Цитоплазма: системы энергообеспечения клеток

Секреция белков и образование мембран у бактерий

В принципе рост плазматической мембраны и её производных у бактерий происходит тем же образом, что и образование мембран у эукариотических клеток.

Большая часть рибосом бактериальных клеток образует полисомы в цитоплазме, около 25% рибосом связано с плазматической мембраной. Такие рибосомы участвуют как в синтезе белков мембраны, так и в синтезе экскретируемых белков. Многие бактериальные клетки получают питательные вещества за счет деградации полимеров около бактериальной поверхности. Для этого бактерии выделяют гидролизирующие ферменты в окружающую среду. Для этого часть их рибосом, локализованных на внутренней (цитоплазматической) поверхности плазматической мембраны, синтезирует белки, которые, подобно секреторным белкам, проходят через мембрану и оказываются вне клетки. Выделенные гидролазы остаются в компонентах муреиновой бактериальной стенки и там функционируют. На других рибосомах мембраны идет синтез белков для построения самой мембраны, подобно тому, как это происходит в гранулярном ЭР эукариотических клеток. Так что в этом отношении бактерии схожи с вакуолями гранулярного ЭР, вывернутыми наизнанку.

На примере бактерий хорошо изучен путь синтеза липидных компонентов мембран. Он происходит с помощью ферментов, являющихся интегральными белками плазматической мембраны, активные участки которых находятся на цитоплазматической стороне мембраны. Синтезированные здесь липиды встраиваются во внутренний липидный слой. За счет работы переносчиков – флиппаз, новосинтезированные липиды быстро перемещаются во внешний слой мембраны

 

Для осуществления любых клеточных функций необходимы затраты энергии. Для этого клетками синтезируются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат), своеобразная “топливная” единица, обладающая высокоэнергетическими фосфатными связями, при разрушении которых выделяется энергия. В клетках животных синтез АТФ осуществляется митохондриями, в растительных клетках кроме митохондрий энергообеспечением занимаются хлоропласты, один из видов пластид. Митохондрии и пластиды – двумембранные органоиды эукариотических клеток. имеют общий план строения и выполняют сходные энергетические функции. Они отделены от цитоплазмы (гиалоплазмы) двумя мембранами – внешней и внутренней, поэтому у митохондрий и пластид различают две полости или пространства: одну между внешней и внутренней мембранами (межмебранные) и другую, основную (матрикс), ограниченную внутренней мембраной. Другой общей особенностью их строения является то, что внутренняя мембрана образует складки, мешки, гребни, глубокие впячивания, направленные внутрь матрикса. На таких мембранных гребнях и впячиваниях локализуются активные метаболические центры этих органелл – полиферментные комплексы, определяющие выполнение основных физиологических функций (окислительное фосфорилирование для митохондрий, фотофосфорилирование для хлоропластов). В матриксе локализованы элементы авторепродукции этих клеточных мембранных органелл и ферменты некоторых метаболических процессов. Система репродукции двумембранных органелл состоит из ДНК, РНК и рибосом, которые определяют часть генетических, автономных свойств этих структур.