконувані ними функції також поділяються на генеральні та спеціалізовані.
Генеральні мікрокомпартменти потрібні для життєдіяльності клітини, оскільки на їх основі здійснюються основні функції. Наприклад, функції зберігання, відтворення та процесинг генних послідовностей, а також функції біогенезу клітинних структур, транспорту та метаболізму.
У будь-якій клітині існує два генеральні мікрокомпартменти, розділені унітарною мембраною - цитоплазматичний та екзоплазматичний. Бактерії, що мають грамнегативний морфотип, мають ще й третій генеральний мікрокомпартмент – периплазматичний, який розташований між цитоплазматичною мембраною та зовнішньою мембраною.
Усередині цитоплазматичного генерального мікрокомпартменту знаходяться множинні генеральні мікрокомпартменти, позбавлені власної мембранної межі. До них відносяться органели трансляції – рибосоми, а також близькі до них за розмірами органели посттранскрипційного та посттрансляційного процесингу – дергадосоми, шаперонини та протеасоми.
Спеціалізовані мікрокомпартменти виконують адаптивні функції, і їхня присутність у клітині не є умовою збереження життєздатності.
Спеціалізовані мікрокомпартменти знаходяться всередині генеральних мікрокомпартментів, відповідно вони поділяються на
- цитоплазматичні компартменти
- периплазматичні компартменти
- екзоплазматичні компартменти
Іноді спеціалізований мікрокомпартмент розміщується відразу в кількох генеральних компартментах, тобто має змішану локалізацію. Одним з прикладів цього служить джгутик, що обертається.
Див. також
Посилання
Піневич А.В. Мікробіологія: Біологія прокаріотів, том I, видавництво СПбГУ, 2006
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Клітинний компартмент" в інших словниках:
Клітинна стінка грамнегативних бактерій Періплазматичний простір відокремлений компартмент клітин грамнегативних … Вікіпедія
Клітинна стінка грамнегативних бактерій Периплазматичний простір відокремлений компартмент клітин грамнегативних бактерій. Являє собою обсяг, укладений між плазматичною та зовнішньою мембранами. Вміст ... Вікіпедія
Фотографія зроблена трансмісійним електронним мікроскопом. Клітинні покриви ціанобактерії Phormidium uncinatum. Клітинні покриви (CW) складається з, цитоплазматичної мембрани (CM), пептидогл … Вікіпедія
Цей термін має й інші значення, див. Клітина (значення). Клітини крові людини (РЕМ) … Вікіпедія
Цей термін має й інші значення, див. Білки (значення). Білки (протеїни, поліпептиди) високомолекулярні органічні речовини, що складаються з ланцюжка, що з'єднуються, пептидним зв'язком альфа амінокислот. В живих організмах ... Вікіпедія
Кристали різних білків, вирощені на космічній станції «Мир» та під час польотів шатлів НАСА. Високоочищені білки за низької температури утворюють кристали, які використовують для отримання моделі даного білка. Білки (протеїни, … … Вікіпедія
Термін Біологія був запропонований видатним французьким натуралістом і еволюціоністом Жаном Батистом Ламарком в 1802 для позначення науки про життя як особливе явище природи. Сьогодні біологія є комплексом наук, що вивчають… … Вікіпедія
Ця стаття присвячена методу лікування. Про патологічний стан див. Емболія. Мікрофотографія емболізаційного матеріалу в артерії нирки, видаленої у зв'язку з онкозами.
1. Про сутність живого. Нуклеопротеїдні комплекси. Еволюція уявлень про хімічну сутність життя.
Ф.Енгельс: «Життя – спосіб існування білкових тіл»
Життя – активна форма існування матерії; період існування окремо взятого організму з його виникнення до старості.
Нач XX ст. академік Кольцов - гіпотеза "Особливих кільцевих молекул білків"
ДНК як хімічний соед-е ідентифіковано ще XIX в. Мішер.
Досвід Гріффітса 1926 - феномен трансформації (у феномені трансформації два учасники: бакт і чужорідний ДНК, к-а змін св-ва бактерії. ТФ - трансформуючий фактор - з убитого S-штаму викликав пре-е R-штаму в S-штам)
Гріффітс не зміг визначити хімічну природу ТФ.
1944-лаб-я Евері - експериментальні докази - ТФ ідентичний ДНК.
R + миша – живий; S + миша - мертвий; S(t) + миша – живий; S(t) + R - мертвий
У живих системах 3 потоки: ЕНЕРГІЇ, РЕЧОВИНИ ТА ІНФОРМАЦІЇ, кіт. підкоряються законам термодинаміки. 1 ЗАКОН: У плані енергії не можна виграти (переходить з 1 речей до іншого) 2 ЗАКОН: У плані енергії не можна залишитися «при своїх» (при переході енергії її частина губиться, виділяється у вигляді тепла)
Нуклеї к-ти (ДНК, РНК) та білки є субстратом життя. Ні нуклеїн к-ти, ні білки окремо є субстратами життя. Тому вважають, що субстратами життя є нуклеопротеїди. Немає живих систем, які їх не містять (від вірусів до людини). Проте вони є субстратом життя лише коли перебувають і функціонують у клітині, Поза клітинами – це звичайні хіміч з'єд-я. Отже, життя – це взаємод-е нуклеїн к-т і білків, а живе – те, що містить самовідтворювальну молекулярну систему у вигляді механізму активного відтворення синтезу нуклеїнових кислот і білків. Життя існує у вигляді нуклеопротеїдних комплексів.
2. Клітина – мініатюрна біосистема. 5 ознак живих систем.
(див 1 пит)
Клітина – це самостійна біосистема, рівень організації живої матерії, кіт властиві прояви основних властивостей живого: 5 ознак живих систем:
1. Відкритість (живі системи обмінюються з довк середовищем енергією, речовинами, інформацією) 2. Самооновлення (системи еволюціонують у часі) 3. Саморегуляція (гомеостаз; системи не вимагають регуляції з поза) 4. Самовідтворення
Клітина являє собою одиницю будови, розвитку та розмноження організмів -самокерована система. Керуюча генетична система клітини представлена складними макромолекулами - нуклеїновими кислотами (ДНК та РНК). Клітина може бути тільки як цілісна система, неподільна на частини. Цілісність клітини забезпечують біологічні мембрани. Клітина – елемент системи вищого рангу – організму. Частини та органоїди клітини, що складаються зі складних молекул, є цілісними системами нижчого рангу. Клітина розглядається як загальний структурний елемент живих організмів. Клітинна теорія - одне з загальновизнаних біологічних узагальнень, що стверджують єдність принципу будови живих організмів.
Сучасна клітинна теорія включає такі основні тези: 1. Клітина – одиниця будівлі (всі живі істоти складаються з клітин).
2. Клітина – одиниця життєдіяльності (всі клітини подібні за будовою, хімічним складом та життєвим функціям).
3.Клетка - дрібна одиниця живого (кожна клітина реалізує все св-ва живого)
4. Клітина – одиниця розмноження (кожна клітина виникає з клітини) – Р.Вірхов
3. Клітина – елементарна одиниця живого. Відмітні ознаки про- та еукаріотичних клітин.
Клітина – елементарна одиниця живого, основна одиниця будови, функціонування, розмноження та розвитку всіх живих організмів. Клітина є біосистемою, якій притаманні всі ознаки живих систем.
|
Параметри порівняння |
Прокаріоти (ядра немає) |
Еукаріоти (є ядро) |
|
Організми |
Архебактерії, еубактерії (ціанобактерії, зелені синтезуючі бактерії; сірчані, метаноутворюючі) |
Гриби, рослини, тварини |
|
Розміри клітини | ||
|
Генетичний матеріал |
2-х ланцюжкова Кільцева молекула ДНК, що знаходиться в нуклеоїді та плазмідах. Відсутні білки-гістони. Стійкий до антибіотиків. |
Лінійна ДНК організована за участю великої кількості білків у хромосоми і укладена в ядро; мітохондрії та пластиди мають власну кільцеву ДНК. Є білки-гістони. |
|
Поверхневий апарат |
Мембрана і надмембранні структури (міст Муреїну в клітку стінки, переважання білків над ліпідами. Мезосома-вп'якування мембрани всередину для збільшення поверхні. |
Плазматич.мембрана, надмембр.і субмембр.комплекс (білки, фосфоліпіди, напівінтегральні білки, глікокалікс, фурмент ф.-у тварин; у рослин-целюлоза). |
|
Цитоплазма |
Не поділена на компартменти, не містить мембранних органоїдів та волокон цитоскелету |
Є цитоскелет, що організує цитоплазму і забезпечений рух; знаходиться багато мембранних органел. |
|
Немембр.структури: Цитоскелет Рибосоми |
+(мікротрубочки, мікрофіламенти, проміж.філаменти) 80S(крупніше, ніж ) |
|
|
Двомембр.стр-ри Мітохондрії Пластиди |
-(Задатки. Замість них-лізосоми) -(АТФ та фотосинтез-в вирощує кл.) |
+ (Мають власні рибосоми та кільцеву ДНК) + |
|
Одномембр.стр-ри ЕПС Ап-т Гольджі Лізосоми Пероксисоми Вакуолі Включення |
- (ніяких немає) Білки + малі молоки, запит реч-ми |
+ (все є) (у рослинній клітині) краплі жиру, крохмаль/глікоген |
|
Спосіб розподілу |
Бінарний поділ, перетяжка, кон'югація. Амітоз. |
Мітоз, мейоз, амітоз |
|
Рух |
Джгутик (з одного білка фібриліну) з білка-флагміну |
Джгутики, вії, псевдоподії (у найпростіших) з білка-тобуліна |
|
Особливості метаболізму |
Здатність фіксувати молек.азот. Дихання (аеробне та анаеробне), хемосинтез та фотосинтез |
Дихання, фотосинтез у росл., харчування (аеро- та анаероби, автотрофи-хемо та фото, гетеротрофи) |
4. Принцип компартментації. Біологічна мембрана
Висока впорядкованість внутрішнього вмісту клітини досягається шляхом компартментації її обсягу - підрозділи на відсіки, що відрізняються деталями хімічного складу. Компартментація – просторовий поділ речовин та процесів у клітині. Компартменти – відсіки, осередки – ядро, мітохондрію, пластиди, лізосоми, вакуолі, т.к. образ мембрани.
Рис. 2.3. Компартментація об'єму клітини за допомогою мембран:
1 -ядро, 2- шорстка цитоплазматична є, 3- мітохондрія, 4- транспортна цитоплазматична бульбашка, 5- лізосома, 6- пластинчастий комплекс, 7 - гранула секрету
Біліпідний шар – гідрофобні хвости – всередину, гідрофільні головки – назовні.
Мембранні білки:
Мембранні ліпіди:
Ф-ції мембрани:бар'єрна (захищає всередину вміст клітини), підтримує постійну форму кл-ки; забезпечує зв'язок клітин; пропускає всередину кл-ки необхідні в-ва (обирають проник-ть - мол-ли та іони проходять через мембрану з різною швидкістю, чим більший розмір, тим менше скор-ть).
Властивості мембрани:
Біліпідний шар здатний до самоскладання;
Увелич-е пов-ти мембрани рахунок вбудовування в неемембранних бульбашок (везикул);
Білки та ліпіди асиметрично розташовані в площині мембрани;
Білки та ліпіди можуть переміщатися в площині мембрани в межах шару (латеральне переміщення);
Зовнішньо і всередину пов-ти мембрани мають різний заряд.
Мембрана забезпечує поділ заряджених частинок та підтримання різниці потенціалів
5. Принцип клітинної компартментації. Організація та властивості біологічної мембрани. Історія вивчення.
4 питання.
Історія вивчення :
1902, Овертон знаходить ліпіди у складі пзазматичної мебрани.
1925, Гортер і Ґрендел показують наявність подвійного шару ліпідів у мембрані еритроцитів.
1935, «бутербродна» модель Даніеллі та Давсона (ліпідний бішар між двома шарами білків)
Накоп-е фактів, незрозумілих з позиції «бутербродної» мембрани (мембрани дуже динамічні)
1962, Мюллер створює пласку модель штучної мембрани 1957-1963, Робертсон формулює поняття елементарна біологічна мембрана.
1972, створення Зінгером та Ніколсоном рідинно-мозаїчної моделі мембрани.
6. Структурна організація та властивості біологічних мембран.
5 питання
7. Мембранні білки та ліпіди.
Мембранні білки:
периферичні (примикають до біліпідного шару) – зв'язок із ліпідними головками за допомогою іонних зв'язків; легко екстрагуються з мембран.
інтегральні білки (пронизливі - мають канали-пори, через які проходять водорозчинні в-ва; занурені білки (напівінтегральні) - пронизують наполовину) - взаємодіють з ліпідами на основі гідрофобних зв'язків.
Мембранні ліпіди:
фосфоліпіди - ост-к ж.к. - Ідеальний компонент для реалізації бар'єрної ф-ції
гліколіпіди - ост-к ж.к. + ост-к а/к
холестерол - стероїдний ліпід, обмеживши рух-ть ліпідів, зменшує плинність, стабілізує мембрану.
8. Явище осмосу в рослинних та тваринних клітинах.
Енергія АТФ, безпосередньо або будучи перенесена на інші макроергічні сполуки (наприклад, креатинфосфат), у різноманітних процесах перетворюється на той чи інший вид роботи. Одна з них осмотична (підтримка перепадів концентрації речовин)
Осмос - дифузія (пересування мол-л по градієнту конц-ції - з обл вис конц в обл низк конц) води через напівпроникнення мембрани.
У ріст кл-ці:Плазмоліз (коли спекотно) - відтік води, вміст-е кл-ки стискається і відходить від кліт стінки. Деплазмоліз (прохл-но + полити) - кл-ки набух і притиск до кліт стінки, підчин тургорному тиску (тургор - всередину гідростатич тиск, що викликає натяж-е кл стіни). Клітинна стінка здатна розтягуватися до певної межі, після чого чинить опір - витіснення води з клітин відбувається з такою ж швидкістю, з якою вона в них надходить. (! Міцність клітинної стінки не дає раст. Кліткам, на відміну від тварин, луснути під натиском).
Живий кл-ке:ізотоніч р-р – норма, гіпертон р-р – зморщив-е, гіпотоніч р-р – набух-е, потім лопаються-лізис.
Рис. 1. Осмос у штучній системі. Трубку, що містить розчин глюкози і закриту з одного кінця мембраною, що пропускає воду, але не пропускає глюкозу, опускають закритим кінцем у посудину з водою. Вода може проходити через мембрану в тому та в іншому напрямку; однак молекули глюкози в трубці заважають руху сусідніх молекул води, і тому більше води входить у трубку, ніж виходить із неї. Розчин піднімається в трубці доти, доки тиск його стовпа стане достатнім для того, щоб витісняти воду з трубки з такою ж швидкістю, з якою вона надходить усередину.
Осмос - процес однобічного проникнення молекул розчинника через напівнепроникну мембрану у бік більшої конц. розчиненого реч-ва. Чому залежить осмос? по-перше, від загальної концентрації всіх розчинених частинок по обидва боки від мембрани, а по-друге від тиску, створюваного кожним "р-ром" (поняття осмотичного тиску: такий тиск на розчин, обумовлений прагненням системи (ну тобто). клітини) вирівняти конц.р-ра в обох середовищах, розділених мембраною). Наявність води потрібна для норм. протікання всіх ппроцесів, і саме завдяки осмосу відбувається "обводнення" клітин та структур. У КЛІТИН НЕМАЄ СПЕЦ, МЕХАНІЗМУ ДЛЯ НАСКОТУВАННЯ І ВІДКАЧУВАННЯ ВОДИ НЕПЕРЕДІЙНО! - тому приплив та відтік води регулюється зміною конц. речей-в. Клітинна стінка здатна розтягуватися до певної межі, після чого чинить опір - витіснення води з клітин відбувається з такою ж швидкістю, з якою вона в них надходить. (! Міцність клітинної стінки не дає раст. Кліткам, на відміну від тварин, луснути під натиском).
9. Особливості будови рослинних клітин. Осмотичні властивості рослинних клітин.
Особливо стрункий вирощує кл-к: жорсткий целюлозопектин стінка,пластиди, вакуолі з клітком соком.
Жорсткість кл стінки запобігти надміру набух-я і розриву, зумовив втрату спос-ти до пересування-ю. За рахунок зростання вакуолі повів розмір кл-ки, ігор важливу роль у регуляції поступл-я води в кл-ку, вміст вирощує антибіотики, к-і вбивши мікроорг-ми і мікроскопічні гриби. Пластиди-неоднорідна група органел ростить кл-ки (хлоропл-ти, хромопл-ти та лейкопласти)
Фотос-з -синт-з складний орг в-в з неорг приучаст сон світла Світло фаза 1-поглин-е світла хлорофілом, збуджує його е.2-возбужде переміщ по ланцюгу переносу, віддаючи зайвий енергій на синтез АТФ 3- фотоліз води (підсумок-синтез АТФ+фотоліз води з виділ О2) Темн фаза 1-уловлів-ся СО2 2-синтез глюкози з СО2 з пом енерг АТФ
Відмінність рослинної від тваринної клітини: Вакуоль. Окруж.мембраной-стонопласт.Компартмент, пов'язаний з нерухомий спосіб життя вирощує кл+ПЛАСТИДИ(хлоропласти, хромопласти, лейкопласти) Функції:
Накопичувальна (вода, глю, к-ти, фруктоза) + непотрібні і невиводні реч-ва Алкалоїди-біологіч. Активні реч-ва; Пігменти (забарвлення залежить від рН)
Підтримка осмотичного тиску (Тургор)
Захисна (Бактеріологічні св-ва-фітонциди)
Ферментативна (роль мезосоми)
Немає клітинного центру! Не здатна до фагоцитозу (заважає кліт. стінка)! Механіч міцність кліт.стінок дозволяє сущ в гіпотонічному середовищі, де в кл ОСМОТИЧНИМ шляхом надходить вода. У міру надходження води в клітину виникає тиск, що перешкоджає подальшому пост води. Надлишковий гідростатичний тиск у клітині-ТУРГОР-забезпечення росту, збереження форми рослиною, визначення положення в просторі, протистояння механічним впливам.
Еукаріотичні клітинибільше прокаріотичних і складніше влаштовані, у яких більше різних органел. Нерідко еукаріотичні клітини порівнюють з фабрикою, де кожна машина і кожен робітник виконують свою роботу, але все це разом є якоюсь єдиною метою.
Вища ефективність досягається за рахунок « поділу праці». У клітині кожна органела виконує свою особливу функцію, що визначається її структурою та її біохімічними потенціями.
Мітохондрії, наприклад, грають роль «силових станцій клітини» - вони постачають енергію у вигляді аденозинтрифосфата (АТФ), який синтезується у процесі дихання. Специфічна будова мітохондрій дозволяє їм робити це дуже ефективно.
Клітинабудучи єдиним цілим, проте фактично розділена на окремі відсіки, або компарменти.
Нерідко таку компартменталізацію забезпечують клітинні мембрани. Більшість органел оточено мембранами. Ці виконують ту саму функцію, що і плазматична мембрана, що регулює обмін хімічними речовинами між клітиною та її оточенням; завдяки цим мембранам у кожній органелі зберігається свій власний унікальний набір хімічних речовин і протікають особливі, властиві лише їй хімічні реакції. Електронний мікроскоп надав можливість ознайомитися з більш тонкою структурною організацією клітини, про що ми говоритимемо у відповідній статті.
Одиниці виміру клітини
Перш ніж перейти до розгляду окремих структур клітини, корисно згадати, що клітини надзвичайно малі, і перерахувати ті одиниці виміру, якими ми користуватимемося за її описі. Найчастіше вживані для цієї мети одиниці виміру зведенів таблиці.
На малюнку зображено бактерії на кінчику шпильки, Діаметр якого становить близько 100 мкм (мкм - буквене позначення мікрометра). Нижня межа того, що ще може розрізнити неозброєне око людини, - 50-100 мкм. Найтонше волосся на тілі людини має діаметр близько 30 мкм. Розмір еукаріотичних клітин дуже сильно коливається (найбільші клітини водоростей досягають у діаметрі 50 мм!), але в середньому діаметр тварин клітин дорівнює приблизно 20, а рослинних – 40 мкм.
Середній діаметр мітохондрійі бактерій дорівнює 1 мкм (це корисно запам'ятати як зручну міру для порівняння). Найдрібніші клітинні органели рибосоми мають у діаметрі близько 20 нм. Діаметр нитки ДНК дорівнює 2 нм, а найменшого атома (атома водню) – 0,04 нм.
Еукаріотичні клітини поділені на функціонально різні, оточені мембранами області – компартменти. Внутрішньоклітинні мембрани замикають близько половини загального обсягу клітини на ці окремі внутрішньоклітинні компартменти.
Внутрішні мембрани еукаріотичної клітини уможливлюють функціональну спеціалізацію різних мембран, що є вирішальним фактором у розділенні безлічі різних процесів, що протікають у клітині.
Внутрішньоклітинні компартменти, загальні всім еукаріотичних клітин, показані на рис. 8-1.
Близько половини всіх мембран клітини обмежують схожі на лабіринт порожнини.
Нарешті, пероксисоми є маленькі бульбашки, що містять безліч окисних ферментів.
Кожен новостворений білок органел проходить від рибосоми до органели особливий шлях, який визначається або сигнальним пептидом, або сигнальною ділянкою. Сортування білків починається з первинної сегрегації, за якої білок або залишається в цитозолі, або переноситься в інший компартмент. Білки, що потрапляють в ЕР, зазнають подальшого сортування в міру того, як вони переносяться в апарат Гольджі і потім з апарату Гольджі в лізосоми, секреторні бульбашки або до плазматичної мембрани. Деякі білки залишаються в ЕР та різних цистернах апарату Гольджі. Білки, призначені для інших компартментів, мабуть, потрапляють у транспортні бульбашки, які відшнуровуються від одного компартменту та зливаються з іншим.
Коли клітина відтворюється та ділиться, вона має подвоювати свої мембранні органели. Зазвичай це відбувається шляхом збільшення розмірів цих органел при включенні нових молекул. Збільшені органели потім діляться і розподіляються за двома дочірніми клітинами.
Для формування мембранних органел недостатньо лише інформації ДНК, що визначає білки органел. Необхідна також "епігенетична" інформація. Ця інформація передається від батьківської клітини потомству з органелою. Ймовірно, така інформація необхідна для підтримки компартментації клітини, тоді як інформація, що міститься в ДНК, необхідна для розмноження нуклеотидних та амінокислотних послідовностей.
Завантаження...