Этапы дифференциальной деконденсации хромосом

ЦИТОПЛАЗМА

Цитоплазма - всё внутреннее содержимое клетки, помимо ядра. Цитоплазма включает в себя гиалоплазму, мембранные и немембранные компоненты. Мембранные компоненты: вакуолярная система (ЭПР, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растений), мембранные органоиды (митохондрии, пластиды). Немембранные компоненты: центриоли, немембранные макромолекулярные комплексы, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты.

ГИАЛОПЛАЗМА

Гиалоплазма (от hyaline - просвечивающийся, прозрачный) - основная плазма, или матрикс цитоплазмы. Гиалоплазма способна переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное и обратно. Отдельные зоны гиалоплазмы могут менять своё агрегатное состояние в зависимости от условий или функциональной задачи. К примеру, молекулы белков-тубулинов в определённые моменты могут строить микротрубочки. Этот процесс самосборки обратим: при повышении давления микротрубочки распадаются до мономерных молекул тубулинов.

Цитозоль - надосадочная жидкость гомогенатов.

Роль гиалоплазмы: объединение клеточных структур, обеспечение их хим. взаимодействия друг с другом, внутриклеточный транспорт, хранилище запасных продуктов (гликогена, жировых капель).

Микротрабекулярная система (сеть) - сеть тонких (2-3 нм) фибрилл, пересекающая цитоплазму в различных направлениях и связывающая внутриклеточные компоненты. Функция: внутриклеточный каркас, организация ферментов в объёме цитоплазмы.

МЕМБРАНЫ ЦИТОПЛАЗМЫ

Мембраны - тонкие (6-10 нм) липопротеидные пласты, замкнутые сами на себя.

Свойства клеточных мембран:

1. Структурная основа - билипидный слой.

2. Белковые молекулы в плоскости бислоя.

3. Ассиметричное положение белков и липидов в плоскости мембран.

4. Их латеральная подвижность в плоскости.

5. Изменчивость в зависимости от функционального состояния.

6. Полупроницаемость.

7. Способность к самосборке.

8. Сборка за счёт активности ЭПР.

Кол-во липидов и белков, как правило, почти одинаковое (40-60%) по массе, но численно липидных молекул больше. Углеводный компонент по весу 2-10%.

Липиды плохо растворимы в воде (гидрофобность), но хорошо растворимы в органических растворителях и жирах (липофильность). Мембранные липиды: фосфолипиды (глицерофосфатиды, глицеролипиды), сфингомиелины, стероидные. Фосфолипиды - сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина с двумя жирными кислотами и фосфорной кислотой. В сфингомиелинах вместо глицерина аминоспирт сфингозин. Среди стероидов больше холестерина. В растительных клетках холестерина нет, но есть фитостерины. У бактерий стерины отсутствуют. Стероидные гормоны синтезируются из холестерола.

Строение липидов: неполярные (не несущие зарядов), гидрофобные хвосты, состоящие из жирных кислот, и полярные (несущие отрицательные или нейтральный заряд), гидрофильные головки. Липиды липофильны из-за неполярности хвостов.

Разные мембраны клетки могут отличаться друг от друга по кол-ву липидов: плазматическая мембрана - 35-40%, мембрана митохондрий - 27-29%, самое высокое в плазматической мембране шванновских клеток, образующих миелиновую оболочку нервов, - до 80%.

Клеточные мембраны отличаются по составу липидов: плазмалеммы животных клеток богаты холестерином (до 30%) и бедны лецитином, мембраны митохондрий богаты фосфолипидами и бедны холестирином.

Состав липидов по обе стороны от мембраны различен, поэтому бислой асимметричен. На наружной поверхности плазмалеммы 80% сфингомиелина, 75% фосфатидилхолина, 20% фосфатидилэтаноламина. На внутренней - 100% фосфатидилсерина, 80% фосфатидилэтаноламина.

В митохондриях по сравнению с другими мембранами белков больше всего.

Периферические мембранные белки в основном расположены на мембранах со стороны цитоплазмы, легко экстрагируются (за счёт ионной связи с липидными головками). Большая же часть белков взаимодействует с липидами в составе мембран на основе гидрофобных связей. Белки имеют участки с полярными аминокислотами и неполярными (глицин, аланин, валин, лейцин). Такие белки почти не экстрагируются в водных фазах. Это интегральные белки.

Мембранные белки различаются по биологической роли: ферменты, рецепторные белки, структурные белки. Ферменты: K-Na-зависимая АТФаза, участвующая в транспорте ионов (плазмалемма и др.), и АТФ-синтетаза, которая вместе с белками-переносчиками электронов обеспечивают окислительное фосфорилирование и синтез АТФ. Белки-рецепторы связываются с теми или иными веществами, как бы узнают их. К примеру, фоторецепторные белки. Роль структурных белков заключается, видимо, в стабилизации мембран и участии при организации полиферментных комплексов.

Углеводный компонент мембран - гликопротеины (молекулы интегральных белков, ковалентно связанные с цепочками углеводов). Как правило, цепочки углеводов расположены в наружных слоях мембран (для цитоплазматических вакуолей наружными считают слои, обращённые не к матриксу цитоплазмы, а в полость везикулов или вакуолей).

Структура клеточных мембран

В 20-х гг. было найдено, что если экстрагировать липиды из оболочки эритроцитов и поместить на поверхность водного мениска, можно рассчитать площадь, занимаемую образовавшимся монослоем липидов. Оказалось, что она в два раза больше площади, занимаемой эритроцитом. Следовательно, липиды располагаются в два слоя.

Поверхностное натяжение клетки значительно ниже поверхностного натяжения искусственного слоя. При добавлении белка к искусственному слою поверхностное натяжение снижается до величины поверхностного натяжения клетки. Возникла гипотеза о структуре мембраны -"сэндвич": белок-липид-белок. Гипотеза об "электронной мембране": все мембраны клетки построены по типу "сэндвича" и могут переходить друг в друга.

В естественных условиях все новообразованные мембраны асимметричны в отношении расположения липидов и белков.

Плазматическая мембрана (плазмалемма)

Плазмалемма - поверхностная периферическая структура, ограничивающая клетку снаружи, что обеспечивает её связь с внеклеточной средой; липопротеиновый комплекс толщиной около 10 нм - самая толстая из клеточных мембран (т.к. на внутренней стороне плотный слой периферических белков, а на внешней - слой углеводных компонентов). Компоненты плазмолемм: липиды (40%), белки (60%), углеводы (2-10%). Плазмолемма по сравнению с другими мембранами более богата холестерином.

Ферменты плазмолеммы: 5'-нуклеотидаза, Mg-зависимая АТФаза, щелочная и кислая фосфатаза, аденилатциклаза, РНКаза.

Гликокаликс - гликопротеиновый комплекс, ассоциированный с плазматической мембраной; внешний по отношению к липопротеидной мембране слой, содержащий полисахаридные цепочки мембранных интегральных белков - гликопротеидов. Углеводы гликокаликса (глюкуроновая кислота, гексозамин, фукоза, сиаловая кислота) образуют длинные ветвящиеся полисахаридные цепочки, связанные с белками, входящими в состав липопротеидных мембран. Гликокаликс снижает скорость диффузии различных веществ (из-за своей желеподобной консистенции), на нём локализуются ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ.

Для исследования свойств плазмалеммы используют лектины - белки растительного происхождения, связывающиеся с олигосахаридами. К примеру, конканавалин (КонА), выделенные из растения канавалии мечевидной, связывается с олигосахаридами, имеющими на концах глюкозу или маннозу. Если лектины добавлять к взвеси эритроцитов, они как бы сшивают эритроциты, что приводит к осаждению, сопровождающемуся агглютинацией, поэтому лектины ещё называют агглютининами.

1. Плазматическая мембрана обладает малой вязкостью, что позволяет её белкам быстро перемещаться в латеральном направлении.

2. Происходит быстрая замена блокированных полисахаридных цепей гликокаликса, происходит как бы регенерация клеточной поверхности.

2. В смене клеточной поверхности участвуют фибриллярные структуры цитоплазмы.

Плазмалемма почти всех клеток постоянно обновляется. Происходит эндосимбиоз мелких пузырьков с поверхности плазмалеммы внутрь клетки, а затем возмещение этой убыли за счёт встраивания в мембрану вакуолей, пришедших изнутри клетки. Особенно сильно этот процесс выражен у опухолевых клеток. 

Механизм такой подвижности компонентов плазмалеммы обеспечивается структурой примыкающего к ней кортикального (от слова cortex - кора, кожица) слоя и внутриклеточных фибриллярных структур - микрофиламентов. Основным фибриллярным компонентом кортикального слоя является сеть актиновых микрофибрилл, не связанных в пучки. Здесь же располагается ряд вспомогательных белков, необходимых для движения цитоплазмы: винкулина, α-актина, фимбрина, филамина, клатрина. Эти белки участвуют в "заякоревании" интегральных белков.

У многих простейших плазмалемма участвует в образовании пелликулы - жёсткого слоя, часто определяющего форму клетки. Жёсткость пелликулярных образований может быть связана с кортикальным слоем.