Клетка, компартменты

Важную роль в регуляции внутриклеточного обмена играет компартментализация, т. е. разграничение метаболизма в разных пространственно разграниченных мембраной участках клетки (компартментах). Избирательная проницаемость мембран определяет судьбу ряда метаболитов. Скорость трансмембранного переноса веществ, их взаимодействие с мембраной служат сигналом для изменения состояния клетки, направленности в ней метаболических путей (табл. 27.1). [c.448]

Прокариоты не имеют окруженного мембраной ядра. ДНК в виде замкнутой в кольцо молекулы свободно располагается в цитоплазме. Эта бактериальная хромосома содержит всю необходимую для размножения клетки информацию. Кроме того, в прокариотической клетке могут содержаться очень небольшие кольцевые молекулы ДНК-плазмиды без них, однако, клетка может обойтись. Прокариотическая клетка органелл не содержит подразделение клетки на компартменты менее выражено, чем у эукариот. Рибосомы меньше (70S). У прокариот рибосомы, ферменты белкового синтеза и состав клеточной стенки имеют ряд особенностей, благодаря которым на клетку могут специфически [c.11]

Рецепторные белки играют важную роль при передаче нервного или гормонального сигнала в клетку или в ее некоторые компартменты. Рецепторы локализованы в мембранах, и механизмы передачи информации связаны в основном с изменениями конформации белка, поглощением или выделением энергии и т. д. [c.46]

Структурная. Клеточная мембрана отделяет клетку от окружающей среды. Внутриклеточные мембраны делят клетку на компартменты, выполняющие специфические биологические функции. [c.301]

Замкнутость мембран. В процессе самосборки липидные бислои замыкаются сами на себя, что приводит к устранению свободных краев, на которых гидрофобные хвосты могли бы соприкасаться с водой. Это приводит к образованию закрытых отсеков в клетке (компартментов). [c.306]

Содержимое всех живых клеток отделено от окружающей среды специальными структурами - биомембранами, которые обычно называют прото-плазматическими мембранами. У растений и бактерий наряду с такими мембранами снаружи клетки еще имеется клеточная стенка. Для эукариотических клеток характерно деление внутреннего содержимого клетки на отдельные отсеки, или компартменты. Они представляют собой субклеточные органеллы, ограниченные мембранами, например, ядро митохондрии, аппарат Гольджи. Однако мембраны служат не только поверхностями раздела. По существу, мембраны представляют собой сложные по строению и разнообразные по функциям биохимические системы. [c.106]

Существование клетки как целостной системы, существование функциональных клеточных органоидов требует компартмента-лизации, пространственного разграничения этих систем мембранами, характеризуемыми регулируемой проницаемостью. Белки-ферменты, входящие в состав мембран в комплексах с липидами, обеспечивают активный транспорт метаболитов в клетку и из нее, идущий в направлении, противоположном градиенту концентрации. Эта функция белков тесно связана с механохимиче-ской. Кроме того, белки катализируют метаболические биоэнергетические процессы, протекающие в мембранах. Так, ферменты митохондрий, локализованные в мембранах, ответственны за биохимические процессы, связанные с дыханием, за механические движения митохондрий, за активный транспорт. [c.176]

Различают экстенсивную и интенсивную регуляцию активности ферментов в клетках и тканях организма. Экстенсивная регуляция обусловлена индукцией или репрессией генов, кодирующих синтез соответствующих ферментов. Увеличение или уменьшение числа активных молекул определяет суммарную активность пула данного фермента в каком-либо компартменте клетки, в ткани или целом органе. В физиологических условиях содержание того или иного фермента в клетке постоянно и регулируется двумя процессами скоростью его синтеза и распада. Оба эти процесса взаимосвязаны и контролируются на генном уровне. Увеличение скорости синтеза ферментативного белка обусловливает активацию внутриклеточных протеиназ и ускоренный распад старых молекул фермента, а снижение скорости синтеза приводит к замедлению распада ферментативного белка. [c.80]

Внутривенно кролику вводят тиосульфат натрия — препарат, способный быстро и равномерно распределиться в измеряемом компартменте (внеклеточной жидкости), но не проникающий в клетки. По истечении времени, достаточном для равномерного распределения, отбирают пробу сыворотки крови и в ней определяют концентрацию введенного вещества. Общий объем внеклеточной жидкости рассчитывают по степени разведения введенного вещества. [c.182]

В клетках различных компартментов активны разные группы генов [29] [c.86]

Функции мембран. Мембраны — это высокоорганизованные структуры, отграничивающие внутреннее пространство клетки или ее отсеков, построенные из белков и липидов. Мембраны отделяют клетки от окружающей среды, обладают избирательной проницаемостью, содержат специфические транспортные системы. Внутренние мембраны клеток отграничивают органеллы и формируют обособленные внутриклеточные отсеки — компартменты, что обеспечивает функциональную специализацию клетки. Мембраны играют центральную роль в системе межклеточных взаимодействий. В них располагаются рецепторы, воспринимающие химические, физические и другие внешние сигналы. Некоторые мембраны сами способны генерировать сигнал (химический или электрический). Мембраны участвуют в процессах превращения энергии (фотосинтез, окислительное фосфорилирование). [c.100]

В прокариотических клетках нет отсеков, или компартментов, разделенных внутренними мембранами. Однако и у бактерий обнаруживается известная компартментализация некоторых ферментных систем (рис. 13-22). Так, большинство ферментов, участвующих в биосинтезе белка, локализуется у них в рибосомах, а некоторые ферменты био- [c.396]

Химическая энергия АТР используется также и для выполнения осмотической работы, т.е. работы, необходимой для переноса каких-либо ионов или молекул через мембрану из одного компартмента в другой, в котором их концентрация выше. Мы можем рассчитать количество свободной энергии, необходимое для переноса 1 моль неионизованного растворенного вещества через мембрану, например из окружающей среды в клетку, если нам известны концентрации растворенного вещества в несвязанной форме в окружающей среде и в клетке (рис. 14-14). Для такого расчета воспользуемся общим уравнением [c.427]

В эукариотических клетках почти все специфичные дегидрогеназы, принимающие участие в окислении пирувата и другого клеточного топлива через цикл лимонной кислоты, находятся во внутреннем компартменте митохондрий-в их матриксе (рис. 17-2). Во внутренней митохондриальной мембране локализуются переносчики электронов, составляющие дыхательную цепь, и ферменты, катализирующие синтез АТР из ADP и фосфата. Молекулы, играющие роль [c.509]

Таким образо.лт, в настоя1цее время главные морфологические структурные образования головного мозга связывают с тремя компартментами компартмент 1 — глиальные клетки, компартмент II — нервные окончания, компартмент 111 — нейрональный иерикарион и, возможно, дендриты. Эксперименты же с мечеными предшественниками указывают на два функциональных компартмента малый, идентичный компартменту I, и большой, соответствующий сумме II и IIL Коммуникации между [c.198]

Мембраны выполняют в клетке большое число функций. Наиболее очевидной из них является разделение внутриклеточного пространства на компартменты. Плазматические мембраны, например, ограничивают содержимое клетки, а митохондриальные — отделяют митохондриальные ферменты и метаболиты от цитоплазматических. Полупроницае-мость мембран и позволяет им регулировать проникновение внутрь клеток и клеточных органелл как ионов, так и незаряженных соединений. Проникновение многих из них внутрь клетки осуществляется против градиента концентрации. Таким образом, в процессе, известном под названием активный транспорт, совершается осмотическая работа. Протекающий в мембранных структурах бактерий и митохондрий процесс окислительного фосфорилирования служит источником энергии для организма. В хлоропластах зеленых листьев имеются мембраны с очень большим числом складок, которые содержат хлорофилл, обладающий способностью поглощать солнечную энергию. Тонкие мембраны клеток глаза содержат фоторецепторные белки, воспринимающие световые сигналы, а мембраны нервных клеток осуществляют передачу электрических импульсов. [c.337]

Ферменты локализованы во всех компартментах клеток. Ядерные ферменты катализируют синтез информационных макромолекул, а также процессы их созревания, функционирования и распада. В митохондриях действуют ферменты энергетического обмена, в аппарате Гольджи — ферменты, катализирующие созревание белков, в лизосомах — гидролитические ферменты. Значительное число ферментов ассоциировано с внешней и внутренними мембранами. Так, ферменты, защищающие клетку от действия чужеродных химических веществ, локализованы в эндоплазматическом рети1сулуме. Распределение ферментов в клетках определяют методом дифференциального центрифугирования гомогената тканей. Локализация некоторых ферментов идентифицирована гистохимическими методами in situ. Для этого при помощи микротома получают срезы ткани и обрабатывают их раствором субстрата. Идентификация продуктов ферментативной реакции облегчена, если последние окрашены. [c.65]

Так, в растительной клетке белки образуют макромолеку-лярный остов цитоплазматического матрикса, ядерных структур, основное вещество, или строму митохондрий и пластид. В соединении с липидами они участвуют в построении всех мембранных систем плазмалеммы, эндоплазматического ретикулума, ядер-ной оболочки, аппарата Гольджи, мембраны митохондрий и пластид. Различные белки обнаруживаются даже в скелетной перегородке, называемой пектоцеллюлозной оболочкой, которая окружает клетку. Кроме того, к этим структурным белкам добавляются ферментные белки, более или менее характерные для того или иного клеточного компартмента. [c.125]

Растительные клетки имеют возможность откладывать в запас белки в основных своих компартментах. Величина такого накопления очень изменчива, неодинакова у разных растений, органов, тканей. Бесспорно, семена содержат самые большие количества этих запасных белков и поэтому служат важным источником питания для человека и животных. Запасаемые и хранимые в вакуолях, эти белки находятся в форме белковых телец, или алейроновых зерен, число, распределение, структура и состав которых характерны для определенного ботанического вида. Скопления белков, которые можно наблюдать в растительных клетках за пределами вакуолей, почти всегда имеют кристаллическую или псевдокристаллическую структуру и, как правило, менее обильны. Поскольку с помош,ью генетических методов пытаются повысить содержание белковых телец вакуольного происхождения, вероятно, можно предполагать получение таких видов растений, которые будут накапливать большое количество белков и в других отделах клетки. [c.141]

Действительно, недавно в нормальных клетках млекопитающих была открыта эндогенная АДФ-рибозилтрансфераза, которая специфически модифицирует дифтамидный остаток в ЕР-2. Фермент ассоциирован с полирибосомами, т. е. присутствует в том же клеточном компартменте, который содержит факторы элонгации ( в случае эукариотической клетки). Функция эндогенного АДФ-рибозилирования ЕР-2, возможно, состоит в воздействии на активность ЕР-2, отличную от катализа транслокации. Известно, что АДФ-рибозилирование ЕР-2 дифтерийным токсином приводит к утрате неспецифической РНК-связывающей способности ЕР-2 и, следовательно, к [c.219]

Связь между метаболизмом GABA, ь-глутамата, ь-аспар-тата и L-аланина и циклом Кребса показана на рис. 8.24. Интересно, однако, отметить, что синтез и деградация GABA происходят, по-видимому, в разных компартментах клетки. Так, если животным вводить мощные ингибиторы и глутаматдекар- [c.229]

После определенного времени функционирования (для разньгх белков оно составляет от нескольких минут до нескольких недель и даже месяцев) белки подвергаются протеолитической деградации. Механизмы деградации различны, они зависят от типа белков, их расположения в том или ином компартменте и от протеолитического потенциала клетки или ткани. Например, в клетках свободные белки деградируют в два этапа. Функционирование белков связано, как правило, с изменением их структуры и релаксацией к исходному состоянию. По мере биологического действия накапливаются некоторые изменения структуры, которые релаксируются не полностью, в результате происходит старение белков. Изменение структуры является сигналом для атаки цитоплазматических, сериновых протеиназ, которые разрывают полипептидные связи или вырезают некоторые аминокислотные последовательности. Частично деградированный белок поступает в лизосомы, где происходит его полная деградация. Иногда сигналом для протеолитической атаки служит присоединение к старому белку низкомолекулярных полипептидов, например убиквитина. [c.470]

Клетки эукариот в большинстве своем крупнее клеток прокариот по диаметру и объему, пространственно более организованны и дифференцированны, чему во многом способствует цитоскелет Внутреннее содержимое клетки разделено на отграниченные мембранами пространства — отсеки, или компартменты (от англ ompartment — отделение, купе, отсек) Поэтому компартментализация типична для эукариотической клетки и несвойственна подавляющему большинству прокариотических клеток [c.124]

Весьма существенной для жизнедеятельности эукариотических клеток является способность мембран любых компартментов клетки сливаться и разъединяться Поэтому регулируемый поток в мембранных образованиях в направлении клеточная мембрана (эндоцитоз) — эндосома — лизосома -> комплекс Гольджи ЭПР коплекс Гольджи секреторная гранула (экзоцитоз) в основном экспериментально установлен и, следовательно, реален [c.133]

Иначе складывается обмен жирных кислот. Здесь катаболизм завершается образованием ацетил-КоА, а биосинтез начинается с того же самого промежуточного продукта и идет по пути, который на первый взгляд представляется простым повторением катаболиче-ской последовательности реакций в обратном порядке. Но это далеко не так. Во-первых, ацетил-КоА должен сначала превратиться в более реакционно способный малонил-КоА, который не является промежуточным продуктом при катаболизме во-вторых, весь набор ферментов, ответственных за превращение малонил-КоА в ацилпро-изводные с более длинной цепью, отличается от набора ферментов, участвующих в катаболизме, и наконец, в-третьих, эти ферменты локализованы совсем в другом компартменте клетки (см. подробнее тему 11 Биосинтез липидов ). [c.451]

Анализ клонов позволяет устанавливать не только существование ком-партмента, но и время его детерминации. Если мутантный клон возник в результате рентгеновского облучения уже детерминированных клеток, его пролиферация ограничивается пределами того или другого компартмента. Если же клон образовался до детерминации, мутантные клетки могут оказаться в обоих компартментах-граница между ними не соблюдается. Таким образом было показано, что раньше всего возникает граница между передней и задней частями крыла, тогда как подразделение на дорзальную и вентральную части и на проксима1п.ную и диста1п.ную области (крыло/нотум) происходит позднее. Создается впечатление, что состояние детерминации клеток в любой из частей тела мухи определяется последовательным рядом выборов между альтернативными путями развития, соответствующими различным дискам и различным компартментам внутри дисков. Гомеозисные мутации затрагивают контролирующие гены, которые регистрируют тот или иной выбор, а затем реализуют соответствующий путь. [c.87]

В результате детерминации клетки данного компартмента приобретают адрес , представленный определенным сочетанием активностей контролирующих генов. Изменение активности одного из таких генов может изменить адрес какого-то из компартментов, и тогда пролиферация его клеток приведет к образованию совершенно иного участка тела. Комбинаторный метод детерминации позволяет использовать контролирующие гены очень экономно например, один и тот же генетический материал может определять различия между передней и задней частями в нескольких разных имагинальных дисках. Так, мутация engrailed превращает не только заднюю половину крыла в переднюю часть ноги, но и заднюю часть ноги в переднюю половину крыла. Как мы уже видели, тот же принцип использован у личинок один и тот же набор генов действует во многих последовательных сегментах, формируя их по одной и той же общей схеме эти гены определяют отличие передней части сегмента от задней и т. п., тогда как другой набор генов контролирует различия между разными сегментами. Совместное действие нескольких групп генов позволяет определить подробный адрес каждой клетки. [c.87]

Принципы детерминации клеток у дрозофилы изучали с помощью мутантных клонов, возникающих в результате митотической рекомбинации после рентгеновского облучения. Форма пятен, образуемых такими клонами, свидетельствует о том, что крыло и другие органы состоят из ряда участков ( компартментов ), построенных из клеток в различном состоянии детерминации. Клетки каждого компартмента имеют как бы одрес , представленный определенной комбинацией активных контролирующих генов. Клетки разных компартментов не перемешиваются. [c.89]

Понятия (шозиционная информация и позиционное значение помогают сделать белее ясным анализ структурообразования во многих системах. Некоторые важные общие принципы хорошо иллюстрируют простой эксперимент на развивающихся конечностях куриного эмбриона. Нога и крыло у него закладываются примерно в одно время и вначале выглядят как небольшие выступы на боковой поверхности тела, похожие на язычки. Внешне клетки этих зачатков одинаковы они еще не дифференцировались, и нет никаких намеков на то, каким будет здесь строение скелета. Если из основания зачатка ноги, из области будущего бедра, вырезать небольшой участок недифференцированной ткани и пересадить его на верхушку зачатка крыла, то из трансплантата образуется не соответствующая часть крыла и даже не часть бедра, а палец ноги (рис. 15-43), Этот эксперимент прежде всего показывает, что клетки зачатка ногн внутренне отличны от клеток зачатка крыла содержащаяся в них позиционная информация предопределяет образование ноги, хотя нога и крыло в конечном итоге будут состоять из дифференцированных клеток одних и тех же нескольких типов. Во-вторых, из этого эксперимента видно, что пересаженные клетки, будучи уже детерминирсяаны для образования ноги, все еще способны отвечать на сигналы, указывающие их положение вдоль оси конечности, и поэтому из них формируется палец ноги, а не бедро. Таким образом, можно заключить, что детальная позиционная информация у позвоночных приобретается клетками не сразу-она накапливается как ряд элементов, записанных в клеточной памяти в разное время. Здесь, как и в случае детерминации компартментов в имагинальных дисках насасомых, конечное состояние клетки определяется рядом последовательных выборов. [c.93]

Группа эквивалентности состоит из нескольких соседних клеток-предшественниц, которые, согласно простейшей гипотезе, вначале находятся в одном и том же состоянии детериинации. Группу эквивалентности можно, пожалуй, рассматривать как фундаментальную сборочную единицу , аналогичную фуппе родоиачальных клеток компартмента у дрозофилы. По-видимому, детерминация клеток у животного, развивающегося по шиариантной программе, может быть в значительной части основана на тех же принципах, что и у животных с более гибкой программой развития, у которых происхождение, положение и характер клетки связаны между собой не так жестко. [c.120]

Большая часть соматических клеток развиваежя автономно, но в некоторых случаях важную роль играют взаимодействия с другими клетками. Например, якорная клетка индуцирует развитие клеток влагалища, а клетка дистального конца гонады стимулирует пролиферацию стволовых клеток зачаткового пути. Кроме того, было показано, что некоторые структуры образуются из групп эквивалентности , каждая из которых включает ряд близлежащих клеток-предшественниц. По-видимому, клетки в такой группе первоначально находятся в одном и том же состоянии детерминации, поскольку одна клетка способна заменить другую в пределах группы позже эти клетки в результате взаимодействий между ними начинают различаться. Возможно, что группа эквивалентности у нематоды аналогична группе родо-начальных клеток определенного компартмента у дрозофилы. [c.121]

Перемещение отдельных клеток можно наблюдать довольно часто. Например, в химерном эмбрионе мыши клетки двух исходных морул перемешиваются, и в результате ткани взрослого животного представляют собой хаотическую мозаику клеток с различными генотипами. После рентгеновского облучения эмбрионов дрозофилы границы отдельных клеточных клонов тоже оказываются довольно неправильными. Однако случайные перемещения клеток после детерминации привели бы к нарушению нормального пространственного распределения клеток различного типа. Поэтому после приобретения клетками особенностей, соответствующих их расположению, клетки должны оставаться в надлежащем участке. Вероятно, фаницы компартментов у дрозофилы закрепляются в результате избирательного слипания клеток сходные клетки слипаются сильнее, чем разнородные. В опытах in vitro удалось получить данные в пользу того, что этот же принцип действует и у позвоночных. Можно, напрнмер, разделить и перемешать эмбриональные клетки печени и сердца, после чего они образуют плотный комок в этом случае часто наблюдается самосортнровка клеток, как если бы клетки каждого типа обладали большим сродством к себе подобным, нежели к клеткам других типов (см. разд. 12.1.4). Понятно, что такое избирательное сродство должно препятствовать перемещению клеток из того места, где они образовались. [c.121]

Эпителиальные клетки удерживаются на своем месте благодаря прикреплению друг к другу и к базальной мембране. Базальная мембрана образует строго соблюдаемую границу между двумя компартментами-эпителием и подлежащими тканямк В нормальных условиях только немногие специализированные клетки, такие как лимфоциты, макрофаги и отростки нейронов, могут пересекать этот барьер. [c.181]

Благодаря плазмодесмам растительный организм оказывается не простой совокупностью отдельных клеток, а сложным сообществом взаимосвязанных живых протопластов. Позтому все тело растения можно рассматривать как систему, которую образуют два компартмента 1) внутриклеточный компартмент-так называемый симпласт, состоящий из объединенного множества протопластов (в том числе протопластов ситовидных трубок флоэмы) и ограниченный объединенной плазматической мембраной всех жнвых клеток, и 2) внеклеточный компартмент, или апопласг, включающий все клеточные стенки и мертвые пустые проводящие клетки ксилемы, а также находящуюся в тех и других воду (рис. 19-18). Оба компартмента имеют свои собственные транспортные системы, однако в определенных точках онн могут сообщаться между собой, а также подвергаться локальной модификации для обеспечения контроля протекающих между ними обменных процессов. [c.175]

Весьма заметную особенность большинства растительных клеток представляет компартмент, состоящий из одной или нескольких полостей, называемых вакуолями (рис 19-32), которые отделены от окружающей цитоплазмы одиночной мембраной-тонооластом. Как правило, вакуоли занимают больше 50% всего объема клетки, однако эта величина непостоянна в зависимости от типа клетки она может составлять от 5 до 95%. Вакуоли служат для транспортировки и накопления питательных веществ, метаболитов и ненужных продуктов обмена. В известном смысле их можно рассматривать как аналог внеклеточного пространства у животных. [c.184]

Важно подчеркнуть, что, хотя известные нам обходные пути приводят в физиологическом смысле к обращению прямых гликолитических реакций, в химическом отношении это, конечно, совершенно разные реакции. При этом существование, например, фруктозодифосфатазы и фосфофруктокиназы в одном и том же компартменте клетки создает здесь потенциальную возможность короткого замыкания как в обмене углеродсодержащих соединений, так и в энергетическом обмене одновременное функционирование обоих ферментов приводило бы к бесполезной циркуляции углерода с затратой АТФ. Очевидно, что в тканях, осуществляющих глюконеогенез, регуляция активности этих двух ферментов должна быть тесно интегрирована. Совершенно аналогичная проблема замыкания возникает всегда и везде, если два противоположно направленных пути реакций оказываются в одной клетке. Взаимопревращения глюкоза глюкозо-6-фосфат и фосфоеиолпируват пируват — вот еще два примера той же проблемы замыкания обмена углерода и энергии в таких тканях, как печень и почка. Все подобные проблемы разрешаются в принципе одинаково внутриклеточные условия, благоприятствующие катализу в катаболиче-ском направлении, весьма неблагоприятны для катализа в анаболическом направлении, и наоборот. [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология