Синтез белка в клетке
На данном примере рассматриваются общие закономерности клеточного метаболизма.
• Биосинтез белков в клетке удобно представить себе как взаимодействие трех потоков — вещества, информации и энергии, пересекающихся на уровне рибосомы.
• Поток вещества: поступающие в клетку аминокислоты активируются и присоединяются к тРНК (процесс катализируется ферментным комплексом — кодазой и нуждается в АТФ).
• Поток информации можно подразделить на два “каскада”:
1) транскрипцию, т.е. синтез пре-иРНК, представляющую собой “слепок” с определенного участка ДНК-транскриптона; этот участок состоит из структурного гена и нескольких регуляторных генов; катализируется РНК-полимеразой);
2) посттранскрипционную модификацию, т.е. превращение пре-иРНК в иРНК путем отщепления той части молекулы, которая является репликой с регуляторных генов транскриптона; катализируется несколькими ферментами при участии малых ядерных РНК.
• Поток энергии: поставка молекул АТФ из митохондрий в компартменты (структурные компоненты) клетки, где протекают энергоемкие реакции — плазмалемму (трансмембранный перенос аминокислот), эухроматин (транскрипция), гиалоплазму (рекогниция), свободные рибосомы и гранулярную цитоплазматическую сеть (трансляция).
• Трансляция: процесс сборки полипептидной молекулы на матрице иРНК при участии тРНК в рибосоме.
Б) Жизненный цикл клетки
1) Определение
Жизненным циклом называют совокупность событий от момента образования клетки (в результате деления материнской) до ее гибели или последующего деления.
• Стадии — деление, рост, дифференцировка, активное функционирование, старение, гибель.
2) Деление (митоз).
3) Рост — увеличение массы и размеров клетки.
— Механизмы: преобладание анаболизма над катаболизмом, сборка органелл и других структур.
4) Дифференцировка — процесс прогрессивной химической, структурной и функциональной специализации клетки.
• Главные направления дифференцировки клеток:
— электрогенез (способность к генерации электрических импульсов);
— сокращение;
— секреция;
— экскреция (способность избирательно накапливать из внутренней среды организма конечные продукты обмена и выделять их во внешнюю среду);
— всасывание.
• Биохимическая основа: дифференцированные клетки характеризуются строго определенным набором белков (ферментных, транспортных, рецепторных, сократительных и др.), которые позволяют им выполнять свои специфические физиологические функции.
• Морфологические проявления: уменьшение ядерно-плазменного отношения (в основном, за счет нарастания объема цитоплазмы), увеличение количества органелл, в том числе и специального значения, появление включений, приобретение клеткой формы, соответствующей выполняемой функции.
5) Активное функционирование
6) Старение — необратимый генетически запрограммированный процесс угасания общих и специальных функций клетки, сопровождающийся нарушением ее генетической, химической и структурной организации.
• Структурные проявления: увеличение числа дефектных органелл, появление в цитоплазме особого пигмента старения (липофусцина), грубые “поломки” хромосом (хромосомные аберрации).
7) Гибель — остановка всех жизненных процессов — дыхания, обмена веществ, общих и специальных функций и др.
• Формы гибели клетки.
а) Некроз.
— Причинные факторы: резкое изменение окружающей клетку среды (ожог, обморожение, дефицит кислорода, изменение рН, контакт с кислотами, щелочами и др.).
— Высокая скорость процесса (от нескольких минут до одного часа).
— Структурные преобразования начинаются с цитоплазмы (нарушение структуры митохондрий, разрушение лизосом), затем нарушается проницаемость плазмалеммы для ионов и воды, клетка набухает, мембрана разрушается, клетка гибнет.
б) Апоптоз.
— Причинный фактор: генетическая запрограммированность (в результате действия специальных генов, контролирующих данный процесс).
— Низкая скорость процесса (1—12 ч).
— Структурные перестройки начинаются с ядра (уплотнение хроматина, изменение контура кариолеммы, распад ядра на фрагменты), затем происходит постепенное сморщивание клетки, сопровождающееся образованием складок и выростов плазмалеммы, после чего клетка распадается на части (апоптозные тельца), которые поглощаются клетками-фагоцитами; важную роль в инициации и развитии апоптоза играют активные формы кислорода, в избытке образующиеся в митохондриях и других мембранных структурах, некоторые митохондриальные белки, освобождающиеся в гиалоплазму в этих условиях, а также особые гидролитические ферменты – каспазы, расщепляющие различные клеточные белки и ферменты лизосом.
— Процесс регулируется не только внутриклеточными (упоминавшимися выше) специальными генами, но и внеклеточными механизмами с участием лейкоцитов, гормонов, антител и др.
— Биологическое значение: наряду с митозом является важным фактором, поддерживающим постоянство клеточных популяций. Обеспечивает удаление из последних генетически дефектных клеток. Играет важную роль в формообразовательных процессах в эмбриональном периоде онтогенеза. Например, зачатки конечностей у зародыша млекопитающего закладываются в форме ласт. В определенный момент в местах, соответствующих будущим межпальцевым промежуткам, происходит запрограммированная массовая гибель клеток, в результате чего пальцы обособляются. Аналогичным образом образуются лопасти и перфорации у листьев растений.
— Медицинское значение: изменение интенсивности апоптоза является одним из причинных факторов возникновения ряда патологических явлений. Повышение интенсивности приводит к развитию волчьей пасти. Понижение интенсивности нарушает обособление анатомических структур – сросшиеся пальцы.
Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 555 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|