Клеточные компартменты в клеточной биологии включают все закрытые части цитозоля эукариотической клетки , обычно окруженные одинарной или двойной липидной мембраной . Эти компартменты часто, но не всегда, определяют как мембраносвязанные органеллы . Формирование клеточных компартментов называется компартментализацией .
Обе органеллы , митохондрии и хлоропласты (в фотосинтезирующих организмах), представляют собой компартменты, которые, как полагают, имеют эндосимбиотическое происхождение. Другие компартменты, такие как пероксисомы , лизосомы , эндоплазматическая сеть , ядро клетки или аппарат Гольджи, не имеют эндосимбиотического происхождения. К отсекам также можно отнести более мелкие элементы, такие как везикулы , а иногда даже микротрубочки .
Считалось, что компартментализация не обнаружена в прокариотических клетках [1] , но открытие карбоксисом и многих других метаболосом показало, что прокариотические клетки способны создавать компартментализированные структуры, хотя в большинстве случаев они не окружены липидным бислоем, а чистого белкового строения. [2] [3] [4]
В целом существует 4 основных клеточных отсека:
Отсеки выполняют три основные роли. Один из них — установить физические границы биологических процессов, которые позволят клетке осуществлять различную метаболическую активность одновременно. Это может включать сохранение определенных биомолекул внутри определенной области или сохранение других молекул снаружи. Внутри мембраносвязанных компартментов разные внутриклеточные pH , разные ферментные системы и другие различия изолированы от других органелл и цитозоля. В митохондриях цитозоль имеет окислительную среду, которая превращает НАДН в НАД+. В этих случаях разделение является физическим.
Другой вариант — создать особую микросреду для пространственного или временного регулирования биологического процесса. Например, дрожжевая вакуоль обычно подкисляется переносчиками протонов на мембране.
Третья роль заключается в определении конкретных мест или сотовых адресов, для которых должны выполняться процессы. Например, фактор транскрипции может быть направлен в ядро , где он может способствовать транскрипции определенных генов . С точки зрения синтеза белка необходимые органеллы расположены относительно близко друг к другу. Ядрышко внутри ядерной оболочки является местом синтеза рибосом. Местом назначения синтезированных рибосом для трансляции белков является шероховатый эндоплазматический ретикулум (шероховатый ЭР), который связан с ядром и разделяет с ним одну и ту же мембрану. Тело Гольджи также находится рядом с отделением скорой помощи для упаковки и перераспределения. Аналогичным образом, внутриклеточная компартментализация позволяет специфическим участкам родственных функций эукариотических клеток быть изолированными от других процессов и, следовательно, эффективными.
Часто клеточные отсеки ограничены мембранной оболочкой. Эти мембраны обеспечивают физические барьеры для биомолекул. Транспорт через эти барьеры часто контролируют, чтобы поддерживать оптимальную концентрацию биомолекул внутри и снаружи отсека.
Считается, что эукариотическая клетка возникла, когда предковая клетка архей интернализовала аэробную бактерию ( протомитохондрия ). Манс и др. [5] предположили, что эволюционное развитие ядра эукариотической клетки было вызвано этим архео-бактериальным симбиозом . Было высказано предположение, что ядерная оболочка (мембрана), определяющая характеристика эукариотической клетки, возникла как адаптация для отделения исходного генома ДНК-хозяина архей от протомитохондрий, основного источника повреждающих активных форм кислорода . [6]
СМИ, связанные с разделением клеток, на Викискладе?