Органеллы (органоиды) клетки

Что такое органеллы (органоиды) клетки

 

Если дать определение органеллам или органоидам клетки, то это – компоненты, существование которых жизненно необходимо клетке. И это постоянные компоненты. Все они располагаются внутри клетке в ее цитоплазме.

 

Функции органелл клетки

 

Функции органелл очень разнообразны. Это и самое простое – накопление воды и питательных веществ. И сложная, а главное очень важная функция – распределение генетического материала при делении клетки таким образом, чтобы получившиеся клетки были генетическими близнецами.

Функции каждой органеллы мы рассмотрим дальше.

 

Виды органелл клетки

 

Все органеллы клеток делятся на два типа: мембранные и немембранные. По самому названию понятно, что в первом случае органелла будет иметь оболочку или клеточную мембрану (иногда и не одну), а во втором случае – нет.

 

 

Мембранные органеллы клетки

 

 

Данная категория органелл делится на две группы, по количеству мембран, входящих в ее строение.

 

К одномембранным относят:

  • эндоплазматический ретикулум или эндоплазматическая сеть
  • аппарат Гольджи;
  • лизосомы;
  • плазматическую мембрану.

 

К двумембранным:

  • митохондрии;
  • пластиды;
  • клеточное ядро.

 

Итак, рассмотрим подробнее особенности строения и назначение каждой органеллы эукариотической клетки.

 

 

Эндоплазматический ретикулум (ЭР)

 

 

Эндоплазматический ретикулум или эндоплазматическая сеть (оба названия правильные). По своей структуре эта органелла представляет собой замкнутую, достаточно протяженную мембранную структуру. Основу ее составляют так называемые цистерны – система полостей и мешочков в форме трубочек.

 

Cell Organelles

 

Часть ЭР, расположенная рядом с ядром, взаимодействует с его мембраной (оболочкой).

 

 

Эндоплазматический ретикулум бывает двух видов: шероховатый и гладкий.

 

Главная морфологическая особенность шероховатого ЭР в том, что его мембраны буквально усеяны рибосомами. Гладкий ЭР не имеет такой особенности.

 

Шероховатый ЭР является местом, где активно синтезируется белок. Белки, которые войдут в состав мембран, лизосом или будут выделяться из клеток как секрет – синтезируются именно на этом ЭР. Все остальные формы белков синтезируются на рибосомах, которые не связаны с ретикулумом и находятся в цитоплазме.

 

Все белки, образованные здесь, обязательно модифицируют или созревают. Проходят посттрансляционные модификации. После этого, они либо остаются внутри шероховатого ЭР как белки мембран, либо с помощью транспортных везикул (пузырьков) отправляются в аппарат Гольджи.

 

Кроме аппарата Гольджи везикулы могут перенести модифицированные (созревшие) белки и в другие части клетки, например, в лизосомы, цитоплазматические мембраны. Они могут высвободить вещества и в межклеточное пространство с помощью секреторных пузырьков.

 

Все эти транспортные потоки могут быть как конститутивными, т.е. происходящими постоянно, так и регуляторными, т.е. «запускаться» с помощью химических сигналов.

 

Гладкий ЭР не занимает такого объема, как шероховатый. Его немного и в основном он находится в клетках, в которых активно идет процесс обмена липидов (жиров).

 

В целом – это очень интересное образование. На мембранах этого ретикулума идет синтез фосфолипидов. Здесь же синтезируются части стероидных гормонов и холестерина.

 

Еще одна специфическая функция гладкого ЭР – он функционирует как депо ионов Са2+, особенно в клетках мышечных тканей.

 

 

Аппарат Гольджи

 

 

Это органелла растительных и животных клеток. Впервые она была обнаружена итальянским ученым Камилло Гольджи в 1898 году и названа его именем. Эта органелла важна для правильной жизнедеятельности клетки и организма в целом.

 

 

Также как ЭР, аппарата Гольджи представляет собой систему мембран, собранных определенным образом. Они напоминают стопки цистерн, мешочков и полостей, которые образовываются в результате слияния двух мембран. Такая стопка имеет свое название – диктиосома. Число диктиосом в органелле может быть от 4 до 7.

 

 

Весь аппарат Гольджи по своей структуре и функции делится на 3 отдела:

  • цис-отдел осуществляет фосфорилирование белков;
  • медиальный или срединный отдел – происходит сортировка и модификация веществ;
  • транс-отдел отвечает за синтез полисахаридов. Здесь же идет образование трех групп белков – секреторных, регенерационных и лизосомных. Отсюда же идет выход из клетки сформировавшихся пузырьков.

 

 

Таким образом аппарата Гольджи выполняет три основные функции. Первая, и самая главная – это синтез секретов (вещества желез организма), которые потом выделяются железой наружу. Поскольку в большинстве случаев – это белки, то аппарат Гольджи модифицирует первичные, так называемые незрелые белки, в готовые секреты.

 

 

Вторая функция – это производство гликолипидов, которые входят в состав нервной ткани и всех клеточных мембран.

 

 

И третья функция – это производство лизосом. Аппарата Гольджи формирует первичные лизосомы – своеобразный пузырек с содержащимися внутри ферментами. Уже выйдя в плазму клетки, они сливаются с другими веществами (жидкими или твердыми) и превращаются во вторичные лизосомы.

 

 

Лизосомы

 

 

Первым выявил лизосомы и стал их изучать бельгийский биохимик Кристиан де Дюв в 1955 году. Это органеллы, похожие на небольшие мешочки, диаметром от 0,2 до 2,0 мкм. Заполнены они кислым содержимым, состоящим из гидролитических ферментов. На сегодня классифицировано 60 видов этих ферментов.

 

 

Мембрана лизосом достаточно прочная, чтобы не допустить попадание внутреннего содержимого в клетку.

 

 

В эукариотических клетках животных организмов могут находиться сотни лизосом. А вот в растительных клетках их нет. Еще одно интересное исключение среди лизосом – это эритроциты.

 

 

Основная задача лизосом – это внутриклеточное расщепление биологических полимеров, т.е. белков, углеводов и липидов.

 

Лизосомы по своей функции делятся на 2 группы:

  • гетеролизосомы, они переваривают вещества, которые захватывает клетка путем фагоцитоза или пиноцитоза – поглощение твердых частиц или жидкостей;
  • аутолизосомы разрушают свои внутриклеточные структуры.

 

 

Митохондрии

 

Митохондрии — это особый органоид клетки, ее аккумулятор, ее постоянный источник энергии – энергетическая станция. По размерам, это очень мелкая органелла, но значение ее большое.

 

Митохондрии не встречаются в клетках простейших организмов, бактерий и организмов, которые живут без использования кислорода. В некоторых клетках может находиться одна митохондрия, а в клетках сердечной мышцы или мозга их может быть до 1000 штук.

 

Митохондрии в своем строении имеют: внешнюю, внутреннюю оболочки, межмембранное пространство между ними и матрикс. Каждая из этих частей выполняет свою функцию.

 

Внешняя мембрана, во-первых, отделяет внутреннее содержимое митохондрии от цитоплазмы клетки. А во-вторых, в ней находятся каналы, которые обеспечивают ионный и молекулярный обмен.

 

Внутренняя мембрана состоит из белков и липидов. В ней нет пор, но она образует многочисленные выросты – кристы. На мембранах крист идут процессы окисления органики до CO2  с высвобождением энергии. Эта энергии сохраняется в виде молекул АТФ. Энергия этих соединений  накапливается и потом по мере необходимости, используется.

 

Межмембранное пространство и матрикс – это внутренняя среда митохондрии. Межмембранное вещество по составу напоминает цитоплазму клетки, а вот матрикс имеет зернистую структуру. Она однородна и в нем можно увидеть гранулы и нити, собранные в клубки.

 

В матриксе расположены ДНК, все виды РНК и рибосомы. Это своеобразная полуавтономная система синтеза белка. Конечно, большая часть белков поступает в органеллу из ядра.

 

Митохондрия способна самостоятельно размножаться. Для этого у нее есть свой геном. Делятся митохондрии с помощью перетяжки пополам. Частота делений митохондрий зависит от того, где располагается клетка и насколько много энергии необходимо именно в этом месте.

 

Группу митохондрий, расположенных в одной клетке называется хондриом.

 

 

Пластиды

 

 

Пластиды это органеллы, которые являются специфичными только для клеток растений. Исключение составляют большинство бактерий, грибов и некоторые виды водорослей.

 

У зеленых водорослей пластиды называются хроматофорами. Они различаются по размеру и форме. А вот у высших растений пластиды чаще всего имеют форму двояковыпуклой линзы. Количество их колеблется от 10 до 200 штук.

 

Пластиды бывают 3 видов:

  • бесцветные пластиды: лейкопласты;
  • окрашенные пластиды:
    • хлоропласты (зеленого цвета);
    • хромопласты (желтого, красного, оранжевого и других цветов).

 

Хлоропласты

 

Зеленый цвет хлоропластов связан с наличием в них зеленого пигмента — хлорофилла. Основная функция хлоропластов – это фотосинтез.

 

Но также здесь идет синтез белка, а наличие собственной ДНК дает возможность передавать свойства по наследству. Это явление называется цитоплазматической наследственностью. Как и митохондрии, пластиды способны к делению.

 

Снаружи хлоропласты покрывают две белково-липидные мембраны. В основном веществе (строме) находятся мелкие тельца — граны и мембранные каналы.

 

Граны – это круглые плоские мешочки или тилакоиды (размером 1 мкм), сложенные стопкой в виде монет. Обычно они располагаются перпендикулярно поверхности хлоропласта.

 

 

Если свет очень яркий, пластиды поворачиваются ребром к свету и выстраиваются вдоль стенок. При слабом освещении, они поворачиваются своей большей поверхностью к нему. При среднем свете они находятся в среднем положении. Таким образом, условия для фотосинтеза получается наиболее благоприятными.

 

Еще одна интересная особенность хлорофилла. Его молекула сходна с молекулой гемоглобина. Только вместо атома железа (гемоглобин) в хлорофилле содержится атом магния.

 

Хромопласты

 

 

Как ни странно, но роль хромопластов в жизни клетки растений до сих пор до конца не выяснена. Возможно, они играют определенную роль в окислительно-восстановительных процессах внутри клеток.

 

Хромопласты отличаются по цвету из-за наличия пигментных веществ (каротиноидов). Они изменяют цвет плодов, цветков и листьев. Яркие окраски привлекают насекомых – опылителей и животных. Одни опыляют растения, а другие разносят семена от материнского растения.

 

По строению хромопласты схожи с хлоропластами, но имеют разнообразную внешнюю форму.

 

 

Лейкопласты

 

 

Лейкопласты тоже двумембранные, но если наружная мембрана – гладкая, то внутренняя имеет выступы.

 

Эти органоиды клетки случат основным накопителем питательных веществ в клетках. Поэтому там, где растения накапливает вещества (клубни, плоды, корневища и т.д.) их будет больше всего.

 

В зависимости от вещества, которое накапливают лейкопласты, они делятся на 3 группы:

  • амилопласты – это склад крахмала. Этот вид лейкопластов есть во всех растительных клетках, т.к. крахмал – это углевод и является основным продуктом питания клетки. Лейкопласты некоторых растений запасают такое количество крахмала, что заполняются им полностью. Их назвали – крахмальные зерна;
  • элайопласты это лейкопласты, продуцирующие и накапливающие жиры;
  • протеинопласты – название говорит о специализации этих пластид – накопление белка.

 

Интересно, что если в растении невозможен фотосинтез, именно лейкопласты становятся основным источником питания для растений. Под действием ферментов накопленные вещества расщепляются, и растение получает питание и энергию.

 

Пластиды могут трансформироваться друг в друга. Но если лейкопласты могут перейти в хлоропласты, а хлоропласты – в хромопласты, то считается, что именно хромопласты являются последней стадией развития пластид.

 

Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.

 

 

Клеточное ядро

 

 

Ядро клетки несет наследственную информацию, которая зашифрована в наборе генов. Поэтому ядро – главный компонент клетки. Обычно оно располагается в центре, чаще всего овальной или круглой формы. Размеры ядер небольшие – до 25 мкм. Но в любом правиле есть исключение – ядра яйцеклетки рыб в диаметре 1 мм!

 

Большая часть клеток одноядерные. Но клетки некоторых тканей могут содержать и много ядер. Это, например, клетки тканей печени и мозга. А вот зрелые эритроциты совсем не имеют ядер.

 

 

Немембранные органеллы клетки

 

Это особенная категория органелл, со специфическими функциями.

Большинство ученых полагают, что предшественниками этих органелл были бактерии, то есть прокариотические клетки. В результате эволюции эти прокариоты «научились» взаимодействовать с другими клетками. Это взаимодействие было обоюдно выгодно и в результате, через огромную череду поколений, эти прокариотические клетки стали частью новых клеток, более крупных и более сложных. Они продолжали выполнять свои функции уже в составе нового образования.

 

 

Рибосомы

 

 

Эти органеллы выполняют очень важную функцию – они синтезируют белок, характерный для клетки. Именно на них идет объединение аминокислот в белковую (пептидную) цепь. Биосинтез белка идет по матричной РНК путем трансляции.

 

Рибосома – это комплекс, состоящий из 2 субъединиц – большой и малой. Сами рибосомы образуются в ядрышке.

 

 

Ядрышко

 

 

Еще одно немембранное образование, уже внутри ядра. Ядрышки очень мелкие уплотненные тельца, способные преломлять свет. Ядрышки являются местом синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.

Количество их различно в ядрах разных клеток.

 

 

Клеточный центр (центросома)

 

 

Эта органелла располагается рядом с ядром, в центре клетки. Обнаружить клеточный центр и описать его строение стало возможным только после создания электронных микроскопов. Это очень мелкая органелла, размер ее 0,3-1 мкм.

 

Основная роль клеточная центра – это распределение хромосом при таком делении клеток как митоз. Благодаря особенностям строения клеточного центра, обеспечивается равномерное распределение генетического материала между клетками.

 

Органы движения некоторых клеток по своей структуре сходны с клеточным центром.

 

Такие органоиды (органеллы) известны науке на сегодняшний день. Но наука, как и эволюция, не стоят на месте.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика