Клеточную вакуолярную систему составляют одномембранные органоиды, а именно: эндоплазматическая сеть (ЭПС), лизосомы, аппарат (или же комплекс) Гольджи и вакуоли. Эти структуры характеризуются разным строением и функциями. Однако все они взаимозависимы, так что, несмотря на отличия перечисленных элементов, вакуолярная система клетки является единым целым. Примечательно, что элементы могут даже перетекать друг в друга при различных изменениях клетки.
Эндоплазматическая сеть
1. ЭПС расположена рядом с ядром клетки и взаимодействует с ним.
2. Содержит канальцы и полости разной величины, сообщающиеся с органоидами клетки. Стенки этих каналов и полостей построены из мембран, связанных с ядерной мембраной.
3. К ЭПС прикрепляются рибосомы — такова шероховатая ЭПС. Задача подобного устройства — синтез белков, производство мембран (а именно фосфолипидов мембран).
4. На мембранах гладкой ЭПС рибосом нет. Она содержит ферменты синтеза и расщепления липидов и углеводов, следовательно, синтезирует липиды и углеводы. Кроме того, гладкая ЭПС — депо кальция, нейтрализатор ядов.
5. Белки, углеводы, липиды частично по каналам ЭПС поступают в аппарат Гольджи, а от него следуют к другим органоидам. Сам по себе аппарат Гольджи с ядерной мембраной не контактирует.
Аппарат Гольджи
1. Состоит из диктиосом — стопок дискообразных цистерн с пузырьками (везикулами) по краям.
2. В аппарате Гольджи идет сортировка и упаковка макромолекул, затем вещества в виде пузырьков отпочковываются и разносятся по цитоплазме (так реализуется транспортная функция). Как аппарат транспортирует вещества через свою систему? Он как бы «наклеивает этикетки» из полисахаридов на мембранные пузырьки. В таком виде он способен выводить пузырьки из клетки, а без «этикеток» вещества могут быть разрушены.
3. Через аппарат Гольджи транспортируются углеводы, белки, полисахариды. Выяснено, что он участвует в секреции ферментов (панкреатический сок), а также углеводов, — например, участвует в синтезе клеточных стенок растений. Другой пример — синтез белка коллагена, желтка яйцеклеток.
4. К функциям аппарата Гольджи также относятся образование лизосом, сборка мембран, химическая модификация клеточных продуктов.
Лизосомы
1. Лизосомы содержат гидролитические ферменты расщепления органических веществ, в основном ферменты кислых гидролаз (pH около 5). Почему они не переваривают сами себя? У них есть система противодействия самоперевариванию в мембранах.
2. Что будет, если ферменты лизосом выльются из них и попадут в цитоплазму? В цитоплазме эти ферменты могут переварить все клеточное содержимое. Такой процесс называется автолизом. В этом случае разрушение мембраны лизосом связано с изменением pH среды внутри клетки — она перестает быть нейтральной, слабощелочной, и становится кислой.
3. В лизосомах постоянно идет процесс автофагии — переваривания ими отмерших клеточных органоидов и других ненужных структур.
4. На что способны ферменты лизосом? Они расщепляют старые части клеток, и даже целые органы. К примеру, благодаря ферментам лизосом отрывается хвост у ящерицы.
5. Как связаны лизосомы и фагоцитарные пузырьки? Фагоцитозные пузырьки (фагосомы) образуются из мембраны при фагоцитозе. Первичные лизосомы (их выделяет аппарат Гольджи) сливаются с фагоцитарными пузырьками, в итоге образуется вторичная лизосома (пищеварительная вакуоль).
6. Лизосома имеет одну мембрану, иногда покрытую белковым слоем.
Пероксисомы
1. Представляют собой мелкие мембранные органеллы, в которых идут окислительные реакции.
2. Многие ферменты выделяют пероксид водорода — яд. Но в пероксисомах есть и фермент каталаза (пероксидаза). С помощью каталазы яд распадается до воды и кислорода. Перекись используются также в медицине для обработки ран, в которых всегда есть каталаза. При этом после распада перекиси с помощью каталазы чистый кислород уничтожает бактерий, а вода очищает рану.
3. Функции пероксисом в клетках различны — окисление жирных кислот, разрушение токсинов, построение миелиновой оболочки нервных волокон. Например, для клеток печени и почек пероксисомы делают много полезного, разрушая ядовитые вещества. Спирт в клетках разрушается также благодаря пероксисомам.
4. Пероксисомы способны делиться, как и митохондрии.
Вакуоли
1. До 90 процентов объема клетки растений и грибов приходится на вакуоли. У растений имеются вакуоли с клеточным соком.
2. Даже животные клетки обладают пищеварительными вакуолями, занимающими до 5 процентов объема клетки, — их еще называют вторичными лизосомами. У ряда животных (одноклеточные) имеются сократительные вакуоли. Последние имеются также у некоторых примитивных растений (водоросль хламидомонада).
3. Вакуоли пополняются пиноцитозными пузырьками.
4. Вакуоли — резервуар воды и растворенных веществ.
