Мембранные системы и органеллы
Мембранные системы и органеллы — это ограниченные мембранами компартменты, которые подразделяют эукариотическую клетку на специализированные химические среды. Заключая различные наборы ферментов и ионные условия за селективно проницаемыми липидными бислоями, органеллы, такие как эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы и пероксисомы, позволяют несовместимым биохимическим процессам протекать одновременно в одной клетке.
Definition
Органеллы — это дискретные субклеточные структуры, большинство из которых ограничены одной или двумя липидно-бислойными мембранами, которые компартментализируют специфические метаболические и синтетические функции внутри эукариотической клетки.
Scope
Эта область знакомит обучающегося с основными ограниченными мембранами органеллами эукариотической клетки и эндомембранным транспортом, который их связывает. Она группирует тематические статьи по эндоплазматическому ретикулуму, аппарату Гольджи и транспорту, митохондриям, лизосомальной и эндосомальной системам деградации, а также пероксисомам и центросомам. Она рассматривает их как структурные и функциональные единицы клеточной биологии и гистологии, а не как клинические состояния.
Sub-topics
Core questions
- Как компартментализация мембран позволяет одной клетке одновременно осуществлять несовместимые химические реакции?
- Как материал избирательно перемещается между органеллами по везикулярным и мембранно-контактным путям?
- Что отличает одномембранные эндомембранные органеллы от двумембранных митохондрий?
- Как органеллы строятся, поддерживаются и наследуются при делении клетки?
Key concepts
- Липидный бислой и избирательная проницаемость
- Компартментализация метаболизма
- Эндомембранная система
- Везикулярный транспорт и мембранный трафик
- Одномембранные и двумембранные органеллы
- Биогенез и наследование органелл
- Сайты мембранного контакта
Mechanisms
Каждая органелла ограничена одним или несколькими липидными бислоями, состав и встроенные белки которых определяют ее идентичность и то, что может через нее проходить. Эндомембранная система — эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, эндосомы и лизосомы — связана непрерывным потоком мембран, переносимых в отпочковывающихся и сливающихся транспортных везикулах, так что липиды и белки направленно перемещаются между компартментами, при этом каждый сохраняет свою характерную среду. Митохондрии ограничены двумя мембранами и, наряду с пероксисомами, частично автономны в своем биогенезе. Различный липидный состав мембран органелл лежит в основе их различного поведения и сортировки грузов по секреторным и деградационным путям.
Clinical relevance
Структура и функция органелл лежат в основе большей части клеточной физиологии, и многие наследственные и приобретенные заболевания понимаются как дисфункция органелл — например, лизосомные болезни накопления, митохондриальные заболевания и нарушения биогенеза пероксисом. Эта область описывает нормальную клеточную биологию, которую нарушают такие состояния; это справочный материал для понимания механизмов и не является основой для диагностики или лечения.
History
Систематическое изучение органелл последовало за внедрением клеточного фракционирования и электронной микроскопии в середине двадцатого века. Альберт Клод, Кристиан де Дюв и Джордж Паладе, разделившие Нобелевскую премию 1974 года, утвердили субклеточное фракционирование и ультраструктурную визуализацию как инструменты, которые выявили ограниченные мембранами компартменты и их функции, включая открытие де Дювом лизосомы и пероксисомы.
Key figures
- Christian de Duve
- George Palade
- Albert Claude
- James Rothman
- Günther Blobel
Related topics
Seminal works
- rothman1994
- vanmeer2008
Frequently asked questions
- В чем разница между одномембранной и двумембранной органеллой?
- Большинство эндомембранных органелл (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы) ограничены одним бислоем, тогда как митохондрии ограничены двумя мембранами, что отражает их различное происхождение и биогенез.
- Зачем клеткам вообще нужны органеллы?
- Компартментализация позволяет одной клетке одновременно осуществлять химически несовместимые реакции, ограничивая специфические ферменты и условия селективно проницаемыми мембранами.