Вопрос 24. Пероксисомы: образование, строение, функции.

Пероксисомы — органеллы, аналогичные лизосомам, имеют меньшие размеры. Пероксисомы — мембранные пузырьки размером 0,1–1,5 мкм с электроноплотной сердцевиной. Они особенно многочисленны в клетках печени и почки; количество пероксисом в одной клетке может составлять до нескольких сотен. В составе мембраны органеллы находятся специфичные для пероксисом белки — пероксины, а в матриксе — матриксные белки, в т.ч. более 40 ферментов (например, каталаза и пероксидаза), катализирующие анаболические (биосинтез жёлчных кислот) и катаболические процессы. Все компоненты пероксисом поступают из цитозоля.

Функции

· Окисление органических веществ с помощью оксидазы и использованием молекулярного кислорода O2. Образующаяся при этом H2О2 также участвует в окислении.

· b-Окисление длинных цепей жирных кислот до коротких цепей, которые затем поступают в митохондрии для завершения окисления.

· Биосинтез эфиров фосфолипидов (плазмалогенов). Пероксисомы осуществляют также биосинтез холестерина, желчных кислот (в гепатоцитах), полиненасыщенных жирных кислот.

· Разрушение пуринов с помощью урат оксидазы.

Формирование пероксисом

Белки для пероксисом транслируются на свободных рибосомах, а затем поступают в органеллу в виде законченных полипептидных цепей. Фосфолипиды, будучи синтезированы в эндоплазматической сети, поступают в пероксисому с участием белков-переносчиков. По мере поступления веществ пероксисомы увеличиваются в размерах. Продолжительность жизни пероксисом — 5–6 суток. Новые органеллы возникают из предсуществующих путём их простого деления.

Вопрос 25. Клеточный цикл, фазы клеточного цикла. Интерфаза. Митоз. Регуляторы клеточного деления. Мейоз.

Фазы митоза:

Интерфаза подразделяется на 3 периода: пресинтетический (G1) (Высокая метаболрическая активность, рост клетки, синтез РНК и белков), синтетический(S) (Период синтеза и репликации ДНК, в хромосоме синтезируется вторая хроматида, разделяются центриоли) и постсинтетический (G2) (продолжается синтез РНК и белка, накапливается АТФ). Митоз Состоит из 5 фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Прометафаза – завершается формирования веретена деления. Хромосомы направляются к экватору деления.

Метафаза – хромосомы выстраиваются в плоскости экватора клетки, начинают разделяться на дочерние хроматиды.

Анафаза – Дочерние хроматиды расходятся к полюсам клетки, образуются дочерние звезды.

Телофаза - деконденсация хромосом, образование ядрышка, разрушение веретена деления. Итог - разделение тела материнской клетки.

Мейоз:

Первое деление мейоза (профаза I, метафаза I, анафаза I и телофаза I) — редукционное.

Профаза I. Профаза I последовательно проходит несколько стадий:

лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.

• Лептотена. Хроматин конденсируется, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединённых центромерой.

• Зиготена. Гомологичные парные хромосомы сближаются и вступают в физический контакт, обеспечивающего конъюгацию хромосом.

• Пахитена. Хромосомы утолщаются вследствие спирализации. Здесь происходит кроссинговер. • Диплотена. Происходит разделение конъюгировавших хромосом, чётко различимы 4 хроматиды.

• Диакинез. Продолжаются процессы укорочения хромосом и расщепления хромосомных пар. Разрушается ядерная мембрана, исчезает ядрышко. Появляется митотическое веретено.

Метафаза I. Хромосомы перемещаются к экватору клетки.

Анафаза I. Анафаза I отличается от анафазы митоза тем, что к полюсам отходят целостные хромосомы. Телофаза I. Формируются ядра, имеющие 23 хромосомы, происходит цитокинез, образуются дочерние клетки.

Второе деление мейоза — эквационное — протекает так же, как митоз (профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II), но значительно быстрее. Дочерние клетки получают гаплоидный набор хромосом (22 аутосомы и одну половую хромосому).

Регуляторы.

Внутриклеточные регуляторы.

Внутриклеточные молекулярные сигналы многочисленны, среди них в первую очередь следует назвать собственно регуляторы клеточного цикла (циклины, циклин-зависимые протеинкиназы, их активаторы и ингибиторы) и онкосупрессоры.

Циклины, циклин-зависимые протеинкиназы (Cdk), активаторы и ингибиторы циклинов и Cdk. Скоординированная деятельность этих многочисленных регуляторов клеточного цикла обеспечивает как переход клеток от фазы к фазе клеточного цикла, так и точное выполнение событий каждой фазы. Нарушения же такой скоординированной деятельности приводят как к искажениям прохождения клетки по фазам клеточного цикла (патология митоза), так и к потере контроля за пролиферативными потенциями клетки, что может привести к бесконтрольной её пролиферации — появлению неконтролируемого клона, т.е. к опухолевому росту.

Циклины — регуляторные СЕ p34-протеинкиназ, играют важную роль в регуляции клеточного цикла. Идентифицировано шесть классов циклинов: A, B, C, D, E, F. Название этих белков отражает цикличность процессов сборки и разборки макромолекулярного комплекса в процессе каждого клеточного цикла. Циклины различаются экспрессией на определенных стадиях клеточного цикла и соответственно на различных стадиях регулируют деление клетки. К середине M–фазы концентрация циклинов в клетке резко уменьшается с последующим нарастанием синтеза на протяжении всего цикла.

· Cdk (cyclin dependent protein kinase) — циклин-зависимые протеинкиназы. Комплекс циклинов с циклин-зависимыми протеинкиназами играет центральную роль в клеточном цикле. Последовательная активация циклин-зависимых протеинкиназ и последующее фосфорилирование ими критических субстратов контролируют клеточный цикл, переключая его с одной фазы на другую (с G1 на S или G2 на M). Белки, связывающиеся с этим комплексом и ингибирующие его каталитическую активность, блокируют клеточный цикл в ответ на анти-пролиферативные сигналы (TGFb, факторы дифференцировки миогенных, миелоидных и нервных клеток).

Белок p27 связывается с циклином и Cdk и блокирует вхождение клетки в S–фазу цикла. Определение р27 используют в диагностике рака молочной железы. Снижение уровня р27 является плохим прогностическим признаком.

Онкосупрессоры в нормальной клетке постоянно контролируют множество процессов, в том числе и пролиферацию клеток путем блокирования митоза. p53 известен как главный супрессор развития опухоли.

Белок р53 — один из важнейших регуляторов клеточного цикла, специфически связывается с ДНК и подавляет рост клеток в фазе G1. р53 регистрирует различные сигналы при внешних воздействиях на клетку (вирусная инфекция, гипоксия) и состояние её генома (активация онкогенов, повреждения ДНК). При неблагоприятной информации о состоянии клетки р53 блокирует клеточный цикл до тех пор, пока нарушения не будут устранены. В повреждённых клетках содержание р53 возрастает. Это даёт клеткам шансы восстановить ДНК путём блокирования клеточного цикла. При серьёзных повреждениях р53 инициирует самоубийство клетки — апоптоз.

Межклеточные сигналы

На множество важных клеточных функций (экспрессия конкретных генов и специфическая дифференцировка, поддержание дифференцированного состояния и т.д.) влияют различные информационные сигналы, поступающие к клетке извне. Регуляция клеточного цикла и пролиферация (или блок пролиферации) клеток также регулируются внеклеточными сигналами в виде гормонов (например, гормон роста, эстрогены, ФСГ), цитокинов (например, ИЛ и интерфероны), факторов роста (например, фактор роста эпидермиса — EGF). Некоторые из таких молекулярных сигналов расцениваются как стимулирующие митогенную активность факторы (митогены). Существенное влияние на пролиферативную активность клеток имеют и контакты с элементами межклеточного матрикса (например, с ламинином и фибронектином). После взаимодействия с соответствующими рецепторами такие митогенные сигналы (в значительном числе случаев при помощи связанных с G–белками протеинкиназ) передаются на соответствующие участки генома, активируя транскрипцию контролирующих фазы клеточного цикла генов (например, циклин-зависимых протеинкиназ).