Вместе с мембранными и немембранными органеллами в цитоплазме находятся клеточные включения, которые являются непостоянными элементами клетки. Они появляются и исчезают на протяжении ее жизненного цикла.
Что относится к клеточным включениям, какова их роль в клетке?
По сути включения - это продукты метаболизма, способные накапливаться в виде гранул, зерен или капель с разной химической структурой. Редко могут встречаться в ядре.
Формируются они в основном в пластинчатом комплексе и в эндоплазматическом ретикулуме. Часть - результат неполного переваривания (гемосидерин).
Процесс расщепления и удаления зависит от происхождения. Секреторные включения выводятся через протоки, углеводные и липидные - расщепляются под действием ферментов, меланин разрушается клетками Лангерганса.
Классификация клеточных включений:
- Трофические (крахмал, гликоген, липиды);
- секреторные (включения поджелудочной железы, эндокринных органов);
- экскреторные (гранулы мочевой кислоты);
- пигментные (меланин, билирубин);
- случайные (медикаменты, кремний);
- минеральные (соли кальция).
Строение и функции
Жировые включения часто накапливаются в цитоплазме, как небольшие капли. Они характерны для одноклеточных, к примеру, инфузорий. У высших животных липидные капли находятся в жировой ткани. Чрезмерное накопление жировых включений приводит к патологическим изменениям в органах, к примеру, вызывает жировую дистрофию печени.
Полисахаридные имеют гранулярное строение различной формы и размеров. Наибольшие их скопления располагаются в клетках поперечнополосатой мускулатуры и печеночной ткани.
Включения белка встречаются не часто, главным образом являются питательным веществом в яйцеклетках (при микроскопическом исследовании можно увидеть разного рода пластинки, палочки).
Пигмент липофусцин - это включения желтого или коричневого цвета, которые скапливаются в клетках в процессе жизнедеятельности. Пигмент гемоглобин входит в состав эритроцитов крови. Родопсин — делает палочки сетчатки глаза чувствительными к свету.
| Строение и функции клеточных включений | |
|---|---|
| Группа | Характеристика |
| Трофические | Сюда относят белки, жиры и углеводы. В клетках животных, особенно в печени и мышечных волокнах, находится гликоген. При нагрузках и потреблении большого количества энергии он используется в первую очередь. У растений накапливается крахмал, как основной источник питания. |
| Экскреторные | Это продукты метаболизма клетки, которые не были из нее удалены. Сюда также относят чужеродных агентов, проникших во внутриклеточное пространство. Такие включения поглощаются и перерабатываются лизосомами. |
| Секреторные | Их синтез идет в специальных клетках, а после они выводятся наружу через протоки или с током лимфы и крови. К секреторной группе относятся гормоны. |
| Пигментные | Иногда представлены продуктами обмена: гранулы липофусцина или скопления гемосидерина. Находятся в меланоцитах, клетках имеющих окрас. Выполняют защитную функцию, предотвращая действие солнечных лучей. У простейших видов меланоциты находятся во многих органах, что придает животным различную окраску. У человека основная масса пигментных клеток находится в эпидермисе, часть в радужке глаза. |
| Случайные | Встречаются в клетках, способных к фагоцитозу. Захваченные бактерии, которые плохо перевариваются, остаются в цитоплазме в виде гранул. |
| Минеральные | Сюда относятся соли Ca, которые откладываются при снижении активной деятельности органа. Нарушение метаболизма иона приводит также к накоплению солей в матриксе митохондрий. |
Биологическое и медицинское значение клеточных включений
Избыточное скопление включений может привести к развитию серьезных патологий, которые принято называть болезнями накопления. Формирование заболевания связано со снижением активности лизосомальных ферментов и чрезмерным поступлением каких-либо веществ (жировое перерождение печени, гликогенозмышечной ткани).
Например, развитие наследственной болезни Помпе обусловлено дефицитом фермента кислая мальтаза , как следствие в клетках накаливается гликоген, что ведет к дистрофии нервной и мышечной ткани.
Скапливаться в цитоплазме могут свойственные для клетки вещества, а также чужеродные, которые в норме не встречаются (амилоидоз почек). Во время старения организма во всех клетках накапливается липофусцин, который служит маркером функциональной неполноценности клеток.
Чем отличаются органоиды от клеточных включений?
Органоиды - это постоянные структурные элементы клетки, необходимые для стабильной работы и жизнедеятельности.
Включения - это компоненты клетки, которые могут появляться и исчезать на протяжении ее жизни.
Клеточные включения – это структурированные на ультрамикроскопические уровне скопления веществ в клетке, которые возникают как продукты метаболизма. Нередко включениями называют структуры, присутствующие в клетке временно (непостоянные). Это неточно. Гемоглобин, например, присутствует в эритроцитах постоянно, так же постоянны гранулы меланина в пигментных клетках. В качестве включений рассматривают и остаточные тельца, возникающие после активных процессов фагоцитоза и аутофагии которые хранятся в клетке до ее смерти. Совсем резкую границу между органеллами и включениями провести невозможно.
Включение локализуются преимущественно в цитоплазме, хотя иногда встречаются и в ядре. Все включения – это продукты метаболизма клеток, которые накапливаются в форме гранул, капель, вакуолей, иногда кристаллов. Включения могут активно использоваться клеткой, но это осуществляется благодаря ферментным системам, которые есть в гиалоплазма и органеллах. Непосредственно включениям ферментативная активность не характерна.
Как классифицируют включения?
Традиционно их классифицируют на трофические, секреторные, экскреторные и пигментные.
Что входит в состав трофических включений и каково их значение?
Из трех основных питательных веществ (углеводов, белков и жиров) только углеводы и жиры депонируются в клетках как включения.
Углеводы
депонируются главным образом в клетках печени и в меньшей
степени – в мышечных и других клетках. Во всех случаях они депонируются в гиалоплазме свободно в виде гранул гликогена. Последние имеют диаметр 20-30нм (бета-частицы), которые вместе собраны в розетки (альфа-частицы). Гранулы гликогена располагаются вблизи агранулярной ЭПС и используются в качестве энергии.
Жиры депонируются в основном в клетках, известных под названием жировых. Эти клетки образуют специальную жировую ткань. Жировые включения имеют вид капель, которые располагаются отдельно или сливаются друг с другом. На гистологических препаратах, окрашенных обзорным методом (гематоксилин - эозином) они имеют вид светлых ("пустых") вакуолей, так как при этом методе обработки липиды растворяются. Липидные капли служат источником веществ, которые используются в качестве энергетических субстратов, а также в некоторых клетках (клетки надпочечников) могут содержать субстраты для последующего синтеза (например, стереоидних гормонов).
Какие клетки содержат секреторные включения?
Секреторные включения содержат клетки, продуцирующие тот или иной секрет для организма. К ним относится огромное количество экзокриноцитов организма, например: главные клетки стенки желудка, выделяющие (секретирующие) в полость желудка фермент пепсин, слизистые клетки слюнных желез, клетки потовых и сальных желез кожи. Секреторные включения содержат и различные эндокриноциты, например: клетки мозгового вещества надпочечников, продуцирующих гормон адреналин, клетки щитовидной железы, продуцирующие гормон тироксин. Секреторные гранулы имеют обычно вид мембранных пузырьков, содержащих продукт секреции.
Какие виды пигментных включений имеются в организме человека и каково их значение?
Для врача важное значение имеют знания о нормальной окраске различных частей организма человека, а также обусловленность той или иной окраски. В клинической диагностике многих болезней важным, а иногда и главным критерием служит изменение окраски той или иной части организма. Для паталогоанатома окраска имеет еще большее значение, чем для клинициста. Так, при описании общего вида поврежденных органов при операциях или на разрезах значительное место отводится именно описанию изменений в их окраске.
Естественные окраски ткани зависят главным образом от типа и количества пигмента, который в ней содержится. При некоторых заболеваниях определенные пигменты, которые в норме содержатся только в клетках, могут появляться и в межклеточных пространствах.
Пигменты делят на 2 группы: экзогенные и эндогенные.
Экзогенные – это те, которые образуются вне организма. К ним относятся липохромы (от греч. липосом – жир, хрома – цвет), которые растворяются в жирах и поэтому их окрашивают. Наиболее известным является каротин-пигмент, который окрашивает морковь в ярко-оранжевый цвет. Некоторые формы каротина являются провитамином, которые в организме человека превращаются в витамин. При избыточном употреблении каротина (каротинемия – избыток каротина в крови) люди на первый взгляд напоминают больных желтухой. У взрослых этого почти не бывает, а у младенцев, которым дают много соков, может наблюдаться.
Эндогенные
Наиболее важным можно считать гемоглобин – железосодержащий пигмент эритроцитов, который служит в организме переносчиком кислорода. Длительность существования эритроцитов в крови не превышает 4 мес. По мере износа они фагоцитируются макрофагами в селезенке, печени и костном мозге. В цитоплазме этих крупных клеток гемоглобин расщепляется на гемосидерин (золотисто-коричневого цвета) (содержит железо) и билирубин (без содержания железа). Билирубин – это желто-коричневый пигмент обуславливающий окраску желчи-жидкости, вырабатывается печенью, накапливается и концентрируется в желчном пузыре, затем поступает в кишку, где играет важную роль в процессах переваривания жиров и их всасывании. После окисления билирубин превращается в зеленый пигмент-биливердин, которого много содержится в желчи некоторых птиц.
4.6 Историческая справка . Первый весомый факт, который указывал на происхождение билирубина от гемоглобина, был получен знаменитым патологоанатомом Вирховым более 100 лет назад. Он обратил внимание на кристаллы желтого цвета в тех тканях, где наблюдались кровоизлияния. Этот пигмент, который кристаллизуется среди старых эритроцитов, Вирхов назвал гематоидином и пришел к выводу о его происхождении от гемоглобина. Химический анализ показал, что это тот же пигмент, который окрашивает желчь (билирубин). Но еще десятки лет происхождения билирубина от гемоглобина не принималось.
Меланин – это коричнево-черный пигмент, который встречается главным образом в коже и ее производных, а также в глазу. Он содержится в substantia nigra головного мозга. У представителей белой расы меланин появляется в коже после пребывания на солнце. Меланин обусловливает темный цвет кожи у представителей черной расы. Карий цвет глаз также зависит от наличия меланина. В глубоких слоях сетчатки меланин является материалом, который не пропускает свет, играя такую же роль, как и черная бумага или краска в фотографии.
Меланин – азотсодержащие вещества, которые в чистом виде не содержат ни серы, ни железа. Клетки, продуцирующие меланин, называются меланоциты. У них есть фермент, под действием которого бесцветный предшественник, который доставляется кровью или тканевой жидкостью, превращается в меланин.
Липофусцин – это пигмент, содержащий липид и поэтому окрашивается красителями на жир. Цвет самого липофусцина золотисто-коричневый, он образует скопления, называемые гранулами. Этот пигмент часто оказывается в сердечной мышце, в нейронах и клетках печени. Он накапливается в больших количествах в остаточных тельцах при старении и износе клеток, поэтому его называют пигментом старения.
>> Клеточные включения
Клеточные включения
Клеточный центр расположен в цитоплазме
всех клеток вблизи от ядра. Он играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки - цитоскелета. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме. У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями. Каждая центриоль - это цилиндрик длиной около 0,3 мкм и диаметром 0,1 мкм, образованный тончайшими микротрубочками. Микротрубочки расположены по окружности центриолей по три (триплетами), а еще две микротрубочки лежат по оси каждой из двух центриолей. Центриоли расположены в цитоплазме под прямым углом друг к другу. Очень велика роль клеточного центра при делении клеток, когда центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки
и образуют веретено деления. У высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не имеет.
Органоиды движения.
Многие клетки способны к движению, например инфузория туфелька, эвглена зеленая, амебы. Некоторые из этих организмов двигаются при помощи особых органоидов движения - ресничек и жгутиков.
Жгутики имеют относительно большую длину, например у сперматозоидов млекопитающих она достигает 100 мкм. Реснички гораздо короче - около 10-15 мкм. Однако внутреннее строение ресничек и жгутиков одинаково: они образованы такими же микротрубочками, как цептриоли клеточного центра. Движение жгутиков и ресничек вызвано скольжением микротрубочек друг относительно друга, в результате чего эти органоиды изгибаются. В основании каждой реснички или жгутика лежит базальное тельце, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. На работу
жгутиков и ресничек расходуется энергия АТФ
.
Органоиды движения часто встречаются и у клеток многоклеточных организмов. Например, эпителий бронхов человека покрыт множеством (около 10э на 1 см2) ресничек. Все реснички каждой эпителиальной клетки двигаются строго согласованно, образуя своеобразные волны, хорошо заметные под микроскопом. Такие «мерцательные» движения ресничек помогают очистке бронхов от инородных частиц, пыли. Жгутики есть у таких специализированных клеток, как сперматозоиды.
Клеточные включения.
Помимо обязательно имеющихся органоидов, в клетке есть образования то появляющиеся, то исчезающие в зависимости от ее состояния. Эти образования получили название клеточных включений. Чаще всего клеточные включения находятся в цитоплазме и представляют собой питательные вещества или гранулы веществ, синтезируемых этой клеткой. Это могут быть мелкие капли жира, гранулы крахмала или гликогена, реже - гранулы белки
, кристаллы солей.
Клеточный центр. Цитоскелет,. Микротрубочки. Центриоли. Веретено деления. Реснички. Жгутики. Базалъное тельце. Клеточные включения.
1. Каковы функции клеточного центра?
2. Где расположены центриоли?
3. Каковы функции центриолей в клетке?
4. В чем сходство и различие между ресничками и жгутиками?
5. Назовите примеры клеточных включений.
Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
В результате жизнедеятельности любой клетки, в её цитоплазме могут накапливаться разнообразные соединения(органические и неорганические) Данные вещества отражающие естественный метаболизм клетки получили название включения. Включения являются мобильными структурами цитоплазмы, способные как появляться так и исчезать, чаще всего, рано или поздно включения расходуются для нужд клетки.
Классификация включений
- 1. Трофические включения
- 2. Секреторные включения
- 3. Экскреторные включения
- 4. Пигментные включения
- 5. Витамины
Трофические включения - в цитоплазме могут быть представлены белками, жирами и углеводами. Белковые включения встречаются наиболее редко из всех трофических включений, имеют вид гранул, реже кристаллов. Могут быть обнаружены в несколько большем количестве, в таких клетках как «Женские половые клетки, клетки печени, эмбриональные клетки и опухолевые клетки, чаще всего они несут пластическую функцию, то есть строительным материалом или вакуолей
Жировые встречаются чаще, имеют вид капель или вакуолей и представляет собой высококалорийные масла, которые используются в качестве питательного материала, для клетки. Наибольшее кол-во жировых включений определяется белой и бурой жировой тканью. В клетках печени, в женских половых клетках и в клетках коры надпочечников, в виде стероидных соединений (холистерола) которые в надпочечниковых железах используются в качестве предшественника, при синтезе жирорастворимых гормонов Углеводы - являются весьма распространенными. Основным углеводным включением является гликоген, животный полисахарид, который при своём разложении (например, под действием глюкогона даёт основной энергетический субстрат-глюкозу, которая необходима для всех внутриклеточных процессов, поддерживающих жизнедеятельность клетки, больше всего включений гликогена наблюдается в скелетных мышечных волокнах, в сердечной мышечной ткани, в нервных клетках, а так же клетках печени (гепатоцитах), так же включения гликогена встречаются в женский половых клетках.
Секреторные включения в клетках представляют собой продукт, секреторной активности железистых клеток, который как правило экспортируется клеткой, то есть используется на нужды всего организма. Секреторные включения могут иметь вид гранул вакуолей, реже кристаллов. При электронной микроскопии удаётся обнаружить, что большая часть секреторных включений окружена биомембраной, что необходимо, для процессов выведения секрета и их последующей сохранности, очень много секреторных включений обнурживается в клетках поджелудочной железы в клетках паннета содержащихся в тонкой кишке, а так же в секреторных клетках гипоталамуса, чаще всего секреторные включения хранятся в цитоплазме в неактивном состоянии. Такие неактивные ферменты получают название зимогена. А гранулы с этим секретом получают название зимогенных гранул.
Экскреторные включения. В процессе жизнедеятельности любой клетки в ней накапливаются продукты обмена(шлаки) именно этими шлаками и представлены экскреторные включения. Несмотря на то,что данные включения встречаются во всех клетках, больше всего их в клетках почек. цитоплазма органоид трофический
Пигментные включения представляют собой вещества, накапливаемые в цитоплазме и имеющие свою собственную природную окраску. Пигментные включения делятся на 2 категории: Которые могут храниться в цитоплазме (меланин и липофусцин) и включения которые должны в обязательном порядке выводится из клетки, поскольку являются для неё токсичными. Самым распространённым является меланин. Включения меланина имею вид слоистых телец или гранул, которые диффузно располагаются по всей цитоплазме, больше всего данного пигмента находится в клетках кожи около сосковой области, анагенитальной области, в клетках волос, в клетках сосудистой оболочки глазного яблока, а так же в радужке. Основная функция меланина: поглощение ультрафиолетовой части солнечного спектра, обладающего мутагенной активностью. Данный пигмент так же способствует остроте света, так как поглощает избыточную часть солнечных лучей и препятствует её отражению от задней стенки глаза, тем самым делая изображение более резким и контрастным. Липофусцин представляет собой продукт обмена жировых молекул, входящих в состав остаточных телец - лизосом. С течением времени количество липофусцина в клетках увеличивается, поэтому этот пигмент получил название пигмента старения. Липофусцин может накапливаться в любых клетках, но больше его накапливается в клетках печени и нервных клетках.
Витамины. Включения витаминов, представляют собой гранулы, различного характера, которых в клетках накапливается очень мало, витамины никогда не будут вести пластическую функцию, трофической функции, энергетической функции. Витамины являются кофакторами (помощниками) для различных ферментных систем, контролирующих обмен веществ. Все витамины делят на жирорастворимые и водорастворимые. К жирорастворимым относят витамины А, Д, Е, К. К водорастворимым Ц и витамины группы Б. При недостаточном поступлении того или иного витамина развивается гиповитаминоз, крайним проявлением которого является авитаминоз, и гипо и авитоминоз -это заболевания которые влекут за собой очень серьёзные последствия, которое рано или поздно проявит себя.
Пероксисомы (или микротельца) - это вакуоли (0,3-1,5 мкм в диаметре), окруженные мембраной. Внутреннее содержимое пероксисомы - матрикс - представлен мелкогранулярным содержимым с нуклеоидом (сердцевиной) в центре. В нуклеоиде часто видны кристаллоподобные структуры, которые состоят из упоряд оченно упакованных фибрилл и трубочек. Пероксисомы обычно локализуются вблизи мембран гранулярной эндоплазматической сети. Последние являются местом их образования, хотя часть ферментов пероксисом синтезируется в гиалоплазме.
В пероксисомах обнаружены ферменты, связанные с метаболизмом перекиси водорода. Это ферменты, ведущие окислительное дезаминирование аминокислот (оксидазы, уратоксидазы) с образованием вредной для клетки перекиси водорода, и фермент каталаза, разрушающая перекись.
Таким образом, эти органеллы , разрушающие органические соединения с образованием своеобразного клеточного яда в виде перекиси водорода, одновременно снабжены собственной защитой в виде нейтрализующих перекись ферментов.
Клеточные включения
Включения - это непостоянные структуры клетки, которые появляются в ней и исчезают в процессе метаболизма. Различают трофические, секреторные, экскреторные и пигментные включения.
Группа трофических включений объединяет углеводные, липидные и белковые включения. Наиболее распространенным представителем углеводных включений является гликоген - полимер глюкозы. На светооптическом уровне наблюдать включения гликогена можно при использовании гистохимической ШИК-реакции. В электронном микроскопе гликоген выявляется как осмиофильные гранулы, которые в клетках, где гликогена много (гепатоцитах), сливаются в крупные конгломераты - глыбки.
Липидными включениями наиболее богаты клетки жировой ткани - липоциты, резервирующие запасы жира для нужд всего организма, а также стероидпродуцирующие эндокринные клетки, использующие липид холестерин для синтеза своих гормонов. На ультрамикроскопическом уровне липидные включения имеют правильную округлую форму и в зависимости от химического состава характеризуются высокой, средней или низкой электронной плотностью.
Белковые включения , например, вителлин в яйцеклетках, накапливается в цитоплазме в виде гранул.
Секреторные включения представляют собой разнообразную группу. Секреторные включения синтезируются в клетках и выделяются (секретируются) в просветы протоков (клетки экзокринных желез), в межклеточную среду (гормоны, нейромедиаторы, факторы роста и др.), кровь, лимфу, межклеточные пространства (гормоны). На ультрамикроскопическом уровне секреторные включения имеют вид мембранных пузырьков, содержащих вещества разной плотности и интенсивности окраски, что зависит от их химического состава.
Экскреторные включения - это, как правило, продукты метаболизма клетки, от которых она должна освободиться. К экскреторным включениям относятся также инородные включения - случайно, либо преднамеренно (при фагоцитозе бактерий, например,) попавшие в клетку субстраты. Такие включения клетка лизирует с помощью своей лизосомальной системы, а оставшиеся частицы выводит (экскретирует) во внешнюю среду. В более редких случаях попавшие в клетку агенты остаются неизменными и могут не подвергнуться экскреции - такие включения более правильно именовать чужеродными (хотя чужеродными для клетки являются и включения, которые она лизирует).
Пигментные включения хорошо выявляются как на светооптическом, так и на ультрамикроскопическом уровнях. Очень характерный вид они имеют на электронных микрофотографиях - в виде осмиофильных структур разных размеров и формы. Данная группа включений характерна для пигментоцитов. Пигментоциты, присутствуя в дерме кожи, защищают организм от глубокого проникновения опасного для него ультрафиолетового излучения, в радужке, сосудистой оболочке и сетчатке глаза пигментоциты регулируют поток света на фоторецепторные элементы глаза и предохраняют их от перераздражения светом. В процессе старения очень многие соматические клетки накапливают пигмент липофусцин, по присутствию которого можно судить о возрасте клетки. В эритроцитах и симпластах скелетных мышечных волокон присутствуют соответственно гемоглобин или миоглобин - пигменты-переносчики кислорода и углекислоты.
