PORI

Baru-baru ini, kemajuan besar telah dibuat dalam menentukan struktur pori pada tingkat molekuler. Yang sangat berharga dalam penelitian adalah metode rekonstruksi citra; dengan bantuannya, dimungkinkan tidak hanya untuk memvisualisasikan lubang di membran yang dibuat oleh pori-pori besar, tetapi juga untuk mengungkapkan organisasi subunit yang simetris di sekitar lubang pusat (Tabel 2).

Tabel 2. Pseudosimetri beberapa pori.

Porin adalah pengecualian penting untuk keluarga β-helix, karena mereka membentuk pori-pori dari lapisan β daripada melalui β-heliks. Pori-pori dapat dibentuk dengan bantuan zat endo dan eksogen.

KOMPLEKS PORI NUKLIR

Selaput inti sel mamalia mengandung 3-4 ribu pori (sekitar 10 pori per 1 mikron persegi). Melalui pori-pori inti terjadi pertukaran zat antara inti dan sitoplasma. Memang, RNA yang disintesis dalam nukleus, serta subunit ribosom dan protein yang mengandung sinyal ekspor nuklir, diangkut melalui pori-pori nuklir ke sitoplasma, sementara histon, komponen sistem replikasi, dan banyak protein lainnya diimpor melalui pori-pori nuklir dari sitoplasma. ke nukleus. Pori-pori dikelilingi oleh struktur cincin besar yang disebut kompleks pori (diameter dalamnya kira-kira 80 nm, dan berat molekulnya 50-100 juta. Setiap kompleks dibentuk oleh satu set butiran protein besar yang dikelompokkan dalam struktur oktagonal. Kompleks pori menembus membran ganda, menghubungkan di sekitar pori-pori keliling, lipid bilayer dari membran dalam dan luar menjadi satu kesatuan. "Lubang" di tengah setiap kompleks (pori nuklir) adalah saluran air yang dilalui molekul larut air antara nukleus dan sitoplasma.Kompleks pori nuklir berisi saluran silinder berisi air dengan diameter sekitar 9 nm.Protein nuklir besar berinteraksi dengan protein reseptor yang terletak di perbatasan pori-pori nuklir, dan reseptor ini secara aktif mengangkut protein ke dalam nukleus, meningkatkan saluran pori.

Jumlah pori inti tergantung pada jenis sel, tahap siklus sel, dan situasi hormonal tertentu. Pori nukleus dicirikan oleh simetri urutan kedelapan, oleh karena itu, banyak protein pori nukleus hadir dalam komposisinya dalam jumlah kelipatan delapan. Cincin cembung terlihat di mikroskop elektron. Cincin di sisi nuklir memiliki struktur yang disebut keranjang. Formasi ini terdiri dari fibril yang menghadap nukleoplasma dan cincin terminal yang melekat padanya. Delapan formasi simetris (kompleks bicara) menghadap ke lumen kanal. Pintu masuk ke saluran pori nuklir terlihat di tengah kompleks. Terkadang butiran padat elektron terlihat di saluran. Beberapa peneliti percaya bahwa ini adalah semacam kompleks pengangkutan pada saat melintasi membran nuklir. Yang lain percaya bahwa struktur ini adalah bagian fungsional dari pori nuklir. Atas dasar asumsi terakhir ini, sebuah hipotesis, yang tidak dikonfirmasi kemudian, bahkan diajukan, yang menurutnya pori nuklir tidak mengandung satu, tetapi delapan saluran permeabel. Molekul dengan berat kurang dari 5 kDa melewati pori nuklir dengan bebas, dan kesetimbangan antara konsentrasi nuklir dan sitoplasma terbentuk dalam hitungan detik. Untuk protein dengan berat 17 kDa, proses ini memakan waktu 2 menit, protein dengan berat 44 kDa (sekitar 6 nm) - 30 menit. Protein dengan berat lebih dari 60 kDa, tampaknya, sama sekali tidak dapat melewati pori-pori nuklir secara pasif. Hanya ada satu saluran yang dapat ditembus oleh makromolekul hidrofilik, yang melaluinya terjadi transpor aktif dan pasif, di dalam pori inti, dan tampaknya terletak di tengah kompleks. Ada mekanisme khusus untuk pengangkutan makromolekul ke dalam nukleus dan dari nukleus ke sitoplasma, tetapi sejauh ini sedikit yang diketahui tentangnya.

Kompleks pori nuklir (NPC) adalah struktur simetris yang terletak di pertemuan membran nuklir luar dan dalam.

Dalam sel manusia, setiap NPC memiliki massa sekitar 120 x 10 6 Da, yaitu 40 kali massa ribosom, dan terdiri dari banyak salinan molekul, termasuk 30 protein.

NPC mengandung filamen yang memanjang ke dalam sitoplasma dan struktur seperti keranjang yang memanjang ke dalam nukleus

Kompleks pori nuklir(NPC) membran inti adalah satu-satunya saluran yang menghubungkan nukleus dan sitoplasma. Dalam sel manusia, NPC memiliki berat molekul sekitar 120 x 106 Da dan diameter luar sekitar 120 nm. Massa total NPC adalah 40 kali massa ribosom eukariotik. Kompleks pori inti terdiri dari banyak salinan dari sekitar 30 polipeptida yang berbeda, nukleoporin. Berbeda dengan NPC, ribosom mengandung satu salinan dari empat jenis RNA, dan sekitar 80 polipeptida yang berbeda.

Kompleks pori nuklir(NPC) adalah struktur berbentuk tong yang melewati membran nuklir dan agak menonjol di luar kedua membran, membentuk struktur berbentuk cincin. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, sebagian besar NPC dicirikan oleh simetri urutan ke-8. Dari sisi nukleus dan sitoplasma, pori terlihat berbeda. Bagian-bagian NPC yang menonjol ke dalam nukleoplasma dan sitoplasma disebut struktur terminal.

Dari sisi sitoplasma YPC struktur terminal adalah delapan fibril yang relatif pendek yang memanjang ke dalam sitoplasma dengan jarak sekitar 100 nm. Dari sisi nukleus, fibril serupa membentuk cincin. Struktur ini disebut keranjang atau puncak nuklir. Di beberapa sel organisme multisel, fibril tambahan dikirim dari keranjang nuklir jauh ke dalam nukleus. Dari sisi sitoplasma dan nukleus, struktur terminal adalah tempat kontak molekul yang diangkut di pintu masuk dan keluar dari NPC.

Model menjelaskan struktur pori nuklir, diusulkan berdasarkan analisis ratusan mikrograf elektron dari masing-masing NPC yang diperoleh pada resolusi tinggi. Metode matematika digunakan untuk melapisi gambar dan menganalisisnya, sehingga memungkinkan untuk memperoleh pola rata-rata distribusi kerapatan elektron atau struktur umum inti NPC (metode ini tidak memberikan resolusi struktur terminal yang optimal).

Gambar di bawah ini menunjukkan model struktur inti YPC ragi dan sel Xenopus. Ukuran sel S. cerevisiae dan eukariota uniseluler lainnya adalah sekitar 60 x 106 Da, yaitu setengah ukuran NPC organisme multisel. Namun, meskipun ukurannya berbeda, struktur umumnya sama. Ukuran saluran pori sentral, serta sifat pengangkutannya, juga sama pada Metazoa dan ragi. Saat ini, gambar NPC terbaik telah diperoleh dengan mikroskop cryoelectron.

NPC dicirikan oleh sumbu simetri lipat delapan yang terletak tegak lurus terhadap cangkang nuklir.
Terkadang ada pori-pori dengan simetri urutan ketujuh atau kesembilan.
Simetri urutan ke-8 mudah terlihat pada gambar yang diperbesar dari masing-masing NPC (foto di bawah).
Mikrograf elektron rata-rata diperoleh dari beberapa ratus foto individu (kanan bawah).

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, di lokasi manapun YPC fusi membran luar dan dalam nukleus terjadi. Kami tidak tahu bagaimana ini terjadi, tetapi kemungkinan besar fusi merupakan bagian integral dari proses perakitan NPC di cangkang nuklir. Kompleks dipasang di cangkang dengan bantuan protein membran integral, yang merupakan bagian dari struktur utama. Protein ini masuk ke ruang perinuklear. NPC menembus lamina nuklir dan juga mengikatnya.

Digeneralisasikan model YPK, dibangun dari banyak penelitian, menunjukkan bahwa pori nuklir terdiri dari beberapa struktur berbentuk cincin dan seperti berbicara. Struktur ini saling berhubungan secara rumit. NPC terdiri dari komponen modular. Menggunakan mikroskop elektron pemindaian, berbagai struktur dapat diamati yang mendukung pandangan ini. Berdasarkan data yang diperoleh, sebuah model diusulkan yang menggambarkan perakitan struktur modular. Namun, kami belum dapat memverifikasi apakah mereka benar-benar terhubung dengan cara ini. Kami juga tahu sedikit tentang proses perakitan NPC.

Fiksasi sel memungkinkan Anda mengamati tahapan pergerakan material melalui saluran YaPC. Saat memeriksa sediaan dalam mikroskop elektron, sering terlihat bahwa rongga saluran pusat diisi dengan media padat. Ada berbagai sudut pandang mengenai komposisi media ini. Menurut salah satunya, lingkungan merupakan bagian dari NPC yang paling kuat terkait dengan muatan yang diangkut melalui alur tersebut. Oleh karena itu, istilah konveyor atau selongsong digunakan untuk menunjuknya. Sudut pandang alternatif menunjukkan bahwa bahan padat elektron sebenarnya adalah kompleks muatan dengan reseptor. Berdasarkan studi mikroskop elektron beresolusi tinggi, bahan ini tampaknya dicirikan oleh berbagai ukuran dan lokalisasi variabel di saluran NRC, yang lebih konsisten dengan pandangan bahwa bahan ini terdiri dari kompleks reseptor kargo.

Dalam beberapa sel NPC ditemukan tidak hanya dalam amplop nuklir, tetapi juga dalam struktur yang disebut membran berfenestrasi, yang merupakan tumpukan membran ganda yang mengandung NPC dan terletak di sitoplasma. Seringkali, NPC di lapisan membran berfenestrasi terletak seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Biasanya membran berfenestrasi terdapat pada oosit invertebrata dan vertebrata, tetapi juga dapat diamati pada jenis sel lainnya. Asal dan fungsinya masih belum diketahui.

Kompleks pori nuklir (YPC) sel-sel mamalia sulit dipisahkan dari selubung nukleus, karena sel-sel ini biasanya diasosiasikan dengan lamina, yang merupakan struktur yang tidak dapat larut, dan karenanya merupakan objek studi yang tidak nyaman. Karena membran berfenestrasi tidak memiliki lamina di bawahnya, membran ini merupakan sumber isolasi NPC yang berharga untuk studi biokimia dan sitologi selanjutnya. Mungkin, NPC membran berfenestrasi memiliki struktur dan komposisi yang sama dengan kompleks pori selubung nukleus.

NPC memiliki struktur terminal yang berbeda.
Seperti yang ditunjukkan oleh studi di mikroskop elektron,
dari sisi inti bentuknya menyerupai keranjang (kiri),
dan dari sisi sitoplasma diwakili oleh fibril (di sebelah kanan).
Fibril sitoplasma dan keranjang inti dari pori-pori inti,
terlihat dalam mikroskop elektron transmisi.
Model komputer tiga dimensi YPC,
menggambarkan distribusi kerapatan elektron rata-rata.
Model ditampilkan dari samping, sepanjang bidang selubung nuklir, dan dari atas, tegak lurus terhadap selubung.
Selaput luar dan dalam selubung inti terhubung di wilayah kompleks pori inti. Diasumsikan bahwa NPC dirakit dari komponen modular.
Foto-foto komponen ini diambil dalam mikroskop elektron pada berbagai tahap perakitan NPC setelah mitosis diperlihatkan. Membran berfenestrasi pada oosit Xenopus.
Foto diambil dengan mikroskop elektron transmisi.

Pori-pori nuklir adalah salah satu komponen intraseluler terpenting, karena terlibat dalam transportasi molekuler. Terlepas dari kemajuan dalam penelitian biologi, tidak semua pertanyaan mengenai struktur ini telah dieksplorasi sepenuhnya. Beberapa ilmuwan percaya bahwa dalam hal pentingnya fungsi dan kompleksitas struktur, pori-pori nuklir yang kompleks dapat dikaitkan dengan organel sel.

amplop nuklir

Ciri khasnya adalah adanya nukleus yang dikelilingi oleh membran yang memisahkannya dari sitoplasma. Membran terdiri dari dua lapisan - bagian dalam dan luar, saling berhubungan oleh sejumlah besar pori.

Signifikansi selubung nuklir sangat tinggi - memungkinkan Anda membatasi proses sintesis protein dan asam nukleat yang diperlukan untuk mengatur aktivitas fungsional gen. Membran mengontrol proses pengangkutan zat ke dalam, ke dalam sitoplasma, dan sebaliknya. Itu juga merupakan struktur kerangka yang mempertahankan bentuk nukleus.

Antara membran luar dan dalam adalah ruang perinuklear, yang lebarnya 20-40 nm. Secara eksternal, membran inti tampak seperti kantong dua lapis. Kehadiran pori-pori dalam strukturnya merupakan perbedaan yang signifikan antara struktur ini dan struktur serupa yang ditemukan di mitokondria dan plastida.

Struktur pori-pori nuklir

Saluran adalah perforasi dengan diameter sekitar 100 nm, melewati seluruh selubung nuklir. Pada penampang, mereka dicirikan oleh bentuk poligon dengan simetri urutan kedelapan. Saluran permeabel zat ada di tengah. Itu diisi dengan struktur globular yang terorganisir secara kompleks (dalam bentuk gulungan) dan fibrillar (dalam bentuk benang bengkok) yang membentuk butiran pusat - "sumbat" (atau pengangkut). Pada gambar di bawah ini, Anda dapat mempelajari dengan jelas apa itu pori nuklir.

Pemeriksaan mikroskopis dari struktur ini menunjukkan bahwa mereka memiliki struktur annular. Pertumbuhan fibrilar meluas ke luar, ke dalam sitoplasma, dan ke dalam, menuju nukleus (filamen). Yang terakhir membentuk semacam keranjang (disebut "keranjang" dalam literatur asing). Di pori pasif, fibril keranjang menutup saluran, sedangkan di pori aktif mereka membentuk formasi tambahan dengan diameter sekitar 50 nm. Cincin dari sisi sitoplasma terdiri dari 8 butiran yang saling berhubungan seperti manik-manik pada seutas tali.

Totalitas perforasi di kulit nukleus ini disebut kompleks pori-pori nuklir. Dengan demikian, ahli biologi menekankan interkoneksi antara lubang individu, bekerja sebagai mekanisme tunggal yang terkoordinasi dengan baik.

Cincin luar terhubung ke konveyor pusat. Eukariota bawah (lumut dan lainnya) tidak memiliki cincin sitoplasma dan nukleoplasma.

Fitur Struktur

Struktur dan fungsi pori-pori nuklir memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

• Saluran adalah banyak salinan sekitar 30-50 nukleoporin (dan total sekitar 1000 protein).
• Massa kompleks berkisar dari 44 MDa pada eukariota rendah hingga 125 MDa pada vertebrata.
• Di semua organisme (manusia, burung, reptil, dan hewan lain) di semua sel, struktur ini disusun dengan cara yang sama, yaitu kompleks pori adalah sistem yang sangat konservatif.
• Komponen kompleks nuklir memiliki struktur subunit, sehingga memiliki plastisitas tinggi.
• Diameter saluran pusat bervariasi antara 10-26 nm, dan tinggi kompleks pori sekitar 75 nm.

Bagian pori inti yang jauh dari pusat tidak simetris. Para ilmuwan menghubungkan ini dengan berbagai mekanisme pengaturan fungsi transportasi pada tahap awal perkembangan sel. Juga diasumsikan bahwa semua pori adalah struktur universal dan memastikan pergerakan molekul baik ke dalam sitoplasma maupun ke arah yang berlawanan. Kompleks pori nuklir juga terdapat pada komponen sel lain yang memiliki membran, tetapi dalam kasus yang lebih jarang (retikulum, membran sitoplasma berfenestrasi).

Jumlah pori-pori

Faktor utama yang menentukan jumlah pori inti adalah aktivitas metabolisme dalam sel (semakin tinggi, semakin besar jumlah tubulus). Konsentrasi mereka dalam ketebalan membran dapat berubah beberapa kali selama periode yang berbeda dari keadaan fungsional sel. Peningkatan pertama jumlah pori terjadi setelah pembelahan - mitosis (selama rekonstruksi inti), dan kemudian selama periode pertumbuhan DNA.

Berbagai jenis hewan memiliki jumlah yang berbeda. Itu juga tergantung di mana sampel diambil. Jadi, pada seseorang ada sekitar 11 buah / μm 2, dan dalam sel telur katak xenopus yang belum matang - 51 buah / μm 2. Rata-rata, densitasnya bervariasi antara 13-30 lembar/μm 2 .

Distribusi pori-pori nuklir di atas permukaan cangkang hampir seragam, tetapi di tempat-tempat substansi kromosom mendekati membran, konsentrasinya menurun tajam. Pada eukariota yang lebih rendah, di bawah membran nukleus, tidak ada jaringan serat berstruktur kaku, oleh karena itu, pori-pori dapat bergerak di sepanjang membran nukleus, dan kerapatannya di berbagai area berbeda secara signifikan.

Fungsi

Fungsi utama kompleks pori nuklir adalah transfer molekul pasif (difusi) dan aktif (memerlukan biaya energi) melalui membran, yaitu pertukaran zat antara inti sel dan sitoplasma. Proses ini sangat penting dan diatur oleh tiga sistem yang terus berinteraksi satu sama lain:

• kompleks zat pengatur biologis aktif dalam nukleus dan sitoplasma - importin α dan β, Ran-protein, guanosin trifosfat (nukleotida purin) dan penghambat dan aktivator lainnya;
• nukleoporin;
• komponen struktural kompleks nuklir berpori, yang mampu mengubah bentuknya dan memastikan transfer zat ke arah yang benar.

Protein yang diperlukan untuk berfungsinya nukleus berasal dari sitoplasma melalui pori-pori nukleus, dan berbagai bentuk RNA diekskresikan ke arah yang berlawanan. Kompleks pori tidak hanya melakukan transportasi mekanis murni, tetapi juga berfungsi sebagai penyortir yang "mengenali" molekul tertentu.

Transfer pasif terjadi untuk zat-zat yang berat molekulnya rendah (tidak lebih dari 5∙10 3 Da). Zat seperti ion, gula, hormon, nukleotida, asam adenosin trifosfat, yang terlibat dalam pertukaran energi, bebas masuk ke dalam nukleus. Ukuran maksimum protein yang dapat menembus pori-pori ke dalam nukleus adalah 3,5 nm.

Selama sintesis molekul DNA anak, pengangkutan zat mencapai puncak aktivitas - 100-500 molekul melalui 1 pori nuklir dalam 1 menit.

Protein pori

Elemen saluran bersifat protein. Protein kompleks ini disebut nukleoporin. Mereka dikumpulkan di sekitar 12 subkompleks. Mereka secara kondisional dibagi menjadi tiga kelompok:

• senyawa dengan urutan pengulangan spesifik yang dapat dikenali oleh faktor biokimia;
• tidak memiliki urutan;
• yang terletak di bagian membran yang membentuk pori, atau di dalam pori itu sendiri di ruang antara lapisan membran inti.

Studi telah menetapkan bahwa nukleoporin mampu membentuk kompleks yang agak kompleks, termasuk hingga 7 protein, dan juga terlibat langsung dalam pengangkutan zat. Beberapa dari mereka dapat langsung mengikat molekul yang bergerak melalui pori nuklir.

Ekspor zat ke sitoplasma

Pada saat yang sama dapat mengambil bagian dalam penarikan dan impor zat. Terjemahan terbalik RNA dari sitoplasma ke dalam nukleus tidak terjadi. Kompleks nuklir mengenali sinyal ekspor (NES) yang dibawa oleh ribonukleoprotein.

Urutan zat pensinyalan NES adalah kompleks kompleks asam amino dan protein, yang, setelah dikeluarkan dari nukleus ke dalam sitoplasma, terdisosiasi (terurai menjadi komponen terpisah). Oleh karena itu, partikel serupa yang dimasukkan secara artifisial ke dalam sitoplasma tidak menembus kembali ke dalam nukleus.

Proses mitosis

Selama pembelahan sel (mitosis), kompleks pori nuklir "dibongkar". Jadi, kompleks dengan berat molekul 120 mDa terurai menjadi subkompleks masing-masing 1 mDa. Setelah pembagian berakhir, mereka berkumpul kembali. Dalam hal ini, pori-pori inti tidak bergerak secara terpisah, melainkan dalam susunan. Ini adalah salah satu bukti bahwa kompleks pori nuklir adalah sistem yang terkoordinasi dengan baik.

Membran yang hancur berubah menjadi gugus gelembung yang mengelilingi area nukleus selama periode interfase. Dalam metafase, ketika kromosom berada di bidang ekuator, elemen-elemen ini didorong ke zona perifer sel. Pada akhir anafase, akumulasi ini mulai menghubungi kromosom dan pertumbuhan dasar membran inti dimulai.

Gelembung berubah menjadi vakuola, yang secara bertahap menyelimuti kromosom. Kemudian mereka bergabung dan memagari inti interfase baru dari sitoplasma. Pori-pori sudah muncul pada tahap paling awal, saat penutupan cangkang belum terjadi.

Kuliah #5

INTI

Struktur dan fungsi kernel

Morfologi dan komposisi kimia inti

Istilah "inti" pertama kali digunakan oleh R. Brown pada tahun 1833, yang mendeskripsikan dan mempelajari nukleus dalam sel tumbuhan dan membuktikan bahwa nukleus merupakan komponen umum dari sel mana pun.

Nukleus ada di semua sel eukariotik (sifat non-nuklir beberapa di antaranya merupakan adaptasi sekunder). Inti biasanya dipisahkan dari sitoplasma dengan batas yang jelas. Dalam semua kasus, nukleolus bulat dibedakan dengan jelas. Bakteri dan ganggang biru-hijau tidak memiliki nukleus yang terbentuk: nukleusnya tidak memiliki nukleolus, tidak dipisahkan dari sitoplasma oleh membran nukleus yang berbeda dan disebut nukleoid.

Jumlah inti dalam sel. Ada sel yang tidak berinti, seperti eritrosit dan trombosit pada mamalia. Sebagian besar sel memiliki satu nukleus. Ada juga sel berinti banyak, misalnya osteoklas (sel yang menghancurkan tulang rawan mengandung hingga 10 inti), serat otot lurik - dari beberapa ratus hingga 2-3 ribu inti. Peningkatan jumlah inti menunjukkan peningkatan aktivitas fungsional organ.

Bentuk inti . Bentuk nuklei cukup beragam, dan secara langsung bergantung pada bentuk badan selnya. Misalnya, pada neuron yang tubuhnya berbentuk bulat dan prosesnya bercabang, nukleusnya membulat.

Pada sebagian besar sel, nukleus memiliki bentuk bulat atau lonjong, tetapi dapat berbentuk lentikular (eritrosit amfibi), berbentuk batang (sel otot), dan juga berlobang banyak (neutrofil, di mana bentuk ini memberikan area kontak yang jauh lebih besar. antara membran nuklir dan sitoplasma dan dengan demikian berkontribusi pada peningkatan kecepatan reaksi biokimia).

Lokalisasi kernel. Biasanya nukleus terletak di tengah, di sebelah pusat sel. Dalam beberapa sel, itu digeser ke kutub basal (sel epitel silinder). Pada telur yang sangat telolecithal, yang memiliki banyak kuning telur di sitoplasma, dan pada sel yang menghasilkan antibodi, nukleus dipindahkan ke pinggiran, ke membran sitoplasma.

Ukuran kernel. Khas untuk berbagai jenis sel (berdiameter 5-20 mikron untuk inti bulat).

Ukuran inti dapat dicirikan dengan indikator sepertirasio nuklir-plasma(Indeks Hertwig). Itu diungkapkan oleh rumus:

Di mana

NP Indeks Hertwig;

V n volume inti; Vc volume sitoplasma.

Rasio inti-plasma konstan untuk jenis sel tertentu. Arti biologis dari keteguhan ini adalah bahwa volume inti tertentu dapat mengontrol volume sitoplasma tertentu. Jika rasio nuklir-plasma terganggu, sel akan dengan cepat memulihkannya (misalnya, sel sekretori dengan jenis sekresi apokrin) atau mati (misalnya, memandu tubuh dalam proses oogenesis).

Komposisi kimia inti.Sebagian besar bahan kering inti adalah senyawa protein (60-70%) dan asam nukleat (19-25%); selain itu, nukleus mengandung lipid dan semua zat lain yang merupakan karakteristik sitoplasma sel. Dari zat anorganik dalam nukleus, ion terbanyak Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 3+ , Na + , K + .

Protein inti terdiri dari dua jenis:

1) histon (protein dasar); jumlahnya relatif konstan dan sebanding dengan kandungan DNA yang membentuk kompleksdeoksiribonukleoprotein(itu adalah bagian dari kromosom);

2) protein non-histone (asam); ini termasuk bagian utama dari enzim nuklir, termasuk enzim yang memastikan autoreproduksi molekul DNA dan pembentukan molekul RNA pada templat DNA.

Protein utama adalah bagian dari kromatin nukleus; protein asam sebagian besar terlokalisasi dalam amplop nuklir, nukleolus, dan karioplasma.

Asam nukleat DNA dan RNA terkandung di semua nukleus tanpa kecuali, dan semua DNA sel terlokalisasi di dalam nukleus. Dalam molekul DNA untai ganda raksasa, basa nitrogen - timin, adenin, guanin, dan sitosin - terhubung sehingga adenin di rantai lain sesuai dengan timin, dan sitosin saling melengkapi dengan guanin. Jumlah DNA dalam inti sel organisme dari spesies yang berbeda dapat sangat bervariasi, tetapi untuk inti diploid yang tidak membelah dari setiap spesies ternyata konstan. Sel benih dewasa mengandung setengah set kromosom (haploid) dan, karenanya, setengah jumlah DNA. Di dalam nukleus, semua DNA berasosiasi dengan kromosom.

Asam ribonukleat dari informasi nukleus, ribosom, dan transportasi adalah molekul beruntai tunggal, yang, tidak seperti DNA, mengandung urasil, bukan timin. Sebagian besar RNA terletak di nukleolus, tetapi juga ditemukan di kromatin dan karioplasma. Jumlah RNA dalam nukleus tidak konstan dan sangat bervariasi tergantung pada keadaan fungsional sel.

Lipid hadir dalam nukleus dalam jumlah kecil dan terlokalisasi terutama di cangkang.

Fungsi kernel

Inti bukan hanya wadah materi genetik, tetapi juga tempat materi ini berfungsi dan berkembang biak. Kehilangan atau pelanggaran salah satu fungsinya merupakan bencana bagi sel secara keseluruhan. Kernel melakukan:

1). Pelestarian informasi herediter dalam bentuk urutan spesifik nukleotida dalam molekul DNA.

2). Implementasi informasi herediter ini melalui sintesis protein khusus untuk sel tertentu. Melalui sintesis protein ini, proses aktivitas vital sel dikendalikan.

3). Transfer informasi herediter ke sel anak selama pembelahan. Proses ini didasarkan pada kemampuan DNA untuk bereproduksi sendiri.

Semua ini menunjukkan peran utama struktur nuklir dalam proses yang terkait dengan sintesis asam nukleat dan protein, fungsionaris utama dalam kehidupan sel.

Komponen struktural dari inti interfase

Bedakan antara nukleus dalam keadaan interfase dan nukleus dalam proses pembelahan sel. Sebelum berbicara tentang struktur inti interfase, perlu dipahami bahwa tidak semua inti interfase sama. Ada 3 keadaan (atau jenis) inti interfase tergantung pada kemampuannya lebih lanjut:

1) inti sel yang berkembang biak di antara dua pembelahan (sebagian besar sel);

2) inti sel yang tidak membelah, tetapi mampu membelah (limfosit yang berfungsi, beberapa di antaranya membelah setelah jangka waktu yang lama, sedangkan sisanya mungkin tidak membelah);

3) inti sel yang telah kehilangan kemampuan untuk membelah selamanya (eritritis, sel sistem saraf, granulosit neutrofil, basofil, eosinofil).

Mari kita pertimbangkan struktur inti interfase tipe pertama. Komponen utama kernel adalah:

1). Amplop nuklir (karyolemma).

2). Jus nuklir (karyoplasma).

3). Inti.

4). Kromosom.

amplop nuklir. Struktur ini merupakan karakteristik dari semua sel eukariotik. Selubung inti terdiri dari membran luar dan dalam yang dipisahkan olehruang perinuklear. Lebarnya dari 10 hingga 100 nm. Amplop nuklir mengandung pori-pori nuklir.

Selaput membran nukleus secara morfologis tidak berbeda dari membran intraseluler lainnya: tebalnya sekitar 7 nm dan dibangun sesuai dengan jenis mosaik cair.

Bagian luar, berbatasan dengan sitoplasma, membran memiliki struktur lipatan yang kompleks, di beberapa tempat terhubung ke saluran EPS. Ini mengandung ribosom. Membran bagian dalam dikaitkan dengan kromatin nukleus, bersentuhan dengan karioplasma dan tidak memiliki ribosom.

Membran nukleus diresapi dengan banyak pori, diameternya besar 30-90 nm (sebagai perbandingan, pada plasmalemma luar, diameter pori hanya 1 nm). Jumlahnya juga berfluktuasi: tergantung pada jenis dan keadaan fisiologis sel, per 1 mikron 2 jumlahnya dari 10 sampai 30. Pada sel muda, jumlah pori nukleus lebih banyak dari pada sel tua. Berkat pori-pori, pertukaran zat antara nukleus dan sitoplasma dipastikan, misalnya pelepasan mRNA dan subunit ribosom ke dalam sitoplasma, masuknya protein, nukleotida, dan molekul yang mengatur aktivitas DNA ke dalam nukleus.

Pori-pori memiliki struktur yang kompleks. Pada titik ini, dua membran nuklir menyatu, membentuk lubang bundar yang memilikiperangkat diafragma (atau kompleks pori). Ini terdiri dari tiga pelat, yang masing-masing dibentuk oleh 8 butiran berukuran 25 nm, dihubungkan satu sama lain oleh mikrofibril. Di tengah bukaan pori, sering juga terdapat granula sentral.

Karyolemma, tidak seperti plasmalemma, tidak mampu beregenerasi.

Setelah pembelahan nukleus induk, membran nukleus nuklei anak terbentuk dari tangki EPS granular (membran luar) dan sebagian dari fragmen membran nukleus lama (membran dalam) yang hancur selama pembelahan.

Fungsi amplop nuklir:

1). Pertukaran zat antara nukleus dan sitoplasma.

2). Penghalang yang memisahkan nukleus dari sitoplasma.

3). fiksasi kromosom.

Karyoplasma (getah nuklir) zat seperti gel yang mengisi ruang antara struktur nukleus. Ini berisi nukleolus, sejumlah besar RNA dan DNA, berbagai protein, termasuk sebagian besar enzim nuklir, serta nukleotida bebas, asam amino, zat antara metabolisme. Viskositasnya kira-kira sesuai dengan viskositas sitoplasma, sedangkan keasamannya lebih tinggi, karena. mengandung banyak asam nukleat.

Karyoplasma melakukan interkoneksi semua struktur nuklir menjadi satu kesatuan.

Inti. Bentuk, ukuran, dan jumlah nukleolus bergantung pada keadaan fungsional nukleus dan intensitas biosintesis protein di dalam sel. Bisa ada 1 sampai 10 di antaranya (dan dalam sel ragi tidak ada sama sekali). Seringkali dalam sel muda ada beberapa nukleolus, dan seiring bertambahnya usia hanya tersisa satu. Ini karena sintesis protein yang lebih aktif oleh sel muda. Diameter nukleolus adalah 1-2 mikron.

Komponen kimia utama penyusun nukleolus adalah protein asam seperti fosfoprotein (sekitar 80%) dan RNA (10-15%). Selain itu, mengandung fosfat bebas atau terikat dari kalsium, kalium, magnesium, besi, seng. Kehadiran DNA dalam nukleolus belum terbukti, tetapi ketika memeriksa sel-sel tetap di sekitar nukleolus, zona kromatin selalu diidentifikasi, seringkali diidentikkan dengan heterokromatin pengatur nukleolus. Kromatin perinukleolar ini, menurut mikroskop elektron, muncul sebagai bagian integral dari struktur kompleks nukleolus.

Nukleolus adalah struktur nukleus non-membran. Studi mikroskop elektron menunjukkan bahwa dasar nukleolus dibentuk oleh dua zat:

1) filamen protein fibrilar setebal 4-8 nm, digulung dalam bentuk "bola";

2) butiran padat butiran dengan diameter sekitar 15 nm, terletak di "kumparan" ini. Mereka terdiri dari RNA dan protein (dalam rasio berat 50:50) dan dengan demikian merupakan prekursor ribosom.

Oleh karena itu, fungsi nukleolus adalah membentuk atau merakit ribosom yang mensuplai sitoplasma.

Nukleolus hanya ada di nukleus interfase. Selama mitosis, ia menghilang pada profase dan muncul kembali pada pertengahan telofase. Selain itu, nukleolus terbentuk di wilayah tersebutpengatur nukleolus.Pengatur nukleolar adalah bagian spesifik dari kromosom yang terletak di belakang penyempitan sekunder yang bertanggung jawab untuk pembentukan nukleolus. Tidak semua kromosom memiliki pengatur nukleolar. Jadi, dalam kariotipe manusia mengandung 13, 14, 15, 21 dan 22 pasang kromosom.

Gangguan pada inti sel. Mereka mengarah pada patologi penyimpanan informasi genetik dalam DNA dan transmisinya selama pembelahan sel, kontrol genetik dari proses seluler.

Dalam hal ini, mekanisme gangguan pada nukleus dipertimbangkan ketika menggambarkan pelanggaran fungsi peralatan genetik dan mekanisme penerapannya.

Pemulihan sel setelah kerusakan, terutama pada jaringan di mana populasi utama sel tidak mampu membelah (saraf, jaringan otot jantung), pada area pertumbuhan tumor, dengan hipertrofi patologis dan hiperfungsi organ, dapat terjadi melalui pembentukan sel poliploid dengan peningkatan berlipat ganda dalam jumlah kromosom dan ukuran sel. Poliploidi semacam itu disertai dengan peningkatan aktivitas fungsional sel, namun hal ini dapat menyebabkan penurunan kapasitas cadangannya. Misalnya, jika kardiomiosit yang mengalami hipertrofi mencapai ukuran yang sangat besar, suplai trofiknya menjadi jauh lebih sulit dan menyebabkan kematian sel. Dengan percepatan sintesis protein dan asam nukleat selama hiperfungsi dan regenerasi, banyak tonjolan dan tonjolan terbentuk karena peningkatan permukaan nukleus. Fenomena ini disertai dengan peningkatan jumlah kromatin dan pori-pori inti, peningkatan jumlah dan ukuran nukleolus.

Patologi peralatan nuklir berikut ini dibedakan.

Bahan genetik berkurang ditemukan pada sel tumor ganas. Hal ini menyebabkan penurunan ukuran sel tersebut dan perubahan sifatnya. Sel-sel tersebut sangat berbeda sifatnya dari sel normal tubuh, memiliki sifat antigenik lain, dan kemampuannya untuk berdiferensiasi berubah secara signifikan.

Mitosis atipikal(termasuk yang disebut amitosis degeneratif) disertai dengan aneuploidi, penyimpangan kromosom. Ini secara dramatis mengubah fitur fungsional sel. Sebagai hasil dari sitokinesis, dua sel terbentuk dengan kumpulan kromosom yang terdistribusi secara acak dan isi sitoplasma. Sel-sel ini atipikal, seringkali tumor. Gangguan seperti itu merupakan ciri khas pertumbuhan tumor ganas. Amitosis tidak lengkap terjadi ketika sitostomi tidak terjadi, dan sel berinti banyak terbentuk - amitosis dalam patologi kadang-kadang disebut degeneratif.

Patologi sintesis subunit ribosom dan tRNA di nukleolus disertai dengan pelanggaran proses sintetik di dalam sel. Kelompok ini juga mencakup gangguan ekspresi gen, transkripsi dan splicing, serta transfer informasi genetik dalam mRNA dari nukleus ke sitoplasma. Semua perubahan ini terkait dengan variabilitas fenotipik.

Perubahan genom dan / atau mekanisme penerapannya disertai dengan patologi struktur inti (polimorfisme, deformasi, pembentukan invaginasi sitoplasma hingga inklusi sitoplasma dalam inti, penonjolan karioplasma ke dalam sitoplasma).

Jika terjadi pelanggaran, nukleus membengkak dengan vakuolisasi (ekspansi) dari tangki perinuklear atau menyusut. Inti yang bengkak menjadi lebih ringan, rasio nuklir-sitoplasma berubah. Ini sering mendahului penghancuran membran inti dengan fusi isi karioplasma dan sitoplasma (kariolisis). Kariolisis mendahului paranekrosis dan/atau nekrosis, diikuti dengan pencernaan sendiri sel (autolisis). Peningkatan (kondensasi) atau penurunan jumlah kromatin, pecahnya nukleus dapat disebabkan oleh hipoksia, radiasi pengion, dll. Gangguan ini disertai dengan penurunan sintesis asam nukleat dan protein.

Dengan kerutan, nukleus (karyopyknosis) berkurang ukurannya, heterokromatin terakumulasi di dalamnya, yang menyebabkan peningkatan pewarnaan karioplasma (hiperkromatosis). Nukleolus menjadi lebih padat, mengecil ukurannya, dan sering hancur. Sintesis subunit RNA dan ribosom dalam nukleus seperti itu berkurang tajam. Berlanjut, perubahan ini mengarah pada segmentasi nukleus, diikuti dengan disintegrasi menjadi gumpalan (karyorrhexis), yang kemudian dihancurkan. Konsekuensi ini adalah bencana bagi sel. Sel seperti itu pecah menjadi bagian-bagian yang mengalami fagositosis oleh makrofag.

Ketika sel mati, kromatin menggumpal dan berkumpul menjadi konglomerat kasar.

Ketika sintesis rRNA ditekan, nukleolus menyusut dan pecah, kehilangan butiran. "Rongga" dengan kepadatan rendah muncul di nukleolus.

Pelanggaran pematangan ribosom (penghambatan pemrosesan rRNA) menyebabkan peningkatan ukuran nukleolus, tetapi tidak memiliki subunit ribosom yang matang.

Perubahan pada sitosol (hyaloplasma). Mereka dicirikan oleh patologi cyclosis, memastikan interaksi struktur seluler satu sama lain, glikolisis anaerobik, metabolisme karbohidrat, protein, lipid dan zat lain, pengendapan glikogen, lemak, pigmen.

Hipoksia, proses proteolitik, autolisis, dominasi proses anaerobik-glikolitik dapat menyebabkan akumulasi senyawa organik dengan berat molekul rendah, mengubah tekanan onkotik. Peningkatan tekanan onkotik menyebabkan difusi air ke dalam hyaloplasma dan pembengkakan sel. Fenomena serupa mungkin menyertai hiperhidria hipoosmolar. Dengan pembengkakan yang tajam, sitomembran pecah dan isi hyaloplasma menyatu dengan zat antar sel.

Peningkatan permeabilitas sitomembran di bawah berbagai pengaruh patologis menyebabkan pelepasan ion kalium dari sel dan masuknya ion natrium, klorida, dan kalsium ke dalamnya. Tekanan osmotik hyaloplasma meningkat. Air masuk ke dalamnya, dan sel membengkak.

Dehidrasi, hiperosmolaritas zat antar sel menyebabkan pelepasan air dari hyaloplasma dan penyusutan sel. Hilangnya air oleh sel (dehidrasi) mengurangi aktivitas fungsional, memperlambat siklus, dan akumulasi produk limbah (autointoksikasi) terjadi.

Dalam patologi, keseimbangan asam-basa dalam matriks sel berubah. Produk teroksidasi yang terakumulasi dalam matriks menyebabkan asidosis metabolik dan meningkatkan permeabilitas membran. Pelanggaran permeabilitas mengaktifkan enzim proteolitik, yang menyebabkan pencernaan sendiri intraseluler - autolisis.

Patofisiologi mitokondria. Ini terkait dengan pelanggaran fosforilasi aerobik dan pasokan energi. Perubahan mitokondria terjadi selama hipoksia, aksi racun yang menghalangi rantai fosforilasi oksidatif.

Pelanggaran fungsi mitokondria diamati pada hipertiroidisme karena triiodothyronine, reseptor yang ada di organel. α-Dinitrophenol, glukokortikoid, insulin, interleukin-1, kelebihan kalsium dan hormon tiroid menyebabkan pembengkakan mitokondria dan pemutusan rantai fosforilasi oksidatif. Akibatnya, sel tidak dapat menghasilkan ATP yang cukup, dan proses yang bergantung pada energi memudar. Gangguan fungsional ini disertai dengan penataan ulang struktural berupa pembengkakan mitokondria, perubahan struktur krista dan kepadatan matriksnya.

Dalam kasus gangguan metabolisme, hipoksia, keracunan, mitokondria membengkak, matriksnya menjadi jernih dan vakuolisasi. Semua ini mengarah pada penurunan pembentukan ATP dan efisiensi fosforilasi oksidatif.

Pelepasan rantai fosforilasi oksidatif terjadi selama demam pada saat kenaikan suhu dan selama hipotermia sebagai mekanisme yang memberikan peningkatan produksi panas.

Selain pembengkakan, kondensasi dan fragmentasi mitokondria dapat diamati. Inklusi organik (protein, lipid) dan mineral (garam kalsium tidak larut) terbentuk. Semua ini juga mengurangi efisiensi sintesis ATP karena blokade lengkap atau sebagian dari proses oksidatif.

Kadang-kadang terdapat mitokondria raksasa dengan hipertrofi krista yang sesuai. Gangguan ini terjadi dalam kasus hipertrofi organel atau karena fusinya. Jumlah dan bentuk krista membran dalam juga berubah. Peningkatan jumlah krista biasanya menunjukkan peningkatan aktivitas mitokondria. Kadang-kadang bentuk krista berubah dan tidak hanya trabekular, tetapi juga multivesikular (tubular) muncul. Dinamika diekspos dan diarahkan ke krisis. Mungkin ada orientasi memanjang dan melintang. Fragmentasi krista, pelanggaran lokasi yang benar muncul selama hipoksia.

Dengan hipovitaminosis, keracunan alkohol, bentuk mitokondria dan perubahan krista pada sel tumor.

Perubahan kuantitatif kandungan mitokondria dalam sel dapat berupa peningkatan atau penurunan. Peningkatan jumlah mitokondria dalam sel biasanya terjadi dengan peningkatan aktivitas fungsionalnya (hiperfungsi dan hipertrofi), dalam proses pemulihan fungsi yang terganggu, dan selama apoptosis. Penurunan kandungan absolut mitokondria dalam sel menunjukkan penurunan aktivitas fungsionalnya, proses atrofi yang merusak.

Distribusi mitokondria ditandai dengan dinamika yang tinggi. Jadi, dalam berbagai situasi patologis, mereka terlokalisasi di sekitar nukleus atau di salah satu kutub sel. Sebagai hasil pemodelan matematis, terlihat bahwa perubahan tersebut antara lain dapat disebabkan oleh dinamika difusi oksigen dan glukosa.

Beberapa antibiotik secara khusus mengganggu sintesis protein pada ribosom mitokondria, seperti levomycetin, eritromisin. Jika antibiotik semacam itu ditambahkan ke mitokondria yang diisolasi, maka proses sintetik terganggu dan organel mati. Fenomena serupa tidak diamati pada seluruh organisme, karena antibiotik ini tidak terakumulasi di dalam sel eukariotik, menembus dengan buruk melalui membrannya.

Proses patologis di ribosom. Mereka disertai dengan pelanggaran translasi dengan pembentukan rantai polipeptida di sitosol, gr. EPS dan mitokondria.

Gangguan ini terjadi di bawah pengaruh faktor patologis tertentu, seperti obat antikanker yang menghambat sintesis protein pada eukariota.

Perubahan kompleks ribonukleoprotein ribosom, serta reseptornya, dapat disertai dengan penurunan pengikatan ribosom dan polisom menjadi gr. EPS selama pembentukan protein sekretori. Rantai polipeptida yang baru terbentuk dengan cepat dihancurkan dalam matriks sitoplasma.

Patologi aparatus nukleolar menyebabkan penurunan kandungan ribosom dalam sitoplasma dan penekanan proses plastik dalam tubuh.

Patologi ribosom mitokondria memiliki beberapa ciri. Gangguan mereka disebabkan oleh obat yang menghambat sintesis protein pada bakteri, seperti levomycetin, erythromycin, yang tidak mempengaruhi aktivitas ribosom sitoplasma.

Pelanggaran di EPS. Perubahan gr. dan halus. Manifestasi EPS dekat dan direduksi menjadi berikut ini.

Perluasan tangki EPS dengan vakuolisasi sitoplasma sel. Hal ini diamati dengan peningkatan aktivitas EPS dengan akumulasi zat yang disintesis dalam strukturnya, dengan pelanggaran pengangkutan zat ke kompleks Golgi, dan akumulasi zat patologis. Dengan akumulasi zat normal dan patologis yang berlebihan, distrofi sel berkembang.

fragmentasi EPS, akumulasi fragmen membran dalam tubulus, sisa-sisa organel sel adalah karakteristik dari sejumlah besar kerusakan sel, termasuk nekrosis dan paranekrosis, sel "kejutan", dan disertai dengan penurunan aktivitas sintetik EPS yang signifikan.

hipertrofi EPS diamati dengan hiperfungsi sel sekretori yang timbul dari efek stimulasi yang berlebihan pada sel. Ini adalah disfungsi sistem saraf otonom, dyshormonosis, efek iritasi pada sel sekretori, degenerasi tumornya.

hipotrofi EPS disertai dengan penurunan aktivitas sekresi sel dan laju penggantian kompleks membran. Ini tipikal untuk malnutrisi, atrofi, apoptosis dan mungkin akibat penekanan sistem saraf otonom.

kontrol, pemblokiran sekresi hormonal, hipoksia dan kelaparan.

Menyederhanakan struktur dan mengubah distribusi EPS terjadi dengan malnutrisi dan atrofi di area proses inflamasi kronis, dediferensiasi sel pada tumor.

Pelanggaran dalam EPS granular dimanifestasikan oleh blokade, sintesis polipeptida yang berlebihan atau sintesis rantai polipeptida yang diubah (membran, lisosom, sekretori).

Hipertrofi gr. EPS sering disertai dengan hipersekresi suatu zat. Hal ini disebabkan oleh aktivasi eksternal yang berlebihan dari aktivitas sel spesifik pada gangguan hormonal dan patologi regulasi saraf.

Patologi gr. EPS dengan blokade proses sintetik dan / atau transportasi dalam sel disertai dengan vakuolisasi, fragmentasi organel, gangguan komunikasi dengan ribosom, dll. Hal ini menyebabkan distrofi, gangguan proses resintetik dalam sel.

Hipoksia, berbagai jenis keracunan mengubah bentuk tangki dan ukurannya. Fragmentasi tangki diamati, distribusinya dalam sel berubah. Di tangki, ribosom menghilang atau didistribusikan secara tidak merata. Fenomena ini secara signifikan mengurangi keefektifan fungsi sintetik sel, terutama pemulihan struktur membran, sintesis sekresi, dan penambahan enzim lisosom. Hal ini menyebabkan penghambatan proses plastik (anabolik) di dalam sel.

Perubahan patologis dapat terjadi pada fungsi ribosom bebas dan terikat, yang disebabkan oleh beberapa mekanisme. Gratis dan terkait dengan gr. Ribosom EPS tidak berikatan dengan mRNA, koneksi dengan tRNA diblokir, dan subunit ribosom yang diperlukan untuk proses translasi tidak digabungkan.

Disagregasi ribosom dan polisom pada gr. EPS, hilangnya mereka menyebabkan pelanggaran sintesis protein sekretori dan lisosom, protein membran sel.

Hipovitaminosis C ditandai dengan distribusi ribosom yang tidak merata pada membran, yang disebabkan oleh pelanggaran fungsi reseptor membran gr. EPS dan menyebabkan penurunan aktivitas sintetik sel.

Pelanggaran di EPS halus diekspresikan oleh patologi regenerasi membran sel, sintesis glikogen, lipid, hormon steroid, pengendapan dan pelepasan Ca 2+, detoksifikasi zat eksogen dan endogen. Gangguan ini dimanifestasikan oleh penurunan fungsi penetralan sel hati, serta penurunan aktivitas sekresi kelenjar eksokrin dan endokrin, serta penurunan intensitas kontraksi pada jaringan otot. Aktivitas motorik fagosit dapat menurun, transmisi eksitasi pada neuron dapat terganggu, dll.

Gangguan di kompleks Golgi. Ini adalah patologi modifikasi, penyortiran dan pengemasan protein yang disekresikan oleh sel atau memasuki membran plasma, perubahan lisosom, gangguan pembentukan polisakarida, glikoprotein, lipoprotein, glikolipid.

Hiperfungsi kompleks Golgi dengan hipertrofinya menyebabkan sekresi dan/atau akumulasi produk sekretori yang berlebihan di dalam sel. Hipertrofi dengan hiperfungsi kompleks Golgi dalam sel sekretori diamati dengan stimulasi sekresi yang berlebihan oleh ujung saraf otonom, hiperfungsi hormon yang merangsang sekresi. Hiperfungsi kompleks Golgi disertai dengan pembengkakan tangki, peningkatan jumlah dan ukurannya. Vakuola dan vesikel yang terlibat dalam pembentukannya berubah dengan cara yang sama.

Hipofungsi kompleks Golgi mengganggu perbaikan kompleks membran sel, mengurangi aktivitas sekresi dan kapasitas pencernaannya. Hipofungsi terjadi dengan malnutrisi dan atrofi, denervasi, hipofungsi hormon yang merangsang aktivitas sekresi sel, dan / atau dengan peningkatan aktivitas hormon yang menghambat sekresi, malnutrisi. Dengan infeksi virus, struktur kompleks Golgi dapat hilang atau isinya menurun tajam.

Disfungsi parsial kompleks Golgi disebabkan oleh fermentopati bawaan atau didapat dan disertai dengan blokade pematangan glikoprotein individu, lipoprotein, dan kompleks lainnya.

Patologi lisosom. Ini disertai dengan aktivasi autolisis jika aktivitas berlebihan dan distrofi jika aktivitas tidak mencukupi.

Peningkatan permeabilitas membran lisosom di bawah pengaruh hipoksia, LPOL, karsinogen, dll. Menyebabkan aktivasi pencernaan dengan pencernaan sendiri sel (autolisis). Autolisis dipicu oleh hipoksia, cachexia (kelelahan) tubuh, trauma sel, paparan suhu yang terlalu tinggi atau rendah, asam dan basa, keracunan parah, radiasi pengion, dll. Glukokortikoid, kolesterol, obat antiinflamasi menjaga integritas membran , mencegah pencernaan sendiri.

Fenomena sebaliknya - pencernaan intraseluler yang tidak mencukupi - disertai dengan akumulasi produk penghancuran yang tidak lengkap di dalam sel, yang dapat menyebabkan distrofi. Sebagai varian dari gangguan pencernaan - ketidakmungkinan menghancurkan mikroorganisme patogen - melanggar reaksi perlindungan tubuh. Penurunan jumlah lisosom, penurunan aktivitas enzimatik ditemukan pada hipoksia kronis, kelebihan hormon steroid, beberapa infeksi dan gangguan metabolisme, dll.

Patologi pada lisosom diamati dengan fenomena berikut: perubahan lisosom itu sendiri dan reaksi lisosom terhadap gangguan pada komponen seluler lainnya. Dengan perubahan genetik yang menyebabkan penataan ulang enzim lisosom dan mengurangi aktivitas enzimatiknya, "penyakit akumulasi" terjadi, di mana jumlah badan residu meningkat dan struktur mitokondria sekunder berubah. Keracunan sel dengan karoten selama hipervitaminosis meningkatkan permeabilitas membran sel, termasuk membran lisosom, substrat sel menjadi tersedia untuk enzim lisosom, dan autolisis diaktifkan.

Disfungsi peroksisom. Ini mengurangi efisiensi menetralkan radikal oksigen dan mengaktifkan proses peroksida dalam sel, menyebabkan akumulasi produk yang kurang teroksidasi dan aktivasi proses peroksida radikal bebas, yang merusak permeabilitas membran, menyebabkan mutasi dan autolisis. Kandungan peroksisom menurun dengan radiasi pengion dan sel tumor.

Peningkatan jumlah peroksisom terjadi pada proses patologis dan bersifat protektif dan kompensasi, misalnya pada leptospirosis dan virus hepatitis.

Pelanggaran struktur dan fungsi sentriol. Ini mengganggu pembelahan, penataan sel di luar pembelahan, pembentukan silia dan flagela.

Gangguan pada struktur dan fungsi sentriol yang membentuk pusat sel berkaitan erat dengan proses polimerisasi dan depolimerisasi mikrotubulus. Akibat disintegrasi sentriol dan penghancuran sentrosfer, distribusi organel dalam hyaloplasma berubah. Kompleks Golgi terlokalisasi di dekat pusat sel. Dengan gangguan di pusat sel, mungkin ada perubahan signifikan dalam distribusi proses transportasi baik di dalam kompartemen kompleks maupun menjauhinya ke arah sitomembran (sekresi yang diatur) dan di sitosol (prelisosom).

Di bawah aksi colchicine dan analognya, yang menghancurkan pusat sel, proses mitosis dan distribusi normal materi genetik dan sitoplasma selama pembelahan diblokir.

Perubahan elemen sitoskeletal (mikrotubulus, mikrofilamen, mikrotrabekula). Mereka mengubah bentuk dan mobilitas sel, mengganggu distribusi dan pergerakan komponen sel, pengangkutan zat masuk dan keluar sel, dan disagregasi terjadi di persimpangan antar sel.

Patologi polimerisasi mikrotubulus dapat menyebabkan gangguan pergerakan vesikel sekretori, lisosom, organel dalam sel, gangguan mitosis, kesulitan eksositosis inklusi sekretori, perubahan pembentukan dan mobilitas silia dan flagela. Misalnya, perubahan aktivitas dynein menghalangi pergerakan silia saluran pernapasan dan alat kelamin, yang menyebabkan stagnasi.

Polimerisasi berkaitan erat dengan kandungan ion kalsium. Itu bisa diblokir oleh colchicine. Kurangnya ATP juga menyebabkan penurunan mobilitas silia dan flagela. Pelanggaran fungsi kompleks kinesin dan dynein dalam neurotubulus (mikrotubulus neuron) disertai dengan pelanggaran berat dalam pengangkutan zat di sepanjang akson. Regenerasi proses neuron yang rusak berkurang.

Patologi pembentukan filamen tipis disertai dengan kerusakan mikrovili dan stereocilia, pita desmosom. Mobilitas sel menurun, proses fagositosis dan siklosis terganggu, dan diskinesia saluran ekskresi kelenjar eksokrin terjadi. Depolimerisasi mikrofilamen tipis (miofilamen) jaringan otot ditandai dengan blokade kontraksi. Fenomena serupa diamati ketika interaksi miofilamen tipis dan tebal dan kompleks mikromiosin tidak mungkin dilakukan, misalnya, ketika metabolisme kalsium, pembentukan, pengangkutan, dan penggunaan ATP terganggu, struktur tropomiosin berubah, dll.

Pelanggaran sintesis dan distribusi filamen perantara disertai dengan deformasi sel dan inti, kekuatan mekanik sel dan senyawanya berkurang secara signifikan. Penurunan kekuatan sambungan perekat dikaitkan dengan kontak desmosomal dan semi-desmosomal.

Selain perubahan dalam polimerisasi mikrotubulus itu sendiri, filamen antara, dan mikrofilamen tipis, dapat terjadi disintegrasi hubungannya dengan protein struktural sitomembran.

Disfungsi membran plasma. Di bawah pengaruh faktor patogen, permeabilitas ion membran sel dapat meningkat untuk waktu yang lama. Fungsi kalium-natrium, kalsium-magnesium dan pompa lainnya terganggu. Akibatnya, terjadi redistribusi ion di dalam dan di luar sel. Ion natrium, kalsium, dan klorida menumpuk dan jumlah kalium dalam sel berkurang. Prosesnya sering disertai dengan penurunan jumlah ATP atau pemblokiran ATPase. Penetrasi ion Na+ dan Cl- menyebabkan peningkatan tekanan intraseluler dan pembengkakan hingga pecahnya sitomembran. Perubahan permeabilitas membran adalah karakteristik dari banyak cedera, termasuk hipoksia, aksi racun hewan dan tumbuhan, radiasi pengion, penghambat ATPase, dll.

Selain kerusakan transpor ion, terjadi penurunan penyerapan glukosa (pada diabetes melitus), asam amino individu, dll.

Seiring dengan blokade transpor aktif, proses endositosis dan eksositosis sering berubah selama kerusakan. Disfungsi endositosis yang tidak terkait dengan protein reseptor disebabkan oleh kerusakan protein fusi. Hal ini menyebabkan perubahan proses transportasi di jaringan epitel, termasuk endotel pembuluh darah.

Mikroendositosis, yang dimediasi melalui reseptor, terganggu karena perubahan alat reseptor membran sel. Ini mungkin juga karena pelanggaran pembentukan mediator kedua, patologi perlekatan clathrin ke permukaan bagian dalam membran sel.

Selama fagositosis bakteri, sebagian besar sel, dll., Interaksi partikel fagosit dengan reseptor pada permukaan sel dapat terganggu, kandungan kalsium dan polimerisasi mikrofilamen tipis dan mikrotubulus berubah.

Penurunan sekresi spontan menyebabkan kerusakan pada kompleks Golgi, yang menyebabkan pemulihan sitomembran yang tidak mencukupi. Perubahan sekresi yang diatur secara patologis karena disfungsi kontrol hormonal dan saraf, depolarisasi patologis atau hiperpolarisasi membran, aktivasi sel yang berlebihan atau tidak mencukupi melalui messenger kedua, patologi mikrotubulus, dan kadar kalsium intraseluler. Perubahan tersebut disertai dengan pelanggaran ekskresi produk sekretori, termasuk hormon, enzim, lendir, mediator selama transmisi sinaptik di jaringan saraf, dll.

Salah satu mekanisme perusakan membran sel yang utama adalah kaskade reaksi peroksidasi lipid radikal bebas, yang pada akhirnya disertai dengan akumulasi senyawa amfifilik dengan peningkatan tajam permeabilitas sitomembran dan aktivasi proses autolitik.

Ketika alat reseptor sel berubah, jumlah reseptor untuk hormon atau zat aktif biologis lainnya meningkat atau menurun, dan afinitas (spesifisitas) reseptor menurun. Penyebab kelainan bisa primer (ditentukan secara genetik) atau sekunder (didapat). Contoh penyebab gangguan sekunder adalah proses autoimun dengan penghancuran reseptor oleh antibodi, kompensasi penurunan sensitivitas terhadap hormon dengan peningkatan aktivitasnya, misalnya peningkatan kadar insulin yang dikombinasikan dengan penurunan sensitivitas terhadapnya. pada obesitas dan diabetes melitus yang tidak tergantung insulin.

Peningkatan jumlah reseptor diamati selama denervasi, misalnya, di daerah tanpa kontrol saraf simpatik, kandungan reseptor adrenalin dan norepinefrin meningkat. Penurunan kandungan reseptor mengarah pada perkembangan penyakit yang terkait dengan defisiensi relatif hormon, yang tidak dikoreksi dengan pemberian bahkan peningkatan dosis zat aktif biologis ini (diabetes mellitus yang tidak tergantung insulin, dwarfisme).

Terkadang terjadi perubahan transmisi sinyal dari reseptor ke dalam sel. Eksitasi yang disebabkan oleh sinyal dapat ditransmisikan jauh ke dalam sel dengan beberapa cara: ketika reseptor berinteraksi dengan protein G integral, yang mengaktifkan pembentukan molekul pensinyalan sitoplasma (pembawa pesan kedua) - cAMP, ion kalsium, cGMP; dalam kasus kedua, reseptor dikaitkan dengan tirosin kinase yang memicu kaskade Ras, menghasilkan pembentukan inositol-1,4,5-trifosfat, diasilgliserol. Pembawa pesan kedua memengaruhi rantai reaksi katalitik, termasuk transkripsi. Perubahan aktivitas pembawa pesan kedua dan protein yang membentuknya dapat menyebabkan penurunan atau peningkatan pengaruh faktor hormonal.

Pelanggaran afinitas (afinitas) reseptor untuk molekul adhesi dan agregasi menyebabkan penurunan adhesi sel ke jenisnya sendiri dan / atau struktur antar sel. Pelanggaran "pengenalan" sel terkait oleh reseptor glikokaliks disertai dengan mobilitas sel patologis dengan kemungkinan migrasi mereka di dalam tubuh. Kemampuan ini dimiliki oleh sel tumor ganas, yang mengarah pada pembentukan metastasis dan menyebabkan pertumbuhan infiltratif. Pada saat yang sama, penurunan sifat perekat selektin dan integrin leukosit menyebabkan sindrom yang disebut leukosit "malas", ketika mereka tidak dapat menembus dari pembuluh ke zona peradangan.

Patologi protein sitomembran, yang melakukan fungsi kerangka pendukung, mengganggu bentuk sel dan kekuatan mekaniknya. Misalnya, anemia dengan pelanggaran bentuk eritrosit disebabkan oleh kerusakan koneksi protein pendukung dengan mikrotubulus dan mikrofilamen tipis.

Penurunan aktivitas protein-enzim sitomembran enterosit kolumnar sangat mempersulit proses pencernaan parietal di usus kecil. Kerusakan pada protein-enzim glikokaliks tirosit menghalangi pembentukan hormon oleh kelenjar tiroid, dan pada fibroblas menghambat sintesis kolagen dan serat elastis.

Pelanggaran pembentukan kompleks histokompatibilitas utama kelas satu disertai dengan aktivasi proses autoimun. Beberapa mikroorganisme patogen mengeluarkan enzim neuraminidase, yang memperlihatkan struktur antigenik pada membran sel tubuh, yang menyebabkan penghancuran sel tersebut oleh leukosit. Kompleks histokompatibilitas utama juga berubah selama degenerasi sel tumor.

Pelanggaran fungsi kontak mekanis sel (desmosom, semi-desmosom, pita desmosom) menyebabkan penurunan kekuatan koneksi tersebut, putusnya kontak sel dengan struktur tetangga, bahkan dengan pengaruh mekanis kecil.

Patologi gap junction melanggar kesatuan reaksi fisiologis dalam jaringan. Dengan demikian, konduksi impuls ditekan pada jaringan otot polos dan jantung, dan desinkronisasi proses regenerasi dan aktivitas sekresi sel terjadi pada jaringan epitel.

Perubahan struktural dan fungsional pada persimpangan ketat menyebabkan difusi zat dari rongga ke dalam substansi antar sel epitel dan selanjutnya ke jaringan ikat dan sebaliknya, yang mengganggu homeostasis.

Patologi fungsi sinaptik disertai dengan blokade atau peningkatan transmisi sinaptik dengan gangguan fungsi sistem saraf.

Secara mikroskopis, pada tahap awal kerusakan, pembulatan (penyelarasan bentuk dan batas) sel dan hilangnya jumlah pertumbuhan sel dan mikrovili lebih sering terjadi. Sebaliknya, di masa depan, berbagai hasil dan gelembung kecil muncul di permukaan, yang biasanya tidak ditemukan. Seringkali permukaan sel tampak mendidih.

Dengan demikian, hanya beberapa poin kunci dari kemungkinan pelanggaran yang dipertimbangkan dalam materi yang disajikan di bagian ini. Mereka tidak dapat mencakup seluruh spektrum fenomena semacam itu, tetapi memungkinkan untuk menguraikan arah perubahan yang terjadi pada sel di bawah pengaruh faktor perusak. Setiap perubahan tersebut tidak terjadi secara terpisah, tetapi menarik rangkaian gangguan struktural dan fungsional dalam interaksi kompleks makromolekul, organel, dan bagian sel.

Jika Anda menemukan kesalahan, harap sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Enter.