Основные группы органелл. Органеллы — постоянные внутриклеточные структуры, имеющие определенное строение и выполняющие соответствующие функции. Органеллы делятся на две группы: мембранные и немембранные. Мембранные органеллы представлены двумя вариантами: двумембранным и одномем-бранным. Двумембранными компонентами являются пластиды, митохондрии и клеточное ядро. К одномембранным относятся органеллы вакуолярной системы — эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли и др. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы и клеточный центр, постоянно присутствующие в клетке. Выраженность элементов цитоскелета (постоянного компонента клетки) может значительно меняться в течение клеточного цикла — от полного исчезновения одного компонента (например, цитоплазматических трубочек во время деления клетки) до появления новых структур (веретена деления).

Общим свойством мембранных органелл является то, что все они построены из липопротеидных пленок (биологических мембран), замыкающихся сами на себя так, что образуются замкнутые полости, или отсеки. Внутреннее содержимое этих отсеков всегда отличается от гиалоплазмы.


Двумембранные органеллы. К двумебранным органеллам относятся пластиды и митохондрии. Пластиды —характерные органеллы клеток автотрофных эукариотических организмов. Их окраска, форма и размеры весьма разнообразны. Различают хло-ропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием основного пигмента — хлорофилла. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого цвета). По форме хлоропласты — это овальные линзовидные тельца размером (5—10) х (2—4) мкм. В одной клетке листа может находиться 15—20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей — лишь 1 -2 гигантских хлоропласта (хроматофора) различной формы.

Хлоропласты ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней (рис. 1.8).

Клетка и клеточные органеллы

Рис. 1.8. Схема строения хлоропласта: Iнаружная мембрана; 2рибосомы; 3пластоглобулы; 4 — граны; 5 — тилакоиды; 6матрице; 7ДНК; 8 — внутренняя мембрана; 9межмембранное пространство.

Наружная мембрана отграничивает жидкую внутреннюю гомогенную среду хлоропласта — строму (матрикс). В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна) а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.


Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы —тилакоиды, или ламеллы, которые имеют форму уплощенных мешочков (цистерн). Несколько таких тилакои-дов, лежащих друг над другом, образуют грану, и в этом случае они называются тилакоидами граны. Именно в мембранах тила-коидов локализованы светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света.

Хлоропласты в клетке осуществляют процесс фотосинтеза.

Лейкопласты — мелкие бесцветные пластиды различной формы. Они бывают шаровидными, эллипсоидными, гантелевид-ными, чашевидными и т. д. По сравнению с хлоропластами у них слабо развита внутренняя мембранная система.

Лейкопласты в основном встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света (корней, корневищ, клубней, семян). Они осуществляют вторичный синтез и накопление запасных питательных веществ — крахмала, реже жиров и белков.

Хромопласты отличаются от других пластид своеобразной формой (дисковидной, зубчатой, серповидной, треугольной, ром-

бической и др.) и окраской (оранжевые, желтые, красные). Хромопласты лишены хлорофилла и поэтому не способны к фотосинтезу. Внутренняя мембранная структура их слабо выражена.


Хромопласты присутствуют в клетках лепестков многих растений (лютиков, калужниц, нарциссов, одуванчиков и др.), зрелых плодов (томаты, рябина, ландыш, шиповник) и корнеплодов (морковь, свекла), а также листьев в осеннюю пору. Яркий цвет этих органов обусловлен различными пигментами, относящимися к группе каргиноидов, которые сосредоточены в хромопластах.

Все типы пластид генетически родственны друг другу, и одни их виды могут превращаться в другие:

Клетка и клеточные органеллы

Таким образом, весь процесс взаимопревращений пластид можно представить в виде ряда изменений, идущих в одном направлении — от пропластид до хромопластов.

Митохондрии—неотъемлемые компоненты всех эукариоти-ческих клеток. Они представляют собой гранулярные или нитепо-добные структуры толщиной 0,5 мкм и длиной до 7—10 мкм.

Митохондрии ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней (рис. 1.9). Между внешней и внутренней мембранами имеется так называемое перимитохондриалъное пространство, которое является местом скопления ионов водорода Н+ Наружная митохондриальная мембрана отделяет ее от гиало-плазмы. Внутренняя мембрана образует множество впячиваний внутрь митохондрий — так называемых крист. На мембране крист или внутри нее располагаются ферменты, в том числе переносчики электронов и ионов водорода Н+, которые участвуют в кислородном дыхании.

iv>
ружная мембрана отличается высокой проницаемостью, и многие соединения легко проходят через нее. Внутренняя мембрана менее проницаема. Ограниченное ею внутреннее содержимое митохондрии {матрикс) по составу близко к цитоплазме. Матрикс содержит различные белки, в том числе ферменты, ДНК (кольцевая молекула), все типы РНК, аминокислоты, рибосомы, ряд витаминов. ДНК обеспечивает некоторую генетическую автономность митохондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра.

Клетка и клеточные органеллы

Рис. 1.9. Схема строения митохондрии: а — продольный разрез; 6схема трехмерного строения; 1внешняя мембрана; 2матрикс; 3межмембранное пространство; 4гранула; 5ДНК; 6внутренняя мембрана; 7рибосомы.

В митохондриях осуществляется кислородный этап клеточного дыхания.

Одномембранные органеллы. В клетке синтезируется огромное количество различных веществ. Часть из них потребляется на собственные нужды (синтез АТФ, построение органелл, накопление питательных веществ), часть выводится из клетки и используется на построение оболочки (клетки растений и грибов), глико-каликса (животные клетки). Клеточными секретами являются также ферменты, гормоны, коллаген, кератин и т. д. Накопление этих веществ и перемещение их из одной части клетки в другую либо выведение за ее пределы происходит в системе замкнутых цитоплазматических мембран — эндоплазматической сети, или эндоплазматическом ретикулуме, и комплексе Гольджи, составляющих транспортную систему клеток.


Эндоплазматический ретикулум был открыт с помощью электронного микроскопа в 1945 г. Он представляет собой систему разветвленных каналов, цистерн (вакуолей), пузырьков, создающих подобие рыхлой сети в цитоплазме (рис. 1.10). Стенки каналов и полостей образованы элементарными мембранами.

В клетке существует два типа эндоплазматического ретикулу-ма: гранулярный (шероховатый) и агранулярный (гладкий). Гранулярный эндоплазматический ретикулум густо усеян рибосомами, на которых осуществляется биосинтез белка. Синтезируемые белки проходят через мембрану в каналы и полости эндоплазматического ретикулума, изолируются от цитоплазмы, накапливаются там, дозревают и перемещаются в другие части клетки либо в комплекс Гольджи в специальных мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от цистерн эндоплазмати-ческого ретикулума.

Клетка и клеточные органеллы

Рис. 1.10. Схема строения шероховатого (1) и гладкого (2) эндоплазматического ретикулума.

Функции эндоплазматического ретикулума следующие:

  1. В мембранах гранулярного эндоплазматического ретикулума накапливаются и изолируются белки, которые после их синтеза могли оказаться вредными для клетки. Например, синтез гидролитических ферментов и их свободный выход в цитоплазму привел бы к самоперевариванию клетки и ее гибели. Однако этого не происходит, потому что подобные белки надежно изолированы в полостях эндоплазматического ретикулума.
  2. >
  3. На рибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума синтезируются также интегральные и периферические белки мембран клетки и некоторая часть белков цитоплазмы.
  4. Цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума связаны с ядерной оболочкой, причем некоторые из них являются прямым продолжением последней. Считается, что после деления клетки оболочки новых ядер образуются из цистерн эндоплазматического ретикулума.
  5. На мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума протекают процессы синтеза липидов и некоторых углеводов (например, гликогена).

Комплекс (аппарат) Голъджи открыт в 1898 г. итальянским ученым К. Гольджи. Он представляет собой систему плоских дисковидных замкнутых цистерн, которые располагаются одна над другой в виде стопки и образуют диктиосому. От цистерн отходят во все стороны мембранные трубочки и пузырьки (рис. 1.11). Число диктиосом в клетках варьирует от одной до нескольких десятков в зависимости от типа клеток и фазы их развития.

Клетка и клеточные органеллы

Рис 1.11. Схема строения аппарата Голъджи: 1пузырьки; 2цистерны.


К комплексу Гольджи доставляются вещества, синтезируемые в эндоплазматическом ретикулуме. От цистерн эндоплазматического ретикулума отшнуровываются пузырьки, которые соединяются с цистернами комплекса Гольджи, где эти вещества модифицируются и дозревают.

Пузырьки комплекса Гольджи участвуют в формировании цитоплазматической мембраны и стенок клеток растений после деления, а также в образовании вакуолей и первичных лизосом.

Зрелые цистерны диктиосомы отшнуровывают пузырьки или вакуоли Гольджи, заполненные секретом. Содержимое таких пузырьков либо используется самой клеткой, либо выводится за ее пределы. В последнем случае пузырьки Гольджи подходят к плазматической мембране, соединяются с ней и изливают свое содержимое наружу, а их мембрана включается в плазматическую мембрану и таким образом происходит ее обновление.

Цистерны комплекса Гольджи активно извлекают моносахариды из цитоплазмы и синтезируют из них более сложные олиго- и полисахариды. У растений в результате этого образуются пектиновые вещества, гемицеллюлоза и целлюлоза, используемые для построения клеточной стенки, слизь корневого чехлика. У животных подобным образом синтезируются гликопротеины и гликолипиды гликокаликса, вырабатываются секрет поджелудочной железы, амилаза слюны, пептидные гормоны гипофиза, коллаген.

Комплекс Гольджи участвует в образовании лизосом, белков молока в молочных железах, желчи в печени, веществ хрусталика, зубной эмали и г. п.


Комплекс Гольджи и эндоплазматический ретикулум тесно связаны между собой; их совместная деятельность обеспечивает синтез и преобразование веществ в клетке, их изоляцию, накопление и транспорт.

Лизосомы — это мембранные пузырьки величиной до 2 мкм. Внутри лизосом содержатся гидролитические ферменты, способные переваривать белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты. Лизосомы образуются из пузырьков, отделяющихся от комплекса Гольджи, причем предварительно на шероховатом эн до плазматическом ретикулуме синтезируются гидролитические ферменты.

Сливаясь с эндоцитозными пузырьками, лизосомы образуют пищеварительную вакуоль (вторичная лизосома), где происходит расщепление органических веществ до составляющих их мономеров. Последние через мембрану пищеварительной вакуоли поступают в цитоплазму клетки. Именно так происходит, например, обезвреживание бактерий в клетках крови — нейтрофилах.

Вторичные лизосомы, в которых закончился процесс переваривания, практически не содержат ферментов. В них находятся лишь непереваренные остатки, т. е. негидролизуемый материал, который либо выводится за пределы клетки, либо накапливается в цитоплазме.

Расщепление лизосомами чужеродного, поступившего путем эндоцитоза материала называетсягетерофагией. Лизосомы участвуют также в разрушении материалов клетки, например запасных питательных веществ, а также макромолекул и целых орга-нелл, утративших функциональную активность (аутофагия). При патологических изменениях в клетке или ее старении мембраны лизосом могут разрушаться: ферменты выходят в цитоплазму, и осуществляется самопереваривание клетки —автолиз. Иногда с помощью лизосом уничтожаются целые комплексы клеток и органы.


пример, когда головастик превращается в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.

Вакуоли — крупные мембранные пузырьки или полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком. Вакуоли образуются в клетках растений и грибов из пузыревидных расширений эндоплазматического ретикулума или из пузырьков комплекса Гольджи. В меристематических клетках растений вначале возникает много мелких вакуолей. Увеличиваясь, они сливаются в центральную вакуоль, которая занимает до 70—90% объема клетки и может быть пронизана тяжами цитоплазмы (рис. 1.12).

Клетка и клеточные органеллы

Рис. 1.12. Вакуоль в растительной клетке: 1вакуоль; 2цитопяаз-матические тяжи; 3ядро; 4хлоропласты.

Содержимое вакуолей —клеточный сок. Он представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ. Большинство из них являются продуктами метаболизма протопласта, которые могут появляться и исчезать в различные периоды жизни клетки.


мический состав и концентрация клеточного сока очень изменчивы и зависят от вида растений, органа, ткани и состояния клетки. В клеточном соке содержатся соли, сахара (прежде всего сахароза, глюкоза, фруктоза), органические кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая, уксусная и др.), аминокислоты, белки. Эти вещества являются промежуточными продуктами метаболизма, временно выведенными из обмена веществ клетки в вакуоль. Они являются запасными веществами клетки.

Помимо запасных веществ, которые могут вторично использоваться в метаболизме, клеточный сок содержит фенолы, танины (дубильные вещества), алкалоиды, антоцианы, которые выводятся из обмена в вакуоль и таким путем изолируются от цитоплазмы.

Танины особенно часто встречаются в клеточном соке (а также в цитоплазме и оболочках) клеток листьев, коры, древесины, незрелых плодов и семенных оболочек. Алкалоиды присутствуют, например, в семенах кофе (кофеин), плодах мака (морфин) и белены (атропин), стеблях и листьях люпина (люпинин) и др. Считается, что танины с их вяжущим вкусом, алкалоиды и токсичные полифенолы выполняют защитную функцию: их ядовитый (чаще горький) вкус и неприятный запах отталкивают растительноядных животных, что предотвращает поедание этих растений.

В вакуолях также часто накапливаются конечные продукты жизнедеятельности клеток (отходы). Таким веществом для клеток растений является щавелевокислый кальций, который откладывается в вакуолях в виде кристаллов различной формы.

В клеточном соке многих растений содержатся пигменты, придающие клеточному соку разнообразную окраску. Пигменты и определяют окраску венчиков цветков, плодов, почек и листьев, а также корнеплодов некоторых растений (например, свеклы).

Клеточный сок некоторых растений содержит физиологически активные вещества — фитогормоны (регуляторы роста), фитонциды, ферменты. В последнем случае вакуоли действуют как лизосомы. После гибели клетки мембрана вакуоли теряет избирательную проницаемость, и ферменты, высвобождаясь из нее, вызывают автолиз клетки.

Функции вакуолей следующие:

  1. Вакуоли играют главную роль в поглощении воды растительными клетками. Вода путем осмоса через ее мембрану поступает в вакуоль, клеточный сок которой является более концентрированным, чем цитоплазма, и оказывает давление на цитоплазму, а следовательно, и на оболочку клетки. В результате в клетке развивается тургорное давление, определяющее относительную жесткость растительных клеток и обусловливающее растяжение клеток во время их роста.
  2. В запасающих тканях растений вместо одной центральной часто бывает несколько вакуолей, в которых скапливаются запасные питательные вещества (жиры, белки). Сократительные (пульсирующие) вакуоли служат для осмотической регуляции, прежде всего, у пресноводных простейших, так как в их клетки путем осмоса непрерывно поступает вода из окружающего гипотонического раствора (концентрация веществ в речной или озерной воде значительно ниже, чем концентрация веществ в клетках простейших). Сократительные вакуоли поглощают избыток воды и затем выводят ее наружу путем сокращений.

Немембранные органеллы. Клеточный центр. В клетках большинства животных, а также некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников имеются центриоли. Расположены они обычно в центре клетки, что и определило их название (рис .1.13).

Клетка и клеточные органеллы

Центриоли представляют собой полые цилиндры длиной не более 0,5 мкм. Они располагаются парами перпендикулярно одна к другой (рис. 1.14). Каждая центриоль построена из девяти триплетов микротрубочек.

Основная функция центриолей — организация микротрубочек веретена деления клетки.

Центриолям по структуре идентичны базальные тельца, которые всегда обнаруживаются в основании жгутиков и ресничек. По всей вероятности, базальные тельца образуются путем удвоения цен-триолей. Базальные тельца, как и центриоли, являются центрами организации микротрубочек, входящих в состав жгутиков и ресничек.

Жгутики и реснички — органеллы движения у клеток многих видов живых существ. Они представляют собой подвижные цитоплазм этические отростки, служащие либо для передвижения всего организма (многие бактерии, простейшие, ресничные черви) или репродуктивных клеток (сперматозоидов, зооспор), либо для транспорта частиц и жидкостей (например, реснички мерцательных клеток слизистой оболочки носовых полостей и трахеи, яйцеводов и т. д.).

Жгутики эукариотических клеток по всей длине содержат 20 микротрубочек: 9 периферических дуплетов и 2 центральные одиночные. У основания жгутика в цитоплазме располагается ба-зальное тельце.

Жгутики имеют длину около 100 мкм и более. Короткие жгутики (10—20 мкм), которых бывает много на одной клетке, называются ресничками.

Скольжение микротрубочек, входящих в состав жгутиков или ресничек, вызывает их биение, что обеспечивает перемещение клетки либо продвижение частиц.

Рибосомы — это мельчайшие сферические гранулы диаметром 15—35 нм, являющиеся местом синтеза белка из аминокислот. Они обнаружены в клетках всех организмов, в том числе про-кариотических. В отличие от других органелл цитоплазмы (пластид, митохондрий, клеточного центра и др.) рибосомы представлены в клетке огромным числом: за клеточный цикл их образуется около 10 млн. штук.

В состав рибосом входит множество молекул различных белков и несколько молекул рРНК. Полная работающая рибосома состоит из двух неравных субъединиц (рис. 1.15). Малая субъедин ица имеет палочковидную форму с несколькими выступами. Большая субь-единица похожа на полусферу с тремя торчащими выступами. При объединении в рибосому малая субъединица ложится одним концом на один из выступов большой субъединицы. В состав малой субъединицы входит одна молекула РНК, в состав большой — три.

Клетка и клеточные органеллы

Рис. 1.15, Схема строения рибосомы: 1малая субъединица; 2иРНК; 3тРИК; 4аминокислота; 5большая субьединица; бмембрана эндоплазматической сети; 7синтезируемая полипептид-ная цепь.

В цитоплазме десятки тысяч рибосом расположены свободно (поодиночке или группами) или прикреплены к нитям микротрабекуляр-ной системы, наружной поверхности мембраны ядра и эндоплазматической сети. Они имеются также в митохондриях и хлоропластах.

В процессе синтеза белка рибосома защищает синтезируемый белок от разрушающего действия клеточных ферментов. Механизм защитного действия заключается в том, что часть вновь синтезируемого белка находится в каналоподобной структуре большой субъединицы.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Источник: sbio.info

Классификация органелл

Различаются органеллы:

  • По наличию или отсутствию мембраны.
  • По функциональному назначению.

Каждая из них содержит ядро, цитоплазму, митохондрии, рибосомы и лизосомы.

Растительные и животные

Отличаются по строению и выполняемым функциям. Животные структуры содержат включения, которых нет у высших растений. Для растительных характерна способность к преобразованию углерода в кислород.

Мембранные и немембранные

Мембранные органоиды имеют специальную оболочку, обеспечивающую структурную целостность клетки. Каждая такая оболочка состоит из протеинов, липидов, участвует в процессах питания, размножения, регенерации клетки.

К немембранным органеллам относятся рибосомы, центриоль, реснички, жгутики.

Одномембранные и двумембранные

Одномембранные организмы в своем строении содержат одну мембрану, которая отделяет внутреннее содержимое от внешней среды. К ним относятся: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы.

На вопрос, какие органеллы имеют двумембранное строение, следует ответить, что к ним относятся митохондрии, лейкопласты, хромопласты, хлоропласты. У них присутствует внешняя гладкая оболочка и внутренняя, образующая своеобразные выросты.

Какие органеллы есть в животной и растительной клетке?

По своему виду органеллы бывают эукариотические (растительные) и прокариотические (животные). Каждая из них имеет свою индивидуальную структуру.

Растительная клетка содержит вакуоли, пластиды, мембрану. Для животных организмов характерно наличие центриоли, плазматической мембраны.

Митохондрии

Размеры, структура и функции вариабельны. Различают митохондрии:

  • Нитевидные.
  • Чашевидные.
  • Разветвленные.
  • Спиральные.
  • Округлые.
  • Палочковидные.
  • Гантелеобразные.

Эта структурная единица состоит из двух мембран, которые отграничивают внутреннее содержимое – матрикс. В нем содержатся ДНК, гранулы с микроэлементами.

Основная функция митохондрий — выработка энергетического субстрата, синтез стероидных гормонов, липидов.

Ядро

Эукариот, прокариот имеют одно ядро, но встречаются и двухъядерные или многоядерные организмы.

Особенности строения интерфазного ядра представлены в таблице.

 

Название Особенности
Хроматин Имеет вид гранул или нитей. Состоит из дезоксирибонуклеиновых, рибонуклеиновых кислот, белков. Выделяют гетерохроматин (окрашивается красителями) и эухроматин (при световой микроскопии не различим).
Ядрышко В одном ядре содержится до 7 штук и более. Содержит хромосомы, несущие информацию о РНК.
Кариоплазма Это жидкость, находящаяся внутри ядра. Она состоит из сахаров, белков, аминокислот, свободных нуклеотидов.
Кариолемма Представляет собой мембрану, которая разделяет содержимое ядра с внутренностью клетки.

Основными функциями клеточных ядер является хранение, восстановление, передача генетической информации.

Комплекс Гольджи

Представляет собой совокупность цистерн (участки вакуолей, расположенных в виде отдельных скоплений). Эти органеллы плотно прилегают друг к другу поверхностями. От них отходят мембранные пузырьки.

Аппарат Гольджи имеет вид перевернутый стопки. Одна такая стопка называется диктиосомой. Различают проксимальный, дистальный полюс, срединную область. При разрушениях или физиологическом разделении такой пластинчатой органеллы, она распадается на несколько частей. Затем участки этой системы снова собираются вместе и превращаются в комплекс Гольджи. При этом он сохраняет все свои функции.

Эндоплазматическая сеть

Представляет собой органеллу, состоящую из канальцев, цистерн или везикул. По строению различают два варианта эндоплазматической сети:

  • Шероховатая или зернистая.
  • Гладкая.

Основными функциями эндоплазматической сети является выработка протеинов, жиров, эвакуация синтезированного белка в цистерны комплекса Гольджи, дезинтоксикация токсических веществ.

Рибосомы

Количество этих органелл достигает нескольких миллионов. В состав рибосомы входят индивидуальные белки, информационная и транспортная РНК. Рибонуклеиновая кислота определяет свойства этого органоида.

Рибосома состоит из большой и малой субъединиц. По строению малая напоминает микропалочку, в состав входит одна молекула РНК. Большая субъединица округлой конфигурации, включает в себя две молекулы РНК.

Функцией рибосом является образование специфичных для каждого организма белков, кодирование генетической информации.

Лизосомы

Данная структурная единица содержит более 40 гидролитических ферментов (протеиназа, глюкозидаза, фосфатаза). По морфологическому строению выделяют:

  • Первичные лизосомы. Они малых размеров, содержат кислую фосфатазу. Формируются на периферической зоне аппарата Гольджи.
  • Вторичные лизосомы. Представляют собой пищеварительную вакуоль. В состав входят активированные ферменты, которые непосредственно расщепляют белки, жиры, углеводы.
  • Аутолизосома. Содержат участки или целые митохондрии, пластиды, гранулы гликогена.
  • Остаточные тельца. В их состав входят ферменты, непереваренные липиды.

Главной задачей этих органелл является расщепление и переваривание макро, микромолекул внутри клетки.

Пероксисомы

Не содержат ДНК, поглощают белки, вырабатываемые рибосомами. Пероксисомы участвуют в метаболизме, расщепляют кислород, выделяют перекись водорода.

Также они принимают участие в образовании полиненасыщенных желчных кислот, холестерина, фосфолипидов. Пероксисома формирует строение миелиновой оболочки нервных волокон.

Центриоли

Представляют собой цилиндрическое образование, внутри которого содержится 9 штук слившихся тройных микротрубочек. Иногда один организм содержит несколько центриолей. Тогда они находятся под углом 90 градусов друг к другу.

Во время деления эти органеллы расходятся к полюсам и образуют веретено деления. Каждый вновь образовавшийся дочерний организм получает по одной центриоли. Такое строение способствует равномерному распределению генетического материала (ДНК).

Вокруг центриолей находится цитоскелет. Его функциями являются:

  • Деление клеток.
  • Внутриклеточное движение.
  • Равномерное распределение хромосом между новыми клетками.

Цитоплазма

Так называется внутриклеточное содержимое, содержащее органеллы, кроме ядра и вакуоли. Цитоплазма содержит дополнительные элементы: капли жира, зерна белков, углеводы, органические соли.

Этот органоид связывает все структуры в одно целое, выполняет опорную, транспортную функции.

Вакуоли

Выполняют функции:

  • Транспортная.
  • Хранение питательных веществ и воды.
  • Избавление от старых клеточных компонентов.
  • Самопереваривание.

В эукариотических организмах имеется одна центральная вакуоль.

Мембранная оболочка

Входит в состав органелл. В основе строения лежит двойной слой фосфолипидов, гликолипидов, холестерола. Благодаря этому оболочка способна впитывать жидкость. Она выполняет барьерную, транспортную функции, поддерживает постоянство внутренней среды.

Хлоропласты

По строению напоминают двояковыпуклый диск, поглощают солнечные лучи. На 75 — 80 процентов эти органеллы состоят из воды, 20 — 25% составляют сухие соединения (белки, липиды, РНК, ДНК, минеральные вещества).

Хлоропласт окружен двумембранной оболочкой. Внутри него находится однородная субстанция — строма, через которую проходят ламеллы. Они соединяются друг с другом, образуют специальные пузырьки. Выполняют функцию фотосинтеза.

Хромопласты

В состав цитоплазмы входят красящие пигменты. Хромопласты бывают желтого, красного или оранжевого цветов. Их главная функция — придание цветам и плодам растений характерной окраски.

Лейкопласты

Это структуры, характерные для органелл растений. Они бесцветны. При накоплении хлорофилла превращаются в хлоропласты.

По строению лейкопласты похожи на сферические образования, содержат внутри цитоплазмы зерна крахмала, молекулы ДНК, которые несут генетическую информацию.

Строение органелл

Растительная клетка (эукариот) состоит из:

  • Органелл движения: ресничек, жгутиков.
  • Оболочки, образующей каналы и полости на поверхности.
  • Цитоплазмы, которая представляет собой жидкую внутреннюю среду.
  • Ядра, в состав которого входит ДНК.

Строение и функции животных органелл отличаются от растительных. Прокариотические клетки — это безъядерные организмы. Они состоят только из оболочки и цитоплазмы.

Функции органелл

Каждая из органелл выполняет специфические функции. Органеллы движения обеспечивают клеточное перемещение. Благодаря пластидам лепестки растений имеют характерные цвета. Вакуоли помогают избавиться от лишней жидкости.

Эндоплазматический ретикулум синтезирует гормоны, хранит углеводы. Аппарат Гольджи сортирует и запасает сахара и протеины. Лизосомы способны расщеплять и переваривать органоиды. Рибосомы отвечают за процессы трансляции. Митохондрии обеспечивают клеточное дыхание.

Все органеллы являются важными составляющими клетки. Благодаря им поддерживается жизнедеятельность эукариотических и прокариотических организмов.

Источник: appteka.ru

Органеллы — это постоянные компоненты клетки, имеющие определенное строение и выполняющие соответствующие функ­ции. Их можно разделить на две группы: мембранные и немемб­ранные.

Мембранные органеллы.Они могут иметь одну мембрану или две.

Одномембранные органеллы. К ним относят органеллы вакуолярной системы: эндоплазматическую сеть (ретикулум), комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие вакуоли.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭР), — это система цистерн и каналов, «стенка» которых образована мембраной. Она пронизывает ци­топлазму в разных направлениях и делит ее на изолированные отсеки (компартменты). Благодаря этому в клетке осуществля­ются специфические биохимические реакции. Эндоплазматичес­кая сеть выполняет также синтетическую и транспортную функ­ции.

Различают два типа эндоплазматический сети — гранулярную, или шероховатую (зернистую), и агранулярную (гладкую). Если на поверхности эндоплазматической мембраны есть рибосомы, ее называют гранулярной, если их нет — агранулярной. На рибосомах осуществляется синтез белков. Синтезированные на гра­нулярной ЭПС белки проходят через мембрану в цистерны, где приобретают третичную структуру и транспортируются по кана­лам к месту потребления. На агранулярной ЭПС происходит син­тез липидов, стероидов.

ЭПС — основное место биосинтеза и построения мембран ци­топлазмы. Отчленяющиеся от нее пузырьки представляют исход­ный материал для других одномембранных органелл: комплекса Гольджи, лизосом, вакуолей.

Комплекс Гольджи — это органелла, обнаруженная в клетке в 1898 г. итальянским исследователем Камилло Гольджи (1844- 1926). Обычно он расположен около клеточного ядра. Наиболее крупные комплексы Гольджи находятся в секреторных клет­ках.

Основным элементом органеллы является мембрана, образу­ющая уплощенные цистерны — диски. Они располагаются друг над другом. Каждая стопка Гольджи (диктиосома) содержит от четырех до шести цистерн. Края цистерн переходят в трубочки, от которых отчленяются пузырьки (пузырьки Гольджи), транспор­тирующие заключенное в них вещество к месту его потребления. Отчленение пузырьков происходит на одном из полюсов комп­лекса. Со временем это приводит к исчезновению цистерны. На противоположном полюсе комплекса осуществляется сборка но­вых дисков-цистерн. Они формируются из пузырьков, которые от­почковались от ЭПС. Содержимое этих пузырьков, «унаследован­ное» от ЭПС, становится содержимым комплекса Гольджи, где подвергается дальнейшей переработке.

Функции комплекса Гольджи разнообразны: секреторная, синтетическая, строительная, накопительная. Одна из важнейших функций — секреторная. В цистернах комплекса Гольджи проис­ходит синтез сложных углеводов (полисахаридов), осуществляет­ся их взаимосвязь с белками, приводящая к образованию мукопротеидов. С помощью пузырьков Гольджи готовые секреты выво­дятся за пределы клетки.

В комплексе Гольджи образуется гликопротеин (муцин), пред­ставляющий важную составную часть слизи, а также воск, расти­тельный клей. Иногда комплекс Гольджи принимает участие в транспорте липидов.

В этой органелле происходит укрупнение белковых молекул. Она участвует в построении плазматической мембраны и мембран ва­куолей, формирует лизосомы.

Л и з о с о м ы (от греч. lysis — растворение, soma — тело) — пу­зырьки больших или меньших размеров, заполненные гидроли­тическими ферментами (протеазами, нуклеазами, липазами и др.).

Лизосомы в клетках — это не самостоятельные структуры, они образуются за счет активности ЭПС и комплекса Гольджи и напоминают секреторные вакуоли. Основная функция лизосом — внутриклеточное расщепление, переваривание веществ, поступивших в клетку или находя­щихся в ней, и удаление из клетки. Выделяют первичные и вторичные лизосомы (пищева­рительные вакуоли, аутолизосомы, остаточ­ные тельца).

Первичные лизосомы представляют собой пузырьки, ограниченные от цитоплазмы оди­нарной мембраной. Ферменты, находящиеся в лизосомах, синтезируются на шероховатой эндоплазматической сети и транспортируются к комплексу Гольджи. В его цистернах вещества подвергаются дальнейшим превращениям. Пузырьки с набором ферментов, отделившиеся от цистерн, называют первичными лизосомами. Они участвуют во внутриклеточном пищеварении, а иногда — секреции ферментов, которые выделяются из клетки. Это происходит, например, при замене хряща костной тканью в процессе развития, при перестройке костной ткани в ответ на повреждение. Секретируя гидролитические ферменты, остеокла­сты (клетки-разрушители) обеспечивают разрушение минераль­ной основы и органического остова матрикса кости. Накаплива­ющиеся «обломки» подвергаются внутриклеточному перевариванию. Остеобласты (клетки-строители) создают новые элемен­ты кости.

Первичные лизосомы могут сливаться с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями, образуя вторичные лизосомы. В них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем эндоцитоза, и усвоение их. Вторичные лизосомы — это пи­щеварительные вакуоли, ферменты которых доставлены с помощью мелких первичных лизосом. Вторичные лизосомы (пищева­рительные вакуоли) у простейших (амеб, инфузорий) — способ поглощения пиши. Они могут выполнять защитную функцию, когда., например, лейкоциты (фагоциты) захватывают и переваривают попавшие в организм бактерии.

Продукты переваривания поглощаются клеткой, но часть ма­териала может остаться непереваренной. Вторичные лизосомы, содержащие нерасщепленный материал, называют остаточными тельцами или телолизосомами. Остаточные тельца обычно через плазматическую мембрану выводятся наружу (экзоцитоз ).

У человека при старении организма в остаточных тельцах кле­ток мозга, печени и мышечных волокнах накапливается «пигмент старения» — липофусцин.

Аутолизосомы (аутофагирующие вакуоли) присутствуют в клет­ках простейших, растений и животных. В этих лизосом ах. происхо­дит разрушение отработанных органелл самой клетки (ЭПС, ми­тохондрий, рибосом, гранул гликогена, включений и др.). На­пример, в клетках печени среднее время жизни одной митохонд­рии — около 10 дней. После этого мембраны ЭПС окружают мито­хондрию, образуя аутофагосому. Последние сливаются с лизосомой, образуя аутофаголизосому, в которой происходит процесс распада митохондрий. Процесс уничтожения структур, ненужных клетке, называется аутофагией. Число аутолизосом возрастает при повреждениях клетки. В результате высвобождения содержимого лизосом в цитоплазму происходит саморазрушение клетки, или аутолиз. При некоторых процессах дифференцировки аутолиз мо­жет быть нормой (например, при исчезновении хвоста у голова­стика во время превращения его в лягушку). Ферменты лизосом принимают участие в аутолизе погибших клеток.

Известно более 50 генетических заболеваний, связанных с патологией лизосом. Например, в лизосомах может происхо­дить накопление гликогена, если отсутствует соответствующий фермент.

Вакуоли содержатся в цитоплазме клеток растений. Они мо­гут быть мелкими и крупными. Центральные вакуоли отделены от цитоплазмы одинарной мембраной, называемой тонопластом, и образуются из мелких пузырьков, отщепляющихся от эндоплазматической сети. Полость вакуоли заполнена клеточным соком, который представляет собой водный раствор различных неорга­нических солей, Сахаров, органических кислот и других веществ.

Центральная вакуоль выполняет функцию поддержания осмо­тического давления (тургора) в клетке. В вакуолях запасается вода, необходимая для фотосинтеза, питательные вещества (белки, са­хара и др.) и продукты обмена, предназначенные для выведения из клетки. В вакуолях откладываются пигменты, например антоцианы, определяющие окраску.

Некоторые вакуоли напоминают лизосомы. Например, белки семян запасаются в алейроновых вакуолях, которые, обезвожи­ваясь, превращаются в алейроновые зерна. При прорастании се­мян в зерна поступает вода и они снова превращаются в вакуоли. В этих вакуолях становятся активными белки-ферменты, помо­гающие расщеплять запасные белки, используемые при прора­стании семян.

Эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и ва­куоли образуют вакуолярную систему клетки, отдельные элемен­ты которой могут перезолить друг в друга при перестройке и из­менении функции мембран.

Пероксисомы — это мельчайшие пузырьки, содержащие набор ферментов. Свое название органеллы получили от перекиси водорода, промежуточного продукта в цепи биохи­мических реакций, идущих а клетке. Ферменты пероксисомы, и прежде всего каталаза, нейтрализуют токсичную перекись водо­рода (Н2О2), вызывая ее распад с выделе­нием воды и кислорода.

Пероксисомы участвуют в обменных реакциях: в метаболизме липидов, холе­стерина и др.

При генетическом нарушении у людей, когда в клетках печени и почек новорож­денного отсутствуют пероксисомы, ребе­нок живет всего несколько месяцев.

Двумембранные органеллы. Они представ­лены митохондриями и пластидами.

Митохондрии имеются во всех эукариотических клетках. Числа, размеры и форма их в клетке различны и непостоянны. Митохондрии могут иметь вытянутую, округлую, спиральную, палоч­ковидную формы. В клетках, нуждающихся в большом количестве энергии, митохондрий много. Например, в одной клетке печени их может быть около 1000.

Локализация митохондрий различна. Обычно они скапливают­ся вблизи тех участков цитоплазмы, где велика потребность в энер­гии АТФ. Например, в скелетных мышцах митохондрии находятся вблизи миофибрилл.

Каждая митохондрия окружена двумя мембранами. Наружная мембрана, отделяющая ее от гиалоплазмы, гладкая. Между на­ружной и внутренней мембранами находится межмембранное про­странство. Внутренняя мембрана, ограничивающая матрикс ми­тохондрий, образует многочисленные складки (кристы). Чем боль­ше крист присутствует в митохондрии, тем интенсивнее протека­ют окисдительно-восстановительные процессы. Например, мито­хондрии клеток сердечной мышцы содержат втрое больше крист, чем митохондрии клеток печени.

Основная функция митохондрий связана с окислением орга­нических соединений и использованием энергии, которая осво­бождается при их распаде, для синтеза молекул АТФ.

В матриксе митохондрий находятся различные ферменты, коль­цевая молекула ДНК, рибосомы, РНК. На митохондриальных рибосомах синтезируются белки, специфические для органеллы. Митохондрии относятся к полуавтономным органеллам.

На внутренней мембране присутствуют белки, катализиру­ющие окислительно-восстановительные реакции в дыхательной цепи, ферменты, участвующие в синтезе АТФ, и специфические транспортные белки.

Наружная мембрана содержит ферменты, участвующие в син­тезе митохондриальных липидов.

Митохондрии называют энергетическими станциями клетки В них происходит окисление органических веществ, благодаря чему освобождается заключенная в веществах энергия. Она необходима для осуществления всех жизненных процессов в клетке, в том числе и процессов восстановления (например, синтеза АТФ из АДФ (аденозиндифосфорной кислоты)). В результате энергия, которая вы­делилась при разложении веществ, вновь переходит в связанную форму в молекуле АТФ.

АТФ транспортируется ко всем участкам клетки, где необхо­дима энергия. Эта энергии заключена в молекуле АТФ в виде макроэргических связей и выделяется при превращении АТФ в АДФ Последняя снова поступает в митохондрии, где в ходе восстано­вительных реакций переходит в АТФ. связав энергию, освобож­денную при окислении веществ.

Окислительно-восстановительные процессы в митохондриях протекают ступенчато при участии окислительных ферментов. Эти процессы обусловлены переходом энергии химических связей, заключенной в веществах, в макроэргическую связь в молекуле АТФ, которая синтезируется при использовании освобождающейся энергии из АДФ и фосфата.

Митохондрии делятся путем фрагментации, или поперечного деления, на более короткие.

Пластиды — это органеллы, присутствующие в раститель­ных клетках. Различают три вида пластид: хлоропласты, хромо­пласты и лейкопласты .

Хлоропласты осуществляют фотосинтез, ограничены дву­мя мембранами — внешней и внутренней. Между мембранами есть межмембранное пространство. В хлоропластах содержится зеленый пигмент — хлорофилл, находящийся в системе мембран, кото­рые погружены во внутреннее содержимое пластид — строму, или матрикс.

В строме хлоропластов находятся плоские мембранные струк­туры, называемые ламеллами, Последние лежат параллельно друг другу и связаны между собой. Две соседние мембраны, соединяясь концами, формируют замкнутые плоские мембранные структуры в форме диска — тилакоиды, содержащие внутри жидкость. Уло­женные в стопки тилакоиды образуют граны. Число тилакоидов в одной гране варьирует от нескольких единиц до 50 и более. В гране тилакоиды тесно сближены друг с другом. В состав граны кроме замкнутых дисков тилакоидов входят участки ламелл. Отдельные граны хлоропласта связаны между собой ламеллами стромы.

Число гран в хлоропластах может достигать 40 —60. В мембран­ных структурах хлоропластов присутствуют пигменты: зеленые (хлорофиллы А и В), желто-оранжевые (ксантофилл и каротин) и другие ферменты, синтезирующие АТФ, и переносчики элект­ронов.

В строме хлоропластов находятся кольцевые молекулы ДНК, рибосомы, РНК, различные ферменты.

Пластиды, как и митохондрии, способны к синтезу собствен­ных белков. Они относятся к полуавтономным органеллам. В хлоропластах происходит фотосинтез, в результате которого связы­вается углекислый газ, выделяется кислород и образуются орга­нические вещества.

В процессе фотосинтеза выделяют две стадии: световую и темновую. Первая стадия происходит на свету при участии хлорофил­ла. Присутствующий в гранах хлоропластов хлорофилл принимает участие в поглощении энергии солнечного света и превращении ее в энергию химических связей в веществах. В результате ряда реакций накапливается энергия, выделяется кислород. В темновой стадии, протекающей в строме без участия света, полученная энер­гия используется в реакциях восстановления СО2 и с помощью ферментов осуществляется синтез углеводов. Хлоропласты способ­ны к делению.

Хромопласты — это окрашенные пластиды, в фотосинтезе не участвуют. Окраска пластид обусловлена присутствием крас­ных, желтых и оранжевых пигментов.

Хромопласты образуются из хлоропластов или редко — из лейкопластов (например, в моркови). Присутствие хромопластов в лепестках цветов и плодах обусловливает яркость их окраски и способствует привлечению насекомых — опылителей цветов, а также животных — распространи телей плодов.

Лейкопласты бесцветны, Они не содержат пигментов, но приспособлены для хранения запасов питательных веществ, на­пример крахмала. Лейкопластов особенно много в корнях, семе­нах, корневищах и клубнях, они отличаются от хлоропластов тем, что содержат мало ламелл, но под влиянием света способ­ны образовывать тилакоидные структуры и приобретать зеленую окраску. Например, картофель может позеленеть, если его хра­нить на свету.

Немембранные органеллы. Такими органеллами считают рибо­сомы, клеточный центр, характерный для животных клеток, мик­ротрубочки и микрофиламенты.

Рибосомы относят к немембранным органеллам клетки. На их поверхности происходит соединение аминокислотных остат­ков в полипептидные цепочки (синтез белка). Рибосомы очень малы и многочисленны.

Каждая рибосома состоит из двух частей: малой и большой субъединиц. В первую входят молекулы белка и одна молекула рибосомальной РНК (рРНК), во вторую — белки и три молекулы рРНК . Белок и рРНК в равных количествах по массе участвуют в образовании рибосом. Рибосомальная РНК синтези­руется в ядрышке.

В синтезе белка кроме рибосом принимают участие матричная, или информационная, РНК (мРНК или иРНК) и транспортная РНК (тРНК). Матричная РНК несет генетическую информацию о синтезе белка от ядра. Эта информация закодирована в последова­тельном расположении нуклеотидов в молекуле мРНК. Последняя присоединяется к поверхности малой субъединицы. Транспортная РНК достав­ляет из цитоплазмы к рибосоме необхо­димые аминокислоты, из которых стро­ится полипептидная цепь. В растущей по­липептидной цепи каждая аминокисло­та занимает соответствующее место, что определяет качества синтезируемого бел­ка. В процессе синтеза белка рибосома перемещается вдоль мРНК.

В синтезе одной полипептидной цепочки принимают участие много рибосом, соединенных последовательно друг с другом мРНК. Такой комплекс из рибосом называют полирибосомой (или по­лисомой). Рибосомы удерживают в нужном положении аминокис­лоты, мРНК, тРНК до тех пор, пока между соседними амино­кислотами не образуется пептидная связь.

Рибосомы могут свободно находиться в цитоплазме или быть связанными с эндоплазматической сетью, входя в состав шерохо­ватой ЭПС.

Белки, образовавшиеся на рибосомах, соединенных с мембра­ной ЭПС, обычно поступают в ее цистерны. Белки, синтезируе­мые на свободных рибосомах, остаются и гиалоплазме. Например, на свободных рибосомах синтезируется гемоглобин в эритроцитах.

В митохондриях, пластидах и клетках прокариот также присут­ствуют рибосомы.

Клеточный центр располагается около ядра и состоит из парных центриолей и центросферы .

Центриоли характерны для животных клеток. Они отсутствуют у высших растений, низших грибов и некоторых простейших Цен­триоли окружены зоной более светлой цитоплазмы, от которой радиально отходят тонкие фибриллы (центросферы).

В интерфазных клетках присутствуют две центриоли, располо­женные под прямым углом друг к другу.

Перед делением ядра в синтетическом периоде центриоли удваиваются. В начале митоза к полюсам клетки направляются по две центриоли. Они принимают участие в формировании веретена деления, состоящего из микротрубочек.

Основу центриолей составляют девять триплетов микротру­бочек (9 + 0), расположенных по окружности и образующих по­лый цилиндр. Триплеты микротрубочек по кольцу объединены фибриллами. Радиальные фибриллы от каждого триплета отхо­дят к центру, где они соединяются друг с другом. Цен­триоли участвуют в организации цитоплазматических микротру­бочек.

Микротрубочки и микрофиламенты относятся к немембранным органеллам.

Микротрубочки — это тончайшие трубочки диаметром 24 нм, стенки которых образованы белком тубулином. Глобулярные субъ­единицы этого белка располагаются по спирали. Микротрубочки определяют направление перемещения внутриклеточных компо­нентов, в том числе расхождение хромосом к полюсам клетки при делении ядра. Они участвуют в образовании «цитоскелета».

Микрофиламенты представляют собой тонкие нити диаметром 6 нм, состоящие из белка актина, близкого тому, который содер­жится в мышцах. Эти нити, как и микротрубочки, являются эле­ментами цитоскелета. Они образуют кортикальный слой под плаз­матической мембраной.

Кроме микротрубочек, присутствующих в цитоплазме, в клет­ке имеются микротрубочки, формирующие центриоли клеточно­го центра, базальные тельца, реснички и жгутики.

Базальные тельца лежат в цитоплазме в основании ресничек и жгутиков и служат для них опорой. Каждое тельце пред­ставляет собой цилиндр, образованный девятью триплетами мик­ротрубочек (9 + 0). Базальные тельца способны восстанавливать реснички и жгутики после их потери.

Реснички и жгутики можно отнести к органеллам спе­циального назначения. Они встречаются в клетках ресничного эпи­телия, в сперматозоидах, у простейших, зооспор водорослей, мхов, папоротников и т.д.

Клетки, имеющие реснички или жгутики, способны двигаться или обеспечивать движение тока жидко­стей вдоль их поверхности.

Реснички и жгутики представля­ют собой тонкие цилиндрические выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной. В основании находятся базальные тельца. На поперечном срезе реснички или жгу­тика видно, что по периметру рас­полагаются 9 пар микротрубочек и одна пара в центре (9 + 2). Между соседними периферическими парами имеются перемычки. От каждой периферийной пары к цент­ральной направлены радиальные нити (спицы).

Ближе к основанию реснички и жгутика центральная пара мик­ротрубочек обрывается и замещается полой осью. Периферичес­кие пары, проникая в цитоплазму, приобретают третью микро­трубочку. В результате образуется структура, характерная для базального тельца.

Жгутики отличаются от ресничек длиной.

К органеллам специального назначения относят также миофибриллы мышечных волокон, нейрофибриллы нервных клеток.

Включения. В цитоплазме клеток присутствуют включения — непостоянные компоненты. Они выполняют трофическую функ­цию, например, запасая питательные вещества в виде капель жира, глыбок гликогена; секреторную, подготавливая различные био­логически активные вещества к выведению из клетки; пигмент­ную, окрашивая некоторые ткани и органы. Например, в. орга­низме могут присутствовать некоторые пигменты (гемоглобин, липофуцин) и др. Включения синтезируются в клетке и использу­ются в процессе обмена.

 

Источник: studopedia.info