Судьба веществ, поступающих в цитоплазму

  Что происходит с веществами после того, как они пройдут через клеточную мембрану и окажутся в цитоплазме? Попав внутрь клетки, малые молекулы, такие, как жирные кислоты, аминокислоты, кислород или сахара, растворяются в цитоплазме и могут теперь поступать в различные клеточные органеллы.

Некоторые клетки поглощают пищу путем эндоцитоза (фагоцитоза): выросты клеточной мембраны окружают частицу пищи, после чего участок мембраны с заключенной в нем частицей отделяется от остальной мембраны, так что частица оказывается внутри цитоплазмы в мембранном пузырьке (рис. 10.14). Эта пищеварительная вакуоль сливается с другим мембранным мешочком-с органеллой, содержащей пищеварительные ферменты, которая носит название лизосомы. Ферменты переваривают пищу, расщепляя питательные вещества до малых молекул, которые затем проходят через мембрану и попадают в цитоплазму. Иногда лизосомы переваривают отслужившие или поврежденные органеллы, а в некоторых случаях-и сами клетки. Когда, например, головастик превращается в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках его хвоста, переваривают эти клетки: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.
Часть питательных веществ клетки расщепляется в процессе клеточного дыхания, поставляя таким образом энергию, необходимую для разного рода клеточной активности. Протекает этот процесс в органеллах, называемых митохондриями. Митохондрия состоит из двух мембран: наружной, отделяющей органеллу от цитоплазмы, и внутренней, образующей многочисленные складки (рис. 10.15). В гл. 15 мы рассмотрим структуру митохондрий более подробно и выясним, как она связана с их дыхательной функцией. Главным продук-

Рис. 10.14. Амеба захватывает свою добычу, держащей ферменты, которые переваривают и в клетке образуется пищеварительная ва- добычу. Малые молекулы, образовавшиеся при куоль. Эта вакуоль сливается с лизосомой. со- переваривании, поступают в цитоплазму.



Рис. 10.15. Митохондрия. Видна наружная мембрана, окружающая всю органеллу, и внутренняя, образующая глубокие складки. (Biophoto Associates.)
том дыхания является АТФ. Он покидает митохондрии и используется в качестве источника энергии для многих химических реакций в цитоплазме и в клеточной мембране. Клетки, расходующие много энергии, например мышечные клетки Животных или клетки растущего кончика корня у растений, содержат много митохондрий. В одной клетке печени их число может достигать 2500.
Молекулы сахаров, не требующиеся для дыхания, могут запасаться в клетке. Клетки пе' ени и мышечные клетки запасают глюкозу в виде полисахарида гликогена; в растительных клетках глюкоза запасается в форме другого полисахарида-крахмала. Избыточные липиды либо расщепляются, после чего продукты их расщепления поступают в митохондрии в качестве субстрата для дыхания, либо отлагаются про запас в цитоплазме в виде жировых капель.
Из поступающих в клетку аминокислот строятся белки. Синтез белка происходит в органеллах, называемых рибосомами (рис. 10.16). Каждая рибосома состоит из двух субчастиц-большой и малой; в состав обеих субчастиц входят белковые молекулы и молекулы РНК.

Подробно функция рибосом обсуждается в гл. 15.
Рибосомы часто бывают прикреплены к особой системе мембран, состоящей из цистерн и пузырьков,-к так называемому эндоплазматическому ретикулуму (ЭР); в клетках, вырабатывающих много белка, эндоплазматический ретикулум часто развит очень хорошо и весь усеян рибосомами (рис. 10.16). Некоторые ферменты эффективны лишь в том случае, если они прикреплены к мембране. Здесь находится большая часть ферментов, участвующих в синтезе липидов. Таким образом, эндоплазматический ретикулум - это как бы своего рода «рабочий стол» клетки. Кроме того, ЭР делит цитоплазму на отдельные отсеки, или компартменты, т.е. разобщает различные химические процессы, одновременно протекающие в цитоплазме, и тем самым снижает вероятность того, что эти процессы будут мешать друг другу.
Часто образуемые данной клеткой продукты используются вне этой клетки. Так, многие пищеварительные ферменты вырабатываются клетками поджелудочной железы, но поступают в тонкий кишечник. В подобных случаях синтезированные на рибосомах белки проходят через мембраны эндоплазматического ретикулума и упаковываются в формирующиеся вокруг них мембранные пузырьки, которые затем отшнуровываются от ЭР Эти пузырьки, уплощаясь и накладываясь друг на друга, как блины в стопке, образуют характерную структуру, называемую комплексом Гольджи, или аппаратом




мыши. Б. Та же клетка при большем увеличении.



Рис. 10.17. А. Аппарат Г ольджи в клетке простейшего Euglena. Б. Схематическое трехмерное изображение аппарата Гольджи. Правый его конец представлен в разрезе, чтобы показать характерную структуру, выявляемую в электронном микроскопе так, как это видно на рис. A. (Biophoto Associates.)



Рис. 10.18. Возможные пути перемещения мембранного материала через клетку и вокруг нее.
Гольджи (рис. 10.17). За время своего пребывания в аппарате Гольджи белки претерпевают определенные изменения. Когда для них наступает время покинуть клетку, мембранные пузырьки сливаются с клеточной мембраной и опорожняются, изливая свое содержимое наружу, т. е. секреция происходит путем экзоцитоза (см. рис. 10.5).
В аппарате Гольджи образуются также лизосомы-уже упоминавшиеся нами мембранные мешочки, содержащие пищеварительные ферменты. Выяснение того, как клетка производит, упаковывает и экспортирует некоторые белки, а также как она «узнает», какие белки ей следует сохранять для себя, составляет один из увлекательнейших разделов современной цитологии.
Мембраны любой клетки непрерывно перемещаются и видоизменяются. Мембраны ЭР медленно перемещаются по клетке. Отдельные участки этих мембран отделяются и образуют пузырьки, которые на время становятся частью аппарата Гольджи, а затем, в процессе экзоцитоза, сливаются с клеточной мембраной. Позже мембранный материал возвращается в цитоплазму, где он используется вновь (рис. 10.18). 

Еще по теме Судьба веществ, поступающих в цитоплазму:

1. КАПРИЗЫ СУДЬБЫ
2. ХОЗЯЙСКАЯ СУДЬБА
3. СУДЬБА РЕПТИЛИЙ
4. Однако, прежде чем говорить о дальнейшем распространении кошек и об их судьбе на других материках и в Европе, скажем вот о чем...
5. Влияние химических веществ. 
6.    Болезни обмена веществ
7. Доступность питательных веществ почвы
8. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ
9. ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ У МИКРООРГАНИЗМОВ
10. Прозрачность вещества
11. СОДЕРЖАНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
12. Передвижение веществ и их обмен
13. СЛИЗИСТЫЕ (ОБВОЛАКИВАЮЩИЕ) ВЕЩЕСТВА
14. Поступление веществ в растение
15. Индуцирующие вещества