Меню
ГлавнаяПерелом

Эндоцитоз: введение. Тема клеточный уровень


Все клетки отделены от окружающей среды плазматической мембраной. Клеточные мембраны не являются непроницаемыми барьерами. Клетки способны регулировать количество и тип проходящих через мембраны веществ, а часто и направление движения.

Транспорт через мембраны жизненно важен, т.к. он обеспечивает:

  • соответствующее значение рН и концентрации ионов
  • доставку питательных веществ
  • выведение токсичных отходов
  • секрецию различных полезных веществ
  • создание ионных градиентов, необходимых для нервной и мышечной активности.

Регуляция обмена веществ через мембраны зависит от физических и химических свойств мембран и идущих через них ионов или молекул.
Вода - основное вещество, поступающее в клетки и выходящее из них.

Движение воды как в живых системах, так и в неживой природе подчиняется законам объёмного потока и диффузии.


Диффузия всем знакомое явление. Если несколько капель духов разбрызгать в одном углу комнаты, запах постепенно заполнит всю комнату, даже если воздух в ней неподвижен. Это происходит потому, что вещество движется из области с более высокой концентрацией в область с более низкой. Иными словами диффузия - это распространение вещества в результате движения их ионов или молекул, которые стремятся выровнять свою концентрацию в системе.
Признаки диффузии: каждая молекула движется независимо от других; эти движения хаотичны.
Диффузия - процесс медленный. Но она может быть ускорена в результате тока плазмы, метаболической активности.
Обычно вещества синтезируются в одном участке клетки, а потребляются в другом. Т. о. устанавливается концентрационный градиент, и вещества могут диффундировать по градиенту из места образования к месту потребления.
Органические молекулы, как правило, полярны. Поэтому они не могут свободно диффундировать через липидный барьер клеточных мембран. Однако двуокись углерода, кислород и другие вещества, растворимые в липидах, проходят через мембраны свободно. В обе стороны проходит вода и некоторые мелкие ионы.

Клеточная мембрана.

Клетка со всех сторон охвачена плотно прилегающей мембраной, которая приспосабливается к любому изменению её формы с кажущейся лёгкой пластичностью. Эта мембрана называется плазматической мембраной, или плазмалеммой (греч. plasma - форма; lemma - оболочка).

Общая характеристика клеточных мембран:

  1. Разные типы мембран различаются по своей толщине, но в большинстве случаев толщина мембран составляет 5 - 10 нм; например, толщина плазматической мембраны равна 7,5 нм.
  2. Мембраны - это липопротеиновые структуры (липид + белок). К некоторым липидным и белковым молекулам на внешних поверхностях присоединены углеводные компоненты (гликозильные группы). Обычно на долю углевода в мембране приходится от 2 до 10%.
  3. Липиды образуют бислой. Это объясняется тем, что их молекулы имеют полярные головы и неполярные хвосты.
  4. Мембранные белки выполняют различные функции: транспорт веществ, ферментативная активность, перенос электронов, преобразование энергии, рецепторная активность.
  5. На поверхностях гликопротеинов находятся гликозильные группы - разветвлённые олигосахаридные цепи, напоминающие антенны. Эти гликозильные группы связаны с механизмом распознавания.
  6. Две стороны мембраны могут отличаться одна от другой и по составу, и по свойствам.

Функции клеточных мембран:

  • ограничение клеточного содержимого от окружающей среды
  • регуляция обменных процессов на границе "клетка - окружающая среда"
  • передача гормональных и внешних сигналов, контролирующих рост и дифференцировку клеток
  • участие в процессе клеточного деления.

Эндоцитоз и экзоцитоз.

Эндоцитоз и экзоцитоз - это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз).
При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза:
1. Фагоцитоз - поглощение твёрдых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами.

2. Пиноцитоз - поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Часто при этом образуются очень мелкие пузырьки (микропиноцитоз).
Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу. Таким способом выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающее клетку.

Типы проникновения веществ в клетку через мембраны.
Молекулы проходят через мембраны благодаря трём различным процессам: простой диффузии, облегчённой диффузии, активному транспорту.

Простая диффузия - пример пассивного транспорта. Его направление определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны (градиентом концентрации). Путём простой диффузии в клетку проникают неполярные (гидрофобные) вещества, растворимые в липидах и мелкие незаряженные молекулы (например, вода).
Большинство веществ, необходимых клеткам, переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков (белков-переносчиков). Все транспортные белки, по-видимому, образуют непрерывный белковый проход через мембрану.
Различают две основные формы транспорта с помощью переносчиков: облегчённая диффузия и активный транспорт.
Облегчённая диффузия обусловлена градиентом концентрации, и молекулы движутся соответственно этому градиенту. Однако если молекула заряжена, то на её транспорт влияет как градиент концентрации, так и общий электрический градиент поперёк мембраны (мембранный потенциал).
Активный транспорт - это перенос растворённых веществ против градиента концентрации или электрохимического градиента с использованием энергии АТФ. Энергия требуется потому, что вещество должно двигаться вопреки своему естественному стремлению диффундировать в противоположном направлении.

Na-K насос.

Одной из важнейших и наиболее изученных систем активного транспорта в клетках животных является Na-K насос. Большинство клеток животных поддерживают разные градиенты концентрации ионов натрия и калия по разные стороны плазматической мембраны: внутри клетки сохраняется низкая концентрация ионов натрия и высокая концентрация ионов калия. Энергия, необходимая для работы Na-K насоса, поставляется молекулами АТФ, образующимися при дыхании. О значении этой системы для всего организма свидетельствует тот факт, что у находящегося в покое животного более трети АТФ затрачивается на обеспечение работы этого насоса.


Модель работы Na-K насоса.

А. Ион натрия в цитоплазме соединяется с молекулой транспортного белка.
Б. Реакция с участием АТФ, в результате которой фосфатная группа (Р) присоединяется к белку, а АДФ высвобождается.
В. Фосфорилирование индуцирует изменение конформации белка, что приводит к высвобождению ионов натрия за пределами клетки
Г. Ион калия во внеклеточном пространстве связывается с транспортным белком (Д), который в этой форме более приспособлен для соединения с ионами калия, чем с ионами натрия.
Е. Фосфатная группа отщепляется от белка, вызывая восстановление первоначальной формы, а ион калия высвобождается в цитоплазму. Транспортный белок теперь готов к выносу другого иона натрия из клетки.

Тема 2. КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

Вариант 1

А1. Основные положения клеточной теории в XIX в. сформули­ровали


  1. Р. Гук и А. ван Левенгук

  2. Т. Шванн и М. Шлейден

  3. Р. Броун и Р. Вирхов

  4. К. Линней и Ж. Б. Ламарк
А2. В результате пиноцитоза

  1. из клетки выводятся продукты метаболизма

  2. в клетку попадают капельки жидкости с растворенными веществами

  3. в клетку попадают твердые пищевые частицы

  4. в клетке образуется АТФ
A3. Двойной слой липидов составляет основу

  1. цитоплазмы

  2. плазматической мембраны

  3. рибосомы

  4. ядрышка
А4. Мелкие органоиды, образованные рибонуклеиновыми кисло­тами и белками, - это

  1. рибосомы

  2. хромосомы

  3. лизосомы

  4. митохондрии
А5. Формирование белковых молекул и их транспортировка осу­ществляется

  1. лизосомами

  2. гладкой ЭПС

  3. шероховатой ЭПС

  4. микротрубочками
А6. Синтез АТФ происходит в 1) лизосомах

А7. Изображенная на рисунке клеточная структура животной клетки состоит из двух


  1. центромер

  2. гран

  3. хромосом

  4. центриолей
А8. Хромосома состоит из

  1. углеводов и липидов

  2. липидов и белков

  3. белков и ДНК

  4. ДНК и РНК
А9. Ядро отсутствует в клетках

  1. клубеньковых бактерий

  2. простейших

  3. плесневых грибов

  4. низших растений
А10. Растительная клетка отличается от животной наличием

  1. митохондрий

  2. жгутиков

  3. клеточной стенки

  4. аппарата Гольджи
Часть 2

- В3 запишите ответ так, как указано в тексте задания.

BI. Выберите три правильных ответа из шести. Положениями клеточной теории являются следующие 1) все организмы состоят из клеток


  1. при половом размножении происходит слияние гамет и обра­зуется зигота

  2. новые клетки появляются путем деления материнских клеток

  3. клетки всех организмов сходны по строению и жизнедеятель­ности

  4. в клетках имеются ферменты

  5. единицей наследственной информации является ген
В2. Установите соответствие между типом клетки и ее особен­ностями. Для этого каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры правильных ответов.

В3. Вставьте в текст пропущенные определения из предложенно­го перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последова­тельность цифр (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу.

Процесс поглощения клеткой твердых частиц пищи называется ……….(А). Ведущую роль в этом процессе играет …………. (Б), которая образует впячивание, и пищевая частица попадает внутрь
клетки, окруженная мембраной. Внутрь образовавшегося пузырька проникают ферменты, и возникает (В). Капельки жидкости обычно попадают в клетку путем …….. (Г).

Термины

С1. Работа какого органоида приводит к исчезновению хвоста головастиков по мере их превращения в лягушат? Какое значение имеет данное явление?

Ответы: А1-2), А2-2), А3-2), А4-1), А5-3), А6-2), А7-4), А8-3), А9-1), А10-3). В1-1),3), 4).

В2-2,1,2,2,1,1. В3-3,5,1,4.

С1: лизосомы содержат литические ферменты, участвующие в рассасывании хвоста головастика. Данный процесс помогает освободиться от личиночных органов.

Вариант 2 Часть 1

Al - А10 \ обведите кружком номер правильного ответа.


ществ 1]
3) 4"

А1. Согласно клеточной теории, клетки всех организмов


  1. сходны по строению и жизнедеятельности

  2. имеют ядро и ядрышко

  3. выполняют одну и ту же функцию

  4. имеют одинаковый кариотип
А2. Захват твердых частиц пищи плазматической мембраной зывается

  1. пиноцитозом

  2. фагоцитозом

  3. синтезом

  4. диффузией

НОИД I НЫЙ к

26

A3. Основу клеточной мембраны составляет двойной слой липи­дов, в который мозаично встроены молекулы


  1. белков
А4. Митохондрию можно отличить по наличию

  1. крист

  2. гран

  3. развитой сети канальцев

  4. отпочковывающихся лизосом
А5. Внутриклеточное расщепление белков до аминокислот с по­мощью ферментов происходит в

  1. клеточном центре

  2. аппарате Гольджи

  3. лизосомах

  4. рибосомах
А6. Сортировку, упаковку и вынос синтезированных в клетке ве­ществ осуществляет



  1. ядро

  2. гладкая эндоплазматическая сеть

  3. шероховатая эндоплазматическая сеть

  4. аппарат Гольджи
А7. Изображенный на рисунке орга­ноид вместе с рибосомами образует еди­ный комплекс, осуществляющий

  1. синтез углеводов

  2. синтез липидов

  3. синтез белков

  4. синтез нуклеиновых кислот
А8. Гаплоидный набор хромосом имеют 1) клетки кожи 4 мышечные клетки Зрполовые клетки 4) нервные клетки

А9. Прокариоты, в отличие от эукариот,

  1. не имеют плазматической мембраны

  2. не имеют цитоплазмы и рибосом

  3. имеют неклеточное строение

  4. имеют одну кольцевую молекулу ДНК
А10. Ядро, пластиды и клеточную стенку из целлюлозы обнаружить в клетках

  1. растений

  2. животных

  3. грибов

  4. бактерий

Часть 2
же!

можц Заг


юс;

При выполнении заданий с кратким ответом В1 -ВЗ запишите ответ так, как указано в тексте задания
!ДИ!

81. Выберите три правильных ответа из шести. Молекулы ДН!


имеются в

1) лизосомах (2) ядре


  1. митохондриях

  2. плазматической мембране

  3. аппарате Гольджи i

  4. хлоропластах
82. Установите соответствие между типом клетки и ее особа
ностями. Для этого каждому элементу первого столбца подбери
позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры правильщ
ответов.

Особенности клетки


  1. имеет клеточную стенку из целлюлозы Б) не имеют пластид

  2. не имеют больших вакуолей Г) запасают крахмал
Д) запасают гликоген

Е) имеют пластиды

Тип клетки


  1. растительная клетк^ив^

  2. животная клетка ПО)




ВЗ
ВЗ. Вставьте в текст пропущенные определения из предло­женного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившу­юся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу.

Многие бактерии живут в бескислородной среде, т.е. являются

(А). При неблагоприятных условиях они могут образовывать

(Б). Многие бактерии имеют__ (В), с помощью ко-


торых они передвигаются. Наследственная информация хранится в
единственной кольцевой (Г).
Термины

  1. ложноножка

  2. спора

  3. жгутик

  4. анаэробы

  5. аэробы

)бен грите
Часть 3



Ci . Ученые считают, что митохондрии произошли от свободно-живущих аэробных бактерий. Какие доказательства можно привести пользу такой точки зрения?

29

Вариант 3 Часть 1

При выполнении заданий с выбором ответа Al -А10: обведите кружком номер правильного ответа.

А1. Положением клеточной теории является формулировка


  1. новые клетки образуются в результате деления материнской

  2. онтогенез - краткое повторение филогенеза

  3. при половом размножении происходит слияние половых кле> ток - гамет

  4. половые клетки образуются в процессе мейоза
А2. Плазматическая мембрана осуществляет

  1. синтез белка

  2. синтез АТФ

  3. избирательный транспорт

  4. образование лизосом
A3. Клеточная мембрана состоит из

  1. двойного слоя углеводов и встроенных липидов

  2. двойного слоя белков и встроенных углеводов

  3. двойного слоя липидов и встроенных белков

  4. двойного слоя белков и встроенных нуклеиновых кислот
А4. Наличие гран является характерным признаком

  1. хлоропластов

  2. хромосом

  3. рибосом

  4. эндоплазматической сети
А5. Рибосомы осуществляют

  1. синтез АТФ

  2. синтез полипептидов

  3. синтез полисахаридов

  4. расщепление биополимеров
А6. Лизосомы выполняют функцию

  1. накопления питательных веществ

  2. удвоения хромосом
30


. 3) внутриклеточного переваривания 4) синтеза белка

А7. Изображенный на рисунке орга­ноид можно обнаружить в клетках


  1. растений

  2. животных

  3. бактерий

  4. грибов
А8. Диплоидный набор хромосом человека составляет 46 хром.о-сом, а гаплоидный О 23 4)46 А9. Важнейшей чертой прокариот является

  1. наличие рибосом

  2. наличие плазматической мембраны

  3. отсутствие ядра

  4. отсутствие хлоропластов
А10. Хлоропласта имеются в клетках

  1. кожи лягушки

  2. корня лука

  3. листа герани

  4. шляпки подберезовика

Часть 2

При выполнении заданий с кратким ответом В1 -
В1. Выберите три правильных ответа из шести. Хлоропласта


  1. выполняют транспортную функцию

  2. имеются в клетках растений

  3. имеются у прокариот

  4. преобразуют солнечную энергию в энергию углеводов

31


  1. состоят из микротрубочек

  2. образуются путем деления
В2. Установите соответствие между названием органоида и^ особенностями. Для этого каждому элементу первого столбца берите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры пр вильных ответов.

Особенности органоида

Название органоида

A) осуществляет синтез АТФ
Б) образует лизосомы

B) осуществляет накопление белков, их сортировку и под-


готовку к выделению из клетки

Г) имеет собственный аппарат для синтеза белка Д) имеет двойную мембрану

Е) имеет простую мембрану


  1. митохондрн

  2. аппарат Гольджи


ВЗ. Вставьте в текст пропущенные определения из предложет; го перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишит текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последо; тельность цифр (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу

Бактерии относятся к
В отличие от

(А), т. к. в их клетках нет я;

(Б) они не имеют также (В),

рабатывающих АТФ, а также ганоидов.

(Г) и других мембранных



32

Термины


    рибосомы

  1. митохондрии-

  2. эндоплазматическая сеть

  3. цитоплазма

  4. эукариоты

  5. прокариоты


ia и ert Ilia под |ры npa-

Часть 3
С1. Почему поглощение частиц пищи путем фагоцитоза харак­терно только для животных клеток, а у растений и грибов фагоцитоз невозможен?

Вариант 4

Часть 1

При выполнении заданий с выбором ответа Al - А10 обведите кружком номер правильного ответа.
А1. Клеточное строение организмов является доказательством


  1. эволюции органического мира

  2. постоянства живой природы

  3. единства происхождения различных организмов

  4. многообразия живых организмов
А2. Функцию ограничения содержимого клетки, регуляции пос­тупления в нее веществ и взаимодействия с другими клетками вы­полняет

  1. ядро

  2. аппарат Гольджи

  3. плазматическая мембрана

  4. эндоплазматическая сеть
A3. Липиды в составе плазматической мембраны выполняют функцию

  1. каталитическую

  2. рецепторную

  3. двигательную

  4. строительную

2- Биология 9 класс


А4. Лизосома представляет собой

  1. комплекс из РНК и белков

  2. пузырек, содержащий различные ферменты

  3. полый цилиндр, стенки которого образованы микротрубочкам

  4. плотное образование внутри ядра
А5. Ведущую роль в процессе фотосинтеза у растений играют

  1. хромосомы

  2. хромопласты

  3. хлоропласты

  4. лейкопласты
А6. Связь между различными органоидами клетки осуществляв ся благодаря



  1. митохондриям

  2. аппарату Гольджи

  3. лизосомам

  4. эндоплазматической сети
А7. Изображенный на рисунке орга­ноид выполняет функцию

  1. клеточного дыхания

  2. внутриклеточного транспорта

  3. внутриклеточного переваривания

  4. запасания питательных веществ
А8. Нити хроматина, накрученные на особые белки, образуют

  1. хромосомы

  2. хромопласты

  3. лизосомы
А9. АТФ вырабатывается не в митохондриях в клетках

  1. инфузории-туфельки

  2. мукора

  3. молочно-кислых бактерий

  4. хламидомонады
А10. Для клеток грибов, растений и животных характерно личие

1) хлоропластов

34


  1. лейкопластов

  2. митохондрий

  3. больших вакуолей
Часть 2

При выполнении заданий с кратким ответом В1 -ВЗ \ запишите ответ так, как указано в тексте задания.
81. Выберите три правильных ответа из шести. Для прокариот
характерно


  1. наличие диплоидного набора хромосом

  2. отсутствие ядра

  3. развитая эндоплазматическая сеть

  4. отсутствие мембранных органоидов

  5. образование спор при неблагоприятных условиях

  6. наличие пластид

ВЗ. Вставьте в текст пропущенные определения из предло­женного перечня, используя для этого цифровые обозначения.


35


82. Установите соответствие между частью эукариотической
клетки и ее функциями. Для этого каждому элементу первого столбца
подберите позицию"из второго столбца. Впишите в таблицу цифры
правильных ответов.

Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получиви юся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведенн ниже таблицу.

Хромосомный набор клетки называется (А). Клет

составляющие органы и ткани, т.е. (Б) клетки, содер;

(В) набор хромосом в отличие от половых клеток, hmi

щих (Г) набор.
Термины

С1. Объясните, почему в молодых клетках митохондрий бол чем в стареющих?

Вариант 5 Часть 1

: " При выполнении заданий с выбором ответа А1 -А обведите кружком номер правильного ответа.
А1. Положением клеточной теории не является следующее:


  1. новые клетки образуются в результате деления материнс

  1. при половом размножении новый организм образуется в зультат"е слияния половых клеток
36

  1. клетки живых организмов сходны по строению и жизнеде­ятельности

  2. клетка - единица строения, жизнедеятельности и развития организма.
А2. Плазматическая мембрана не участвует в процессах

  1. обмена веществ

  2. транспорта веществ

  3. синтеза АТФ

  4. взаимодействия клеток
A3. Основу плазматической мембраны составляет двойной слой

  1. углеводов

  2. липидов

  3. минеральных солей

  4. нуклеиновых кислот
А4. Совокупность плоских «цистерн», уложенных стопкой, образует

  1. кариотип клетки

  2. клеточный центр

  3. эндоплазматическую сеть

  4. комплекс Гольджи
А5. Функция митохондрий в клетке заключается в том, что они

  1. осуществляют фотосинтез

  2. расщепляют биополимеры до мономеров

  3. накапливают и выводят продукты биосинтеза

  4. преобразуют энергию органических веществ в энергию АТФ
А6. Ведущую роль в формировании цитоскелета клетки играет

  1. клеточный центр

  2. эндоплазматическая сеть

  3. вакуоль

  4. аппарат Гольджи
А7. Изображенный на рисунке органоид

А8. Кариотипом называют


  1. внешний вид ядра

  2. особенности внутреннего строения ядра

  3. хромосомный набор клетки

  4. набор генов
А9. Клетки эукариот и прокариот имеют

  1. цитоплазматическую мембрану

  2. эндоплазматическую сеть

  3. митохондрии

  4. пластиды
А10. Клетки грибов, в отличие от клеток растений, не имеют

  1. митохондрий

  2. пластид

  3. эндоплазматической сети

  4. ядра

Часть 2
При выполнении заданий с кратким ответом В1 -ВЗ запишите ответ так, как указано в тексте задания.
81. Выберите три правильных ответа из шести. Ядро


  1. имеется у эукариот

  2. содержит хромосомный набор клетки

  3. осуществляет избирательный транспорт веществ

  4. расположено в аппарате Гольджи

  5. осуществляет синтез белка

  6. управляет работой клетки
82. Установите соответствие между названием органоида и его
особенностями. Для этого каждому элементу первого столбца под
берите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры пра
вильных ответов.

II с






«Энергетическими станциями» клетки называют (А).

Они имеют двойную мембрану: наружную гладкую и внутреннюю,

образующую выросты (Б), на которых расположены

(В), осуществляющие синтез (Г).

Термины


С1. Чем отличается функциональное назначение спор бактерий и спор грибов?

Типы

  • Фагоцитоз (поедание клеткой) - процесс поглощения клеткой твёрдых объектов, таких как клетки эукариот, бактерии , вирусы , остатки мёртвых клеток и т. п. Вокруг поглощаемого объекта образуется большая внутриклеточная вакуоль (фагосома). Размер фагосом - от 250 нм и больше. Путем слияния фагосомы с первичной лизосомой образуется вторичная лизосома. В кислой среде гидролитические ферменты расщепляют макромолекулы, оказавшиеся во вторичной лизосоме. Продукты расщепления (аминокислоты, моносахариды и прочие полезные вещества) транспортируются затем через лизосомную мембрану в цитоплазму клетки. Фагоцитоз распространен очень широко. У высокоорганизованных животных и человека процесс фагоцитоза играет защитную роль. Фагоцитарная деятельность лейкоцитов и макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и других нежелательных частиц. Фагоцитоз впервые описал русский ученый И.И. Мечников .
  • Пиноцитоз (питьё клеткой) - процесс поглощения клеткой жидкой фазы из окружающей среды, содержащей растворимые вещества, включая крупные молекулы (белки , полисахариды и др.). При пиноцитозе от мембраны отшнуровываются внутрь клетки небольшие пузырьки - эндосомы . Они меньше фагосом (их размер до 150 нм) и обычно не содержат крупных частиц. После образования эндосомы к ней подходит первичная лизосома, и эти два мембранных пузырька сливаются. Образовавшаяся органелла носит название вторичной лизосомы. Процесс пиноцитоза постоянно осуществляют все эукариотическме клетки.
  • - активный специфический процесс, при котором клеточная мембрана выпучивается внутрь клетки, формируя окаймлённые ямки. Внутриклеточная сторона окаймлённой ямки содержит набор адаптивных белков (адаптин , клатрин , обуславливающий необходимую кривизну выпучивания, и др. белки). Макромолекулы, связывающиеся со специфическими рецепторами на поверхности клетки, проходят внутрь со значительно большей скоростью, чем вещества, поступающие в клетки за счет пиноцитоза. Внешняя сторона мембраны при этом включает специфические рецепторы (например, ЛПНП-рецептор). При связывании лиганда из окружающей клетку среды окаймлённые ямки формируют внутриклеточные везикулы (окаймлённые пузырьки). Рецептор-опосредованный эндоцитоз включается для быстрого и контролируемого поглощения клеткой соответствующего лиганда (например, ЛПНП). Эти пузырьки быстро теряют свою кайму и сливаются между собой, образуя более крупные пузырьки - эндосомы. После чего эндосомы сливаются с первичными лизосомами, в результате чего формируются вторичные лизосомы. Например, когда животной клетке необходим холестерин для синтеза мембраны, она экспрессирует ЛПНП-рецепторы на плазматической мембране. Богатые холестерином и эфирами холестерина ЛПНП, связавшиеся с ЛПНП-рецепторами , быстро доставляют холестерин в клетку.

Распространенность

Типичный эндоцитоз встречается у эукариот, лишенных клеточной стенки - животных и многих протистов. Долгое время считалось. что прокариоты полностью лишены способности к эндоцитозу. Однако в 2010 г была опубликована статья, сообщащая об открытии эндоцитоза у бактерий рода Gemmata

См. также

Примечания

Ссылки

  • Mukherjee S, Ghosh RN, Maxfield FR (July 1997). «Endocytosis ». Physiol. Rev. 77 (3): 759–803. PMID 9234965 .

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Полевой лунь
  • Китаенко, Дмитрий Георгиевич

Смотреть что такое "Эндоцитоз" в других словарях:

    эндоцитоз - эндоцитоз … Орфографический словарь-справочник

    ЭНДОЦИТОЗ - ЭНДОЦИТОЗ, в биологии процесс проникновения различных веществ в КЛЕТКУ. Когда МЕМБРАНА клетки вступает в контакт с питательным веществом, часть цитоплазмы окружает вещество, и в стенке клетки образуется углубление. Пища оказывается захваченной и… … Научно-технический энциклопедический словарь

    Эндоцитоз - один из способов проникновения вируса в цитоплазму клетки хозяина Прикрепленные к рецептору клетки вирионы сначала накапливаются в инвагинациях мембраны, к рые отпочковываются от мембраны, образуя эндосомы. В последующем вирусная мембрана… … Словарь микробиологии

    ЭНДОЦИТОЗ - (от эндо... и греч. kytos вместилище, здесь клетка), процесс активного поступления веществ (твердых или жидких) из внешней среды внутрь клетки. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии.… … Экологический словарь

    эндоцитоз - Процесс транспорта веществ внутрь клетки Тематики биотехнологии EN endocytosis …

    эндоцитоз - Термин эндоцитоз Термин на английском endocytosis Синонимы Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, биологическая мембрана, биологические моторы, клетка, липосома, многофункциональные наночастицы в медицине, нанокапсула, нанокапсулирование … Энциклопедический словарь нанотехнологий

    эндоцитоз - endocytosis эндоцитоз. Процесс захвата клеткой твердых частиц или живых клеток (фагоцитоз ), капелек жидкости (пиноцитоз ) или специфических макромолекул (Э., опосредованный мембранными клеточными… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

    Рецепторно-опосредованный эндоцитоз - Рецепторно опосредованный эндоцитоз эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта лигандами (от лат. ligare … … Википедия

    Рецептор-опосредованный эндоцитоз - Рецепторно опосредованный эндоцитоз эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта лигандами (от лат. ligare связывать). В… … Википедия

    обусловленный рецептором эндоцитоз - Импорт веществ внутрь клетки с помощью взаимодействия рецептор лигант Тематики биотехнологии EN receptor mediated endocytosis … Справочник технического переводчика


Эндоцитоз (endocytosis) [греч. endo - внутри и kytos - сосуд, здесь - клетка]:

1) - процесс захвата и поглощения клеткой твердых частиц или живых клеток (см. Фагоцитоз), капелек жидкости (см. Пиноцитоз) или специфических больших макромолекул, которые не могут проникать через пору в мембранных белках (эндоцитоз, опосредованный мембранными клеточными рецепторами или клатрин-зависимый эндоцитоз). Везикулы, образующиеся при последнем виде эндоцитоза (см. Окаймленный пузырек), формируются в местах инвагинаций плазмалеммы, покрытых (окаймленных) с цитоплазматической стороны волокнистым материалом - мембранным белком клатрином;

2) - один из способов проникновения вируса в цитоплазму клетки-хозяина: прикрепленные к рецептору клетки вирионы сначала накапливаются в инвагинациях мембран, которые отпочковываются от мембраны внутрь клетки, образуя эндосомы; далее вирусная мембрана сливается с мембраной эндосомы, и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ср. Экзоцитоз .

Итак, клетки поглощают макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны , который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек , содержащий захваченный клеткой материал ( рис.8-76). Таким образом, эндоцитоз - процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала. И в зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами . Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов.

На рис. B.1 показаны последовательные этапы захвата и внутриклеточного переваривания находящихся в экстрацеллюлярном пространстве растворимых макромолекул ( эндоцитоз макромолекул фагоцитами). Адгезия таких молекул на клетке может осуществляться двумя способами: неспецифическим - в результате случайной встречи молекул с клеткой, и специфическим, который зависит от предсуществующих рецепторов на поверхности пиноцитирующей клетки. В последнем случае внеклеточные вещества выступают в качестве лигандов, взаимодействующих с соответствующими рецепторами.

Адгезия веществ на клеточной поверхности приводит к локальной инвагинации (впячиванию) мембраны, завершающейся образованием пиноцитарного пузырька очень небольшого размера (приблизительно 0,1 микрона). Несколько слившихся пузырьков формируют более крупное образование - пиносому . На следующем этапе пиносомы сливаются с лизосомами , содержащими гидролитические ферменты, которые разрушают полимерные молекулы до мономеров. В тех случаях, когда процесс пиноцитоза реализуется через рецепторный аппарат, в пиносомах до слияния с лизосомами наблюдается отсоединение захваченных молекул от рецепторов, которые в составе дочерних пузырьков возвращаются на клеточную поверхность.

Строение биомембраны. Мембраны, ограничивающие клетки и мембранные органоиды эука­риотических клеток, имеют общий химический состав и строение. В их состав входят липиды, белки и углеводы. Липиды мембраны представлены в основном фосфолипидами и холестерином. Большинство белков мембран относится к сложным белкам, например гликопротеинам. Углеводы не встречаются в мембране самостоятельно, они связаны с белками и липидами. Толщина мемб­ран составляет 7-10 нм.

Согласно общепринятой в настоящее время жидкостно-мозаичной модели строения мембран, липиды образуют двойной слой, или липидный бислой, в котором гидрофильные «головки» моле­кул липидов обращены наружу, а гидрофобные «хвосты» спрятаны вовнутрь мембраны (рис. 2.24). Эти «хвосты» благодаря своей гидрофобности обеспечивают разделение водных фаз внутренней среды клетки и ее окружения. С липидами с помощью различных типов взаимодействия связаны белки. Часть белков расположена на поверхности мембраны. Такие белки называют перифери­ческими, или поверхностными. Другие белки частично или полностью погружены в мем­брану - это интегральные, или погруженные белки. Белки мембран выполняют структур­ную, транспортную, каталитическую, рецеп- торную и другие функции.

Мембраны не похожи на кристаллы, их компоненты постоянно находятся в движе­нии, вследствие чего между молекулами ли­пидов возникают разрывы - поры, через ко­торые в клетку могут попадать или покидать различные вещества.

Биологические мембраны различаются по расположению в клетке, химическому соста­ву и выполняемым функциям. Основные ти­пы мембран - плазматическая и внутренняя.

Плазматическая мембрана (рис. 2.24) содержит около 45% липидов (в т. ч. гликолипидов), 50% белков и 5 % углеводов. Цепочки углеводов, входящих в состав сложных белков-гликопротеинов и сложных липидов-гликолипидов, выступают над поверхностью мембраны. Гликопротеины плазмалеммы чрезвычайно специфичны. Так, например, по ним происходит взаимное узнавание клеток, в том числе сперматозоида и яйцеклетки.

На поверхности животных клеток углеводные цепочки образуют тонкий поверхностный слой - гликокаликс. Он выявлен почти во всех животных клетках, но степень его выраженности неодинакова (10-50 мкм). Гликокаликс обеспечивает непосредственную связь клетки с внешней средой, в нем происходит внеклеточное пищеварение; в гликокаликсе размещены рецепторы. Клетки бактерий, растений и грибов, помимо плазмалеммы, окружены еще и клеточными обо­лочками.

Внутренние мембраны эукариотических клеток разграничивают различные части клетки, об­разуя своеобразные «отсеки» - компартменты, что способствует разделению различных процес­сов обмена веществ и энергии. Они могут различаться по химическому составу и выполняемым функциям, но общий план строения у них сохраняется.

Функции мембран:

1. Ограничивающая. Заключается в том, что они отделяют внутреннее пространство клетки от внешней среды. Мембрана является полупроницаемой, то есть ее свободно преодолевают толь­ко те вещества, которые необходимы клетке, при этом существуют механизмы транспорта не­обходимых веществ.

2. Рецепторная. Связана в первую очередь с восприятием сигналов окружающей среды и пере­дачей этой информации внутрь клетки. За эту функцию отвечают специальные белки-рецеп­торы. Мембранные белки отвечают еще и за клеточное узнавание по принципу «свой-чужой», а также за образование межклеточных соединений, наиболее изученными из которых являют­ся синапсы нервных клеток.

3. Каталитическая. На мембранах расположены многочисленные ферментные комплексы, вследствие чего на них происходят интенсивные синтетические процессы.

4. Энерготрансформирующая. Связана с образованием энергии, ее запасанием в виде АТФ и рас­ходованием.

5. Компартментализация. Мембраны разграничивают также пространство внутри клетки, раз­деляя тем самым исходные вещества реакции и ферменты, которые могут осуществлять соот­ветствующие реакции.

6. Образование межклеточных контактов. Несмотря на то, что толщина мембраны настолько мала, что ее невозможно различить невооруженным глазом, она, с одной стороны, служит до­статочно надежным барьером для ионов и молекул, в особенности водорастворимых, а с дру­гой - обеспечивает их перенос в клетку и наружу.

Мембранный транспорт. В связи с тем, что клетки как элементарные биологические систе­мы являются открытыми системами, для обеспечения обмена веществ и энергии, поддержания гомеостаза, роста, раздражимости и других процессов требу­ется перенос веществ через мембрану - мембранный транс­порт (рис. 2.25). В настоящее время транспорт веществ через мембрану клетки делят на активный, пассивный, эндо- и экзоцитоз.

Пассивный транспорт - это вид транспорта, который происходит без затраты энергии от большей концентрации к меньшей. Растворимые в липидах небольшие неполярные молекулы (0 2 , С0 2) легко проникают в клетку путем простой диффузии. Нерастворимые же в липидах, в том числе заря­женные небольшие частицы, подхватываются белками-пере- носчиками или проходят через специальные каналы (глюкоза, аминокислоты, К + , РО 4 3-). Такой вид пассивного транспорта называется облегченной диффузией. Вода поступает в клеткучерез поры в липидной фазе, а также по специальным каналам, выстланным белками. Транспорт воды через мембрану называется осмосом (рис. 2.26).

Осмос имеет чрезвычайно важное значение в жизни клетки, так как если ее поместить в рас­твор с более высокой концентрацией солей, чем в клеточном растворе, то вода начнет выходить из клетки, и объем живого содержимого начнет уменьшаться. У животных клеток происходит съе­живание клетки в целом, а у растительных - отставание цитоплазмы от клеточной стенки, кото­рое называется плазмолизом (рис. 2.27).

При помещении клетки в менее концентрированный, чем цитоплазма, раствор, транспорт воды происходит в обратном направлении - в клетку. Однако существуют пределы растяжимости цитоплазматической мембраны, и животная клетка в конце концов разрывается, а у растительной этого не позволяет сделать прочная клеточная стенка. Яв­ление заполнения клеточным содержимым всего внутреннего пространства клетки называется деплазмолизом. Внутриклеточную концентрацию солей следует учитывать при приготовлении лекарственных препаратов, особенно для внутривенного введения, так как это может приводить к повреждению клеток крови (для этого используют физиологический раствор с концентрацией 0,9 % хлорида натрия). Это не менее важно при культивировании клеток и тканей, а также орга­нов животных и растений.

Активный транспорт протекает с затратой энергии АТФ от меньшей концентрации вещества к большей. Он осуществляется с помощью специальных белков-насосов. Белки перекачивают че­рез мембрану ионы К + , Na + , Са 2+ и другие, что способствует транспорту важнейших органических веществ, а также возникновению нервных импульсов и т. д.

Эндоцитоз - это активный процесс поглощения веществ клеткой, при котором мембрана об­разует впячивания, а затем формирует мембранные пузырьки - фагосомы, в которых заключены поглощаемые объекты. Затем с фагосомой сливается первичная лизосома, и образуется вторичная лизосома, или фаголизосома, или пищеварительная вакуоль. Содержимое пузырька расщепля­ется ферментами лизосом, а продукты расщепления поглощаются и усваиваются клеткой. Непереваренные остатки удаляются из клетки путем экзоцитоза. Различают два основных вида эндоци- тоза: фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз - это процесс захвата клеточной поверхностью и поглощения клеткой твердых частиц, а пиноцитоз - жидко­сти. Фагоцитоз протекает в основном в животных клетках (одно­клеточные животные, лейкоциты человека), он обеспечивает их питание, а часто и защиту организма (рис. 2.28).

Путем пиноцитоза происходит поглощение белков, комплексов антиген-антитела в процессе иммунных реакций и т. д. Однако путем пиноцитоза или фагоцитоза в клетку также попадают многие вирусы. В клет­ках растений и грибов фагоцитоз практически невозможен, так они окружены прочными клеточными оболочками.

Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу. Таким образом выделяются непереваренные остатки пищи из пищеварительных вакуолей, выводятся необходимые для жизнедеятельности клетки и организма в целом вещества. Например, передача нервных импульсов происходит благо­даря выделению посылающим импульс нейроном химических посредников - медиаторов, а в растительных клетках так выделяются вспомогательные углеводы клеточной оболочки.

Клеточные оболочки клеток растений, грибов и бак­терий. Снаружи от мембраны клетка может выделять прочный каркас - клеточную оболочку, или клеточ­ную стенку.

У растений основу клеточной оболочки составляет целлюлоза, упакованная в пучки по 50-100 молекул. Промежутки между ними заполняют вода и другие углеводы. Оболочка растительной клетки пронизана каналами - плазмодесмами (рис. 2.29), через которые проходят мембраны эндоплазматической сети.

По плазмодесмам осуществляется транспорт веществ между клетками. Однако транспорт веществ, например воды, может происходить и по самим клеточным стенкам. Со временем в клеточной оболочке расте­ний накапливаются различные вещества, в том числе дубильные или жироподобные, что приво­дит к одревеснению или опробковению самой клеточной стенки, вытеснению воды и отмиранию клеточного содержимого. Между клеточными стенками соседних клеток растений располагаются желеобразные прокладки - срединные пластинки, которые скрепляют их между собой и це­ментируют тело растения в целом. Они разрушаются только в процессе созревания плодов и при опадании листьев.

Клеточные стенки клеток грибов образованы хитином - углеводом, содержащим азот. Они достаточно прочны и являются внешним скелетом клетки, но все же, как и у растений, препят­ствуют фагоцитозу.

У бактерий в состав клеточной стенки входит углевод с фрагментами пептидов - муреин, од­нако его содержание существенно различается у разных групп бактерий. Кнаружи от клеточной стенки могут выделяться также иные полисахариды, образующие слизистую капсулу, защищаю­щую бактерии от внешних воздействий.

Оболочка определяет форму клетки, служит механической опорой, выполняет защитную функцию, обеспечивает осмотические свойства клетки, ограничивая растяжение живого содер­жимого и предотвращая разрыв клетки, увеличивающейся вследствие поступления воды. Кроме того, клеточную стенку преодолевают вода и растворенные в ней вещества, прежде чем попасть в цитоплазму или, наоборот, при выходе из нее, при этом по клеточным стенкам вода транспор­тируется быстрее, чем по цитоплазме.