Перенос через мембраны частиц и высокомолекулярных соединений

Наряду с транспортом органических веществ и ионов, осуществляемым переносчиками, в клетке существует совершенно особый механизм, предназначенный для поглощения клеткой и выведения из неё высокомолекулярных соединений при помощи изменения формы биомембраны. Такой механизм называют везикулярным транспортом.

Рисунок 14.12. Типы везикулярного транспорта: 1 - эндоцитоз; 2 - экзоцитоз.

При переносе макромолекул происходит последовательное образование и слияние окружённых мембраной пузырьков (везикул). По направлению транспорта и характеру переносимых веществ различают следующие типы везикулярного транспорта:

Эндоцитоз (рисунок 14.12, 1) — перенос веществ в клетку. В зависимости от размера образующихся везикул различают:

а) пиноцитоз — поглощение жидкости и растворённых макромолекул (белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот) с помощью небольших пузырьков (150 нм в диаметре);

б) фагоцитоз — поглощение крупных частиц, таких, как микроорганизмы или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые фагосомами диаметром более 250 нм.

Пиноцитоз характерен для большинства эукариотических клеток, в то время как крупные частицы поглощаются специализированными клетками - лейкоцитами и макрофагами. На первой стадии эндоцитоза вещества или частицы адсорбируются на поверхности мембраны, этот процесс происходит без затраты энергии. На следующей стадии мембрана с адсорбированным веществом углубляется в цитоплазму; образовавшиеся локальные впячивания плазматической мембраны отшнуровываются от поверхности клетки, образуя пузырьки, которые затем мигрируют внутрь клетки. Этот процесс связан системой микрофиламентов и является энергозависимым. Поступившие в клетку пузырьки и фагосомы могут сливаться с лизосомами. Содержащиеся в лизосомах ферменты расщепляют вещества, содержащиеся в пузырьках и фагосомах до низкомолекулярных продуктов (аминокислот, моносахаридов, нуклеотидов), которые транспортируются в цитозоль, где они могут быть использованы клеткой.

Экзоцитоз (рисунок 14.12, 2) — перенос частиц и крупных соединений из клетки. Этот процесс, как и эндоцитоз, протекает с поглощением энергии. Основными разновидностями экзоцитоза являются:

а) секреция - выведение из клетки водорастворимых соединений, которые используются или воздействуют на другие клетки организма. Может осуществляться как неспециализированными клетками, так и клетками эндокринных желёз, слизистой желудочно-кишечного тракта, приспособленными для секреции производимых ими веществ (гормонов, нейромедиаторов, проферментов) в зависимости от определённых потребностей организма.

Секретируемые белки синтезируются на рибосомах, связанных с мембранами шероховатого эндоплазматического ретикулума. Затем эти белки транспортируются к аппарату Гольджи, где они модифицируются, концентрируются, сортируются, и затем упаковываются в пузырьки, которые отщепляются в цитозоль и в дальнейшем сливаются с плазматической мембраной, так что содержимое пузырьков оказывается вне клетки.

В отличие от макромолекул, секретируемые частицы малых размеров, например, протоны, транспортируются из клетки при помощи механизмов облегчённой диффузии и активного транспорта.

б) экскреция - удаление из клетки веществ, которые не могут быть использованы (например, удаление в ходе эритропоэза из ретикулоцитов сетчатой субстанции, представляющей собой агрегированные остатки органелл). Механизм экскреции, по-видимому, состоит в том, что вначале выделяемые частицы оказываются в цитоплазматическом пузырьке, который затем сливается с плазматической мембраной.

28 (1). Липопротеины крови: особенности строения, состава и функций разных классов липопротеинов. Роль в обмене триацилглицеролов и холестерола. Диагностическое значение определения уровня холестерола и липопротеинов в крови

В плазме крови можно обнаружить все типы липидов, а также продукты их превращения — свободные жирные кислоты и кетоновые тела.

Особенностью циркуляции липидов в крови, связанной с их нерастворимостью в воде, является то, что и триглицериды, и холестерин, и фосфолипиды в свободном виде в плазме крови не существуют. Они связаны с белками плазмы — апопротеинами, образуя липид-белковые комплексы, известные под названием липопротеины (или липопротеиды- оба названия равноценны).

Липопротеиды — это транспортная форма липидов в крови, водорастворимость этих комплексов обеспечивает активное включение липидов плазмы в процессы метаболизма. Все липопротеиды содержат в себе одновременно триглицериды, фосфолипиды и холестерин, но в различных количественных соотношениях.

Различаются между собой липопротеиды также по размеру комплексов, по плотности, по группам апопротеинов и величине электрического заряда апопротеинов.

В соответствии с приведенными отличиями существует три варианта классификации липопротеидов:

- по группам апопротеинов;

- по величине электрического заряда апопротеинов путем разделения липопротеинов с помощью электрофореза;

- по плотности липопротеинов, измеряемой методом ультрацентрифугирования.

Во всех трех классификациях липопротеиды подразделяются на 4 основных класса, сопоставимых между собой в различных классификациях.

Первая из названных классификаций (по группам апопротеинов) на сегодняшний день в клинической практике применения не имеет.

При разделении методом электрофореза получают следующие классы липопротеинов (в порядке продвижения их от линии старта):

- хиломикроны,

- пре-бета-липопротеины,

- бета-липопротеины,

- альфа-липопротеины.

Электрофоретическая номенклатура получила наибольшее распространение в клинической практике, так как на ней базируется классификация типов гиперлипопротеидемий по Фредериксону, принятая ВОЗ.

При ультрацентрифугировании липопротеинов разделяются в зависимости от их плотности на:

- хиломикроны,

- липопротеиды очень низкой плотности, или пре-бета-липопротеины,

- липопротеиды низкой плотности, или бета-липопротеины,

- липопротеиды высокой плотности, или альфа-липопротеины.

Данная классификация применяется наряду с электрофоретической.

Соотношение размеров липопротеидов показано на картинке:

- хиломикрон

- ЛПОНП - липопротеид очень низкой плотности

- ЛПСП - липопротеинд средней плотности

- ЛПНП - липопротеид низкой плотности

- ЛПВП - липопротеид высокой плотности

Хиломикроны состоят преимущественно из триглицеридов, причем, как мы знаем, из экзогенных триглицеридов, транспортной формой в крови которых они и являются.

Липопротеины очень низкой плотности также главным образом содержат триглицериды, но эндогенного происхождения и являются их транспортной формой в крови.

Липопротеины низкой плотности в своем составе в норме содержат до 45% холестерина, что преобладает над другими типами липидов в данном классе липопротеидов, поэтому данные липопротеины рассматривают как транспортную форму холестерина в крови.

Липопротеины высокой плотности содержат больше всего фосфолипидов и являются их транспортной формой.

В крови здорового человека, взятой натощак, содержатся только липопротеиды высокой, низкой и очень низкой плотности. Хиломикроны в ней отсутствуют. Они появляются только при нарушениях липидного обмена.

В ряде патологических состояний в крови может обнаруживаться пятый класс липопротеинов — липопротеиды промежуточной плотности. Обычно они представляют собой промежуточные продукты превращения липопротеинов очень низкой и низкой плотности. Синтезируются липопротеиды высокой и очень низкой плотности в печени, а низкой — в плазме крови из липопротеидов очень низкой плотности.

Все классы липопротеидов в большей или меньшей мере содержат холестерин. Но наиболее атерогенными из них являются ЛПНП и ЛППП. Единственный неатерогенный класс липопротеидов — это липопротеиды высокой плотности. Более того, они активно участвуют в выведении холестерина из клеток путем этерификации его, что облегчает доставку холестерина в печень, откуда он в составе желчи выводится в кишечник и удаляется из организма. Все другие классы, наоборот, транспортируют холестерин в клетки.

Кроме того, липопротеиды высокой плотности являются транспортной формой фосфолипидов в крови. Фосфолипиды способствуют поддержанию холестерина во взвешенном состоянии, препятствуя его выпадению из кровяного русла.