Клеточный уровень

Цитолемма

Барьер, окружающий цитоплазму клетки

Цитозоль

Жидкость внутри клетки, в которой плавают органеллы и происходят метаболические процессы; в основном вода и в ней растворенные ионы, белки/липиды/углеводы/$АТФ$

Органеллы

“Органы” клетки, внутренние ее части, имеющие определенную форму и функции

Диффузия

пассивный процесс беспорядочного смешивания частиц, за счет обладания ими определенного заряда и изменяющейся концентрации; происходит от области высокой концентрации к области низкой.

Осмос

Вид диффузии, когда вода перемещается через цитолемму туда, где концентрация раствора выше, чтобы ее разбавить

Цитоскелет

"кости" клетки, придают ей форму и удерживают в нужной позиции; сеть белковых филаментов

Микротрубочки

Самые толстые полые нити цитоскелета, состоят из тубулина.

• Аксонный транспорт веществ

• Деление клеток (у зрелых нейронов почти не работает)

Нейрофиламенты

Средние по толщине нити цитоскелета.

• Опора и поддержание формы аксона и дендритов (арматура).

• Медленный аксонный транспорт

• Маркер зрелых нейронов, их много в длинных аксонах.

Расположение: в аксоне идут продольно (вдоль отростка)

Микрофиламенты

Самые тонкие нити цитоскелета, состоят из актина.

• Рост и движение отростков (выдвижение «щупалец» на конце растущего аксона).

• Изменение формы дендритных шипиков — основа пластичности, обучения и памяти.

• Отвечают за то, чтобы нейрон нашёл свою цель и образовал синапс.

Типы фибрилл цитоскелета

1. Микротрубочки (20–30 нм) — транспорт.

2. Нейрофиламенты (10 нм) — опора.

3. Микрофиламенты (5 нм) — рост и пластичность.

Тигроид (вещество Ниссля)

Сильно развитая шероховатая ЭПС с активными рибосомами, отвечает за синтез специфических белков.

Центросома

Органелла из двух “бочонков”, создает микротрубочки и реснички

Лизосомы

пузырьки из аппарата Гольджи, отвечающие за расщепление

Пероксиомы

органеллы, окисляющие различные вещества + за счет ферментов нейтрализуют токсичные соединения

Протеасомы

органеллы, отвечающие за деградацию белков, путем их переработки в пептиды

Пептиды

короткие цепочки аминокислот, которые образуются при расщеплении белков

Митохондрии

органеллы, создающие $АТФ$ из кислорода

Протеом

совокупность всех белков организма (аналог генома, но на уровне функций), определяющая состояние клетки

Интроны

некодирующие последовательности ДНК в генах

Экзоны

кодирующие последовательности ДНК в генах, сохраняемые во время процессинга

Митоз

деление клеток с репликацией оригинального набора ДНК, приводящее к образованию двух идентичных дочерних клеток

Цитокинез

финальная стадия деления клетки, в ходе которой происходит разделение цитоплазмы и образование двух отдельных клеток

Мейоз

размножение половых клеток путем перемешивания хромосом

Апоптоз

генетически запрограммированная естественная смерть клетки

Некроз

смерть клетки в результате повреждения и отмирания ткани

Теломеры

концевые участки хромосом (ножки-колпачки), защищающие хромосомы от повреждения и сохраняющие генетическую информацию при делении, с возрастом стираются → процесс старения объясняется этим

Пролиферация

процесс деления и размножения клеток НОРМАЛЬНЫМ образом и скоростью, те рост тканей

Анаплазия

потеря клетками дифференциации и своей функции, своих признаков, ведущая к неограниченному росту (может сформироваться опухоль)

Дисплазия

ненормальное развитие клеток или тканей

Метаплазия

процесс замещения одного типа клеток другим, часто в ответ на раздражение или повреждение ткани

Митотичекое веретено

такая динамическая структура из микротрубочек и некоторых белков, которая при делении “разматывает” хромосомы и делит их между дочерними клетками

Натрий-калиевый насос

Ключевой механизм активного транспорта через цитолемму, который поддерживает электрический заряд клетки, перекачивая ионы против их градиента концентрации.

Транскрипция

Первый этап переноса генетической информации, в ходе которого происходит синтез молекулы РНК на матрице ДНК.

Трансляция

Этап синтеза белка, на котором информация из мРНК преобразуется в конкретную последовательность аминокислот на рибосомах.

Лиганды

молекулы-ключи, которые приходят снаружи клетки и подходят к специальным «замочным скважинам» — рецепторам на клеточной мембране. Внутрь они не заходят (чаще всего), просто садятся на рецептор снаружи. А сам рецептор меняет форму и запускает цепочку событий внутри клетки.

Чтобы называться Л, у молекулы ДОЛЖЕН БЫТЬ РЕЦЕПТОР, в который она садится как ключ в замок.

Это могут быть и нейромедиаторы, и гормоны, и искусственные - лекарства.

Второй посредник

маленькая молекула, которая рождается внутри клетки после того, как лиганд (первый) связался с рецептором. Её задача — передать и усилить сигнал от рецептора к другим частям клетки (ферментам, ядру и т.д.).

Примеры:

• цАМФ (циклический АМФ)

• Ca²⁺ (ионы кальция)

• IP₃ (инозитолтрифосфат) и другие.

Лиганд (гормон) → рецептор на мембране → внутри клетки активируется фермент, который производит цАМФ из обычного АТФ → цАМФ бежит к другим белкам и переключает их → клетка меняет своё поведение

Один лиганд может вызвать образование множества молекул цАМФ, и каждая из них запустит свою реакцию. Благодаря этому даже слабый внешний сигнал даёт сильный клеточный ответ.

Трансцитоз

Сложный процесс переноса веществ «сквозь» всю клетку, включающий эндоцитоз с одной стороны и экзоцитоз с противоположной.

Гликокаликс

«Сахарная» оболочка (антенки) на поверхности мембраны, состоящая из углеводных цепей; отвечает за межклеточное узнавание и рецепцию.

Десмосомы

Специализированные структуры, которые физически «сшивают» клетки между собой, превращая их в прочную ткань.

Кодон и Антикодон

Единицы генетического кода: кодон в мРНК определяет аминокислоту, а антикодон в тРНК обеспечивает точность сборки белка.

Буферные системы

Химические и физиологические механизмы, поддерживающие постоянство уровня $pH$ в клетке и защищающие её от резких изменений кислотности.

Шероховатая Эндоплазматическая Сеть (Ретикулум)

Сеть мембран с рибосомами, отвечающая за синтез и модификацию белков, включая гормоны (например, инсулин).

Гладкая эндоплазматическая сеть (Ретикулум)

Сеть мембранных трубочек без рибосом; синтезирует липиды (генерирует жирки), запасает $Ca^{2+}$, детоксицирует вещества и участвует в метаболизме гликогена.

Аппарат/комплекс Гольджи

Система цистерн, модифицирующая, сортирующая и упаковывающая белки и липиды в везикулы для секреции или внутреннего использования.

Инсулин

Белковый гормон, синтезируемый в ШЭПС и Гольджи поджелудочной железы; регулирует поглощение глюкозы клетками.

Виды аксонного транспорта

Ортоградный — от тела клетки к концу аксона (доставка белков, медиаторов, органелл)

Ретроградный — от конца аксона к телу клетки («сбор» веществ и сигналов).

Анаэробный катаболизм

Распад питательных веществ (глюкозы) без участия кислорода для получения энергии (АТФ). Процесс идёт в цитоплазме клетки, даёт всего 2 молекулы АТФ на 1 глюкозу + образует молочную кислоту (в мышцах) или спирт (в дрожжах). Быстро, но малоэффективно.

Аэробный катаболизм

Распад питательных веществ (глюкозы) с участием кислорода. Происходит в митохондриях, достаточно медленный процесс, но дает много АТФ: 36-38 с одной молекулы глюкозы. Образует по итогу воду и углекислый газ.

Гликолиз

Часть катаболизма (дробление), где большую молекулу глюкозы (6 углеродов) разрубают пополам. Происходит это внутри цитоплазмы, не требует кислорода. Получается 2 маленькие молекулы (пируват) и 2 АТФ -> КПД низкий. Если дальше кислорода нет, митохондрии не могут принять пируват → накапливается, и клетка превращает его в лактат, чтобы «освободить очередь» для новых порций глюкозы. Накопление лактата закисляет среду - повреждение нейронов при гипоксии.

Цикл Кребса

Часть (2ая) аэробного катаболизма (переработка отходов), где пируваты (мелко поделенная глюкоза) затаскивает внутрь митохондрии и пережевывает их в углекислый газ. При этом добывают немного АТФ и производят молекулы-переносчики энергии.

Окислительное фосфорилирование

Часть (3ья) аэробного катаболизма, где внутри митохондрии энергия от молекул-переносчиков (цикл Кребса) заставляет протоны перекачиваться наружу, а они рвутся обратно, крутят специальную турбину (фермент АТФ-синтазу), а та штампует много АТФ — около 34 молекул с одной глюкозы. Кислород в конце забирает отходы и превращается в воду.

Перекачка протонов создаёт давление, поток протонов крутит турбину → турбина делает АТФ.

Кислород нужен, чтобы забирать отработанные электроны с последнего белка цепи. Без него электроны застревают → цепь блокируется → АТФ не синтезируется → клетка переходит на гликолиз

ΔH (изменение энтальпии)

Показатель того, как изменилось тепло в ходе реакции. Если ΔH отрицательная — молекулы отдали тепло наружу, реакция согревает среду (горение дров, работа мышц). Если ΔH положительная — молекулы забрали тепло из среды, реакция охлаждает среду (растворение соды в уксусе). Распад АТФ до АДФ и фосфата — это реакция с отрицательной ΔH: выделяется энергия, которая тут же используется для работы нейрона.

ΔS (изменение энтропии)

Мера того, насколько изменился беспорядок в системе. Если ΔS положительная — беспорядок вырос, молекулы разлетелись, система стала хаотичнее. Природа это одобряет. Пример: АТФ распадается на АДФ и фосфат, из одной молекулы получается две — беспорядок растёт, поэтому реакция идёт сама. Если ΔS отрицательная — система стала упорядоченнее (сборка белка из аминокислот), сама такая реакция идти не хочет.

ΔG (свободная энергия Гиббса)

Главный критерий, отвечающий на вопрос «пойдёт ли реакция сама?». Учитывает и энергию (ΔH), и беспорядок (ΔS). Если ΔG отрицательная — реакция идёт спонтанно, без внешней помощи. Как мяч, который сам скатывается с горки. Пример: распад АТФ. Если ΔG положительная — реакция сама не пойдёт, ей нужно «помочь» энергией. Как мяч, который нужно пнуть, чтобы он закатился на горку. Пример: синтез белка или работа Na⁺/K⁺-насоса, качающего ионы против градиента.

Сопряжение реакций

Способ организма проводить «невыгодные» реакции за счёт «выгодных». Реакция с положительной ΔG (например, перекачка ионов против градиента) сама не идёт — это как закатывать мяч в гору. Но клетка «оплачивает» эту работу энергией распада АТФ, у которого ΔG отрицательная. Na⁺/K⁺-насос, синтез нейромедиаторов, упаковка везикул — всё это работает благодаря сопряжению с распадом АТФ.

АТФ (аденозинтрифосфат)

Главная «энергетическая валюта» клетки. Молекула состоит из азотистого основания (аденина), сахара (рибозы) и трёх фосфатных групп, соединённых цепочкой. Энергия запасается именно в связях между этими фосфатными группами. Разрыв связи и отщепление последнего фосфата (с образованием АДФ) высвобождает много энергии, которую клетка использует для работы: сокращения мышц, проведения нервного импульса, синтеза веществ.

АДФ (аденозиндифосфат)

Продукт распада АТФ после того, как от него отщепилась одна фосфатная группа и высвободилась энергия для клеточной работы. Содержит всего две фосфатные группы. Является «разряженной батарейкой», которую митохондрии могут снова «зарядить», присоединив к ней фосфат и превратив обратно в АТФ, используя энергию, полученную из пищи.

Фосфатная группа

Химическая «деталь», состоящая из атома фосфора, связанного с четырьмя атомами кислорода. В молекуле АТФ три такие группы соединены последовательно. Именно в связях между ними запасается энергия. Отщепление одной группы — это как выстрел: выделяется энергия, а АТФ превращается в АДФ.