Lojëra

Transportues qelizor për sintezën e proteinave. Metodat e kërkimit në histologji. Parimet themelore dhe fazat e përgatitjes së preparateve histologjike. Punon si një "ribozim"

Nuk ka dyshim se informacioni specifik i nevojshëm për biosintezën e proteinave përmbahet disi në strukturën e acideve deoksiribonukleike në kromozome.

Ky këndvështrim mbështetet plotësisht nga vëzhgime të shumta rreth lidhjes së gjeneve ndreqëse me disa molekula proteinike. Siç e kemi parë tashmë, dëshmia më e drejtpërdrejtë e vlefshmërisë së saj janë ato raste kur të dhënat gjenetike mund të krahasohen me ato fizike dhe vetitë kimike proteina homogjene të izoluara si hemoglobina, tirozinaza dhe β-laktoglobulina. Jo më pak bindëse janë rezultatet e marra nga bakteriologët dhe virologët, të cilët treguan se përgatitjet e ADN-së të pastruara mirë mund të shkaktojnë një ndryshim si në gjenotipin ashtu edhe në fenotipin e qelizave marrëse ose formimin e një kompleksi proteinik relativisht kompleks, karakteristik për grimcat e fagut.

Është e qartë, megjithatë, se sinteza e proteinave është gjithashtu e mundur jashtë bërthamës. Në një retikulocit, për shembull, sinteza e hemoglobinës vazhdon me një shpejtësi të lartë dhe ndalon vetëm pasi qeliza të bëhet një eritrocit i pjekur. E njëjta gjë vërehet edhe te alga deti Acetabularia mediterranea. Qeliza e saj mund të ndahet në dy pjesë: që përmban një bërthamë dhe një jobërthamore. Fragmenti pa bërthama sintetizon proteinën për ca kohë edhe me një shpejtësi më të lartë se një qelizë e paprekur, por së shpejti kjo sintezë ndalon. Meqenëse biosinteza e një proteine të përcaktuar kimikisht, qoftë edhe e një proteine aq specifike sa hemoglobina, mund të vazhdojë edhe në mungesë të një bërthame, fokusi i vëmendjes sonë është në mekanizmin me të cilin informacioni i nevojshëm transferohet në citoplazmën e qelizës dhe, me sa duket, është ruajtur përkohësisht në të.

Biosinteza e proteinave është një nga ato dukuri biologjike që në masë të madhe varet nga organizimi strukturor i qelizës. Edhe nëse sinteza vazhdon në mungesë të një bërthame, kjo është vetëm e përkohshme (edhe pse ndërprerja e sintezës ndoshta shkaktohet nga një mungesë e disa faktorëve metabolikë të lidhur vetëm në mënyrë indirekte me sintezën e proteinave si të tillë). Për shkak të kësaj varësie të sintezës së proteinave nga integriteti i strukturës, studimet më të fundit të natyrës së strukturave qelizore submikroskopike, ndoshta, dhanë informacionin më të rëndësishëm për një kuptim më të qartë të natyrës së mekanizmit të biosintezës. Pavarësisht se këto studime kishin të bënin kryesisht me morfologjinë statike, në bazë të rezultateve të tyre, krijohet një ide e qelizës si një sistem shumë i organizuar, i cili përbëhet nga njësi metabolike të ndërlidhura dhe që duhet të korrespondojë me të gjitha zbulimet e jashtëzakonshme. bërë nga enzimologët dhe gjenetistët.

Dy metoda relativisht të reja kanë luajtur një rol veçanërisht të rëndësishëm në studimin e arkitekturës së qelizës - mikroskopi elektronik i seksioneve tepër të holla dhe centrifugimi diferencial i përbërësve qelizor në një zgjidhje saharoze.

Metoda e centrifugimit diferencial bën të mundur izolimin e mostrave pak a shumë homogjene të mitokondrive, mikrozomave, bërthamave dhe përfshirjeve të tjera qelizore dhe bën të mundur studimin e aftësisë relative të këtyre fraksioneve individuale për të inkorporuar prekursorë të etiketuar në acidet nukleike dhe proteinat. Ne do t'i diskutojmë këto vëzhgime më poshtë, por tani do t'i drejtohemi para së gjithash disa prej rezultateve të marra duke përdorur mikroskopin elektronik dhe duke treguar vendndodhjen e këtyre përbërësve funksionalë të një qelize të paprekur.

Tregohet një mikrograf elektronik i pankreasit të një derri gini të marrë nga Palad. Vëzhgimet dhe matjet e sakta të shumë fotografive të tilla bënë të mundur vendosjen në citoplazmën e membranave të renditura në formë rrathësh koncentrikë dhe me trashësi rreth 40 A. për elektronet. Këto janë të njëjtat granula që mund të izolohen nga një homogjenat i indeve me centrifugim diferencial si një fraksion i veçantë (ato zakonisht janë ngjitur në fragmente të membranave të këputura). Sjöstrand dhe Hanson raportuan se në eksperimentet e tyre, mebranet granulare ishin gjithmonë të pozicionuara në mënyrë që ana me granula të ishte përballë mitokondrive, membranës qelizore ose membranave të tjera, dhe sipërfaqja e lëmuar e membranës ishte përballë bërthamës. Korrektësia e këtyre vëzhgimeve u konfirmua edhe nga një numër studiuesish të tjerë. Ky rregullim është i pajtueshëm skematikisht. Këtu, retikulumi endoplazmatik përshkruhet jo si shumë membrana të veçanta, por si një strukturë e ngjashme me një guaskë të thërrmuar të një topi që rrethon bërthamën. Në këtë rast, granula mund të ketë orientimin e vëzhguar nga Sjöstrand dhe Hanson, dhe qeliza ndahet në dy seksione kryesore: njëra prej tyre përmban bërthamën, dhe tjetra përmban mitokondri së bashku me lëngun citoplazmatik në të cilin janë zhytur. Një strukturë e tillë krijon një sipërfaqe të madhe në qelizë, e cila është e nevojshme për aktivitetin metabolik dhe mund të shërbejë si një kufi natyror midis pjesës "gjenetike" të qelizës dhe aparatit të saj sintetik.

Duhet theksuar se skema është vetëm një nga disa opsione të mundshme që janë të pranueshme për citologët. Ky diagram është paraqitur këtu vetëm për t'i treguar lexuesit se sa është studiuar në detaje struktura submikroskopike e qelizës. Unanimiteti i treguar nga specialistët në interpretimin e fotografive që rezultojnë është më i madh se sa do të pritej në çdo fushë të shkencës që po zhvillohet me shpejtësi; është shumë e vlefshme që dallimet më të mëdha në pikëpamje midis citologëve kanë të bëjnë me çështje relativisht të vogla.

Gjatë homogjenizimit të indeve, rrjeti endoplazmatik shkatërrohet. Rezultatet e studimeve të fundit tregojnë qartë se i ashtuquajturi fraksion mikrozomal përbëhet kryesisht nga granula, në të cilat janë ende të lidhura fragmente të rrjetit. Kur preparatet mikrosomale trajtohen me substanca që shkatërrojnë lipoproteinat, për shembull, deoksikolati, është e mundur të izolohen grimcat që përmbajnë pjesën më të madhe të ARN-së së preparatit origjinal dhe vetëm një pjesë të vogël (rreth 1/6) të përmbajtjes fillestare të proteinave. Megjithatë, gjatë një studimi elektronik mikroskopik të preparateve të trajtuara me ribonukleazë, e cila tret dhe copëton ARN-në, në to u gjet vetëm substanca e membranave. Në disa inde, për shembull, në vezoret e një pule, ergastoplazma nuk është aq e brishtë, dhe madje edhe pas homogjenizimit mjaft të fortë me centrifugim në një numër relativisht të ulët rrotullimesh, është e mundur të izolohen komplekset relativisht pak të dëmtuara të membranave me granula. Origjina e ergastoplazmës nuk është vërtetuar. Kohët e fundit, u tregua se në qelizat e mëlçisë të kafshëve që morën ushqim pas një periudhe të zgjatur uria, rigjenerimi i membranës fillon në periferi të qelizave. Këto membrana janë pa granula dhe vetëm më vonë fitojnë pamjen karakteristike të qelizave sekretuese aktive, domethënë ato janë të shpërndara me granula. Është sugjeruar se rrjeti endoplazmatik është rezultat i pinocitozës së zgjatur (marrjes së ujit) dhe fagocitozës (thithjes së grimcave) në sipërfaqen e qelizës. Studimet mikroskopike elektronike kanë treguar se grimcat e thithura të lëngshme dhe të ngurta janë të rrethuara nga një shtresë e membranës së jashtme protoplazmike, e cila kapet gjatë depërtimit të lëndëve ushqyese përmes shtresës sipërfaqësore të qelizës. Kjo membranë bëhet një zgjatim retikulumin endoplazmatik.

Nëse këto vëzhgime konfirmohen, atëherë do të jetë e nevojshme të supozohet se proceset e përshkruara duhet të shoqërohen me shkëmbim intensiv. Për shembull, siç treguan kohët e fundit Swerdlow, Dalton dhe Burks, nëse futja e membranës protoplazmike në qeliza të afta për përthithje aktive, siç janë makrofagët, do të ishte një proces i gjatë, atëherë qelizat do të përbëheshin vetëm nga këto membrana. Në qeliza të tilla, natyrisht, proceset aktive janë të nevojshme si për rigjenerimin e një membrane të re, ashtu edhe për shkatërrimin e rrjetës endoplazmatike, e cila, gjatë rritjes së saj, shtypet në bërthamë.

Nëse gjeni një gabim, ju lutemi zgjidhni një pjesë të tekstit dhe shtypni Ctrl + Enter.

Metabolizmi- vetia më e rëndësishme e organizmave të gjallë. Tërësia e reaksioneve metabolike që ndodhin në trup quhet metabolizmin... Metabolizmi përbëhet nga reaksione asimilimi(metabolizmi plastik, anabolizmi) dhe reaksionet disimilimi (shkëmbimi i energjisë, katabolizëm). Asimilimi është një grup reaksionesh biosinteze që ndodhin në një qelizë, disimilimi është një grup reaksionesh të kalbjes dhe oksidimit të substancave me molekulare të lartë që shoqërohen me çlirimin e energjisë. Këto grupe reaksionesh janë të ndërlidhura: reaksionet e biosintezës janë të pamundura pa energji, e cila lirohet në reaksionet e metabolizmit të energjisë, reaksionet e disimilimit nuk zhvillohen pa enzimat e formuara në reaksionet e metabolizmit plastik.

Sipas llojit të metabolizmit, organizmat ndahen në dy grupe: autotrofë dhe heterotrofë. Autotrofet- organizmat e aftë të sintetizojnë substanca organike nga ato inorganike dhe të përdorin për këtë sintezë ose energjinë diellore, ose energjinë e çliruar gjatë oksidimit nuk çështje organike. Heterotrofet- organizmat që përdorin për jetën e tyre substanca organike të sintetizuara nga organizma të tjerë. Si burim karboni, autotrofët përdorin substanca inorganike (CO 2), dhe heterotrofët përdorin ato organike ekzogjene. Burimet e energjisë: autotrofët kanë energjinë e dritës së diellit ( fotoautotrofet) ose energjia e çliruar gjatë oksidimit të përbërjeve inorganike ( kemoautotrofet), në heterotrofe - energjia e oksidimit të substancave organike ( kemoheterotrofet).

Shumica e organizmave të gjallë janë ose fotoautotrofë (bimë) ose kemogeterotrofë (kërpudha, kafshë). Nëse organizmat, në varësi të kushteve, sillen si auto- ose si heterotrofë, atëherë ata quhen mikotrofet(euglena jeshile).

Biosinteza e proteinave

Biosinteza e proteinave është procesi më i rëndësishëm i anabolizmit. Të gjitha shenjat, vetitë dhe funksionet e qelizave dhe organizmave përcaktohen përfundimisht nga proteinat. Proteinat janë jetëshkurtër dhe kanë një jetë të kufizuar. Mijëra molekula të ndryshme proteinash sintetizohen vazhdimisht në çdo qelizë. Në fillim të viteve 50. shekulli XX F. Crick formuloi dogmën qendrore të biologjisë molekulare: ADN → ARN → proteina. Sipas kësaj dogme, aftësia e një qelize për të sintetizuar proteina të caktuara është e fiksuar në mënyrë trashëgimore, informacioni në lidhje me sekuencën e aminoacideve në një molekulë proteine kodohet në formën e një sekuence nukleotide të ADN-së. Një pjesë e ADN-së që mbart informacion në lidhje me strukturën parësore të një proteine të caktuar quhet gjenomi... Gjenet jo vetëm që ruajnë informacionin për sekuencën e aminoacideve në zinxhirin polipeptid, por gjithashtu kodojnë disa lloje të ARN-së: rRNA, të cilat janë pjesë e ribozomit dhe tARN, e cila është përgjegjëse për transportin e aminoacideve. Në procesin e biosintezës së proteinave, dallohen dy faza kryesore: transkriptimi- sinteza e ARN-së në një matricë të ADN-së (gjenit) - dhe transmetimi- sinteza e një zinxhiri polipeptid.

Kodi gjenetik dhe vetitë e tij

Kodi gjenetik- një sistem për regjistrimin e informacionit në lidhje me sekuencën e aminoacideve në një polipeptid nga sekuenca nukleotide e ADN-së ose ARN-së. Ky sistem regjistrimi aktualisht konsiderohet i deshifruar.

Karakteristikat e kodit gjenetik:

trefishtë: çdo aminoacid është i koduar nga një kombinim i tre nukleotideve (triplete, kodoni);
paqartësia (specifiteti): një treshe korrespondon me vetëm një aminoacid;
degjenerimi (teprica): aminoacidet mund të kodohen nga disa (deri në gjashtë) kodone;
universaliteti: sistemi i kodimit të aminoacideve është i njëjtë për të gjithë organizmat në Tokë;
jo mbivendosje: një sekuencë nukleotide ka një kornizë leximi prej 3 nukleotidesh, i njëjti nukleotid nuk mund të jetë në dy treshe;
nga 64 treshe kodike, 61 janë koduese, kodojnë aminoacide dhe 3 janë të pakuptimta (në ARN - UAA, UGA, UAG), nuk kodojnë aminoacide. Ata janë quajtur kodonet e terminatorëve sepse bllokojnë sintezën e polipeptidit gjatë përkthimit. Përveç kësaj, ekziston kodoni iniciator(në ARN - AUG), nga e cila fillon transmetimi.

Tabela e kodit gjenetik

Së pari bazë	Baza e dytë				Së treti bazë
Së pari bazë	U (A)	C (G)	A (T)	G (C)	Së treti bazë
U (A)	Tharese flokesh Tharese flokesh Lei Lei	Ser Ser Ser Ser	Galeria e Xhirimit Galeria e Xhirimit — —	Cis Cis — Tre	U (A) C (G) A (T) G (C)
C (G)	Lei Lei Lei Lei	Rreth Rreth Rreth Rreth	Gis Gis Gln Gln	Arg Arg Arg Arg	U (A) C (G) A (T) G (C)
A (T)	Ile Ile Ile u takua	Tre Tre Tre Tre	Asn Asn Liz Liz	Ser Ser Arg Arg	U (A) C (G) A (T) G (C)
G (C)	Bosht Bosht Bosht Bosht	Ala Ala Ala Ala	Asp Asp Ngjitës Ngjitës	Gley Gley Gley Gley	U (A) C (G) A (T) G (C)

* Nukleotidi i parë në treshe është një nga katër rreshtat vertikal të majtë, i dyti është një nga rreshti i sipërm horizontal, i treti është nga rreshti i djathtë vertikal.

Reaksionet e sintezës së matricës

Kjo është një kategori e veçantë e reaksioneve kimike që ndodhin në qelizat e organizmave të gjallë. Gjatë këtyre reaksioneve, sinteza e molekulave të polimerit ndodh sipas planit të përcaktuar në strukturën e molekulave të tjera të matricës polimer. Një numër i pakufizuar i molekulave të kopjes mund të sintetizohet në një matricë. Kjo kategori reaksionesh përfshin replikimin, transkriptimin, përkthimin dhe transkriptimin e kundërt.

gjen- një rajon i një molekule ADN-je që kodon një sekuencë primare aminoacide në një polipeptid ose një sekuencë nukleotide në transportin dhe molekulat e ARN-së ribozomale. ADN-ja e një kromozomi mund të përmbajë disa mijëra gjene, të cilët janë të renditur në një rend linear. Vendi i një gjeni në një pjesë të caktuar të kromozomit quhet vendndodhja... Veçoritë strukturore të gjenit eukariotik janë: 1) prania e një numri mjaft të madh të blloqeve rregullatore, 2) mozaicizmi (alternimi i rajoneve koduese me ato jokoduese). Eksonet(E) - rajone të gjeneve që mbajnë informacion në lidhje me strukturën e polipeptidit. Intronet(I) - rajone të gjeneve që nuk mbajnë informacion në lidhje me strukturën e polipeptidit. Numri i ekzoneve dhe introneve të gjeneve të ndryshme është i ndryshëm; ekzonet alternohen me introne, gjatësia totale e këtyre të fundit mund të kalojë gjatësinë e ekzoneve me një faktor prej dy ose më shumë. Para ekzonit të parë dhe pas ekzonit të fundit, ekzistojnë sekuenca nukleotide, të quajtura përkatësisht sekuenca lider (LP) dhe sekuenca rimorkio (TP). Sekuencat drejtuese dhe rimorkio, ekzonet dhe intronet formojnë një njësi transkriptimi. Promotor(P) - rajoni i gjenit në të cilin është ngjitur enzima e ARN polimerazës është një kombinim i veçantë i nukleotideve. Para njësisë së transkriptimit, pas saj, ndonjëherë në introne ka elemente rregullatore (ER), të cilat përfshijnë përforcuesit dhe silenciatorë... Përmirësuesit përshpejtojnë transkriptimin, silenciatorët e ngadalësojnë atë.

Transkriptimi është sinteza e ARN-së në një shabllon të ADN-së. Ajo kryhet nga enzima ARN polimerazë.

ARN polimeraza mund të lidhet vetëm me një promotor të vendosur në "fundin 3" të vargut të ADN-së shabllon dhe të lëvizë vetëm nga fundi 3" - në 5" i këtij vargu të ADN-së shabllon. Sinteza e ARN-së ndodh në njërën nga dy vargjet e ADN-së në përputhje me parimet e komplementaritetit dhe antiparalelizmit Trifosfatet e ribonukleozidit (ATP, UTP, GTP, CTP) janë material ndërtimor dhe burim energjie për transkriptim.

Si rezultat i transkriptimit, formohet mARN "i papjekur" (pro-mRNA), e cila i nënshtrohet një faze maturimi ose përpunimi. Përpunimi përfshin: 1) CEPing të 5 "fundit, 2) poliadenilimin e skajit 3" (ngjitjen e disa dhjetëra nukleotideve adenil), 3) bashkimin (heqjen e introneve dhe qepjen e ekzoneve). Në mRNA e pjekur, CEP, rajoni i përkthyer (eksonet e qepur në një tërësi të vetme), rajonet e papërkthyera (UTR) dhe një "bisht" poliadenil janë të izoluara.

Regjioni i përkthyer fillon me një kodon iniciator dhe përfundon me kodon terminator. UTR-të përmbajnë informacion që përcakton sjelljen e ARN-së në qelizë: jetëgjatësia, aktiviteti, lokalizimi.

Transkriptimi dhe përpunimi ndodh në bërthamën e qelizës. mARN e pjekur fiton një konformacion të caktuar hapësinor, rrethohet nga proteina dhe në këtë formë transportohet përmes poreve bërthamore në ribozomet; mARN-të eukariote janë zakonisht monocistronike (kodojnë vetëm një zinxhir polipeptid).

Transmetimi

Përkthimi është sinteza e një zinxhiri polipeptid në një shabllon mRNA.

Organelet që ofrojnë përkthim janë ribozomet. Në eukariotët, ribozomet gjenden në disa organele - mitokondri dhe plastide (ribozomet 70S), të lira në citoplazmë (ribozomet 80S) dhe në membranat e rrjetës endoplazmatike (ribozomet 80S). Kështu, sinteza e molekulave të proteinave mund të ndodhë në citoplazmë, në rrjetin endoplazmatik të ashpër, në mitokondri dhe plastide. Në citoplazmë, proteinat sintetizohen për nevojat e vetë qelizës; proteinat e sintetizuara në EPS transportohen përmes kanaleve të tij në kompleksin Golgi dhe ekskretohen nga qeliza. Në ribozom izolohen nënnjësi të vogla dhe të mëdha. Nën-njësia e vogël e ribozomit është përgjegjëse për funksionet e dekodimit gjenetik; i madh - për biokimik, enzimatik.

Nën-njësia e vogël e ribozomit përmban qendër funksionale(FCR) me dy vende - peptidil(P-seksioni) dhe aminoacil(A-seksion). Në PCR, mund të ketë gjashtë nukleotide të mRNA, tre në peptidil dhe tre në rajonet aminoacile.

Për transportin e aminoacideve në ribozome përdoret ARN-ja dhe tARN-ja transportuese (leksioni nr. 4). Gjatësia e tRNA është nga 75 në 95 mbetje nukleotide. Ata kane strukturë terciare, në formë si gjethe tërfili. Në tRNA, dallohen një lak antikodon dhe një vend pranues. Laku antikodon i ARN-së përmban një antikodon plotësues me trefishin e kodit të një aminoacidi të caktuar dhe vendi pranues në fundin 3' është i aftë të bashkojë pikërisht këtë aminoacid (me shpenzimet e ATP) duke përdorur enzimën aminoacil-tRNA sintetazë. Kështu, çdo aminoacid ka tARN-në e vet dhe enzimat e tyre, të cilat e lidhin aminoacidin me tARN-në.

Njëzet lloje të aminoacideve janë të koduara nga 61 kodone, teorikisht mund të ketë 61 lloje tARN me antikodonet përkatëse. Por ka vetëm 20 lloje të aminoacideve të koduara, që do të thotë se një aminoacid mund të ketë disa tRNA. Është vërtetuar ekzistenca e disa tARN-ve të afta për t'u lidhur me të njëjtin kodon (nukleotidi i fundit në antikodonin tARN nuk është gjithmonë i rëndësishëm); prandaj, vetëm rreth 40 tRNA të ndryshme u gjetën në qelizë.

Sinteza e proteinave fillon që nga momenti kur një nënnjësi e vogël ribozomale është ngjitur në skajin 5' të mARN-së, në rajonin P të të cilit hyn tARN e metioninës (transporton aminoacidin metioninë). Duhet të theksohet se çdo zinxhir polipeptid në skajin N e para ka metioninën, e cila në sintezën e polipeptidit kalon nga skaji N në skajin C, domethënë, formohet një lidhje peptide midis grupit karboksil të të parit dhe grupit amino të të dytit. aminoacidet.

Më pas, nën-njësia e madhe e ribozomit ngjitet dhe tARN-ja e dytë hyn në vendin A, antikodoni i të cilit çiftëzohet në mënyrë plotësuese me kodonin mRNA që ndodhet në vendin A.

Nën-njësia e madhe qendra e peptidiltransferazës katalizon formimin e një lidhjeje peptide midis metioninës dhe një aminoacidi të dytë. Nuk ka asnjë enzimë të veçantë që katalizon formimin e lidhjeve peptide. Energjia për formimin e lidhjes peptide furnizohet nëpërmjet hidrolizës së GTP.

Sapo formohet një lidhje peptide, tARN e metioninës shkëputet nga metionina dhe ribozomi lëviz në trefishin tjetër të kodit të mARN-së, i cili shfaqet në rajonin A të ribozomit, dhe tRNA metionine shtyhet në citoplazmë. Një cikël konsumon 2 molekula GTP. TARN-ja e tretë hyn në vendin A dhe formohet një lidhje peptide midis aminoacideve të dytë dhe të tretë.

Përkthimi vazhdon derisa një kodon terminator (UAA, UAH ose UGA) të hyjë në vendin A, me të cilin lidhet një faktor i veçantë i çlirimit të proteinave. Zinxhiri polipeptid shkëputet nga tARN dhe largohet nga ribozomi. Ndodh shpërbërja, ndarja e nënnjësive të ribozomit.

Shpejtësia e lëvizjes së ribozomit përgjatë mARN-së është 5-6 treshe në sekondë, sinteza e një molekule proteine të përbërë nga qindra mbetje aminoacide zgjat disa minuta për qelizën. Proteina e parë e sintetizuar artificialisht ishte insulina, e përbërë nga 51 mbetje aminoacide. U deshën 5000 operacione, 10 persona morën pjesë në punë për tre vjet.

Në përkthim dallohen tre faza: a) inicimi (formimi i një kompleksi iniciator), b) zgjatimi (drejtpërsëdrejti "transportues", që lidh aminoacidet me njëri-tjetrin), c) përfundimi (formimi i një kompleksi përfundimtar).

"Mekanizmat" e montimit të zinxhirëve polinukleotid dhe polipeptid në prokariotët dhe eukariotët nuk ndryshojnë. Por për shkak të faktit se gjenet e prokariotëve nuk kanë ekzone dhe introne (përjashtim bëjnë gjenet e arkebaktereve), ato janë të vendosura në grupe, dhe ky grup gjenesh ka një promotor, karakteristikat e mëposhtme të transkriptimit dhe përkthimit në prokariote shfaqen.

Si rezultat i transkriptimit, formohet një mARN policistronike që kodon disa proteina që së bashku sigurojnë një grup specifik reaksionesh.
mRNA ka disa qendra të fillimit të përkthimit, përfundimit të përkthimit dhe UTR.
CEPing, poliadenilimi dhe bashkimi i mRNA nuk ndodhin.
Transmetimi fillon edhe para përfundimit të transkriptimit; këto procese nuk janë të ndara në kohë dhe hapësirë, siç është rasti me eukariotët.

1 - ADN; 2 - ARN polimeraza; 3 - Trifosfatet nukleozide GTP, CTP, ATP, UTP.

Mund të shtohet se "jeta" e mRNA prokariote është disa minuta (në eukariotët - orë ose edhe një ditë).

Shkoni në leksionet numër 9“Struktura e një qelize prokariotike. viruset "

Shkoni në leksionet numër 11“Koncepti i metabolizmit. Biosinteza e proteinave "

Ato janë trupa, të kufizuar nga një membranë bilipide dhe që përmbajnë një matricë të dendur në elektron, e përbërë nga një grup

proteina-enzima hidrolitike (më shumë se tridhjetë lloje hidrolazash) të afta për të copëtuar çdo përbërje polimer (proteina, yndyrna, karbohidrate), komplekset e tyre në fragmente monomere.

Funksioni i lizozomeve është të sigurojë tretje ndërqelizore, domethënë ndarjen e substancave biopolimere ekzogjene dhe endogjene.

Klasifikimi i lizozomeve:

1) lizozomet primare - trupa të dendur me elektron;

2) lizozomet sekondare - fagolizozomet, duke përfshirë autofagolizozomet;

3) lizozomet terciare ose trupat e mbetur.

Lizozomet e vërteta quhen trupa të vegjël me elektron të dendur të formuar në një kompleks lamelar. Funksioni tretës i lizozomit fillon vetëm pas shkrirjes me fagozomin (një substancë e fagocituar e rrethuar nga një membranë bilipide) dhe formimit të një fagolizozomi, në të cilin përzihen materiali i fagocituar dhe enzimat lizozomale. Pas kësaj, dekompozimi i përbërjeve biopolimere të materialit të fagocituar fillon në monomere - aminoacide, sheqerna. Këto molekula depërtojnë lirshëm përmes membranës fagolizozome në hialoplazmë dhe më pas përdoren nga qeliza - ato shkojnë për të gjeneruar energji ose për të ndërtuar komponime të reja makromolekulare ndërqelizore. Disa komponime nuk mund të shkëputen nga enzimat lizozomale dhe për këtë arsye ekskretohen nga qeliza të pandryshuara nga ekzocitoza (fagocitoza e kundërt). Substancat me natyrë lipidike praktikisht nuk çahen nga enzimat, por grumbullohen dhe kondensohen në fagolizozom. Këto formacione u quajtën lizozome terciare (ose trupa të mbetur).

Në procesin e fagocitozës dhe ekzocitozës, membranat në qelizë riqarkullohen: gjatë fagocitozës, një pjesë e plazmolemës shkëputet dhe formon një membranë fagozome; gjatë ekzocitozës, kjo membranë rifutet në plazmolemë. Organelet qelizore të dëmtuara, të ndryshuara ose të vjetruara përdoren prej tij nëpërmjet mekanizmit të fagocitozës ndërqelizore duke përdorur lizozome. Fillimisht, këto organele janë të rrethuara nga një membranë bilipide, dhe formohet një vakuol - një autofagozom. Pastaj një ose më shumë lizozome shkrihen me të dhe formohet një autofagolizozom, në të cilin kryhet ndarja hidrolitike e substancave biopolimere, si në fagolizozom.

Peroksizomet

Peroksizomet janë mikrotrupa të citoplazmës (0,1-1,5 mikron), të ngjashëm në strukturë me lizozomet, por ndryshojnë prej tyre në atë që matrica e tyre përmban struktura të ngjashme me kristalin, dhe midis proteinave enzimë ka katalazë, e cila shkatërron peroksidin e hidrogjenit të formuar gjatë oksidimit amino. acidet.

SISTEMI I TANKESVE BRENDQELIZOR, VARIETET. TRANSVEER BRENDQELIZOR PËR SINTEZËN E PROTEINAVE, YNDYRAVE DHE KARBOHIDRATEVE: KOMPONENTET, VLERA.

Sistemi i cisternave ndërqelizore në të cilat grumbullohen substancat e sintetizuara nga qeliza quhet kompleksi (aparati) Golgi. Kompleksi Golgi është një grumbullim cisternash të mbledhura në një zonë të vogël. Një zonë e veçantë e akumulimit të këtyre cisternave quhet diktozom. Tanket janë rregulluar në një pirg. Shtresat e holla të hialoplazmës janë të vendosura midis pirgjeve. Në qendër, membranat e cisternave janë afër njëra-tjetrës dhe në periferi mund të kenë zgjatime (ampula). Përveç cisternave të sheshta të ndara dendur, shumë vakuola vërehen në zonën e aparatit Golgi. Vakuola të vogla shkëputen nga zgjatimet në skajet e cisternave të sheshta. Është e zakonshme të bëhet dallimi midis zonës cis proksimale ose emergjente dhe trans-sitit distal ose të maturuar në zonën e diktozomit. Në qelizat sekretuese, aparati Golgi është zakonisht i polarizuar: nga njëra anë, qeset membranore formohen vazhdimisht dhe nga ana tjetër, ato shkëputen në formën e flluskave. Cisternat Golgi janë të lidhura me tubulat EPR.

Transportues ndërqelizor :

ribozom – retikulum endoplazmatik – kompleks Golgi

BËRTHAMËS E QELIZËS: FUNKSIONET MIKROSKOPIKE, STRUKTURA ULTRAMIKROSKOPIKE DHE BËRTHAMËS NDËRFAZORE.

Bërthamëështë komponenti më i rëndësishëm i qelizës që e përmbanaparate gjenetike.

Funksionet e kernelit:

1 ruajtja e informacionit gjenetik (në molekulat e ADN-së të vendosura në kromozome);

2 zbatimin e informacionit gjenetik, kontrolli i zbatimit të proceseve të ndryshme në qelizë - nga sintetike në vdekjen e programuar (apoptoza);

3 riprodhimi dhe transmetimi i informacionit gjenetik (gjatë ndarjes së qelizave).

Zakonisht ka vetëm një bërthamë në një qelizë, por kaqelizat me shumë bërthama, të cilat formohen si rezultat i ndarjes qelizore, të pashoqëruara ngacitotomi,ose shkrirja e disa qelizave mononukleare (këto të fundit quhen më saktësimplastet).

Forma bërthamoreqelizat e ndryshme nuk janë të njëjta: ka qeliza me një bërthamë të rrumbullakët, ovale, në formë fasule, në formë shufre, me shumë lobe, të segmentuar; shpesh ka depresione në sipërfaqen e bërthamës. Më shpesh, forma e bërthamës në tërësi korrespondon me formën e qelizës: zakonisht është sferike në qelizat e një forme të rrumbullakët ose kubike, e zgjatur ose elipsoidale në qelizat prizmatike dhe e rrafshuar në qelizat e sheshta.

Vendndodhja thelbësore ndryshon në qeliza të ndryshme; mund të shtrihet në qendër të qelizës (në qelizat e një forme të rrumbullakët, të sheshtë, kubike ose të zgjatur), në polin e saj bazal (në qelizat e një forme prizmatike) ose në periferi (për shembull, në qelizat dhjamore).

Madhësia e kernelitështë relativisht konstante për çdo lloj qelize, megjithatë, mund të ndryshojë brenda kufijve të caktuar, duke u rritur me rritjen e aktivitetit funksional të qelizës dhe duke u zvogëluar me frenimin e saj.

Komponentët e bërthamës. Në thelbin e jo të zbërthyeshme(ndërfazë)zbulohen qelizatkaryolemma (mbështjellës bërthamor), kromatinë, nukleolus dhe karioplazmë (lëng bërthamor). Siç do të shihet nga diskutimi i mëtejshëm,

kromatina dhe bërthama nuk janë përbërës të pavarur të bërthamës, por janë reflektim morfologjikkromozomet,të pranishme në bërthamën ndërfazore, por nuk zbulohen si formacione të veçanta.

Predha bërthamore

Mbulesa bërthamore (karyolemma) praktikisht i padetektueshëm në nivelin dritë-optik; nën një mikroskop elektronik, zbulohet se ai përbëhet nga dy membrana - të jashtme dhe të brendshme, - të ndara nga një zgavër 15-40 ato të gjerë (hapësirë perinukleare) dhe konvergojnë në zonë poret bërthamore.

Membrana e jashtme përbën një tërësi të vetme me membranat GRES - ka ribozome në sipërfaqen e saj, dhe hapësira perinukleare korrespondon me zgavrën e cisternave GRES dhe mund të përmbajë material të sintetizuar. Nga citoplazma membrana e jashtme i rrethuar nga një rrjet i lirshëm i ndërmjetëm filamente (vimentin)..

Membrana e brendshme - të lëmuara, proteinat e saj integrale janë të lidhura me lamina bërthamore -lamina -një shtresë 80-300 nm e trashë, e përbërë nga fije të ndërmjetme të ndërthurura(lamina),duke formuar një karyoskelet. Lamina luan një rol shumë të rëndësishëm në: (1) ruajtjenformëbërthama; (2) grumbullimi i rregulltkromatinë;(3) organizimi strukturorkomplekse me avull; (4) formimi i karyolemës gjatë ndarjes së qelizave.

Poret bërthamorezënë 3-35% të sipërfaqes së mbështjellësit bërthamor. Ato janë më të shumta në bërthamat e qelizave që funksionojnë intensivisht dhe mungojnë në bërthamat e spermës. Poret (shih Fig. 3-19) përmbajnë dy unaza paralele (një në secilën sipërfaqe të karyolemës) me diametër 80 nm, të cilat formohen8 granula proteinash. Nga këto granula në qendër konvergojnëfibrilet, formë septum (diafragma) trashësi rreth 5 nm, në mes të të cilit shtrihetgranula qendrore (sipas disa ideve, kjo është një nën-njësi ribozomi e transportuar përmes poreve). Grupi i strukturave që lidhen me porin bërthamor quhetkompleksi i poreve bërthamore. Ky i fundit formon një kanal uji me diametër 9 nm, përgjatë të cilit lëvizin molekula dhe jone të vogla të tretshme në ujë. Granulat e komplekseve të poreve janë të lidhura strukturisht me proteinat e laminës bërthamore, e cila është e përfshirë në organizimin e tyre.

Membrana bërthamore në qelizat e kafshëve dhe njeriut përmban deri në 2000-4000 komplekse pore. Proteinat e sintetizuara hyjnë në bërthamë nga citoplazma përmes tyre, molekulat e ARN-së dhe nënnjësitë e ribozomeve transferohen në drejtim të kundërt.

Funksionet e kompleksit të poreve bërthamore:

1. Sigurimi i rregullimit të transportit zgjedhor substanca ndërmjet citoplazmës dhe bërthamës.

2. Transferimi aktiv i proteinave në bërthamë, që ka një shenjë të veçantë në formën e të ashtuquajturës sekuencë të lokalizimit bërthamor - Sekuenca e lokalizimit bërthamor (NLS), e njohur nga receptorët NLS (në kompleksin e poreve).

3. Transferimi i nënnjësive të ribozomit në citoplazmë, të cilat, megjithatë, janë shumë të mëdha për kalimin e lirë të poreve; transporti i tyre ndoshta shoqërohet me një ndryshim të konformacionit të kompleksit të parë.

Kromatinë

Kromatinë(nga greqishtja chroma - bojë) kokrra të vogla dhe copa materiali që gjendet në bërthamën e qelizave dhe lyhet me ngjyra bazë. Kromatina përbëhet ngaKompleksi i ADN-së dhe proteinave dhe korrespondon me kromozomet, të cilët në bërthamën ndërfazore përfaqësohen nga filamente të gjata e të holla të përdredhura dhe janë të padallueshme si struktura individuale. Ashpërsia e spiralizimit të secilit prej kromozomeve nuk është e njëjtë përgjatë gjatësisë së tyre. Ekzistojnë dy lloje të kromatinës -eukromatina dhe heterokromatina.

Eukromatinëkorrespondon me segmentet e kromozomeve qëi despiralizuar dhe i hapur për transkriptim. Këto segmente mos njollosnidhe nuk janë të dukshme përmes një mikroskopi me dritë.

Heterokromatina korrespondon i kondensuar, segmente të përdredhura fort të kromozomeve (që i bën atoi paarritshëm për transkriptim). Ai me ngjyra intensive ngjyra bazë, dhe në një mikroskop të lehtë duket si granula.

Kështu, Nga karakteristikat morfologjike të bërthamës (raporti i përmbajtjes së eu- dhe heterokromatinës), është e mundur të vlerësohet aktiviteti i proceseve të transkriptimit dhe, rrjedhimisht, funksioni sintetik i qelizës. Me rritjen e tij, ky raport ndryshon në favor të eukromatinës, me një rënie rritet përmbajtja e heterokromatinës. Me një shtypje të plotë të funksionit të bërthamës (për shembull, në qelizat e dëmtuara dhe që vdesin, me keratinizimin e qelizave epiteliale të epidermës - keratinocitet, me formimin e retikulociteve të gjakut), zvogëlohet në madhësi, përmban vetëm heterokromatinë dhe ngjyroset. me ngjyra bazë intensivisht dhe në mënyrë të barabartë. Ky fenomen quhetkariopiknoza(nga greqishtja karyon - bërthamë dhe pyknosis - vulë).

Shpërndarja e heterokromatinës (topografia e grimcave të saj në bërthamë) dhe raporti i përmbajtjes së eu- dhe heterokromatinës karakteristike për çdo lloj qelize, gjë që i lejon ata të identifikimi

si vizualisht ashtu edhe duke përdorur analizues automatikë të imazhit. Në të njëjtën kohë, ka disa të përbashkëtamodelet e shpërndarjes së heterokromatinës në bërthamë: grupimet e tij janë të vendosuranën karyolemën, ndërprerja në zonën e poreve (për shkak të lidhjes së saj me lamina) dhe rreth bërthamës (heterokromatina perinukleolare), gunga më të vogla janë të shpërndara në të gjithë bërthamën.

Trupi i Barr -një akumulim i heterokromatinës që korrespondon me një kromozom X tek femrat, i cili në interfazë është fort i përdredhur dhe joaktiv. Në shumicën e qelizave, ajo shtrihet në kariolemë, dhe në granulocitet e gjakut duket si një lobul i vogël shtesë i bërthamës.("shkopi i daulles"). Zbulimi i trupit të Barr (zakonisht në qelizat epiteliale të mukozës së gojës) përdoret si një test diagnostik për të përcaktuar seksin gjenetik (i detyrueshëm, veçanërisht, për gratë që marrin pjesë në Lojërat Olimpike).

Paketimi i kromatinës në bërthamë. Në gjendjen e dekondensuar, gjatësia e një molekule të ADN-së (spiralja e dyfishtë) që formon çdo kromozom është mesatarisht rreth 5 cm, dhe gjatësia totale e molekulave të ADN-së të të gjitha kromozomeve në bërthamë (rreth 10 μm në diametër) është më shumë se 2 m (që është e krahasueshme me 20 km në një top tenisi me diametër rreth 10 cm), dhe në periudhën S të ndërfazës - më shumë se 4 m.paketim kompakt i molekulave të ADN-së, Në bërthamën e qelizës, kjo kryhet për shkak të lidhjes së tyre me bazë të veçantëproteinat (histone). Paketimi kompakt i ADN-së në bërthamë siguron:

(1) aranzhim i porositur molekula shumë të gjata të ADN-së në një vëllim të vogël të bërthamës;

(2) funksionalekontrolli i aktivitetit të gjeneve (për shkak të ndikimit të natyrës së paketimit në aktivitetin e rajoneve individuale të gjenomit.

Nivelet e paketimit të kromatinës(Figura 3-20). Niveli fillestar i paketimit të kromatinës, duke siguruar formimin vargu nukleozome 11 nm në diametër, për shkak të mbështjelljes së një vargu të dyfishtë të ADN-së (2 nm në diametër) në blloqe në formë disku prej 8 molekulash histoni (nukleozome). Nukleozomet ndahen nga shtrirje të shkurtra të ADN-së së lirë. Niveli i dytë i paketimit është gjithashtu për shkak të histoneve dhe çon në përdredhjen e vargut nukleozomik me formimin fibrili i kromatinës diametri 30 nm. Në interfazë, kromozomet formohen nga fibrilet e kromatinës dhe secila kromatide përbëhet nga një fibril. Pas paketimit të mëtejshëm, formohen fibrilet e kromatinës sythe (domenet me lak) 300 nm në diametër, secila prej të cilave korrespondon me një ose disa gjene, dhe ato, nga ana tjetër, si rezultat i paketimit edhe më kompakt, formojnë seksione kromozomesh të kondensuar, të cilat zbulohen vetëm gjatë ndarjes së qelizave.
Në kromatinë, ADN-ja shoqërohet, përveç histoneve, meproteinat johistone, e cila rregullojnë aktivitetin e gjeneve. Në të njëjtën kohë, histonet, duke kufizuar disponueshmërinë e ADN-së për proteinat e tjera që lidhin ADN-në, mund të marrin pjesë në rregullimin e aktivitetit të gjeneve.

Funksioni i ruajtjes së informacionit gjenetik në bërthamë në formë të pandryshuar është jashtëzakonisht e rëndësishme për funksionimin normal të qelizës dhe të gjithë organizmit. Vlerësohet se gjatë replikimit të ADN-së dhe si pasojë e dëmtimit të saj nga faktorë të jashtëm, 6 nukleotide ndryshojnë çdo vit në çdo qelizë njerëzore. Dëmtimi që rezulton në molekulat e ADN-së mund të korrigjohet si rezultat i procesitreparacionet ose nga zëvendësimet pas njohja dhe shënimi të faqes përkatëse.

Në rast të pamundësisë së riparimit të ADN-së në rast të dëmtimit shumë të konsiderueshëm,mekanizmi i vdekjes së programuar të qelizave (Shikoni më poshtë). Në këtë situatë, "sjellja" e qelizës mund të vlerësohet si një lloj "vetëvrasjeje altruiste": me koston e vdekjes së saj, ajo e shpëton trupin nga pasojat e mundshme negative të replikimit dhe amplifikimit të materialit gjenetik të dëmtuar.

Aftësia për riparimin e ADN-së në shkalla e një të rrituri bie me rreth 1% çdo vit. Kjo rënie mund të shpjegojë pjesërisht pse plakja është një faktor rreziku për kancerin.Çrregullime të proceseve të riparimit të ADN-së karakteristikë e një sërë sëmundjesh trashëgimore në të cilat në mënyrë të mprehtëi ngritur si ndjeshmëri ndaj faktorëve dëmtues, kështu dhe incidenca e neoplazive malinje.

Funksioni realizimi i informacionit gjenetik në bërthamën ndërfazore kryhet vazhdimisht për shkak të procesevetranskriptimet.Gjenomi i gjitarëve përmban rreth 3xY 9 nukleotide, por jo më shumë se 1% e vëllimit të tij kodon proteina të rëndësishme dhe merr pjesë në rregullimin e sintezës së tyre. Funksionet e pjesës kryesore jokoduese të gjenomit janë të panjohura.

Transkriptimi i ADN-së prodhon një molekulë shumë të madhe të ARN-së (transkripti kryesor), e cila lidhet me proteinat bërthamore për të formuar ribonukleoproteinat (RNP). Transkripti primar i ARN-së (si dhe modeli i ADN-së) përmban sekuenca të veçanta të rëndësishme nukleotide (eksonet), të ndara nga inserte të gjata jokoduese (me nitrone). Përpunimi i transkriptit të ARN-së përfshin ndarjen e nitroneve dhe lidhjen e ekzoneve - bashkimi(nga anglishtja, splicing - splicing). Në këtë rast, një molekulë shumë e madhe ARN konvertohet në molekula mjaft të vogla mRNA, të cilat ndahen nga proteinat e lidhura me to gjatë transferimit në citoplazmë. Lizozomet: struktura, kuptimi. Aparatet e tretjes brendaqelizore.

Lizozomet(më parë të quajtura lizozome dytësore) janë organele që përfshihen në mënyrë aktive nëfazat e fundit të procesit të tretjes ndërqelizore kapet nga makromolekulat qelizore përmes një game të gjerë enzimash litike në vlera të ulëta të pH (5.0 dhe më poshtë). Ato formohen me pjesëmarrjeendosome të vonshme. Diametri i lizozomeve është zakonisht 0,5-2 μm, dhe forma dhe struktura e tyre mund të ndryshojnë ndjeshëm në varësi të natyrës së materialit që tretet. Ashtu si në rastin e flluskave hidrolazë, ato identifikohen në mënyrë të besueshme vetëm në bazë të zbulimit në toenzimat hidrolitike. Emri i disa llojeve të lizozomeve bazohet në praninë e materialit morfologjikisht të njohur në lumenin e tyre;

në mungesë të tij përdoret termi i përgjithshëmlizozomi.Pas tretjes së përmbajtjes së lizozomës, substancat me peshë të ulët molekulare që rezultojnë shpërndahen përmes membranës së saj në hialoplazmë.

1) Fagolizozomformuar nga bashkimiendosome e vonshme ose lizozomet me fagozom,quajtur edheheterofagozomi (nga greqishtja heteros - një tjetër, fagein - për të ngrënë dhe soma - trupi) - një vezikulë membranore që përmban material të kapur nga qeliza nga jashtë dhe i nënshtrohet tretjes ndërqelizore; procesi i shkatërrimit të këtij materiali quhetheterofagjia;

2) Autofagolizozom formuar nga bashkimiendosome e vonshme ose lizozomet me autofagosome(nga greqishtja autos - vetë, fagein - për të ngrënë dhe soma - trupi) - një flluskë membranore që përmban përbërësit e vetë qelizës që do të shkatërrohen. Procesi i tretjes së këtij materiali quhetautofagji,Burimi i membranës që rrethon komponentët qelizorë është GRES.

3) Trup multivezikular (nga latinishtja multi - many dhe vesicula -bubble) është një vakuolë e madhe (200-800 nm në diametër) sferike e rrethuar me membranë që përmban flluska të vogla (40-80 nm) të zhytura në një matricë të lehtë ose mesatarisht të dendur. Formohet si rezultat i shkrirjes së endozomave të hershme me ato të vonshme dhe krijohen fshikëza të vogla, ndoshta duke lulëzuar nga brenda nga membrana e vakuolës. Matrica e trupit përmban enzima litike dhe me sa duket siguron shkatërrimin gradual të vezikulave të brendshme.

4) Trupat e mbetur - lizozome që përmbajnëmaterial i patretur të cilat mund të jenë në citoplazmë për një kohë të gjatë ose të nxjerrin përmbajtjen e tyre jashtë qelizës. Një lloj i zakonshëm i trupit të mbetur në trupin e njeriut ështëgranula lipofuscine - fshikëza membranore me diametër 0,3-3 mikron, që përmbajnë një pigment endogjen kafe të vështirë për t'u treturlipofuscina.Nën një mikroskop elektronik, granula lipofuscin janë struktura në formë të ndryshueshme që përmbajnë pika lipide, granula të dendura dhe pllaka. Për shkak të akumulimit të tyre në disa qeliza (neuronet, kardiomiocitet) gjatë plakjes, lipofuscina konsiderohet si"pigment i plakjes" ose "veshje".

Sekretimi i enzimave lizozomale jashtë qelizës kryhet në osteoklastet - qeliza që shkatërrojnë indin kockor, si dhe fagocitet (neutrofilet dhe makrofagët) gjatë tretjes jashtëqelizore të objekteve të ndryshme. Sekretimi i tepërt i këtyre enzimave mund të dëmtojë indin përreth.

Roli i heterofagjisë në aktivitetin normal të qelizave dhe rëndësia e shqetësimeve të saj. Heterofagjia luan një rol shumë të rëndësishëm në funksionin e qelizave në të gjitha indet dhe organet.Deficitidisa enzima lizozomale (zakonisht të shkaktuara nga anomalitë trashëgimore) mund të çojnë në zhvillimin e një sërë sëmundjesh të shkaktuara nga grumbullimi i substancave të patretura në qeliza (më shpesh glikogjeni, glikolipidet, glikozaminoglikanet), të cilat prishin funksionin e tyre.(sëmundjet e akumulimit). Me sëmundjet më të shpeshta që i përkasin këtij grupi dëmtohen neuronet, makrofagët, fibroblastet dhe osteoblastet, gjë që klinikisht manifestohet me çrregullime të strukturës dhe funksionit të skeletit të ashpërsisë së ndryshme. sistemi nervor, mëlçi, shpretkë.

V veshkavesi rezultat i heterofagjisë, qelizat kapin proteinat nga lumeni i tubulave dhe i zbërthejnë në aminoacide, të cilat më pas kthehen në gjak. Heterofagjia në qelizat e tiroides(tirocitet)siguron ndarjen e hormoneve që përmbajnë jod nga matrica proteinike dhe thithjen e tyre të mëvonshme në gjak. Shkelja e procesit të heterofagjisë në këto qeliza shkakton çrregullime të rënda të funksionit të këtyre organeve.

Heterofagjia ka një rëndësi të veçantë për qelizat që kryejnë një funksion mbrojtës, aktiviteti i të cilave bazohet në thithjen nga jashtë dhe tretjen e grimcave ose substancave. Kështu që,fagocitet (makrofagët dhe leukocitet neutrofile) kapjen dhe tretjen e mikroorganizmave që hyjnë në indet e makroorganizmit ose në sipërfaqen e tyre (për shembull, epiteli i mukozës). Në mungesë ose aktivitet të pamjaftueshëm të enzimave lizozomale që shkatërrojnë mikrobet (për shembull, në një numër çrregullimesh të përcaktuara gjenetikisht), këto qeliza nuk janë në gjendje të kryejnë në mënyrë efektive funksionet mbrojtëse, gjë që çon në zhvillimin e sëmundjeve të rënda inflamatore kronike.

Shumica patogjenemikroorganizmat shpëtojnë nga veprimi i dëmshëm i fagociteve, duke e kryer këtë në mënyra të ndryshme. Pra, disa (për shembull, patogjenlebra) zotërojnë qëndrueshmërindaj veprimit të enzimave lizozomale; mikrobe të tjera (për shembull, patogjentuberkulozi)në gjendje për të shtypurprocesi i shkrirjes së fagozomeve me lizozomet, disa mund t'i shpëtojnë shkatërrimit,thyerja e membranave të fagozomeve ose lizozomeve.

Roli i autofagjisë në aktivitetin normal të qelizave dhe rëndësia e çrregullimeve të saj. Autofagjia ofron të vazhdueshmerinovim ("përtëritje") strukturat qelizore për shkak të tretjes së pjesëve të citoplazmës, mitokondrive, grumbullimeve të ribozomeve, fragmenteve të membranës (humbja e të cilave kompensohet nga neoplazia e tyre). Ky proces i rinovimit në qelizë është i rregulluar mirë, dhe secili prej përbërësve të tij

nent ka një jetëgjatësi të caktuar. Kështu, në neuronet e një të moshuari, të cilat funksionojnë prej shumë dekadash, shumica e organeleve nuk janë më të vjetra se 1 muaj. Në qelizat e mëlçisë (hepatocitet), pjesa më e madhe e citoplazmës shkatërrohet në më pak se 1 javë. Në disa raste, autofagjia mund të jetë përgjigja e qelizës ndaj ushqyerjes së pamjaftueshme. Një rast i veçantë i autofagjisë është krino-fagia(nga greqishtja. krinein - veçuar, sekretues) - shkatërrim lizozomik i sekretimit të tepërt në qelizat e gjëndrave. LIDHJA E QELIZËS ME MJEDISIN E JASHTME. EKZOCITOZA DHE ENDOCITOTZA: LLOJET DHE MEKANIZMAT.

Glycocalyx (shtresa sipërfaqësore e qelizave shtazore) kryen kryesisht funksionin e komunikimit të drejtpërdrejtë të qelizave shtazore me mjedisin e jashtëm, me të gjitha substancat që e rrethojnë atë.

Membrana plazmatike formon një pengesë që kufizon përmbajtjen e brendshme të qelizës nga mjedisi i jashtëm.

Në sipërfaqen e mikrovileve bëhet tretja dhe thithja intensive e ushqimit të tretur.
1) Endocitoza - transporti i makromolekulave, komplekseve dhe grimcave të tyre në qelizë. Gjatë endocitozës, një zonë e caktuar e plazmalemës kap, si të thuash, mbështjell materialin jashtëqelizor, duke e mbyllur atë në një vakuolë membranore, e cila ka lindur për shkak të invaginimit të membranës. Në të ardhmen, një vakuole e tillë, që lidhet me lizozomin, enzimat e së cilës zbërthejnë makromolekulat në monomere.
Endocitoza ndahet në fagocitozë (kapja dhe kapja e grimcave të ngurta) dhe pinocitoza (marrja e lëngjeve). Nëpërmjet endocitozës, ushqyerjes së protistëve heterotrofikë, reaksioneve mbrojtëse të organizmave (leukocitet thithin grimcat e huaja) etj.
2) Ekzocitoza (exo - jashtë), në sajë të saj, qeliza largon produktet ndërqelizore ose mbetjet e patretura të mbyllura në vakuola, ose vezikula. Vezikula i afrohet membranës citoplazmike, bashkohet me të dhe përmbajtja e saj lëshohet në mjedisi... Kështu çlirohen enzimat e tretjes, hormonet, hemiceluloza etj.

Sinteza e proteinave

Funksionet më të rëndësishme të trupit: metabolizmi, zhvillimi, rritja, lëvizja - kryhen nga reaksionet biokimike me pjesëmarrjen e proteinave.
Prandaj, proteinat sintetizohen vazhdimisht në qeliza: proteinat-enzimat, proteinat-hormonet, proteinat kontraktuese, proteinat mbrojtëse.

Struktura primare e një proteine (rendi i aminoacideve në një proteinë) është i koduar në molekulat e ADN-së. Çdo treshe (një grup prej tre nukleotideve ngjitur) kodon një aminoacid specifik nga njëzet në një varg të ADN-së.

Sekuenca e trinjakëve në një fije ADN-je është kodi gjenetik.

Duke ditur sekuencën e trinjakëve në vargun e ADN-së, domethënë kodin gjenetik, është e mundur të përcaktohet sekuenca e aminoacideve në një proteinë.

Deri më sot, trenjakët për të gjitha njëzet aminoacidet janë deshifruar.
Për shembull

Lizina e aminoacideve është e koduar në vargun e ADN-së nga trefishi TTT.

Aminoacidi triptofan është i koduar nga trefishi ACC, etj.

Disa proteina të ndryshme mund të kodohen në një molekulë të ADN-së. Pjesa e ADN-së në të cilën është koduar një proteinë quhet gjen.

Seksionet e ADN-së ndahen nga njëra-tjetra me treshe të veçanta, të cilat janë shenja pikësimi. Ato shënojnë fillimin dhe fundin e sintezës së proteinave.

Meqenëse ADN-ja që ruan informacionin gjenetik rreth proteinës nuk është e përfshirë drejtpërdrejt në sintezën e proteinave, ajo përmbahet në bërthamë dhe sinteza e proteinave ndodh në citoplazmën e ribozomeve, ekziston një mARN ndërmjetëse. mRNA lexon informacionin gjenetik për një proteinë nga një pjesë e ADN-së dhe e transferon këtë informacion nga një varg ADN-je në ribozom. mARN sintetizohet në një pjesë të ADN-së sipas parimit të komplementaritetit.
Përballë bazës azotike adenina (A) në vargun e ADN-së është uracili
(Y) në vargun mARN, përballë bazës azotike të timinës (T) në vargun e ADN-së është adenina (A) në mRNA, përballë bazës azotike të guaninës (G) në vargun e ADN-së është citazina (C).

Procesi i leximit të informacionit gjenetik të mRNA për një proteinë nga një pjesë e ADN-së quhet transkriptim. Ky proces vazhdon si një sintezë matrice, pasi një nga vargjet e ADN-së është një matricë.

Sinteza e proteinave ndodh në ribozome. Një grup ribozomesh zakonisht gjendet në vargun mRNA. Ky grup ribozomesh quhet polisome.

Ribozomet lëvizin përgjatë vargut mRNA nga trefishi në trefish.
Çdo treshe në një varg mRNA kodon një aminoacid specifik prej njëzet aminoacide.

ARN-të e transportit bashkojnë aminoacide të caktuara (secila tRNA bashkon një aminoacid specifik) dhe i sjell ato në ribozome.

Në këtë rast, antikodoni i secilës tARN duhet të jetë plotësues i njërës prej trefisheve (kodoneve) në mARN.
Për shembull

Antikodoni AGC në tARN duhet të jetë plotësues me kodonin UHC në vargun mRNA. rARN, së bashku me proteinat enzimë, merr pjesë në kombinimin e aminoacideve me njëri-tjetrin, si rezultat i të cilit një proteinë e caktuar sintetizohet në ribozome.

Ky proces quhet transmetim.

Pasi kanë arritur në vendin përfundimtar në vargun mARN, ribozomet shkëputen nga vargu i ARN-së. Molekula e proteinës së sintetizuar ka një strukturë parësore. Më pas fiton struktura dytësore, terciare dhe kuaternare.

Një numër i madh i enzimave janë të përfshirë në sintezën e proteinave. Energjia ATP konsumohet për sintezën e proteinave.

Më pas proteina hyn në kanalet e rrjetës endoplazmatike, në të cilën transportohet në zona të veçanta të qelizës.

Qelizat eukariote kanë një sistem të zhvilluar strukturat e brendshme i rrethuar nga membrana të quajtura organele

Çdo organelë ka një përbërje unike të proteinave (gliko) dhe lipideve (gliko) dhe kryen një grup të caktuar funksionesh.

Çdo organelë përmban një ose më shumë ndarje të kufizuara nga membrana

Organelet kryejnë funksionet e tyre në mënyrë autonome ose në grup

Gjatë endocitozës dhe ekzocitozës, proteinat e transferuara (proteinat e ngarkesave) transportohen midis ndarjeve përmes vezikulave transportuese, të cilat formohen duke lulëzuar nga sipërfaqja e organelës dhe më pas shkrihen me membranën e synuar të ndarjes pranuese.

Vezikulat e transportit mund të përfshijnë në mënyrë selektive materialin e transportuar dhe të përjashtojnë ato përbërës që duhet të mbeten në organelën nga e cila janë formuar vezikulat

Përfshirja selektive në vezikulat sigurohet nga sinjalet e pranishme në strukturën parësore të proteinës ose në strukturën e karbohidrateve

Vezikulat e transportit përmbajnë proteina që i drejtojnë ato në destinacionin e tyre dhe vendet e lidhjes. Më pas, vezikulat bashkohen me pjesën pranuese të membranës.

Ndarje të kufizuara me membranë në një qelizë tipike shtazore.

Një nga tiparet e spikatura qelizë eukarioteështë prania në të e një sistemi të zhvilluar strukturash të brendshme të rrethuara nga membrana, të cilat quhen organele. Qelizat eukariote karakterizohen nga prania e membranave që ndajnë përmbajtjen e tyre të brendshme në ndarje funksionalisht të ndryshme, ndërsa të gjitha qelizat e organizmave të gjallë kanë një membranë të jashtme dyshtresore.

Një nga përfitimet ndarje konsiston në faktin se qeliza ka aftësinë të krijojë mjedisin e nevojshëm për kryerjen e funksioneve që kërkojnë një përbërje të caktuar kimike të mjedisit.

Struktura dhe shumëllojshmëria janë ilustruar organelë që ka një membranë, të cilat zakonisht janë të pranishme në një qelizë eukariote (në këtë rast, në një qelizë tipike shtazore). Çdo organelë përmban një ose më shumë ndarje. Për shembull, rrjeti endoplazmatik (ER) është një ndarje; përkundrazi, aparati Golgi përbëhet nga disa ndarje të rrethuara nga membrana që kanë funksione të caktuara biokimike.

Mitokondritë karakterizohen nga dy ndarje, matrica dhe hapësira ndërmembranore që përmban një grup makromolekulash të caktuara.

Citosol mund të konsiderohet një ndarje, i kufizuar nga membrana plazmatike dhe në kontakt me pjesën e jashtme të membranës së të gjitha organeleve ndërqelizore. Citoplazma përbëhet nga citosol dhe organele. Po kështu, nukleoplazma është e kufizuar në membranën e brendshme bërthamore.

Çdo organelë përmban grup unik i proteinave(si në membranë ashtu edhe të tretshëm), lipide dhe molekula të tjera të nevojshme për kryerjen e funksioneve të tij. Disa lipide dhe proteina janë të lidhura në mënyrë kovalente me oligosakaridet. Ndërsa qelizat rriten dhe ndahen, duhet të sintetizohen përbërësit e tyre të rinj, të cilët janë të nevojshëm për rritjen, ndarjen dhe shpërndarjen përfundimtare të materialit ndërqelizor midis dy qelizave bija. Gjatë diferencimit dhe zhvillimit të qelizës, si dhe në përgjigje të ndikimit të faktorëve të tillë të jashtëm si stresi, ndodh sinteza e përbërësve të organeleve.

por Komponentët jo gjithmonë formohen në organelën ku funksionojnë. Në mënyrë tipike, makromolekula të ndryshme formohen në vende të krijuara posaçërisht për sintezën e tyre. Për shembull, shumica e proteinave formohen në ribozomet e citosolit, të cilat janë mjedisi optimal për funksionin e ribozomit dhe sintezën e proteinave.

Shtrohet pyetja tjetër: si funksionojnë komponentët organelë arrijnë në vendet e funksionimit të tyre? Që nga fillimi i viteve 1970. kjo pyetje ishte qendrore për biologjinë qelizore. Siç tregon figura më poshtë, ekzistojnë të paktën tetë lloje kryesore të organeleve, secila prej të cilave përbëhet nga qindra ose mijëra proteina dhe lipide të ndryshme.

Ekzocitoza dhe endocitoza.
Ekzocitoza përfshin rrjetën endoplazmatike (përfshirë mbështjellësin bërthamor)
dhe aparatin Golgi (prezantohet një pirg tankesh).
Endocitoza ndodh me pjesëmarrjen e endosomeve dhe lizozomeve të hershme dhe të vonshme.

Të gjitha këto molekula duhet të transportuara në organelet në të cilat ata kryejnë funksionet e tyre. Shumica formohen në citosol dhe për këtë arsye lind pyetja: si shpërndahen në organelet përkatëse ose largohen nga qeliza, nëse i përkasin proteinave të sekretuara? Në shumë raste, përgjigja për këtë pyetje është prania e sinjaleve të veçanta në molekulën e proteinave, të quajtura zakonisht sinjale të renditjes ose sinjale adresuese. Ato janë sekuenca të shkurtra të aminoacideve të pranishme në strukturën parësore të atyre proteinave që duhet të ndodhen jashtë citosolit. Çdo adresë destinacioni e një molekule proteine shoqërohet me një ose më shumë lloje të ndryshme sinjalesh.

Njihen sinjalet e renditjes sisteme të veçanta të qelizave ndërsa proteina përparon në destinacionin e saj. Siç tregohet në figurën më poshtë, ekzistojnë dy mekanizma kryesorë të transportit: ekzocitoza (ose rruga sekretore) dhe endocitoza, në të cilën materiali (ngarkesa) transportohet përkatësisht nga dhe në qelizë.

Për të gjitha të saposintetizuara proteinat të destinuara për sekretim nga qeliza, ose për hyrje në organele me ekzo- ose endocitozë, ekziston një pikë e përbashkët hyrjeje në membranën EPR. Sinjalet për zhvendosjen e proteinave nëpër membranën EPR janë sekuenca sinjalizuese. Në këtë kapitull, ne do të shikojmë sinjalet e renditjes që drejtojnë proteinat në destinacionet e tyre.

Duke qenë brenda EPR, proteina nuk mund të transportohet përmes citoplazmës dhe e vetmja mënyrë për të hyrë në organele të tjera të rrethuara nga membrana është transporti vezikular. Vezikulat e transportit përbëhen kryesisht nga proteina dhe lipide dhe thuhet se "kasin" nga membrana. Pasi vezikula të ketë lulëzuar, ajo bashkohet me ndarjen tjetër në rrugën e saj. Ndarja nga e cila ka origjinën vezikula zakonisht quhet ndarje e donatorëve (ose ndarje e burimit), dhe ndarja e destinacionit (ose objektivi) zakonisht quhet ndarje pranuese.

Vezikulat e transportit proteinat transferohen direkt ose indirekt nga ER në të gjitha ndarjet e tjera përgjatë rrugës së ekzo- ose endocitozës. Gjatë endocitozës, fshikëzat formohen në membranën plazmatike. Këto fshikëza e transportojnë materialin e mbyllur në endozome, nga të cilat formohen vezikula të tjera, të cilat e bartin materialin në ndarje të tjera. Kështu, përbërja e vezikulave të transportit ndryshon në varësi të ndarjes së origjinës dhe destinacionit të tyre.

Transporti vezikular krijon problem për organelet me të cilat këmbehen vezikulat. Për funksionimin normal, duhet të ruhet një përbërje e caktuar e brendshme e organeleve. Megjithatë, si mund të arrihet kjo nëse vezikulat vazhdimisht e ndryshojnë këtë përbërje? Shkalla e problemit bëhet e dukshme kur llogaritet efikasiteti i transportit. Përgjatë rrugës së endocitozës, sasia e proteinave dhe lipideve të membranës, ekuivalente me përmbajtjen e tyre totale në membranën plazmatike, mund të transportohet përmes organeleve në më pak se një orë. Krahasuar me kohën që duhet për të sintetizuar një organelë të re (zakonisht një ditë), shkalla është mbresëlënëse.

Zgjidhja për këtë Problemet lidhur me selektivitetin e procesit të transportit. Kur lulëzojnë, vetëm ato proteina që duhet të transportohen kalojnë në vezikulë. Proteinat rezidente të organelës nuk hyjnë në vezikulë. Vezikula i mban këto proteina dhe i transferon ato në vezikulën tjetër gjatë rrugës. Për të ruajtur homeostazën midis organeleve, për nga natyra e tij, transporti vezikular duhet të jetë gjithmonë i dyanshëm, d.m.th., përbërësit e ndarjes së dhuruesit nuk duhet të transferohen vazhdimisht në ndarjen pranuese.