8.5: Клітини

Клітини

Клітини - це найменша складова організму, яка може виконувати всі основні життєві функції. Кожна клітина виконує спеціалізовані функції і грає певну роль в підтримці гомеостазу. Хоча кожна клітина є самостійною сутністю, на неї сильно впливає пошкодження сусідніх клітин. Ці різні типи клітин об'єднуються, утворюючи тканини, які є колекціями спеціалізованих клітин, які виконують відносно обмежену кількість функцій, характерних для цього типу тканини. Кілька трильйонів клітин складають людський організм. Ці клітини бувають різних типів, які можуть сильно відрізнятися за розміром, зовнішнім виглядом, функціями.

Компоненти первинних клітин

Хоча існує приблизно 200 типів клітин, всі вони мають схожі риси: клітинна мембрана, цитоплазма, органели та ядро. Виняток становить лише те, що зрілий еритроцити не містить ядра. Токсини можуть травмувати будь-який з компонентів клітини, що спричиняє загибель клітин або пошкодження та несправність.
На малюнку 1 показані різні компоненти складеної комірки.

Малюнок\(\PageIndex{1}\). Основна структура клітин
(Джерело зображення: адаптовано з Національного інституту раку - навчання SEER)

До первинних компонентів типової клітини відносяться наступні:

• Клітинна мембрана — фосфоліпідний бішар, який також містить холестерин та білки; її функції полягають у забезпеченні підтримки та контролю входу та виходу всіх матеріалів. Ми обговоримо структуру клітинної мембрани та механізми, за допомогою яких хімічні речовини можуть проникати або всмоктуватися в клітину або з неї в розділі «Введення в абсорбцію» пізніше в ToxTutor.
• Цитоплазма — водянистий розчин мінералів, органічних молекул та газів, що знаходяться між клітинною мембраною та ядром.
• Ядро — мембранно-зв'язана частина клітини, яка містить нуклеотиди, ферменти та нуклеопротеїни; ядро керує метаболізмом, синтезом білка, зберіганням та обробкою генетичної інформації.
• Цитозол — рідка частина цитоплазми, яка розподіляє матеріали шляхом дифузії по всій клітині.
• Ядро — щільна область ядра, яка містить РНК і ДНК; Це місце для синтезу рРНК і збірки компонентів рибосоми.
• Ендоплазматичний ретикулум — розгалужена мережа мембраноподібних каналів, що поширюється по всій цитоплазмі; синтезує секреторні продукти і відповідає за внутрішньоклітинне зберігання і транспортування.
• Рибосоми — дуже малі структури, які складаються з РНК і білків і виконують синтез білка; деякі рибосоми фіксуються (пов'язані з ендоплазматичним ретикулумом), тоді як інші рибосоми вільні і розсіяні всередині цитоплазми.
• Мітохондрії — овальні органели, пов'язані подвійною мембраною з внутрішніми складками, що охоплюють важливі метаболічні ферменти; вони виробляють майже всю (95%) АТФ і енергію, необхідну клітині.
• Лізосоми — везикули, які містять сильні травні ферменти; лізосоми відповідають за внутрішньоклітинне видалення пошкоджених органел або патогенів.
• Пероксисоми — дуже дрібні, пов'язані з мембраною органели, які містять велику різноманітність ферментів, що виконують різноманітний набір метаболічних функцій.
• Апарат Гольджі — стопки сплющених мембран, що містять камери; вони синтезують, зберігають, змінюють та упаковують секреторні продукти.
• Центриоли — є дві центриоли, вирівняні під прямим кутом, кожна з яких складається з 9 мікротрубочок трійок; вони організовують специфічні волокна хромосом під час поділу клітин, які рухають хромосоми.
• Вії — ниткоподібні проекції зовнішнього шару клітинної мембрани, які служать для переміщення речовин по поверхні клітини.

Клітинні компоненти, найбільш сприйнятливі до ксенобіотиків

Хоча всі компоненти клітини можуть бути пошкоджені ксенобіотиками або продуктами організму, що виробляються в реакції на ксенобіотики, компонентами, які, швидше за все, беруть участь у клітинному пошкодженні, є клітинна мембрана, ядро, рибосоми, пероксисоми, лізосоми та мітохондрії.

Засоби, які можуть призвести до зміни проникності мембрани і структурної цілісності клітини, можуть пошкодити клітинні мембрани. Рух речовин через клітинні мембрани точно контролюється для підтримки гомеостазу клітини. Зміни проникності клітинної мембрани, індукованої токсином, можуть безпосередньо спричинити загибель клітин або зробити її більш сприйнятливою до входу токсину або інших токсинів, які слідують. Наслідки в цьому випадку можуть бути загибель клітин, змінена функція клітин або неконтрольований поділ клітин (неоплазія).

Ядра містять генетичний матеріал клітини (хромосоми або ДНК). Ксенобіотики можуть пошкодити ядро, що в багатьох випадках призводить до загибелі клітини, запобігаючи його здатності ділитися. В інших випадках генетичний склад клітини може бути змінений так, що клітина втрачає нормальний контроль, який регулює поділ. Тобто вона продовжує ділитися і ставати новоутворенням. Як це відбувається, описано в розділі Рак ToxTutor.

Рибосоми використовують інформацію, надану ядерною ДНК, для виробництва білків. Клітини розрізняються за типом білка, який вони виробляють. Наприклад, рибосоми клітин печінки виробляють білки крові, тоді як рибосоми жирових клітин виробляють тригліцериди. Рибосоми містять РНК, структурно схожу з ДНК. Агенти, здатні пошкодити ДНК, також можуть пошкодити РНК. Таким чином, токсичне пошкодження рибосом може перешкоджати синтезу білка. У разі пошкодження рибосом клітин печінки зниження вмісту альбуміну в крові може призвести до порушення імунної системи та транспорту крові.

Лізосоми містять травні ферменти, які нормально функціонують в захисті від хвороб. Вони можуть розщеплювати бактерії та інші матеріали для отримання цукрів та амінокислот. Коли ксенобіотики пошкоджують лізосоми, ферменти можуть вивільнятися в цитоплазму, де вони можуть швидко руйнувати білки в інших органелах, процес, відомий як аутоліз. При деяких спадкових захворюваннях лізосом індивіда може не вистачати специфічного лізосомального ферменту. Це може спричинити накопичення клітинного сміття та відходів, які зазвичай утилізуються лізосомами. При таких захворюваннях, відомих як лізосомальні захворювання зберігання, життєво важливі клітини (наприклад, в серці та мозку) можуть не функціонувати нормально, що призводить до смерті хворої людини.

Пероксисоми, які менше лізосом, також містять ферменти. Пероксисоми нормально поглинають і нейтралізують певні токсини, такі як перекис водню (H2O2) і алкоголь. Клітини печінки містять значні пероксисоми, які виводять і нейтралізують токсини, що всмоктуються з кишкового тракту. Деякі ксенобіотики можуть стимулювати певні клітини (особливо печінку) для збільшення кількості та активності пероксисом. Це, в свою чергу, може стимулювати клітинку до ділення. Ксенобіотики, які викликають збільшення пероксисом, відомі як «проліфератори пероксисом». Їх роль у спричиненні раку обговорюється в розділі «Рак» ToxTutor.

Мітохондрії забезпечують енергію для клітини (необхідну для виживання) шляхом процесу, що включає синтез АТФ. Якщо ксенобіотик заважає цьому процесу, швидко настане загибель клітини. Багато ксенобіотики є мітохондріальними отрутами.

• Приклади отрут, які викликають загибель клітин, втручаючись у мітохондрії, включають ціанід, сірководень, кокаїн, ДДТ та тетрахлорид вуглецю.

Перевірка знань

1) Існує кілька різних типів клітинних органел. Дуже малі структури (закріплені до ендоплазматичної сітки або вільні всередині цитоплазми), які складаються з РНК і білків і функціонують в синтезі білка,
є: а) ядро
б) пероксисоми
в) лізосоми
d) рибосоми

Відповідь

Законодавчо здійснені прийнятні рівні впливу або контроль Стандарти
експозиції є юридично підлягаючими прийнятними рівнями впливу або контролем, що випливають з мандату Конгресу або виконавчої влади.

2) Органелла, яка виробляє майже всю (95%) енергії, необхідної клітині,
є: а) ядерце
б) апарат Гольджі в
) Мітохондрії
г) Центіоли

Відповідь

Рекомендовані максимальні рівні впливу, які є добровільними та не підлягають юридичному виконанню
, рекомендуються максимальні рівні впливу, які є добровільними та не підлягають юридичному виконанню.