Вопрос 8. Комплекс Гольджи, (см и эм). Полярность комплекса Гольджи. Особенности процессинга молекул и направленный транспорт веществ.

Комплекс Гольджи - сложно организованная мембранная органелла, образованная тремя основными элементами:

• Цистерны – имеют вид изогнутых дисков и образуют стопку из 3-30 элементов. Выпуклой стороной стопка обычно обращена к ядру, вогнутой - к плазмолемме. Каждая группа цистерн внутри стопки отличается особым составом ферментов, определяющим характер реакций процессинга белков. Периферические отделы цистерн несколько расширены, от них отщепляются пузырьки и вакуоли.

• Пузырьки - сферические окруженные мембраной элементы диаметром 40-80 нм с содержимым умеренной плотности; образуются путем отщепления от цистерн.

• Вакуоли - крупные, окруженные мембраной сферические образования, отделяющиеся от цистерны на зрелой поверхности комплекса Гольджи. Они содержат секреторный продукт умеренной плотности.

В специализированных секреторных клетках комплекс Гольджи располагается надъядерно под апикальной частью клетки, через которую происходит выделение секрета механизмом экзоцитоза. Нередко он лежит у ядра вблизи центриолей, в некоторых клетках его компоненты рассеяны по всей цитоплазме.

Полярность комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи представляет собой поляризованную структуру, в которой выделяют две поверхности, обладающие структурными и функциональными различиями:

• Цис-поверхность – незрелую, обращенную к ЭПС и связанную с системой мелких пузырьков, отщепляющихся от ЭПС.

• Транс-поверхность – зрелую, обращенную к плазмолемме и связанную с отделяющимися от цистерн вакуолями

Функции комплекса Гольджи:

1. Синтез полисахаридов и гликопротеинов

2. Процессинг молекул

3. Конденсация секреторного продукта и образование секреторных гранул

4. Обеспечение новообразованных гранул мембраной

5. Сортировка белков на транс-поверхности перед их окончательным транспортом

Особенности процессинга молекул. В ходе процессинга в КГ происходит включение углеводных компонентов в гликопротеины (терминальное гликозилирование), добавление фосфатных групп (фосфорилирование), жирных кислот (ацилирование), сульфатных остатков (сульфатирование), частичное расщепление белковых молекул (протеолитическая доработка).

Каждый их указанных этапов процессинга веществ внутри комплекса Гольджи осуществляется в топографически определенном его компоненте (цис-, медиальных или транс-цистернах).

Транспорт белков из КГ тесно связан с их сортировкой. Сортировка производится посредством специфических мембранных рецепторных белков, которые распознают сигнальные участки на макромолекулах и направляют их в соответствующие пузырьки. Транспорт белков из комплекса Гольджи осуществляется в составе трех важнейших потоков:

• В гидролазные пузырьки (первичные лизосомы)

• В плазмолемму

• В секреторные гранулы

Вопрос 9. Структура и функции эндосом и лизосом. Типы эндосом и лизосом.

Лизосомы – это разнообразный класс вакуолей размером 0,2 – 0,4 мкм, ограниченных мембраной, являются производным КГ. Характерным признаком лизосом является наличие в них гидролитических ферментов – гидролаз, расщепляющих различные биополимеры при кислом рН. Основная функция – внутриклеточное переваривание.

Эндосомы - мембранные пузырьки с постепенно закисляющимся содержимым, которые обеспечивают перенос макромолекул с поверхности клетки в лизосомы и их частичный или полный гидролиз на стадиях, предшествующих лизосомальному уровню деградации. Основные функции – транспорт веществ и начальное внутриклеточное переваривание.

Лизосомы и эндосомы представляют собой компартменты (то есть обособленные от цитоплазмы участки с собственной средой для протекания определенных реакций). Создание кислой среды в этих пузырьках осуществляется за счёт больного количества АТФазных протонных насосов в их мембране. Также мембрана:

• Содержит рецепторы, обуславливающие её связывание с мембраной гидролазных и транспортных пузырьков, а также фагосом

• Обеспечивает свободную диффузию низкомолекулярных продуктов переваривания в гиалоплазму

• В неповрежденном состоянии представляет собой барьер, резистентный к действию литических ферментов и препятствующий их утечке в гиалоплазму.

Типы эндосом:

1. Ранние (периферические) эндосомы – являются мембранными пузырьками на ранних этапах после их отделения от плазмолеммы (но уже после утраты первоначально имевшейся клатриновой оболочки). Они располагаются неподалеку от плазмолеммы в периферических отделах цитоплазмы. В них происходит:

• В условиях слабокислой среды (pH 6.0) осуществляется ограниченное и регулируемое переваривание макромолекул протеазами

• Отщепление лигандов от рецепторов с их сортировкой (сортировкой рецепторов) и возможным возвращением последних в специальных пузырьках в плазмолемму для повторного цикла их использования.

• расщепление комплексов рецептор-гормон, рецептор-фактор роста, антиген-антитело, а также ограниченный протеолиз (процессинг) антигенов (например, в макрофагах)

Поздние (перинуклеарные) эндосомы – образуются из ранних и располагаются в глубоких отделах цитоплазмы вблизи ядра. Их отличает от ранних эндосом более плотный матрикс, более кислое содержимое (pH 5.5) и более глубокий уровень переваривания ферментами.

Типы лизосом:

1. Гидролазные пузырьки – округлые мембранные органеллы диаметром до 200-400 нм с мелкозернистым плотным матриксом, содержащие литические ферменты в неактивной форме. Их перемещение в цитоплазме контролируется микротрубочками. Гидролазные пузырьки участвуют в транспорте литических ферментов в эндоцитозный путь из КГ. В настоящее время известно около 60 литических ферментов; все они представляют собой кислые гидролазы с оптимумом рН~5.

2. Лизосомы – органеллы, активно участвующие в завершающих этапах процесса внутриклеточного переваривания захваченных клеткой макромолекул посредством широкого спектра литических ферментов при низких значениях pH. Их разделяют в зависимости от наличия в их просвете морфологически распознаваемого материала:

• Фаголизосома формируется путем слияния поздней эндосомы или лизосомы с фагосомой.

• Аутофаголизосома образуется при слиянии поздней эндосомы или лизосомы с аутофагосомой

• Мулътивезикулярное тельце – крупная сферическая окруженная мембраной вакуоль, содержащая мелкие пузырьки. причем мелкие пузырьки формируются, вероятно, путем отпочковывания внутрь от мембраны вакуоли. Матрикс тельца содержит литические фермента и, очевидно, обеспечивает постепенное разрушение внутренних пузырьков.

• Остаточные тельца - лизосомы, содержащие непереваренный материал, которые могут длительно находиться в цитоплазме или выделять свое содержимое за пределы клетки.