Система реактивности клетки (восприятия, трансформации и передачи сигналов)
Комплекс структур, обеспечивающий клетке свойства раздражимости и реактивности, тесно связан с плазмолеммой. Она представлен рецепторами, интегральными белками-переносчиками плазмолеммы, белковыми насосами и гликопротеинами гликокаликса. Эти структуры выполняют функции восприятия (рецепции) и передачи (трансдукции) сигналов.
Роль многих рецепторов заключается в передаче гормональных сигналов внутрь клетки на специальные белки-ферменты, которые участвуют в формировании общих и специфических ответов клеток на гормональные стимулы. Чаще всего в роли такого фермента выступает аденилилциклаза, инициирующая превращение АТФ в цАМФ, который является активатором ферментных систем, которые формируют сигнал в ответ на раздражение.
В процессе передачи сигналов участвуют белки плазмолеммы или G-белки. При связывании лиганда с рецепторной частью этого белка, возникает передача стимула на ферменты цитоплазмы. Так запускается каскад внутриклеточных биологических процессов, реализующийся как правило, изменением метаболизма клетки.
Таким образом, рецепторная функция плазмолеммы адаптирует клетку к внешним условиям, способствует восприятию регулирующих факторов и сохранению постоянства внутриклеточного гомеостаза.
С
помощью рецепторов обеспечивается
специфический (рецепторно-опосредованный)
эндоцитоз. При специфическом эндоцитозе
клетка избирательно поглощает те
вещества, к которым имеет рецепторы в
составе плазмолеммы. Рецепторы,
связываясь с лигандом, накапливаются
вокруг эндоцитозных ямок, при этом
эндосомы покрыты клатрином, что
препятствует их слиянию. В процессе
продвижения клатриновая оболочка
исчезает и эндосомы сливаются. Обязательным
является при таком эндоцитозе возвращение
рецептор-содержащего фермента мембраны
эндосомы в состав плазмолеммы.
Компартменты морфофункциональной системы внутренней метаболической среды клетки.
Внутренняя среда клетки-цитоплазма — это сложно организованная система, включающая ядро, мембранные и немембранные органеллы, включения, которые находятся во взвешенном состоянии в гиалоплазме.
Гиалоплазма — это гель с изменяющейся в зависимости от функционального состояния клетки степенью вязкости. В состав гиалоплазмы входят: белки, метаболиты, ионы, многочисленные ферменты и др. В гиалоплазме происходят процессы гликолиза, фосфорилирование, начинается ряд биосинтетических процессов.
Органеллы — это обязательно присутствующие в клетке ультрамикроскопические структуры, представляющие собой ограниченные от окружающей гиалоплазмы биологической мембраной компартменты (мембранные органеллы) или рибонуклеопротеиды, биополимеров и их комплексы (немембранные органеллы).
Ядро
В организме человека содержатся только эукариотические (ядерные) типы клеток. Безъядерные структуры (эритроциты, тромбоциты, роговые чешуйки) являются вторичными (постклеточными) образованиями, так как они образуются из ядерных клеток в результате их специфической дифференцировки.
Локализуется ядро обычно в центре клетки, но в клетках эпителиальных тканей ядра нередко сдвинуты к базальному полюсу.
Структурные элементы ядра бывают четко выражены только в определенный период клеточного цикла в интерфазе.
Классификация структурных элементов интерфазного ядра:
хроматин;
ядрышко;
кариоплазма;
кариолемма.
Хроматин представляет собой вещество, хорошо воспринимающее краситель (хромос), откуда и произошло его название. Хроматин состоит из хроматиновых фибрилл, толщиной 20—25 нм, которые могут располагаться в ядре рыхло или компактно. На этом основании различают два вида хроматина:
эухроматин — рыхлый или деконденсированный хроматин, слабо окрашивается основными красителями;
гетерохроматин — компактный или конденсированный хроматин, хорошо окрашивается этими же красителями. Факультативный гетерохроматин, который расположен в клетках женского организма — это тельца Барра.
Ядрышко — сферическое образование (1—5 мкм в диаметре) хорошо воспринимающее основные красители и располагающееся среди хроматина. В одном ядре может содержаться от 1 до 4-х и даже более ядрышек. В молодых и часто делящихся клетках размер ядрышек и их количество увеличены. Ядрышко не является самостоятельной структурой. Оно формируется только в интерфазе в определенных участках некоторых хромосом — ядрышковых организаторах, в которых содержатся гены, кодирующие молекулу рибосомальной РНК.
Микроскопически в ядрышке различают:
фибриллярный компонент — локализуется в центральной части ядрышка и представляет собой нити рибонуклеопротеида (РНП);
гранулярный компонент — локализуется в периферической части ядрышка и представляет скопление субъединиц рибосом.
Кариолемма (нуклеолемма) — ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы (барьерная функция), в то же время обеспечивает регулируемый обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядерная оболочка принимает участие в фиксации хроматина.
Кариолемма состоит из двух билипидных мембран — внешней и внутренней ядерной мембраны, разделенных перинуклеарным пространством, шириной от 25 до 100 нм. В кариолемме имеются поры, диаметром 80—90 нм. В области пор внешняя и внутренняя ядерные мембраны переходят друг в друга, а перинуклеарное пространство оказывается замкнутым. Просвет поры закрыт особым структурным образованием — комплексом поры, который состоит из фибриллярного и гранулярного компонента.
Функции ядер соматических клеток:
хранение генетической информации, закодированной в молекулах ДНК;
репарация (восстановление) молекул ДНК после их повреждения с помощью специальных репаративных ферментов;
редупликация (удвоение) ДНК в синтетическом периоде интерфазы;
передача генетической информации дочерним клеткам во время митоза;
реализация генетической информации, закодированной в ДНК, для синтеза белка и небелковых молекул: образование аппарата белкового синтеза информационной, рибосомальной и транспортной РНК.
Функции ядер половых клеток:
хранение генетической информации;
передача генетической информации при слиянии женских и мужских половых клеток.