Какова роль эпс и аппарата гольджи в обеспечении целостности клетки кратко

Обновлено: 05.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

10 класс. Урок № ___ Дата_______

Тема: Вакуолярная и опорно-двигательная системы клетки.

Цель урока: узнать о строении и значении клеточной мембраны и цитоплазмы.

Задачи урока: а) Образовательные: дать представление о строении и функционировании вакуолярной системы клетки; научить анализу блок-схем и рисунков; активизировать познавательную активность; б) Воспитательные: в ходе лабораторной работы показать роль одномембранных и немембранных органелл в процессах движения цитоплазмы; в) Развивающие: продолжить умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, выделять главное; устанавливать причинно-следственные связи; формировать умения работы с картами, схемами.

Тип урока: Комбинированный.

Основные понятия и термины: митохондрии, дыхание, окислительное фосфорилирование, матрикс, кристы, пластиды, хлоропласты, граны, тилакоиды, ламелы, строма, фотосинтез, хромопласты, лейкопласты.

Связь с ранее изученным материалом: Строение клеток.

Методы: Объяснение, беседа, наглядный.

Структура и содержание урока.

Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся.

Вопросы к учащимся:

Дайте определение: что такое мембрана.

Каков химический состав мембран?

Каково строение мембран?

Каковы основные функции и свойства мембран?

Как может осуществляться транспорт веществ через мембрану?

II . Изучение нового материала.

Рассказ учителя, с частичными записями в тетради.

Под плазмолеммой расположена цитоплазма состоящая из геалоплазмы (цитоплазматического матрикса) и компонентов. Гиалоплазма – прозрачный раствор белков, углеводов и других веществ. содержит цитоскелет, образованный микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами. Гиалоплазма выполняет опорную функцию, обеспечивает передвижение самой цитоплазмы и ее компонентов. В гиалоплазме осуществляются химические реакции.

Выполнение лабораторной работы по рабочим карточкам.

Циклоз (движение цитоплазмы) осуществляется за счет:

- изменения агрегатного состояния (перехода из золя в гель и обратно);

- цитоскелета (микротрубочки обеспечивают движение хромосом во время деления; микрофиламенты – перемещение хлоропластов и т.д.).

Компоненты клетки делятся на органеллы и включения (непостоянные компоненты).

Включения могут быть трофическими (запасные питательные вещества, продукты распада), секреторными (в больших количествах содержатся в клетках железистого эпителия), специализированными (например, гемоглобин в эритроцитах).

Органеллы – постоянные субклеточные структуры, выполняющие определенные функции. Выделяют органеллы общего и специального значения.

Органеллы специального значения содержат клетки с узкой специализацией. К ним относятся органеллы движения (жгутики, реснички, миофибриллы), нейрофибриллы нервных клеток.

Органеллы общего значения могут быть мембранными и немембранныеми.

К немембранным компонентам относятся:

1. Рибосомы – тельца грибовидной формы. Содержаться на мембранах ЭПС, в гиалоплазме, митохондриях и пластидах. Состоят из белка и р-РНК. В рибосоме выделяют большую и малую субъединицы. Формируются рибосомы в ядре и осуществляют биосинтез белки.

2. Клеточный центр (центросома) – состоит из двух центриолей, соединенных перемычкой. Центриоль – цилиндр, образованный девятью триплетами микротрубочек. Окружены центриоли астросферой. Участвуют в делении клетки. Клеточный центр отсутствует у клеток высших растений.

Мембранные компоненты делят на одномембранные и двумембранные.

Одномембранные компоненты представляют собой систему полостей. Каналов, трубочек, цистерн и пузырьков, тесно взаимосвязанных. Систему одномебранных компонентов часто называют вакуолярной системой.

Вакуолярную систему образуют:

1. Эндоплазматическая сеть (ретикулум) – система полостей, каналов, трубочек. Эндоплазматическая сеть бывает гладкой и гранулярной. Шероховатость гранулярной сети придают рибосомы, расположенные на ее мембране. Гладкая ЭПС синтезирует углеводы и липиды, гранулярная – белки. Синтезированные вещества накапливаются в полостях ЭПС и транспортируются в любое место клетки.

2. Аппарат (комплекс) Гольджи – система плоских полостей (цистерн), трубочек и пузырьков. Аппарт Гольджи накапливает вешества, синтезированные в ЭПС, модифицирует сложные белки, осуществляет экзоцитоз, т.е. выведение веществ из клетки. При этом достраивается плазмалемма. Некоторые пузырьки, отшнуровывающиеся от аппарата Гольджи, наполнены гидролитическими ферментами и образуют лизосомы.

4. Вакуоль – полость, заполненная клеточным, вакуолярным соком. Крупные вакуоли встречаются только в растительных клетках и выполняют функцию накопления растворимых евществ, осморегуляции. У животных вакуоли (мелкие и специализированные) характерны только для одноклеточных.

5. Микротельца – одномембранные структуры, содержащие ферменты. Выделяют разные виды микротелец. Например, пероксисомы содержат ферменты, осуществляющие биологическое окисление без образования АТФ. Большое количество пероксисом содержится в клетках печени, что способствует обезвреживанию токсических веществ.

III . Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся.

Работа с кроссвордом.

Вопросы к учащимся:

1. Для чего клетке нужен опорно-двигательный аппарат?

2. Какие органоиды образуют вакуолярную систему клетки?

3. Какова роль ЭПС и аппарата Гольджи в обеспечении целостности клетки?

4. Что произойдет с клеткой, если в ней разрушатся все лизосом?

IV . Домашнее задание: & 8 прочитать, ответить на вопросы стр.25, записи в тетради выучить.

Какие органоиды клетки образуют вакуолярную систему клетки?

Вакуолярную систему клетки составляют ЭПС (шероховатая и гладкая), аппарат Гольджи, лизосомы. (В растительных клетках функцию лизосомы выполняют вакуоли).

2. Вопрос

Какова роль ЭПС и аппарата Гольджи в обеспечении целостности клетки?

В ЭПС происходит синтез белков, липидов, полисахаридов и транспорт по каналам ЭПС в аппарат Гольджи, основная функция которого — химическое превращение синтезированных в ЭПС веществ; синтез полисахаридов; упаковка и транспорт органических ве-ществ в клетке; формирование лизосомы; вывод из клетки вредных веществ. Таким образом ЭПС, и аппарат Гольджи обеспечивая клетку строительным материалом, питательными и энергетическими веществами и пр., сохраняют ее целостность.

3. Вопрос

Что произойдет с клеткой, если в ней разрушатся все лизосомы?

Лизосомы — округлые тельца, внутри которых находятся ферменты. Функция лизосом заключается в расщеплении белков, жиров, углеводов, т.е. в переваривании веществ в клетке. Если все лизосомы разрушатся то, клетка погибнет.

4. Вопрос

Для чего клетке нужен опорно-двигательный аппарат?

Опорно-двигательный аппарат клетки — Цитоскелет — это система внутриклеточных компонентов, которые формируют структурную основу клетки. Функции цитоскелета заключаются в поддержании размеров и формы клеток и внутриклеточных структур, перемещении органоидов, сокращении и активном движении клеток. Цитоскелет образуют микротрубочки, жгутики и реснички. Служат реснички и жгутики как для передвижения отдельных клеток, так и для того, чтобы перегонять жидкость вдоль поверхности клеток. В ресничках и жгутиках движение осуществляется за счет скольжения микротрубочек. Микротрубочки участвуют в перемещении различных клеточных органелл.

Комплекс Гольджи (сокращенно КГ) по-другому еще называют внутренним сетчатым аппаратом.

КГ — это особая часть метаболической системы цитоплазмы, которая принимает непосредственное участие в процессе выделения и формирования мембранных структур клетки.

Если посмотреть на строение аппарата Гольджи в оптический микроскоп, то можно увидеть, что Гольджи представляет собой сетку или палочкообразные тельца, изогнутые и лежащие вокруг ядра.

Если рассмотреть строение комплекса Гольджи под электронным микроскопом, то обнаружится, что органелла представляет собой 3 вида образований:

Сплющенные дискообразные цистерны в виде многоярусной системы, которые плотно располагаются пучками на расстоянии от 14 до 25 нм с внутренним пространством от 5 до 20 нм. Обычно в одном комплексе находится 5-6 мешочков.
Система трубочек. Их диаметр — от 20 до 50 нм.
Система пузырьков. Размеры мелких пузырьков или везикул — 20-30 нм, а больших — до 2000 нм.

Все компоненты строения аппарата Гольджи образуются с помощью гладких мембран.

В некоторых случаях строение комплекса Гольджи связано с зернисто-сетчатой структурой. Располагаются такие варианты непосредственно у ядра и имеют вид колпачка.

Неотъемлемый структурный элемент КГ — диктиосомы.

Диктиосома — это система плоских мембранных мешочков, которые расположены стопками по 5-8 штук.

Во всех клетках растений и животных есть аппарат Гольджи.

Отличительная характеристика аппарата Гольджи — это значительное развитие в секреторных клетках. Лучше всего его видно в нервных клетках.

Матрикс содержит специфические ферменты и заполняет внутреннее межмембранное пространство.

У аппарата Гольджи есть 2 зоны:

Зона формирования. При помощи везикул сюда доставляется материал, синтезируемый в эндоплазматической сети.
Зона созревания. Здесь происходит формирование секрета и секреторных мешочков. Накопление секрета происходит на терминальных участках КГ: отсюда отпачковываются секреторные везикулы. Обычно секрет переносится этими везикулами за пределы клетки.

Где находится аппарат Гольджи

Локализация зависит от типа клеток: в аполярных клетках (к примеру, в нервных) КГ размещается вокруг ядра, в секреторных — между ядром и апикальным полюсом.

Выделяют 2 поверхности КГ:

Образование комплекса Гольджи

К комплексу Гольджи прилегает гранулярная эндоплазматическая сеть, которая отвечает за синтез мембран аппарата.

Можно ли говорить о том, что комплекс Гольджи — это часть ЭПС? Участки ЭПС, находящиеся по-соседству с КГ, теряют рибосомы, также от них отпачковываются мелкие транспортные или промежуточные везикулы. Далее происходит их перемещение к формировательной поверхности столбика Гольджи и слияние с первым ее мешочком.

Противоположная зрелая поверхность КГ размещает мешочек неправильной формы. Расширение этого мешочка — просекреторные гранулы или конденсирующие вакуоли — постоянно отпачковываются: происходит образование секреторных пузырьков (секреторных гранул) внутри.

Таким образом, пополнение мешочков формировательной поверхности происходит благодаря эндоплазматической сетке по мере того, как используются мембраны зрелой поверхности комплекса на секреторные везикулы.

Функции аппарата Гольджи

Какие функции выполняет комплекс Гольджи?

Главная функция комплекса Гольджи — выводить вещества, синтезированные клеткой. Транспортировка этих веществ осуществляется по клеткам эндоплазматической сети. В результате они скапливаются в пузырьках сетчатого аппарата. Далее происходит выведение их во вне или использование в процессах жизнедеятельности (клеткой).

Еще одна функция аппарата Гольджи заключается в том, что в нем собираются некоторые вещества (красители, к примеру), поступающие в клетку из вне, которые должны быть из апарата Гольджи выведены.

Какие функции выполняет комплекс Гольджи в растительных и животных клетках? В клетках животных полисахариды синтезируются. В КГ содержатся ферменты синтеза полисахаридов и непосредственно полисахаридный материал, используемый в построении целлюлозной оболочки клетки.

Функция аппарата Гольджи заключается и в том, что он осуществляет синтез химических веществ, образующих клеточную мембрану.

Если обобщить, то можно выделить следующие функции комплекса Гольджи:

накопление и модификация макромолекул, синтез которых произошел в эндоплазматической сети;
формирование сложных секретов и секреторных везикул. Эта функция комплекса Гольджи осуществляется за счет конденсации секреторного продукта;
синтез и модификация углеводов и гликопротеидов. Здесь аппарат Гольджи — это средство образования слизи и гликокаликса;
модификация белков. Эта функция комплекса Гольджи заключается в добавлении к полипептиду различных химических образований (фосфатных, карбоксильных — получается фосфориллирование и карбоксилирование соответственно), расщеплении полипептидов и формировании сложных белков вроде липопротеидов, гликопротеидов и мукопротеидов;
комплекс Гольджи — это средство формирования и обновления цитоплазматической мембраны и прочих мембранных образований. Происходит этот процесс в результате образования мембранных везикул, сливающихся после с клеточной мембраной;
образование лизосом и зернистости в лейкоцитах, отличающейся специфичностью;
образование пероксисом. Без упоминания этой функции также невозможно понимание того, что такое аппарат Гольджи.

Строение и функции аппарата Гольджи делают его главным регулятором движения макромолекул в клетке: он объединяет их в транспортные везикулы с дальнейшим распределением по клетке и за ее пределы.

Грануляторная эндоплазматическая сеть является источником белкового и отчасти углеводного содержимого КГ (в этой сетке это содержимое синтезируется). Образование основной части углеводного компонента связано с мешочками комплекса и происходит при помощи ферментов гликозилтрансфераз (они находятся в мембранных мешочках).

КГ — место окончательного формирования клеточных секретов, в которых содержатся гликопротеиды и гликозаминогликаны. Здесь же происходит созревание секреторных гранул, трансформирующихся в пузырьки. Эти пузырьки перемещаются к плазмалемме.

Последний этап секреции заключается в выталкивании сформированных (зрелых) везикул за границы клетки. Секреторные включения выводятся из клетки, когда мембраны пузырька монтируются в плазмалемму, а секреторные продукты выделяются за пределы клетки. По мере того как секреторные пузырьки перемещаются к апикальному полюсу, клетки мембраны утолщаются и достигают толщины плазмалеммы 7-10 нм (начальная толщина составляет 5-7 нм).

Между активностью клетки и размерами КГ есть прямая зависимость: больше столбиков КГ — у секреторных клеток, меньше — у несекреторных.

Транспорт белков через эндоплазматический ретикулум (ЭПР) и аппарат Гольджи

Основные положения:
• Все белки, локализованные в ЭПР, аппарате Гольджи или в плазматической мембране, при синтезе вначале связываются с ЭПР.
• Белки переносятся из одного компартмента в другой при участии мембранных везикул, которые отпочковываются от поверхности одной мембраны и сливаются с поверхностью следующей.
• Транспорт белков из окружающей среды в клетку происходит в обратном направлении при участии везикул.

Интеграция белка в мембрану или его трансмембранный транспорт являются своеобразными событиями. Если белок должен пройти через несколько мембран, то его связывание с мембраной происходит на начальном этапе процесса транспорта. После этого он остается в мембранном окружении и транспортируется от одной мембраны к другой в везикуле.

Это, например, характерно для белков, исходно ассоциированных с ЭПР, но в конце высвобождающихся из плазматической мембраны. Аналогичная система используется для транспортировки белков как из клетки, так и в клетку.

Экзоцитоз представляет собой процесс, посредством которого белки транспортируются к плазматической мембране или во внеклеточную среду (обзор путей экзоцитоза).

Некоторые белки секретируются конститутивно, т. е. после синтеза они всегда выходят из клетки. Другие, продуцируемые некоторыми специализированными клетками, например пищеварительные ферменты, выходят только после получения клеткой соответствующего сигнала.

При попадании в ЭПР белок остается в мембране или в люмене до тех пор, пока он не переместится в другую часть системы с участием везикул, или не поступит обратно в цитозоль, где подвергнется деградации.

Перенос белков между компартментами,
ограниченными мембраной, происходит при отпочковывании от одного компартмента везикулы,
содержащей белки, и последующим ее слиянием с мембраной другого компартмента.

Транспортные пузырьки называются окаймленными везикулами, поскольку их мембрана окружена белковой оболочкой. Различные типы везикул различаются между собой по составу оболочки, которая участвует в позиционировании и отборе транспортируемых белков.

Растворимые белки переносятся из донорного в акцепторный компартмент, находясь внутри везикулы; а мембранные белки переносятся в составе мембраны везикулы. Это означает, что белок может транспортироваться из ЭПР в аппарат Гольджи сквозь стопки Гольджи и к плазматической мембране.

Импорт белков в клетку также происходит с участием окаймленных везикул. Они образуются на плазматической мембране и поступают в клетку; этот процесс носит название эндоцитоз. Эндоцитоз происходит по тому же механизму, что и экзоцитоз, но протекает в обратном направлении.

Транспортные везикулы перемещают белки через ЭПР,
аппарат Гольджи и плазматическую мембрану.

Везикулы, которые отпочковываются от плазматической мембраны, включают материал из внеклеточной среды и возвращают его в плазматическую мембрану. Везикулы, которые осуществляют эндоцитоз, отличаются от везикул экзоцитоза составом белковой оболочки.

Некоторые патогенные микроорганизмы поникают в клетку хозяина посредством эндоцитоза; действительно, митохондрии и хлоропласта своим происхождением обязаны эндоцитозу. На рисунке ниже представлены аналогичные механизмы для транспорта вновь синтезированных белков по механизму экзоцитоза и для импорта белков в клетку по механизму эндоцитоза.

В каждом случае белок может транспортироваться при прохождении серии событий отпочковывания и слияния по мере того, как он мигрирует с поверхности одной мембраны на другую.

Один из результатов этого процесса состоит в том, что по мере протекания процессов отпочковывания и слияния происходит постоянное перемещение компонентов от одной мембраны к другой. С количественной точки зрения, при экзоцитозе переносится больше материала, чем при эндоцитозе, и прямой (антероградный) транспорт приводит к сплошному потоку липидов от ЭПР к плазматической мембране. За счет ретроградного транспорта, пустые везикулы возвращают липиды обратно в мембраны. Это обеспечивает целостность мембран.

Везикулярный транспорт белков представляет собой высокоспецифичный процесс. Основной принцип отбора состоит в том, что белок узнается по наличию специфического сигнала (чаще всего это короткая последовательность аминокислот) и включается в везикулу для дальнейшего транспорта. При отсутствии такого сигнала белок остается в компартменте, в котором он находится, или же продвигается медленнее. Отпочковывающиеся везикулы могут селективно включать белки, подлежащие транспорту, оставляя на местах резидентные белки органеллы.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Читайте также: