Golgi-kompleksi on pino kalvopusseja (cisternae), joka on hieman laajentunut lähemmäksi reunoja, ja siihen liittyvä Golgi-rakkuloiden järjestelmä.

Lähes kaikki solun erittämät aineet (sekä proteiini- että ei-proteiiniluontoiset) kulkevat Golgi-laitteen läpi ja pakataan siellä eritysrakkuloihin. AG:n kalvoelementit osallistuvat ER:ssä syntetisoitujen tuotteiden erotteluun ja kerääntymiseen ja osallistuvat niiden kemiallisiin uudelleenjärjestelyihin ja kypsymiseen: tämä on pääasiassa glykoproteiinien oligosakkaridikomponenttien uudelleenjärjestelyä vesiliukoisten eritteiden koostumuksessa tai koostumuksessa. kalvoista.

AG-säiliöissä tapahtuu polysakkaridien synteesi, niiden vuorovaikutus proteiinien kanssa, mikä johtaa mukoproteiinien muodostumiseen. Mutta mikä tärkeintä, Golgi-laitteen elementtien avulla tapahtuu valmiiden eritteiden poistaminen solun ulkopuolelta. Lisäksi AG on solulysosomien lähde.

AG:n osallistumista eritystuotteiden erittymisprosesseihin on tutkittu erittäin hyvin käyttämällä eksokriinisten haimasolujen esimerkkiä. Näille soluille on tunnusomaista suuri määrä erittäviä rakeita (tsymogeenijyväsiä), jotka ovat proteiinipitoisuudella täytettyjä kalvorakkuloita. Tsymogeenirakeiden proteiineihin kuuluu erilaisia ​​entsyymejä: proteaaseja, lipaaseja, hiilihydraatteja, nukleaaseja. Erityksen aikana näiden tsymogeenirakeiden sisältö vapautuu soluista rauhasen onteloon ja virtaa sitten suolistonteloon. Koska pääasiallinen haiman solujen erittämä tuote on proteiini, tutkittiin radioaktiivisten aminohappojen liittymisjärjestystä solun eri osiin. Tätä tarkoitusta varten eläimiin injektoitiin tritiumilla leimattua aminohappoa (3H-leusiini) ja leiman sijaintia seurattiin ajan myötä käyttämällä elektronimikroskooppista autoradiografiaa. Kävi ilmi, että lyhyen ajan (3-5 min) jälkeen leima lokalisoitui vain solujen tyvialueille, alueilla, joissa oli runsaasti rakeista ER:tä. Koska leima sisällytettiin proteiiniketjuun proteiinisynteesin aikana, oli selvää, että proteiinisynteesiä ei tapahtunut AG-vyöhykkeellä eikä itse tsymogeenirakeissa, vaan se syntetisoitui yksinomaan ribosomien ergastoplasmassa. Hieman myöhemmin (20-40 minuutin kuluttua) AG-vakuolien vyöhykkeeltä löydettiin jokin muu leima kuin ergastoplasma. Tämän seurauksena ergastoplasmassa tapahtuneen synteesin jälkeen proteiini kuljetettiin AG-vyöhykkeelle. Vielä myöhemmin (60 minuutin kuluttua) leima havaittiin jo tsymogeenirakeiden vyöhykkeellä. Myöhemmin merkki voitiin nähdä tämän rauhasen acinin luumenissa. Siten kävi selväksi, että AG on väliyhteys eritetyn proteiinin varsinaisen synteesin ja sen solusta poistamisen välillä. Proteiinin synteesin ja erittymisen prosesseja tutkittiin yksityiskohtaisesti myös muissa soluissa (rintarauhanen, suolen pikarisolut, kilpirauhanen jne.) ja tutkittiin tämän prosessin morfologisia piirteitä. Ribosomeihin syntetisoitunut proteiini erottuu ja kerääntyy ER-säiliöihin, joiden kautta se kuljetetaan AG-kalvovyöhykkeelle. Tässä syntetisoitua proteiinia sisältävät pienet vakuolit irrotetaan ER:n sileiltä alueilta ja tulevat vakuolivyöhykkeelle diktyosomin proksimaalisessa osassa. Tässä vaiheessa vakuolit voivat sulautua toisiinsa ja diktyosomin litteisiin cis-säiliöihin. Tällä tavalla proteiinituote siirtyy jo AG-säiliöiden onteloiden sisään.

Kun Golgi-laitteen vesisäiliöissä olevat proteiinit modifioituvat, ne kuljetetaan säiliöstä vesisäiliöön pienten vakuolien avulla diktyosomin distaaliseen osaan, kunnes ne saavuttavat putkimaisen kalvoverkoston diktyosomin trans-alueella. Tällä alueella erotetaan pienet kuplat, jotka sisältävät jo kypsää tuotetta. Tällaisten vesikkelien sytoplasminen pinta on samanlainen kuin reunusoitujen vesikkelien pinta, joita havaitaan reseptoripinosytoosin aikana. Erotetut pienet rakkulat sulautuvat toisiinsa muodostaen erittäviä vakuoleja. Tämän jälkeen eritysvakuolit alkavat liikkua kohti solun pintaa, joutuvat kosketuksiin plasmakalvon kanssa, jonka kanssa niiden kalvot fuusioituvat ja siten näiden tyhjiöiden sisältö ilmestyy solun ulkopuolelle. Morfologisesti tämä ekstruusioprosessi (ulosheittäminen) muistuttaa pinosytoosia, vain käänteisellä vaiheiden järjestyksellä. Sitä kutsutaan eksosytoosi.

Tämä tapahtumien kuvaus on vain yleinen kaavio Golgi-laitteen osallistumisesta eritysprosesseihin. Asiaa vaikeuttaa se, että sama solu voi osallistua useiden erittyvien proteiinien synteesiin, eristää ne toisistaan ​​ja ohjata solun pintaan tai lysosomeihin. Golgi-laitteistossa ei tapahdu vain tuotteiden "pumppausta" yhdestä ontelosta toiseen, vaan myös niiden asteittainen "kypsyminen", proteiinien muuntaminen, joka päättyy joko lysosomeihin tai lysosomeihin lähetettyjen tuotteiden "lajitteluun". plasmakalvoon tai erittäviin vakuoleihin.

Lippu 36. proteiinien modifiointi Golgi-laitteistossa. Proteiinien lajittelu AG:ssa

Golgi-laitteen vesisäiliöissä kypsyvät erittymiseen tarkoitetut proteiinit, plasmakalvon transmembraaniset proteiinit, lysosomiproteiinit jne. Kypsyvät proteiinit liikkuvat peräkkäin organellin säiliöiden läpi, joissa tapahtuu niiden modifikaatioita - glykosylaatiota ja fosforylaatiota. O-glykosylaatiossa monimutkaisia ​​sokereita lisätään proteiineihin happiatomin kautta. Fosforylaatio tapahtuu, kun proteiineihin lisätään ortofosforihappotähde. Golgi-laitteen eri vesisäiliöt sisältävät erilaisia ​​katalyyttisiä entsyymejä ja siksi niissä tapahtuu peräkkäin erilaisia ​​prosesseja kypsyvien proteiinien kanssa. On selvää, että tällaista vaiheittaista prosessia on jotenkin ohjattava. Itse asiassa kypsyvät proteiinit on "merkitty" erityisillä polysakkariditähteillä (pääasiassa mannoosilla), jotka ilmeisesti näyttelevät eräänlaista "laatumerkkiä". Tämän mekanismin selittämiseen on kaksi toisensa poissulkevaa hypoteesia:

· Ensimmäisen mukaan proteiinin kuljetus tapahtuu käyttämällä samoja vesikulaarisia kuljetusmekanismeja kuin kuljetusreitti ER:stä, eikä siellä olevia proteiineja sisälly orastavaan vesikkeliin;

· Toisen mukaan säiliöissä tapahtuu jatkuvaa liikettä (kypsymistä), niiden kasautuminen vesikkeleistä toisesta päästä ja irrotus organellin toisesta päästä, ja asukkaat proteiinit liikkuvat retrogradisesti (vastakkaiseen suuntaan) vesikulaarikuljetuksen avulla. .

Tiedetään, että vain lysosomaalisten hydrolaasien prekursoriproteiineilla on spesifinen oligosakkaridi, nimittäin mannoosiryhmä. Cis-säiliöissä nämä ryhmät fosforyloituvat ja sitten yhdessä muiden proteiinien kanssa siirretään säiliöstä vesisäiliöihin, keskivyöhykkeen kautta trans-alueelle. Golgi-laitteen trans-verkon kalvot sisältävät transmembraanisen proteiinireseptorin (mannoosi-6-fosfaattireseptori tai M-6-P-reseptori), joka tunnistaa lysosomaalisten entsyymien oligosakkaridiketjun fosforyloidut mannoosiryhmät ja sitoutuu niihin. Tämä sitoutuminen tapahtuu neutraaleissa pH-arvoissa trans-verkon vesisäiliöissä. Nämä M-6-F-reseptoriproteiinit muodostavat kalvoilla klustereita, ryhmiä, jotka keskittyvät pienten, klatriinilla päällystettyjen vesikkeleiden muodostumisalueille. Golgi-laitteen trans-verkossa tapahtuu niiden erottaminen, silmujen muodostuminen ja edelleen siirtyminen endosomeihin. Näin ollen M-6-F-reseptorit, jotka ovat kalvon läpäiseviä proteiineja, sitoutuvat lysosomaalisiin hydrolaaseihin, erottavat ne, lajittelevat ne muista proteiineista (esim. erittävästä, ei-lysosomaalisesta) ja konsentroivat ne reunustettuihin rakkuloihin. Erotettuaan trans-verkosta nämä rakkulat menettävät nopeasti turkkinsa, sulautuvat endosomeihin siirtäen kalvoreseptoreihin liittyvät lysosomaaliset entsyymit tähän vakuoliin. Kuten jo mainittiin, ympäristön happamoitumista tapahtuu endosomien sisällä protoninkuljettajan aktiivisuuden vuoksi. pH-arvosta 6 alkaen lysosomaaliset entsyymit dissosioituvat M-6-P-reseptoreista, aktivoituvat ja alkavat toimia endolysosomin ontelossa. Kalvoosat yhdessä M-6-F-reseptorien kanssa palautetaan kierrättämällä kalvovesikkelejä takaisin Golgi-laitteen trans-verkkoon. Todennäköisimmin se osa proteiineista, jotka kerääntyvät eritysvakuoleihin ja poistuvat solusta signaalin (esimerkiksi hermoston tai hormonaalisen) vastaanottamisen jälkeen, käyvät läpi saman valinta- ja lajittelumenettelyn Golgi-laitteen trans-säiliöiden reseptoreissa. . Nämä erittävät proteiinit tulevat ensin pieniin vakuoleihin, jotka on myös päällystetty klatriinilla, ja jotka sitten sulautuvat toisiinsa. Eritysvakuoleissa kertyneet proteiinit aggregoituvat usein tiheiden eritysrakeiden muodossa. Tämä johtaa proteiinipitoisuuden kasvuun näissä tyhjiöissä noin 200-kertaiseksi verrattuna sen pitoisuuteen Golgin laitteessa. Sitten nämä proteiinit, jotka kerääntyvät eritysvakuoleihin, vapautuvat solusta eksosytoosin kautta, kun solu vastaanottaa vastaavan signaalin. Kolmas tyhjiövirta, joka liittyy jatkuvaan, konstitutiiviseen eritykseen, tulee myös Golgin laitteesta. Siten fibroblastit erittävät suuren määrän glykoproteiineja ja musiineja, jotka ovat osa sidekudoksen pääainetta. Monet solut erittävät jatkuvasti proteiineja, jotka helpottavat niiden sitoutumista substraatteihin; solun pinnalle virtaa jatkuvasti kalvorakkuloita, jotka kantavat glykokalyksin elementtejä ja kalvon glykoproteiineja. Tämä solun vapauttama komponenttivirta ei ole alttiina lajittelulle Golgi-laitteen reseptoritrans-järjestelmässä. Tämän virtauksen primaariset tyhjiöt irtoavat myös kalvoista ja liittyvät rakenteeltaan klatriinia sisältäviin reunustettuihin vakuoleihin. Päättäen sellaisen monimutkaisen kalvoorganellin kuin Golgi-laitteen rakenteen ja toiminnan tarkastelun, on korostettava, että huolimatta sen komponenttien, vakuolin ja vesisäiliön näennäisestä morfologisesta homogeenisuudesta, se ei itse asiassa ole vain kokoelma rakkuloita, vaan hoikka, dynaaminen, monimutkaisesti organisoitu, polarisoitunut järjestelmä. AG:ssa ei tapahdu vain vesikkeleiden kuljetusta ER:stä plasmakalvoon. On olemassa rakkuloiden retrogradinen kuljetus. Siten vakuolit irtoavat sekundaarisista lysosomeista ja palaavat yhdessä reseptoriproteiinien kanssa trans-AG-vyöhykkeelle. Lisäksi on olemassa tyhjiövirtaus trans-vyöhykkeeltä AG:n cis-vyöhykkeelle sekä cis-vyöhykkeeltä endoplasmiseen retikulumiin. Näissä tapauksissa vakuolit päällystetään COP I -kompleksin proteiineilla. Uskotaan, että erilaisia ​​sekundaarisia glykosylaatioentsyymejä ja reseptoriproteiineja kalvoissa palautetaan tällä tavalla. Nämä kuljetusrakkuloiden käyttäytymispiirteet saivat aikaan hypoteesin, että AG-komponenttien kuljetusta on kahta tyyppiä. Niistä yhden, vanhimman, mukaan AG:ssa on stabiileja kalvokomponentteja, joihin välitetään aineet ER:stä kuljetusvakuolien avulla. Vaihtoehtoisen mallin mukaan AG on ER:n dynaaminen johdannainen: ER:stä irronneet kalvovakuolit sulautuvat toisiinsa uudeksi cis-säiliöksi, joka sitten liikkuu koko AG-vyöhykkeen läpi ja hajoaa lopulta kuljetusrakkuloiksi. Tämän mallin mukaan retrogradiset COP I -vesikkelit palauttavat pysyvät Ag-proteiinit nuorempiin vesisäiliöihin. Siten oletetaan, että ER:n siirtymävyöhyke edustaa "äitiyssairaalaa" Golgi-laitteistolle.

Kysymys 37. Lysosomit. Koulutuksen rakennetoiminto. lysosomien heterogeenisyys. Lysosomien patologiat.

Lysosomi- soluorganellit, joiden koko on 0,2 - 0,4 mikronia, yksi rakkulatyypeistä. Nämä yksikalvoiset organellit ovat osa tyhjiötä (solun endomembraanijärjestelmää). Eri tyyppisiä lysosomeja voidaan pitää erillisinä soluosastoina.

Lysosomien tehtävät ovat:

Solun endosytoosin aikana sieppaamien aineiden tai hiukkasten pilkkominen (bakteerit, muut solut)

autofagia - solulle tarpeettomien rakenteiden tuhoutuminen esimerkiksi vanhojen organellien korvaamisen yhteydessä uusiin tai itse solun sisällä syntyvien proteiinien ja muiden aineiden pilkkomisen yhteydessä

· autolyysi - solun itsehajoaminen, joka johtaa sen kuolemaan (joskus tämä prosessi ei ole patologinen, vaan se liittyy kehon kehitykseen tai joidenkin erikoistuneiden solujen erilaistumiseen). Esimerkki: Kun nuijapäinen muuttuu sammakoksi, hännän soluissa sijaitsevat lysosomit sulattavat sen: häntä katoaa, ja tämän prosessin aikana muodostuneet aineet imeytyvät ja käyttävät kehon muihin soluihin.

Joskus lysosomien epäasianmukaisesta toiminnasta johtuen kehittyy varastoinnin sairauksia, joissa entsyymit eivät toimi tai toimivat huonosti mutaatioiden vuoksi. Esimerkki varastointisairauksista on glykogeenivarastosta johtuva amauroottinen idioottisuus.

· Lysosomin repeämiseen ja ruoansulatusentsyymien vapautumiseen hyaloplasmaan liittyy niiden aktiivisuuden voimakas lisääntyminen. Tällaista entsyymiaktiivisuuden lisääntymistä havaitaan esimerkiksi nekroosipesäkkeissä sydäninfarktin aikana ja säteilyn vaikutuksesta.

Lysosomit muodostuvat rakkuloista (vesikkeleistä), jotka eroavat Golgin laitteesta, ja vesikkeleistä (endosomeista), joihin aineet pääsevät endosytoosin aikana. Endoplasmisen retikulumin kalvot osallistuvat autolysosomien (autofagosomien) muodostumiseen. Kaikki lysosomaaliset proteiinit syntetisoidaan istumattomissa ribosomeissa endoplasmisen retikulumin kalvojen ulkopinnalla ja kulkevat sitten sen ontelon ja Golgi-laitteen läpi.

Lysosomit ovat heterogeenisiä organelleja, joilla on erilaisia ​​muotoja, kokoja, ultrarakenteellisia ja sytokemiallisia ominaisuuksia. "Tyypilliset" lysosomit eläinsoluissa ovat yleensä kooltaan 0,1-1 mikronia ja muodoltaan pallomaisia ​​tai soikeita. Lysosomien lukumäärä vaihtelee yhdestä (suuri vakuoli monissa kasvi- ja sienisoluissa) useisiin satoihin tai tuhansiin (eläinsoluissa).

Ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä luokitusta ja nimikkeistöä eri kypsymisvaiheille ja lysosomien tyypeille. On olemassa primaarisia ja sekundaarisia lysosomeja. Ensimmäiset muodostuvat Golgi-laitteen alueella, ne sisältävät entsyymejä inaktiivisessa tilassa, kun taas jälkimmäiset sisältävät aktiivisia entsyymejä. Tyypillisesti lysosomaaliset entsyymit aktivoituvat, kun pH laskee. Lysosomeista voidaan erottaa myös heterolysosomit (ulkopuolelta soluun tulevan materiaalin sulattaminen - fago- tai pinosytoosilla) ja autolysosomit (tuhoavat solun omia proteiineja tai organelleja). Yleisimmin käytetty lysosomien ja niihin liittyvien osastojen luokitus on:

1. Varhaiset endosomi - endosyyttiset (pinosytoottiset) vesikkelit tulevat siihen. Varhaisesta endosomista alkaen reseptorit, jotka ovat luovuttaneet lastinsa (alhaisen pH:n vuoksi), palaavat ulkokalvolle.
2. Myöhäinen endosomi - vesikkelit, joiden materiaali on imeytynyt pinosytoosin aikana, ja vesikkelit Golgin laitteesta, joissa on hydrolaaseja, tulevat siihen varhaisesta endosomista. Mannoosi-6-fosfaattireseptorit palaavat myöhäisestä endosomista Golgin laitteeseen.
3. Lysosomi - vesikkelit, joissa on seos hydrolaaseja ja sulavaa materiaalia, tulevat siihen myöhäisestä endosomista.
4. Fagosomi - suuremmat hiukkaset (bakteerit jne.) tulevat siihen ja imeytyvät fagosytoosiin. Fagosomit sulautuvat yleensä lysosomiin.
5. Autofagosomi on sytoplasman alue, jota ympäröi kaksi kalvoa, jotka yleensä sisältävät joitain organelleja ja jotka muodostuvat makroautofagian aikana. Sulautuu lysosomiin.
6. Multivesikulaariset kappaleet - joita yleensä ympäröi yksi kalvo, ne sisältävät sisällä pienempiä rakkuloita, joita ympäröi yksi kalvo. Muodostunut prosessilla, joka muistuttaa mikroautofagiaa (katso alla), mutta sisältää materiaalia, joka on saatu ulkopuolelta. Pienissä vesikkeleissä ulkokalvoreseptorit (esimerkiksi epidermaaliset kasvutekijäreseptorit) yleensä jäävät jäljelle ja sitten hajoavat. Muodostumisvaihe vastaa varhaisia ​​endosomeja. On kuvattu kahden kalvon ympäröimien multivesikulaaristen kappaleiden muodostumista ytimen vaipan silmujen seurauksena.
7. Jäännöskappaleet (telolysosomit) ovat rakkuloita, jotka sisältävät sulamatonta materiaalia (erityisesti lipofuskiinia). Normaaleissa soluissa ne sulautuvat ulkokalvon kanssa ja poistuvat solusta eksosytoosin kautta. Ne kerääntyvät ikääntymisen tai patologian myötä.

Kysymys 38. Kuvaile erittävän proteiinin reittiä proteiinisynteesipaikasta solusta poistumiseen.

Soluissa, jotka erittävät vasteena solunulkoiselle signaalille, eritetyt proteiinit konsentroidaan ja varastoidaan eritysrakkuloihin (joita kutsutaan usein eritysrakeiksi niiden tumman ytimen vuoksi). Kun sopiva signaali vastaanotetaan, ne vapautuvat eksosytoosin avulla. Erittäviä vesikkelejä silmuu trans-Golgi-verkosta. Uskotaan, että niiden muodostuminen vaatii klatriinia ja siihen liittyviä proteiineja, jotka luovat "rajan", koska osa muodostuvien rakkuloiden pinnasta on yleensä päällystetty klatriinilla. Tämä reuna poistetaan pian kuplan muodostumisen jälkeen (kuvat 8-76).

Kuten lysosomaaliset hydrolaasit, eritysvesikkeleille tarkoitetut proteiinit (jota usein kutsutaan eritysproteiineiksi) on valittava ja pakattava sopiviin vesikkeleihin trans-Golgi-verkostossa. Ilmeisesti tässä tapauksessa tapahtuu eritysproteiinien selektiivistä aggregaatiota. Tuloksena saadut aggregaatit näkyvät elektronimikroskoopissa elektronitiheänä materiaalina trans-Golgi-verkossa. "Lajittelusignaalia", joka ohjaa proteiinin sellaisiin aggregaatteihin, ei tunneta, mutta se näyttää olevan monille eritysproteiineille yhteinen signalointialue. Tämän johtopäätöksen vahvistavat seuraavat tiedot: jos eritysproteiinia koodaava geeni siirretään erityyppiseen erityssoluun, joka ei normaalisti syntetisoi tätä proteiinia, niin myös vieras proteiini pakataan eritysrakkuloihin.

Ei tiedetä, kuinka erittäviä proteiineja sisältävät aggregaatit valitaan eritysrakkuloiden muodostumisen aikana. Eritysvesikkeleillä on ainutlaatuisia kalvoproteiineja, joista osa voi toimia reseptoreina (trans-Golgi-verkostossa) sitomaan aggregoitunutta materiaalia pakattavaksi. Eritysvesikkelit ovat suurempia kuin lysosomaalisia hydrolaaseja kuljettavat kuljetusrakkulat, ja niiden sisältämät aggregaatit ovat liian suuria, jotta jokainen erittyvän proteiinin molekyyli ei pääse kosketuksiin vesikkelin kalvon reseptorin kanssa, kuten tapahtuu lysosomaalisten entsyymien kuljetuksen aikana. Näiden aggregaattien sieppaus erittyvien rakeiden toimesta muistuttaa enemmän hiukkasten ottoa fagosytoosin aikana solun pinnalla, johon liittyy myös klatriinilla päällystettyjä kalvoja.

Sen jälkeen kun epäkypsät eritysrakkulat puhkeavat trans-Golgi-verkostosta, ne menettävät rajansa ja niiden sisältö konsentroituu voimakkaasti. Tämä kondensaatio tapahtuu äkillisesti, ja se johtuu mahdollisesti väliaineen happamoittumisesta vesikkelin ontelossa, joka johtuu ATP-riippuvaisen protonipumpun toiminnasta sen kalvossa. Erittyneiden proteiinien (tai muiden komponenttien) aggregoituminen ja niiden myöhempi kondensaatio eritysrakkuloissa aiheuttaa näiden proteiinien pitoisuuden kasvun 200-kertaiseksi Golgin laitteeseen verrattuna. Tämän ansiosta eritysvesikkeleillä on kyky vapauttaa suuria määriä materiaalia käskystä.

Kysymys nro 39. Kuvaile hydrolaasien reittiä synteesipaikasta määränpäähänsä.

HYDROLAASI, luokka entsyymejä, jotka katalysoivat hydrolyysiä. Ne voivat vaikuttaa esteri- ja glykosidisidoksiin, eettereissä oleviin C-O-sidoksiin. C-S sulfideissa, C-N petideissä jne.

Hydrolaasit, katalysoi esterisidosten (esteraasien) hydrolyysiä, vaikuttaa karboksyyli- ja tiokarboksyylihappojen estereihin, fosforihapon monoestereihin jne. Tähän alaluokkaan kuuluvat erityisesti entsyymit, joilla on tärkeä rooli lipidiaineenvaihdunnassa. nukleiinihapot ja nukleosidit. esimerkiksi aryylisulfataasit , asetyylikoliiniesteraasi , deoksiribonukleaasit . lipaasit , fosfataasit , fosfo lipaasit ja endodeoksiribonukleaasit

Entsyymit, jotka katalysoivat peptidien ja proteiinien C-N-sidoksen hydrolyysiä (peptidihydrolaasit) ovat suurin ryhmä hydrolaasit Näitä ovat entsyymit, jotka katkaisevat yhden tai kaksi aminohappoa polypeptidiketjun N- tai C-päästä (esimerkiksi aminopeptidaasit , karboksipeptidaasit ), sekä endopeptidaasit tai proteinaasit, jotka katkaisevat ketjun pois terminaalisista tähteistä. Peptidihydrolaaseilla on tärkeä rooli proteiinien ja peptidien kataboliassa, mutta myös biol. säätely (hormonaalinen säätely, proentsyymien aktivointi, verenpaineen ja suola-aineenvaihdunnan säätely jne.).

Kysymys 40. Kuvaile makromolekyylin polkua siitä hetkestä, kun se tulee soluun, siihen hetkeen, kun se assimiloituu.

Tiedän

Kysymys 41. AG:n ja ER:n rooli solun pintalaitteiston (SCA) regeneraatiossa ja uudistamisessa

AG:n rooli PAK:n päivittämisessä:

Golgin laite. Monissa eläinsoluissa, kuten hermosoluissa, se on monimutkaisen verkoston muodossa, joka sijaitsee ytimen ympärillä. Kasvien ja alkueläinten soluissa Golgi-laitteistoa edustavat yksittäiset sirpin tai sauvan muotoiset kappaleet. Tämän organellin rakenne on samanlainen kasvi- ja eläinorganismien soluissa, huolimatta sen muodon monimuotoisuudesta.
Golgin laitteisto sisältää: kalvojen rajoittamia onteloita, jotka sijaitsevat ryhmissä (5-10); suuria ja pieniä kuplia, jotka sijaitsevat onteloiden päissä. Kaikki nämä elementit muodostavat yhden kompleksin.
Golgi-laite suorittaa monia tärkeitä toimintoja. Solun synteettisen toiminnan tuotteet - proteiinit, hiilihydraatit ja rasvat - kuljetetaan siihen endoplasmisen retikulumin kanavien kautta. Kaikki nämä aineet ensin kerääntyvät ja tulevat sitten suurten ja pienten kuplien muodossa sytoplasmaan ja niitä joko käytetään itse solussa sen eliniän aikana tai poistetaan siitä ja käytetään kehossa. Esimerkiksi nisäkkään haiman soluissa syntetisoidaan ruoansulatusentsyymejä, jotka kerääntyvät organellin onteloihin. Sitten muodostuu entsyymeillä täytettyjä kuplia. Ne erittyvät soluista haimatiehyen, josta ne virtaavat suolistoonteloon. Toinen tämän organellin tärkeä tehtävä on, että sen kalvoilla tapahtuu rasvojen ja hiilihydraattien (polysakkaridien) synteesi, joita solussa käytetään ja jotka ovat osa kalvoja. Golgi-laitteen toiminnan ansiosta plasmakalvo uusiutuu ja kasvaa.

(katso alla tietoja AG:sta ja ER:stä, 2 muuta lähdettä).

ER:n rooli PAC:n päivittämisessä:

Endoplasminen verkkokalvo(endoplasminen verkkokalvo) on sytokalvon rajoittama vesisäiliöiden, tubulusten ja tyhjiöiden järjestelmä. On rakeinen (karkea) ja rakeinen (sileä) endoplasminen verkkokalvo; ensimmäisessä hallitsevat litteät pussit - säiliöt, toisessa - tubulukset. Karkean verkkokalvon kalvot hyaloplasman puolella on peitetty ribosomeilla. Tämän organellin kehitysaste riippuu metabolisen aktiivisuuden ja solujen erilaistumisen tasosta: se on kehittyneempi soluissa, jotka syntetisoivat aktiivisesti proteiineja.

(toinen lähde).

ER – proteiinin kuljetus.

ER-ontelo on erotettu sytosolista yhdellä kalvolla ( ER-kalvo ), toimii linkkinä näiden kahden osaston välillä. Päinvastoin, ER:n ontelot ja jokainen Golgi-laitteen säiliö on erotettu toisistaan ​​​​kahdella kalvolla ja sytosolilla, joten makromolekyylien kuljetus näiden organellien välillä tapahtuu kuljetusrakkuloiden avulla.

Kaikki äskettäin syntetisoidut proteiinit, riippumatta niiden määränpäästä (ER-ontelo, Golgi-laitteisto, lysosomit tai solunulkoinen tila) tulevat ensin ER-onteloon.

Jotkut proteiinit siirtyvät sytosolista karkeaan ER:ään välittömästi synteesin jälkeen.

Nämä ovat kahden tyyppisiä proteiineja:

1) transmembraanit, jotka siirtyvät vain osittain ER-kalvon läpi ja pysyvät sen sisällä, ja

2) vesiliukoiset, jotka siirtyvät kokonaan ER-kalvon läpi ja vapautuvat sen onteloon.

Nisäkässoluissa proteiinin tuonti ER:ään alkaa jo ennen kuin polypeptidiketju on täysin syntetisoitunut, ts. se tapahtuu samanaikaisesti translaation kanssa (kotranslaatio).

Siten sytoplasmassa on kaksi spatiaalisesti eristettyä ribosomipopulaatiota. Jotkut niistä (kalvoon sitoutuneet ribosomit) sijaitsevat ER-kalvon pinnalla sytoplasmaan päin ja osallistuvat proteiinien synteesiin, jotka siirtyvät välittömästi ER:ään. Toiset (vapaat ribosomit) eivät ole kiinnittyneet mihinkään kalvoon ja tuottavat kaikkia muita ytimen koodaamia proteiineja. Sitoutuneet ja vapaat ribosomit ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan identtisiä. Ne eroavat toisistaan ​​vain proteiineissa, jotka syntetisoidaan niillä kulloinkin. Jos ribosomi onnistuu syntetisoimaan proteiinin ER:n signaalipeptidin kanssa, tällainen signaali ohjaa ribosomin ER-kalvolle.

(toinen lähde).

Olemme jo korostaneet, kuinka laajat endoplasmisen retikulumin rakenteet ja Golgin laite erityssoluissa. Nämä rakenteet perustuvat kalvoihin, jotka on valmistettu lipidikaksoiskerroksista, jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin solukalvo. Kalvon seinät sisältävät entsyymejä, jotka katalysoivat monien solulle välttämättömien aineiden synteesiä.

Suurin osa synteettisistä prosesseista tapahtuu endoplasmisessa retikulumissa. Täällä muodostuneet aineet lähetetään Golgin laitteeseen, jossa niitä käsitellään edelleen ennen solulimaan pääsyä. Ensinnäkin meidän pitäisi keskittyä aineisiin, joita syntetisoidaan tietyillä verkkokalvon ja Golgi-laitteen alueilla.

Proteiinisynteesi karkeassa endoplasmisessa retikulumissa. Karkean endoplasmisen retikulumin ulkopinta sisältää suuren määrän siihen kiinnittyneitä ribosomeja; niissä tapahtuu proteiinisynteesi, josta pieni määrä tulee sytosoliin ja suurin osa - retikulumin tubulusten ja rakkuloiden onteloon, ts. endoplasmiseen matriisiin.

Lipidisynteesi sileässä endoplasmisessa retikulumissa. Endoplasminen verkkokalvo pystyy syntetisoimaan lipidejä, erityisesti fosfolipidejä ja kolesterolia. Ne liukenevat nopeasti kalvon kaksoiskerrokseen, mikä edistää verkkokalvorakenteiden kasvua, enimmäkseen sileänä.

Pieni kuplia ER-vacuolium, joita kutsutaan kuljetukseksi tai ER-vacuoliumiksi, erotetaan jatkuvasti sileän verkkokalvon kalvoista, mikä estää sen liiallisen kasvun. Suurin osa näistä kuljetusvakuoleista kuljetetaan sitten nopeasti Golgin laitteeseen.

Muut endoplasmisen retikulumin toiminnot. Endoplasmisella retikulumilla, erityisesti sileällä, on muita tärkeitä toimintoja.
1. Glykogeenia hajottavien entsyymien tarjoaminen tarvittaessa energian saamiseksi siitä.
2. Tarjotaan suuri määrä entsyymejä, jotka voivat neutraloida solulle haitallisia aineita, kuten lääkkeitä. Dekontaminointimenetelmiä ovat koagulointi, hapetus, hydrolyysi, yhdistelmä glukuronihapon kanssa ja vastaavat.

Laboratorio-käytännön oppitunti nro 9

Aihe: "Golgi-laite (kompleksi)"

Oppitunnin tarkoitus : tunnista Golgi-kompleksin morfofunktionaaliset piirteet.

Keskustelun aiheita

1 . Golgi-laitteen hieno rakenne.

Esittelyn valmistelut

Laitteet

1. Valokuvia, kaavioita, piirustuksiaAtlas solubiologiasta, J.-C. Roland, A. Seloshi, D. Seloshi, trans.V.P. Bely, toim. Yu.S. Chentsova. ─ M.: Mir. 1978. ─ 119 s.

Teoreettinen tausta luokkaan valmistautumiseen

Golgi-laitteisto (kompleksi) on eukaryoottisolun kalvorakenne, organelli, joka on ensisijaisesti tarkoitettu endoplasmisessa retikulumissa syntetisoitujen aineiden poistamiseen. Golgi-laite on nimetty italialaisen tiedemiehen Camillo Golgin mukaan, joka löysi sen ensimmäisen kerran vuonna 1897 (Fabene P.F., Bentivoglio M., 1998).

Riisi. 1. Golgi-laitteen kaavio (A). Golgi-laitteen rakenne (B)

Huomautus: Golgi-laitteisto ─ ontelot (säiliöt), joita ympäröivät kalvot ja niihin liittyvä vesikkelijärjestelmä. Toiminnot ─ orgaanisten aineiden kerääntyminen; orgaanisten aineiden "pakkaus"; orgaanisten aineiden poistaminen; lysosomien muodostuminen.

Laitteet(monimutkainen) Golgi on pino kiekon muotoisia kalvopusseja (säiliöitä), joka on hieman laajentunut lähemmäksi reunoja, ja siihen liittyvä Golgi-vesikkelijärjestelmä. Kasvisoluista löytyy useita yksittäisiä pinoja ( diktyosomit), eläinsolut sisältävät usein yhden suuren tai useita pinoja, jotka on yhdistetty putkilla.

Golgi-kompleksissa on 3 osaa säiliötä, joita ympäröivät kalvorakkulat:

1. Cis-leikkaus (lähin ydintä).

2. Medialiosasto.

3. Trans-osasto (kauimpana ytimestä).

Nämä osiot eroavat toisistaan ​​entsyymien sarjassa. Cis-osastossa ensimmäistä säiliötä kutsutaan "pelastussäiliöksi", koska sen avulla välissä olevasta endoplasmisesta retikulumista tulevat reseptorit palautetaan takaisin. Cis-osaston entsyymi: fosfoglykosidaasi (lisää fosfaattia hiilihydraattiin ─ mannoosi).

Mediaalisessa osassa on 2 entsyymiä: mannatsidaasi (katkaisee mannaasin) ja N-(lisää tiettyjä hiilihydraatteja ─ glykosamiinit).

Trans-osassa on entsyymejä: peptidaasi (suorittaa proteolyysin) ja transferaasi (suorittaa kemiallisten ryhmien siirron).

Golgi-laitteen (AG) hieno rakenne. Elektronimikroskooppi osoittaa, että Golgin laitetta edustavat kalvorakenteet, jotka on koottu yhteen pieneen vyöhykkeeseen (kuvat 1, 2); Litteät kalvopussit (säiliöt) on järjestetty pinoon, tällaisten pussien lukumäärä pinossa ei yleensä ylitä 5-10. Niiden välissä on ohuita hyaloplasmakerroksia. Jokaisen yksittäisen säiliön halkaisija on noin 1 μm ja paksuus vaihtelee; keskellä kalvot voivat olla lähellä toisiaan (25 nm), ja reunalla niissä voi olla laajennuksia ─ ampulleja, joiden leveys ei ole vakio.

Riisi. 2. Sakteeosomin rakenteen kaavio(Chentsov Yu.S.:n, 2010 mukaan)

Huomautus : P─ proksimaalinen (cis-) osa; D─ distaalinen (trans-) osa; SISÄÄN─ vakuolit; C─ litteät kalvosäiliöt; A─ säiliöiden ampullaarit.

Joissakin yksisoluisissa organismeissa niiden lukumäärä voi olla 20. Tiheästi sijaitsevien litteiden vesisäiliöiden lisäksi AG-vyöhykkeellä havaitaan monia tyhjiöitä. Pieniä vakuoleja löytyy pääasiassa AG-vyöhykkeen reuna-alueilta; joskus voit nähdä, kuinka ne on nauhoitettu litteiden säiliöiden reunoilla olevista ampullaaarista. Diktyosomivyöhykkeellä on tapana erottaa proksimaalinen eli kehittyvä cis-leikkaus ja distaalinen eli kypsä poikkileikkaus (kuva 15.5). Niiden välissä on AG:n keski- tai väliosa. Solunjakautumisen aikana AG:n verkkomaiset muodot hajoavat diktyosomeiksi jotka ovat passiivisia

ja ne jakautuvat satunnaisesti tytärsolujen kesken. Solujen kasvaessa diktyosomien kokonaismäärä kasvaa.

Riisi. 3. Golgi-laitteiden tyypit(Chentsov Yu.S.:n, 2010 mukaan)

Huomautus : A ─ retikulaarinen suoliston epiteelisoluissa;b─ diffuusoitua selkäydinganglion soluissa;minä─ ydin;2 ─ AG;3 ─ nucleolus.

AG on yleensä polarisoitunut erittävissä soluissa: sen proksimaalinen osa on sytoplasmaan ja tumaan päin ja distaalinen osa ─ solun pintaan. Proksimaalisella alueella lähekkäin olevien säiliöiden pinot ovat pienten sileiden vesikkeleiden ja lyhyiden kalvosäiliöiden vyöhykkeen vieressä.

Riisi. 4. Golgi-laite (AG) elektronisissa mikroskooppi(Chentsov Yu.S.:n, 2010 mukaan)

Riisi. 5. Kaavioesitys Golgi-laitteen komponenteista(Chentsov Yu.S.:n, 2010 mukaan)

Huomautus : 1 ─ EPR-AG (ERGIC) ─ välivyöhyke;2 ─ cis-alue, proksimaalinen alue; 3─ mediaalinen─ keskiosa; 4─ transdistaalinen alue; 5─ AG trans-verkosto.

Keskiosassa diktyosomit kunkin säiliön reunaan liittyy myös halkaisijaltaan noin 50 nm:n pienten tyhjien massa.

Diktyosomien distaalisessa tai transleikkauksessa viimeinen kalvotasainen säiliö on osan vieressä, joka koostuu putkimaisista elementeistä ja massasta pieniä vakuoleja, joissa on usein fibrillaarista karvaisuutta pitkin pintaa sytoplasman puolella – nämä ovat karvaisia ​​tai reunustettuja. samantyyppiset vesikkelit kuin reunustetut vesikkelit pinosytoosin aikana (muinaisesta kreikasta πίνω ─ juo, imeydy ja κύτος ─ säiliö, solu ─ vangitsee nesteen solupinnalla sen sisältämillä aineilla; makromolekyylien imeytymisprosessi ja solunsisäinen tuhoutuminen ).

Tämä on niin kutsuttu trans-Golgi-verkko (TGN), jossa erittyneiden tuotteiden erottelu ja lajittelu tapahtuu. Vielä kauempana on ryhmä suurempia tyhjiöitä – tämä on pienten vakuolien fuusioitumisen ja erittävien vakuolien muodostumisen tuote.

Tutkittaessa paksuja soluosia mhavaittiin, että soluissa yksittäiset diktosomit voidaan yhdistää toisiinsa tyhjiö- ja vesisäiliöjärjestelmän avulla. Joten muodostuu löysä kolmiulotteinen verkko, joka näkyy valomikroskoopissa. AG:n diffuusimuodossa jokaista yksittäistä osaa edustaa diktyosomi. Eläinsoluissa sentriolit liittyvät usein Golgi-laitteen kalvovyöhykkeeseen; niistä säteittäisesti ulottuvien mikrotubulusten nippujen välissä on kalvojen ja vakuolien pinojen ryhmiä, jotka ympäröivät samankeskisesti solukeskusta. Tämä yhteys heijastaa todennäköisesti mikrotubulusten osallistumista vakuolien liikkeeseen.

Toiminnot Golgin laite Proteiinien ohella Golgi-laitteistossa kuljetetaan kalvolipidejä.

1. Proteiinien erottaminen 3 virraksi:

● Cis-leikkaus (lähin ydintä); lysosomaaliset ─ glykosyloidut proteiinit (mannoosin kanssa) tulevat Golgi-kompleksin cis-osastoon, osa niistä fosforyloituu ja muodostuu lysosomaalisten entsyymien markkeri ─ mannoosi-6-fosfaatti. Tulevaisuudessa nämä fosforyloidut proteiinit eivät muutu, vaan ne tulevat lysosomeihin.

● Media-osasto; konstitutiivinen eksosytoosi (konstitutiivinen eritys). Tämä virtaus sisältää proteiineja ja lipidejä, joista tulee solun pintalaitteiston komponentteja, mukaan lukien glykokaliksi, tai ne voivat olla osa solunulkoista matriisia.

● Trans-osasto (kauimpana ytimestä); indusoituva eritys ─ proteiinit, jotka toimivat solun ulkopuolella, solun pintalaitteistossa ja kehon sisäisessä ympäristössä. Erityssoluille ominaista.

2. Limaeritteiden muodostuminen (Golgi-laitteen eritystoiminto) ─ glykosaminoglykaanit(mukopolysakkaridit).

● Kalvoelementit AG osallistua ER:ssä syntetisoitujen tuotteiden erotteluun ja kerääntymiseen, osallistua niiden kemiallisiin uudelleenjärjestelyihin, kypsymiseen (glykoproteiinien oligosakkaridikomponenttien uudelleenjärjestely osana vesiliukoisia eritteitä tai osana kalvoja), (kuva 6).

● AG tankeissa polysakkarideja syntetisoidaan ja ne ovat vuorovaikutuksessa proteiinien kanssa, mikä johtaa mukoproteiinien muodostumiseen.

● Pääasia on, että Golgi-laitteen elementtien avulla tapahtuu valmiiden eritteiden poisto solun ulkopuolelta. Lisäksi AG on solulysosomien lähde.

●AG:n osallistumista eritystuotteiden erittymisprosesseihin on tutkittu erittäin hyvin eksokriinisten haimasolujen esimerkillä. Näille soluille on ominaista suuri määrä erittäviä rakeita ( zymogeenirakeita), jotka ovat proteiinipitoisuudella täytettyjä kalvorakkuloita. Tsymogeenirakeiden proteiineihin kuuluu erilaisia ​​entsyymejä: proteaaseja, lipaaseja, hiilihydraatteja, nukleaaseja.

Erityksen aikana näiden tsymogeenirakeiden sisältö vapautuu soluista rauhasen onteloon ja virtaa sitten suolistonteloon. Koska pääasiallinen haimasolujen erittämä tuote on proteiini, tutkittiin radioaktiivisten aminohappojen liittymissekvenssiä solun eri alueille (kuvio 7).

Riisi. 6. Kaavio ER:n ja Golgi-laitteen välisestä yhteydestä tsymogeenin muodostumiseen ja vapautumiseen haiman akinaarisoluista (Chentsov Yu.S.:n, 2010 mukaan)

Huomautus : 1 ─ siirtymäalue EPR:n ja AG:n välillä; 2─ erittyvien rakeiden kypsymisalue;3 ─ tsymogeenirakeita, jotka on erotettu AG:sta; 4─ niiden poistuminen (eksosytoosi) solun ulkopuolelle.

Riisi. 7. Havaitsemisjärjestys}