Том 1 (1128361), страница 7
Текст из файла (страница 7)
превращается в гликопротеин). На концах цистерн везикулы снова отделяются. Несущие модифицированный белок секре~орные везикулы движутся к плазматической мембране и выделяют содержимое путем экзоцнтоза. Другой пример транспортного пути в клетке показан на рис. 1.12, Б; это — поглощение холестерола клеткой. Транспортируемый в крови холестерол связан в основном с белками, например частицами «лнновротенна юпкой плотности» (ЛНП). Такие частицы присоединяются к специфическим, содержашим рецепторы к ЛНП участкам мембраны„где происходит эндоцитоз и ЛНП переносится внутрь клетки в «окаймленных» везикулах. Эти незнкулы сливаются, образуя эндосомы и утрачивая в ходе этого процесса «окаймление».
Эндосомы в свою очередь сливаются с первичными лизосомами, содержащими преимущественно гидролитические ферменты, и образуют вторвчные, более крупные лизосомы. В ннх холестерол высвобождается нз частиц ЛНП и диффундирует в цитозоль, где становится доступным, например, для синтеза липидных мембран. От эндосом также отделяются везикулы, не содержащие ЛНП, которые особым путем движутся к плазматической мембране и сливаются с ней, возвращая мембранный материал и, вероятно, рецепторы к ЛНП. С момента связывания часпщы ЛНП с мембраной до высвобождения холестерола из вторичной лизосомы проходит 10 — 15 мин. Нарушения в связывании и поглощении ЛНП, т.е.
в снабжении клетки холестеролом, играют решающую роль в развитии обрывного и широко распространенного заболевания — атеросклероза («отвердение» артерий). Существует множество других транспортных путей, схолных с показанными на рис. 1.1! и 1.12, А, с помощью которых движутся в клетке специфические везикулы. Неизвестно, как именно они передвигаются,но в этот процесс, вероятно, вовлечены элементы цитоскелета.
Везикулы могут скользить по микротрубочкам, в этом случае энергия для движения, по-видимому, обеспечивается связанным с везикулами белком-АТФазой (см. ниже). Остается совершенно непонятвым, как множество различных везикул, двигаясь одна за другой во всех направлениях, попадают по назначению. Оии, очевидно, должны быть «помечены» таким образом, чтобы это распознавалось транспортной системой и преобразовывалось в целенаправленное движение. Транспорт путем образования н разрушения оргаиелл.
До сих пор мы рассматривали эндо- и зкзоцитоз как процессы транспортировки содержимого везикул. Существует н другой аспект этих процессов, заключающийся в том, что направленное удаление плазматической мембраны на одном участке клеточной поверхности путем эндоцитоза н, напротив, добавление ее на другом путем экзоци- я с Гв о* р Фэы 11 1 ер а «11ь«рур 1 .иь. ЧАСТЬ 1. ОБШАЯ ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ Аксонный транспорт тоза перемещает значительные участки мембраны (рис.
1.12, В), давая клетке возможность, например, сформировать вырост или двигаться. Сходные перестройки типичны также н для цитоскелета, особенно для микрофиламентов н микро- трубочек (рис. 1.1). Мнкрофиламеиты состоят в первую очередь из белка Е-актива, который способен к сборке в волокнистые пучки в результате полнмеризацни мономера из цитозоля. Пучки поляризованы, т.е. онн часто нарастают только с одного конца, аккумулируя новые молекулы актина, тогда как другой конец инертен илн здесь происходит разборка. За счет такого поляризованного роста микрофиламенты эффективно перемещаются и может изменяться структура их сети.
Переход актива нз деполнмеризованного состояния (золя) в организованное (гель) может происходить очень быстро под действием других белков илн изменений концентрации ионов (см. нвже). Существуют также белки, которые вызывают разрушение актиновых филаментов с образованием коротких фрагментов. Тонкие выросты многих клеток — филоподнн — содержат центральный пучок ватина (рнс. 1.1), и различные движения фнлоподий, вероятно, обусловлены переходами актина: полнмеризация-деполимеризация. Микротрубочкн также часто претерпевают подобные перемещения. Механизм этих перемещений сходен — полимеризация тубулина из цнтозоля таким образом„что один из концов микротрубочкн растет, тогда как другой либо не изменяется, либо там происходит разборка. Так микротрубочка путем соответствующего добавления нли устранения материала может перемещаться по цнтозолю.
Активные движения цитескелета. Изменения цнтосклетных структур могут происходить в результате как активных движений, так и перестроек, описанных выше. Во многих случаях движение микро- трубочек и актиновых филаментов обусловлено сократнтельными белками, которые связывают фила- менты илн трубочки и могут перемещать их относительно друг друга.
Белки мявзин н дянеин присутствуют в цнтозоле всех клеток в сравнительно высоких концентрациях; онн являются теми элементами, которые преобразуют энергию в движение в специализированных клетках (мышечных) и органеллах (ресничках). В мышечных клетках мнозин образует толстые филаменты, ориентированные параллельно актиновым филаментам. Молекула миозина своей «головкойн присоединяется к актиновому филаменту и„используя энергию АТФ, смешает миозин вдоль молекулы витина.
Затем миозин отсоеднняется от актина. Совокупность множества таких циклов соединения- разъединения приводит к макроскопнческому сокращению мышечных волокон (гл. 4). Ди- неин играет аналогичную роль в перемещении микротрубочек при работе ресннчек (рис. 1.1). В цито- плазме неспециализированных клеток мнозин и динеин образуют не правильные волокна, а в большинстве случаев маленькие группы молекул. Даже в виде таких малых агрегатов онн способны перемещать актиновые филаменты илн микротрубочки.
Рнс. 1.13 иллюстрирует этот процесс, когда к двум актиновым филаментам, поляризованным в разных направлениях, присоединены также противоположно поляризованные молекулы мнозина. Головные группы мнозина изгибаются к хвосгу молекулы, расходуя при этом АТФ, а два актиновых филамента смещаются в противоположном направлении, после чего миознн отсоеднняется от них. Перемещения такого рода, в ходе которых энергия АТФ преобразуется в механическую работу, могут изменять форму цитоскелета и, следовательно, клетки, а также обеспечивать транспорт связанных с цито- скелетом органелл. Процессы внутриклеточного транспорта наибо. лее ярко могут бьггь продемонстрированы на аксоне нервной клетки.
Аксонный транспорт рассматривается здесь подробно, чтобы проиллюстрировать события, которые, вероятно, сходным образом происходят в большинстве клеток. Аксон, диаметр которого составляет все~о несколько микронов, может достигать длины одного метра н более, и движение белков путем диффузии от ядра к днстальному концу аксона заняло бы годы. Давно известно, что когда какой-либо из участков аксона подвергается констрнкпии, часть аксона, расположенная прокснмальнее, расширяется.
Это выглядит так, как будто в аксоне блокирован центробежный поток. Такой поток- быстрый аксонный транспорт — может быть продемонстрирован движением радиоактивных маркеров, как в эксперименте, показанном на рис. 1.14. Лейцин, меченный радноакгивной меткой, ннъецировалв в ганглий дорсального корешка, н затем со 2-го по 10-й час измеряли радиоактивность в седалищном нерве на расстоянии 166 мм от тел нейронов. За 10 часов пнк радиоактивности в месте инъекции менялся незначительно. Но волна радиоактивности распространялась по аксону с постоянной скоростью около 34 мм за 2 ч, нли 410 мм. сут '. Показано, что во всех нейронах гомойотермных животных быстрый аксонный транспорт осуществляется с такой же скоростью, причем ощутимых различий между тонкими, безмиелиновымн волокнами и наиболее толстыми аксонамн, а также между моторными и сенсорными волокнами не наблюдается.
Тнп радиоактивного маркера также не влияет на скорость быстрого аксонного транспорта; маркерамя могут служить разнообразные радиоактивные я» сл» (В е * »» у ь/о») ~ ~ «г»ау и и ~ ~ ьнрГгу н .иь.г» глава ь основы клвточной еизиологии 21 яхт»н — 24 с 24 «з Уэ 96 юс м« 1аа »м Рис. 1.13. Немышечный миозиноеый комплекс при определенной ориентации может связываться с актино- еыми филаментами различной полярности и, используя энергию АТФ, смещать их относительно друг друга молекулы, такие, как различные аминокислоты„ аключающиеся в белки тела нейрона. Если проанализировать периферическую часть нерва, чтобы определить природу переносчиков транспортированной сюда радиоактивности, то такие переносчики обнаруживаются главным образом во фракции белков, но также в составе медиаторов и свободных аминокислот. Зная„ что свойства этих веществ различны и особенно различны размеры их молекул, постоянную скорость транспорта мы можем объяснять только общим для всех них транспортным механизмом.
Описанный выше быстрый аксонный транспорт является автераградаым, т.е. направленным от тела клетки. Показано, что некоторые вещества движутся от периферии х телу клетки с помощью Ретроградного транспорта. Например, ацетнлхолннзстераза транспортируется в этом направлении со скоростью в 2 раза меньшей, чем скорость быстрого аксонного транспорта. Маркер, часто используемый в нейроанатомии пероксидаза хрена — также перемещается ретроградным транспортом. Ретроградный транспорт, вероятно, играет важную роль в регуляции белкового синтеза а теле клетки. Через несколько дней после перерезки аксона в теле клетки наблюдается хроматолиз, что свидетельствует о нарушении белкового синтеза. Время, требующееся для хроматолиза, коррелирует с длительностъю ретроградного транспорта от места перерезан аксона до тела клетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
