§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизосомы



1. К какой группе органоидов относятся лизосомы, эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи?

Они относятся к одномембранным органоидам.

2. Каково строение и функции эндоплазматической сети? Чем шероховатая ЭПС отличается от гладкой?

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), представляет собой систему каналов и полостей, окруженных мембраной и пронизывающих гиалоплазму клетки. Различают шероховатую и гладкую ЭПС. На мембране шероховатой ЭПС расположено множество рибосом. Именно здесь синтезируются белки, выводимые за пределы клетки. На рибосомах шероховатой ЭПС также синтезируются мембранные белки. На поверхности гладкой ЭПС происходит синтез углеводов и липидов. Кроме того, в гладкой ЭПС накапливаются ионы кальция — важные регуляторы функций клеток и организма в целом. Вещества, которые образуются на мембранах ЭПС, накапливаются внутри полостей сети и преобразуются. Например, белки приобретают свойственную им вторичную, третичную или четвертичную структуру. Шероховатая ЭПС лучше развита в тех клетках, которые синтезируют большое количество белков (например, в клетках слюнных желез и поджелудочной железы, которые осуществляют синтез пищеварительных ферментов; в клетках поджелудочной железы и гипофиза). Гладкая ЭПС хорошо развита в клетках, которые синтезируют, например, полисахариды и липиды (клетки надпочечников и половых желез, вырабатывающие стероидные гормоны; клетки печени, осуществляющие синтез гликогена и др.)

3. Как устроен комплекс Гольджи? Какие функции он выполняет?

Комплекс (аппарат) Гольджи — это система внутриклеточных мембранных структур: цистерн и пузырьков, в которых накапливаются вещества, синтезированные на мембранах ЭПС. Вещества доставляются в комплекс Гольджи в мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от эндоплазматической сети и присоединяются к цистернам комплекса Гольджи. Здесь эти вещества претерпевают различные биохимические превращения, а затем снова упаковываются в мембранные пузырьки, и большая их часть транспортируется к цитоплазматической мембране. Мембрана пузырьков сливается с цитоплазматической мембраной, а содержимое выводится за пределы клетки посредством экзоцитоза. В комплексе Гольджи растительных клеток синтезируются полисахариды клеточной стенки (оболочки). Еще одна важная функция комплекса Гольджи — это образование лизосом.

4. Самые крупные комплексы Гольджи (до 10 мкм) обнаружены в клетках эндокринных желез. Как вы думаете, с чем это связано?

Эндокринные железы продуцируют гормоны, которые необходимы для обеспечения процессов жизнедеятельности организма. Само же образование ряда гормонов и созревание их осуществляется в полостях комплекса Гольджи.

5. Что общего в строении и функциях эндоплазматической сети и комплекса Гольджи? Чем они отличаются?

Сходство: они являются одномембранными органоидами и представляют собой систему полостей и цистерн. Отличия: в ЭПС происходит образование веществ, которые затем поступают в комплексе Гольджи и претерпевают биохимические превращения (созревают). Также комплекс Гольджи участвует в образовании лизосом.

6. Что представляют собой лизосомы? Как они образуются? Какие функции выполняют?

Лизосомы — небольшие мембранные пузырьки, которые отшнуровываются от цистерн комплекса Гольджи и содержат набор пищеварительных ферментов. Ферменты лизосом способны расщеплять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. Помимо переваривания веществ, поступивших в клетку извне, лизосомы принимают участие в расщеплении внутренних компонентов клетки (молекул и целых органоидов), поврежденных или отслуживших свой срок. Этот процесс получил название аутофагии.

7. Предположите, почему ферменты, находящиеся в лизосоме, не расщепляют ее собственную мембрану. К каким последствиям для клетки может привести разрыв мембран лизосом?

Лизосомы содержат обширный набор гидролитических ферментов, способных расщеплять биологические макромолекулы почти всех типов. В норме эти ферменты не действуют на компоненты собственной клетки, так как они отделены лизосомной мембраной. При разрыве мембраны лизосом ферменты, находящиеся в ней, выходят внутрь клетки и начинаю поглощать и переваривать ее внутреннее содержимое, что приводит к гибели клетки.

8. Установлено, что к молекулам многих веществ, подлежащих выведению из клетки, в комплексе Гольджи «пришиваются» определенные олиго- или полисахариды, причем к разным веществам — различные углеводные компоненты. В таком модифицированном виде вещества и выводятся во внеклеточную среду. Как вы думаете, для чего это нужно?

В комплексе Гольджи происходит созревание различных веществ, которые затем направляются в различные органоиды клетки или выводятся за ее пределы. Такой ступенчатый процесс должен как-то контролироваться. Поэтому, созревающие вещества маркируются специальными олиго- и полисахаридами, играющими роль своеобразного знака качества. С помощью их прошедшие через аппарат Гольджи вещества доставляются по адресу, в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи меток.