Почему в клетках поджелудочной железы много аппарата гольджи
Мембранные органеллы эукариотической клетки.
Аппара́т (ко́мплекс) Го́льджи — мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме. Аппарат Гольджи назван в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1898 году[1].
Строение[править | править код]
Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых трубками стопок.
В комплексе Гольджи выделяют 3 отдела цистерн, окружённых мембранными пузырьками:
- Цис-отдел (ближний к ядру);
- Медиальный отдел;
- Транс-отдел (самый отдалённый от ядра).
Эти отделы различаются между собой набором ферментов.
В цис-отделе первую цистерну называют «цистерной спасения», так как с её помощью рецепторы, поступающие из промежуточной эндоплазматической сети, возвращаются обратно. Фермент цис-отдела: фосфогликозидаза (присоединяет фосфат к углеводу — маннозе).
В медиальном отделе находится 2 фермента: манназидаза (отщепляет маннозу) и N-ацетилглюкозаминтрансфераза (присоединяет определённые углеводы — гликозамины).
В транс-отделе находятся ферменты пептидаза (осуществляет протеолиз) и трансфераза (осуществляет переброс химических групп).
Функции[править | править код]
- Разделение белков на 3 потока:
- лизосомальный — гликозилированные белки (с маннозой) поступают в цис-отдел комплекса Гольджи, некоторые из них фосфорилируются, образуется маркёр лизосомальных ферментов — манноза-6-фосфат. В дальнейшем эти фосфорилированные белки не будут подвергаться модификации, а попадут в лизосомы.
- конститутивный экзоцитоз (конститутивная секреция). В этот поток включаются белки и липиды, которые становятся компонентами поверхностного аппарата клетки, в том числе гликокаликса, или же они могут входить в состав внеклеточного матрикса.
- Индуцируемая секреция — сюда попадают белки, которые функционируют за пределами клетки, поверхностного аппарата клетки, во внутренней среде организма. Характерен для секреторных клеток.
- Формирование слизистых секретов — гликозамингликанов (мукополисахаридов)
- Формирование углеводных компонентов гликокаликса — в основном гликолипидов.
- Сульфатирование углеводных и белковых компонентов гликопротеидов и гликолипидов
- Частичный протеолиз белков — иногда за счёт этого неактивный белок переходит в активный (проинсулин превращается в инсулин).
Транспорт веществ из эндоплазматической сети[править | править код]
Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны, располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи), содержат наименее зрелые белки. К этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от гранулярного эндоплазматического ретикулума (ЭПР), на мембранах которого и происходит синтез белков рибосомами. Перемещение белков из эндоплазматической сети (ЭПС) в аппарат Гольджи происходит неизбирательно, однако не полностью или неправильно свернутые белки остаются при этом в эндоплазматической сети. Возвращение белков из аппарата Гольджи в ЭПС требует наличия специфической сигнальной последовательности (лизин-аспарагин-глутамин-лейцин) и происходит благодаря связыванию этих белков с мембранными рецепторами в цис-Гольджи.
Модификация белков в аппарате Гольджи[править | править код]
В цистернах аппарата Гольджи созревают белки, предназначенные для секреции, трансмембранные белки плазматической мембраны, белки лизосом и т. д. Созревающие белки последовательно перемещаются по цистернам в органеллы, в которых происходят их модификации — гликозилирование и фосфорилирование. При О-гликозилировании к белкам присоединяются сложные сахара через атом кислорода. При фосфорилировании происходит присоединение к белкам остатка ортофосфорной кислоты.
Разные цистерны аппарата Гольджи содержат разные резидентные каталитические ферменты и, следовательно, с созревающими белками в них последовательно происходят разные процессы. Понятно, что такой ступенчатый процесс должен как-то контролироваться. Действительно, созревающие белки «маркируются» специальными полисахаридными остатками (преимущественно маннозными), по-видимому, играющими роль своеобразного «знака качества».
Не до конца понятно, каким образом созревающие белки перемещаются по цистернам аппарата Гольджи, в то время как резидентные белки остаются в большей или меньшей степени ассоциированы с одной цистерной. Существуют две взаимонеисключающие гипотезы, объясняющие этот механизм:
- согласно первой, транспорт белков осуществляется при помощи таких же механизмов везикулярного транспорта, как и путь транспорта из ЭПР, причём резидентные белки не включаются в отпочковывающуюся везикулу;
- согласно второй, происходит непрерывное передвижение (созревание) самих цистерн, их сборка из пузырьков с одного конца и разборка с другого конца органеллы, а резидентные белки перемещаются ретроградно (в обратном направлении) при помощи везикулярного транспорта.
Транспорт белков из аппарата Гольджи[править | править код]
В конце концов от транс-Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки. Главная функция аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него белков. В аппарате Гольджи происходит формирование «трехнаправленного белкового потока»:
- созревание и транспорт белков плазматической мембраны;
- созревание и транспорт секретов;
- созревание и транспорт ферментов лизосом.
С помощью везикулярного транспорта прошедшие через аппарат Гольджи белки доставляются «по адресу» в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток». Механизмы этого процесса также не до конца понятны. Известно, что транспорт белков из аппарата Гольджи требует участия специфических мембранных рецепторов, которые опознают «груз» и обеспечивают избирательную стыковку пузырька с той или иной органеллой.
Образование лизосом[править | править код]
Многие гидролитические ферменты лизосом проходят через аппарат Гольджи, где они получают «метку» в виде специфического сахара — маннозо-6-фосфата (М6Ф) — в составе присоединённого к аминокислотной цепочке олигосахарида. Добавление этой метки происходит при участии двух ферментов. Фермент N-ацетилглюкозаминфосфотрансфераза специфически опознает лизосомальные гидролазы по деталям их третичной структуры и присоединяет N-ацетилглюкозаминфосфат к шестому атому нескольких маннозных остатков олигосахарида гидролазы. Второй фермент — фосфогликозидаза — отщепляет N-ацетилглюкозамин, создавая М6Ф-метку. Затем эта метка опознается белком-рецептором М6Ф, с его помощью гидролазы упаковываются в везикулы и доставляются в лизосомы. Там, в кислой среде, фосфат отщепляется от зрелой гидролазы. При нарушении работы N-ацетилглюкозаминфосфотрансферазы из-за мутаций или при генетических дефектах рецептора М6Ф все ферменты лизосом «по умолчанию» доставляются к наружной мембране и секретируются во внеклеточную среду. Выяснилось, что в норме некоторое количество рецепторов М6Ф также попадают на наружную мембрану. Они возвращают случайно попавшие во внешнюю среду ферменты лизосом внутрь клетки в процессе эндоцитоза.
Транспорт белков на наружную мембрану[править | править код]
Как правило, ещё в ходе синтеза белки наружной мембраны встраиваются своими гидрофобными участками в мембрану эндоплазматической сети. Затем в составе мембраны везикул они доставляются в аппарат Гольджи, а оттуда — к поверхности клетки. При слиянии везикулы с плазмалеммой такие белки остаются в её составе, а не выделяются во внешнюю среду, как те белки, что находились в полости везикулы.
Секреция[править | править код]
Практически все секретируемые клеткой вещества (как белковой, так и небелковой природы) проходят через аппарат Гольджи и там упаковываются в секреторные пузырьки. Так, у растений при участии диктиосом секретируется материал клеточной стенки.
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Molecular Biology Of The Cell, 4е издание, 2002 г. — учебник по молекулярной биологии на английском языке
Источник
Примеры заданий части С1-С4 по биологии с ответами
Задания части С1-С4 1.Какие экологические факторы способствуют регуляции численности волков в экосистеме?
Ответ:
1) антропогенные: сокращение площади лесов, чрезмерный отстрел;
2) биотические: недостаток корма, конкуренция, распространение заболеваний.
Определите тип и фазу деления клетки, изображённой на рисунке. Какие процессы происходят в этой фазе?
Ответ:
1) на рисунке изображена метафаза митоза;
2) нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом;
3) в этой фазе двухроматидные хромосомы выстраиваются в плоскости экватора.
Почему вспашка почвы улучшает условия жизни культурных растений?
Ответ:
1)способствует уничтожению сорняков и ослабляет конкуренцию с культурными растениями;
2)способствует снабжению растений водой и минеральными веществами;
3)увеличивает поступление кислорода к корням.
Чем природная экосистема отличается от агроэкосистемы?
Ответ:
1)большим биоразнообразием и разнообразием пищевых связей и цепей питания;
2)сбалансированным круговоротом веществ;
3)продолжительными сроками существования.
Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом во всех клетках организмов из поколения в поколение?
Ответ:
1)благодаря мейозу образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом;
2)при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом, что обеспечивает постоянство хромосомного набора;
3)рост организма происходит за счет митоза, обеспечивающего постоянство числа хромосом в соматических клетках.
В чем состоит роль бактерий в круговороте веществ?
Ответ:
1)бактерии-гетеротрофы – редуценты разлагают органические вещества до минеральных, которые усваиваются растениями;
2)бактерии-автотрофы (фото, хемотрофы) – продуценты синтезируют органические вещества из неорганических, обеспечивая круговорот кислорода, углерода, азота и др.
Какие признаки характерны для моховидных растений?
Ответ:
1)большинство мхов – листостебельные растения, некоторые из них имеют ризоиды;
2)размножаются мхи как половым, так и бесполым путем с чередованием поколений: полового (гаметофит) и бесполого (спорофит);
3)взрослое растение мха – половое поколение (гаметофит) а коробочка со спорами – бесполое (спорофит);
4)оплодотворение происходит при наличии воды.
Белки, как правило, обитают в хвойном лесу и питаются преимущественно семенами ели. Какие биотические факторы могут привести к сокращению численности популяции белок?
Ответ:
1)неурожай семян ели;
2)увеличение численности хищников – лисиц, куниц;
3) увеличение численности паразитов, болезнетворных микроорганизмов.
Известно, что аппарат Гольджи особенно хорошо развит в железистых клетках поджелудочной железы. Объясните почему.
Ответ:
1)в клетках поджелудочной железы синтезируются ферменты, которые накапливаются в полостях аппарата Гольджи;
2)в аппарате Гольджи ферменты упаковываются в виде пузырьков;
3)из аппарата Гольджи ферменты выносятся в проток поджелудочной железы.
В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы иРНК и тРНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?
Ответ:
1)первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот;
2)матрицами для синтеза белка являются одинаковые молекулы иРНК, в которых закодирована одна и та же первичная структура белка.
Источник
1. Пепсин — фермент, расщепляющий белки в кислой среде желудка. Объясните, почему при попадании в двенадцатиперстную кишку он теряет свою активность.
1) Пепсин активен в кислой среде.
2) В щелочной среде двенадцатиперстной кишки он теряет свою активность.
2. Объясните, почему изменение аминокислотного состава белка может привести к изменению его биологических свойств
1) первичная структура белка (последовательность аминокислот) определяет дальнейший характер укладки молекулы белка
2)изменение аминокислотного состава может изменить конформацию его молекулы
3) изменение конформации белковой молекулы приводит к разрушению активного центра молекулы и потере биологических свойств
3. В чем состоит отличие цианобактерий от остальных организмов?
1)цианобактерии, или, как их называли ранее, синезеленые водоросли, — прокариоты;
2)цианобактерии способны к фотосинтезу в отличие от большинства прокариот.
4. Какие черты сходства митохондрий с прокариотами позволили выдвинуть симбиотическую теорию происхождения эукариотической клетки?
1)наличие кольцевой хромосомы, сходной с бактериальной;
2)наличие собственной системы биосинтеза белка, которая близка по своим свойствам к прокариотической;
3)способность размножаться делением.
5. Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?
1)митохондрии являются энергетическими станциями клетки, в них синтезируются и накапливаются молекулы АТФ;
2)для интенсивной работы сердечной мышцы необходимо много энергии, поэтому содержание митохондрий в ее клетках наиболее высокое;
3)в печени количество митохондрий по сравнению с поджелудочной железой выше, так как в ней идет более интенсивный обмен веществ.
6. Известно, что аппарат Гольджи особенно хорошо развит в железистых клетках (надпочечников, слюнных желез, поджелудочной железы). Объясните, почему это происходит в клетках названных желез, используя знания о функциях аппарата Гольджи.
1)в железистых клетках идет активный синтез веществ (ферментов, гормонов);
2)в аппарате Гольджи синтезируемые в клетке вещества преобразуются, упаковываются в виде пузырьков;
3)аппарат Гольджи участвует в выносе синтезируемых в клетке веществ.
7. Какова роль белков, встроенных в мембрану?
1) белки-насосы – перемещают в клетке ионы и молекулы против градиента концентрации;
2) белки, встроенные в каналы, обеспечивают избирательную проницаемость мембраны;
3) рецепторные белки осуществляют распознавание нужных молекул и их фиксацию на мембране;
4) ферменты облегчают протекание химической реакции на поверхности нейрона.
В некоторых случаях один и тот же белок может выполнять функции как рецептора, фермента, так и насоса.
9. Почему лежащий долго на свету картофель зеленеет?
солнечный свет стимулирует выработку хлорофилла, и картофель начинает фотосинтезировать
11. Каково строение и функции оболочки ядра?
1) отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы
2) состоит из наружной и внутренней мембран, сходных по строению с плазматической мембраной
3) имеет многочисленные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой
12. Какие процессы жизнедеятельности происходят в ядре клетки?
митоз, мейоз
13. У амёбы удалили ядро, несмотря на это, некоторое время она продолжала
передвигаться, но перестала расти и размножаться. Объясните эти факты.
1) лизосомы и митохондрии, которые не удалили из клетки,
обеспечивают клетку энергией (молекулы АТФ) для
передвижения;
2) рост клетки связан с синтезом белков, который регулируется
генами, расположенными в ядре;
3) в основе размножения амёбы лежит деление клетки, которое
регулируется ядром.
14. Каким образом происходит формирование рибосом в клетках эукариот?
1) В клетках эукариот рибосомы формируются в ядрышке.
2) На ДНК синтезируется р-РНК, к которой затем присоединяются белки.
3) Субчастицы рибосомы выходят из ядра в цитоплазму, и здесь завершается формирование полноценных рибосом.
15. Объясните, почему для нормальной жизнедеятельности клеток и тканей необходимо жидкое межклеточное вещество.
1. В жидкой среде растворяются необходимые клетке питательные вещества, которые проникают через клеточную мембрану.
2. Жидкая среда обеспечивает вывод продуктов распада из клетки.
3. В жидкой среде происходят все биохимические реакции.
4. Жидкая среда способствует поддержанию относительного постоянства физических свойств и химического состава клетки.
16. Докажите, что клетка является саморегулирующейся системой.
Клетка является системой, т.к. состоит из множества взаимосвязанных и взаимодействующих частей – органоидов и др. структур. Эта система является открытой, т.к. в нее поступают из окружающей среды вещества и энергия, в ней осуществляется обмен веществ. В клетке поддерживается относительно постоянный состав благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне. Клетка способна реагировать на раздражители.
17. Какие органоиды имеют внутреннюю мембрану с выростами? Биозначение?
1) митохондрии, лейкопласты
2) кристы содержат ферменты, участвующие в системе переноса электронов, которая играет важнейшую роль в превращении потенциальной энергии пищевых веществ в биологически полезную энергию
20. Сходство митохондрий и хлоропластов.
двойная мембрана; в матриксе этих органоидов имеется собственное ДНК ( одна кольцевидная хромосома ) и благодаря этому они способны к самоудвоению; имеются собственные рибосомы , т.е. идет синтез собственного белка. Эти органоиды автономны.
21. Какое значение для формирования научного мировоззрения имело создание клеточной теории М. Шлейденом и Т. Шванном?
1) Обобщены знания о клетке как о единице строения всех организмов.
2) Обоснованно родство живых организмов.
3) Обоснованна общность происхождения организмов.
22. Отличия животной и растительной клетки.
1. В клетках растений есть хлоропласты, содержащие хлорофилл. Запасное вещество — крахмал.
2. В клетках животных запасное вещество — гликоген.
3. Клетки растений покрыты клеточной стенкой из целлюлозы, которая придает клетке прочность, у животных клеток клеточной стенки нет.
23. Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.
1. Все живые организмы — животные, растения, грибы, бактерии, вирусы — состоят из клеток.
2. Любые клетки имеют плазматическую мембрану.
3. Снаружи от мембраны у клеток живых организмов имеется жесткая клеточная стенка.
4. Во всех клетках имеется ядро.
5. В клеточном ядре находится генетический материал клетки — молекулы ДНК.
1) 1 — вирусы не имеют клеточного строения;
2) 3 — у клеток животных нет жесткой клеточной стенки;
3) 4 — клетки бактерии не содержат ядра.
Я ХОЧУ СПАААААААТЬ=(
Источник