Органеллы клетки и их функции

Органеллы клетки и их функции

Основные группы органелл. Органеллы — постоянные внутриклеточные структуры, имеющие определённое 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|веретёна деления).

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

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

Хлоропласты имеют зелёный цвет, обусловленный присутствием основного пигмента — хлорофилла. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого цвета|цвета). По форме хлоропласты — это овальные линзовидные тельца|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 .

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

Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы —тилакоиды, или ламеллы, которые имеют форму уплощённых мешочков (цистерн). Несколько таких тилакои-дов, лежащих друг над другом|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|слабо развита|развита внутренняя мембранная система.

Лейкопласты в основном встречаются в клетках органов|органов, скрытых от солнечного света (корней, корневищ, клубней, семян). Они осуществляют вторичный синтез и накопление запасных|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, жёлтые, красные). Хромопласты лишены хлорофилла и поэтому не способны к фотосинтезу. Внутренняя мембранная структура их слабо|слабо выражена.

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

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

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. Между внешней и внутренней мембранами имеется так называемое перимитохондриалъное пространство, которое является местом скопления ионов водорода Н+Наружная митохондриальная мембрана отделяет её от гиало-плазмы. Внутренняя мембрана образует множество впячиваний внутрь митохондрий — так называемых крист. На мембране крист или внутри неё располагаются ферменты, в том числе переносчики электронов и ионов водорода Н+, которые участвуют в кислородном дыхании. Наружная мембрана отличается высокой проницаемостью, и многие соединения легко проходят через неё. Внутренняя мембрана менее проницаема. Ограниченное ею внутреннее содержимое митохондрии {матрикс) по составу близко к цитоплазме. Матрикс содержит различные белки|белки, в том числе ферменты, ДНК (кольцевая молекула), всё|все типы РНК, аминокислоты|аминокислоты, рибосомы, ряд витаминов. ДНК обеспечивает некоторую генетическую автономность митохондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра|ядра.

Схема строения митохондрии: а — продольный разрез; 6схема трёхмерного 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|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 её 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 разветвлённых каналов, цистерн (вакуолей), пузырьков, создающих подобие рыхлой сети в цитоплазме . 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|белка. Синтезируемые белки|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.

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

Функции эндоплазматического ретикулума следующие:

  • В мембранах гранулярного эндоплазматического ретикулума накапливаются и изолируются белки|белки, которые после их синтеза могли оказаться вредными для клетки. Например, синтез гидролитических ферментов и их свободный выход в цитоплазму привёл бы к самоперевариванию клетки и её гибели. Однако этого не происходит, потому что подобные белки|белки надёжно изолированы в полостях эндоплазматического ретикулума.
  • На рибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума синтезируются также интегральные и периферические белки|белки мембран клетки и некоторая часть белков цитоплазмы.
  • Цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума связаны с ядерной оболочкой, причём некоторые из них являются прямым продолжением последней. Считается, что после деления клетки оболочки новых ядер образуются из цистерн эндоплазматического ретикулума.
  • На мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума протекают процессы синтеза липидов и некоторых углеводов (например, гликогена).
  • Комплекс (аппарат) Голъджи открыт в 1898 г. итальянским учёным 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 . Число диктиосом в клетках варьирует от одной до нескольких десятков в зависимости от типа клеток и фазы их развития.

    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.

  • Органоиды клетки и их функции

    Органоиды клетки — постоянные клеточные структуры, клеточные органы|органы, обеспечивающие выполне­ние специфических функций в процессе жизнедеятельнос­ти клетки — хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения ве­ществ и энергии, деление, движение и др.

    К органоидам (органеллам) клеток эукариот относятся:

  • хромосомы;
  • клеточная мембрана;
  • митохондрии;
  • комплекс Гольджи;
  • эндоплазматическая сеть;
  • рибосомы;
  • микротрубочки;
  • микрофиламенты;
  • лизосомы.
  • В животных клетках присутствуют также центриоли, микрофибриллы, а в растительных — свойственные только им пластиды.

    Иногда к органоидам клеток эукариот отно­сят и ядро в целом.

    Прокариоты лишены большинства органоидов, у них имеются лишь клеточная мембрана и рибосомы, отличающиеся от цитоплазматических рибосом клеток эукариот.

    В специализированных эукариотных клетках могут быть сложные структуры, в основе которых находятся универсальные органоиды, например микротру­бочки|бочки и центриоли — главные компоненты жгутиков и ресничек. Микрофибриллы лежат в основе тоно- и нейрофибрилл. Специальные структуры одноклеточных, напри­мер жгутики и реснички (построены так же, как у клеток многоклеточных), выполняют функцию органов|органов движения.

    Чаще в современной литературе термины «органоиды» и «органеллы» употребляют как синонимы.

    Ядро

    Самая крупная органелла, заключённая в оболочку из двух мембран, пронизанную ядерными порами|порами. Со­держит хроматин — в такой форме раскру­ченные хромосомы на­ходятся в интерфазе. Содержит также струк­туру|туру, называемую яд­рышком

    Хромосомы содержат ДНК — вещество нас­ледственности.  ДНК состоит из генов, регу­лирующих всё|все виды клеточной активности. Деление ядра|ядра лежит в основе размножения клеток, а следователь­но, и процесса воспро­изведения. В ядрышке образуются рибосомы

    Эндоплазматический ретикулум (ЭР)

    Система уплощённых мембранных мешоч­ков — цистерн — в виде трубочек и пластинок. Образует единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки

    Если поверхность ЭР покрыта рибосомами, то он называется шеро­ховатым.  По цистер­нам такого ЭР транс­портируется  белок|белок, синтезированный на рибосомах. Гладкий ЭР (без рибосом) служит местом синтеза липидов и стероидов

    Рибосомы

    Очень мелкие органеллы, состоящие из двух субчастиц — большой и малой. Содержат белок|белок и РНК приблизительно в равных долях. Рибо­сомы|сомы, обнаруживаемые в митохондриях (а так­же в хлоропластах — у растений), ещё мельче

    Место синтеза белка|белка, где удерживаются в правильном положе­нии различные взаимо­действующие молеку­лы. Рибосомы связаны с ЭР или свободно ле­жат  в  цитоплазме. Много рибосом могут образовать   полисому (полирибосому), в кото­рой они нанизаны на единую нить матрич­ной РНК

    Митохондрии

    Митохондрия окруже­на оболочкой из двух мембран, внутренняя мембрана образует складки (кристы). Со­держит матрикс, в ко­тором находятся не­большое количество рибосом, одна кольце­вая молекула ДНК и фосфатные гранулы

    При аэробном дыхании в кристах происходит окислительное фосфорилирование и перенос электронов, а в матрик­се работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и в окислении жирных кислот

    Аппарат Гольджи

    Стопка уплощённых мембранных мешочков — цистерн. На одном конце стопки мешочка непрерывно образуются, а с другого — отшнуровываются в виде пузырь­ков. Стопки могут существовать в виде дискретных диктиосом, как в рас­тительных клетках, или образовывать прост­ранственную сеть, как во многих животных клетках

    Многие клеточные ма­териалы, например ферменты из ЭР, пре­терпевают модифика­цию в цистернах и транспортируются в пузырьках. Аппарат Гольджи участвует в процессе секреции, и в нём образуются лизо­сомы|сомы

    Лизосомы

    Простой сферический мембранный мешочек (мембрана одинарная), заполненный пищева­рительными (гидроли­тическими) фермента­ми. Содержимое ка­жется гомогенным

    Выполняют много функций, всегда свя­занных с распадом ка­ких-либо структур или молекул

    Микротельца

    Органелла не совсем правильной сферичес­кой формы, окружен|окружён­ная одинарной мембра­ной. Содержимое име­ет зернистую структу­ру, но иногда в нём по­падается кристаллоид, или скопление нитей

    Всё|Все микротельца со­держат каталазу — фермент, катализирую­щий расщепление пероксида водорода. Все они связаны с окисли­тельными реакциями

    Клеточная стенка, срединная пластинка, плазмодесмы

    клеточная стенка

    Жёсткая клеточная стенка, окружающая клетку, состоит из целлюлозных микро­фибрилл, погружённых в матрикс, в состав ко­торого входят другие сложные полисахари­ды, а именно гемицеллюлозы и пектиновые вещества. У некоторых клеток клеточные стен­ки претерпевают вто­ричное утолщение

    Обеспечивает механи­ческую опору и защиту. Благодаря ей возникает тургорное давление, способствующее усиле­нию опорной функции. Предотвращает осмо­тический разрыв клет­ки. По клеточной стен­ке происходит пере­движение воды|воды и мине­ральных солей. Различ­ные модификации, на­пример пропитывание лигнином, обеспечива­ют        выполнение специализированных функций

    средняя пластинка

    Тонкий слой пектино­вых веществ (пектатов кальция и магния)

    Скрепляет друг с дру­гом соединение клетки

    плазмодесма

    Тонкая цитоплазматическая нить, связываю­щая цитоплазму двух соседних клеток через тонкую пору в клеточ­ной стенке. Пора|Пора вы­стлана плазматической мембраной Сквозь по­ру проходит десмотубула, часто соединённая на обоих концах с ЭР

    Объединяют протопласты соседних кле­ток в единую непре­рывную систему — симпласт, по которой про­исходит транспорти­ровка веществ между этими клетками

    Хлоропласт

    Крупная, содержащая хлорофилл пластида, в которой протекает фо­тосинтез. Хлоропласт окружен|окружён оболочкой из двойной мембраны и заполнен студенистой стромой. В строме на­ходится система мемб­ран, собранных в стоп­ки, или граны. В ней же может отлагаться крах­мал. Кроме того, строма содержит рибосомы, кольцевую молекулу ДНК и капельки масла|масла

    В этой органелле про­исходит фотосинтез, то есть синтез сахаров и других веществ из СО2 и воды|воды за счёт световой энергии, улавливаемой хлорофиллом.  Свето­вая энергия превраща­ется в химическую

    Крупная центральная вакуоль

    Мешок, образованный одинарной мембраной, которая называется тонопластом. В вакуоли содержится клеточный сок — концентриро­ванный раствор раз­личных веществ, таких, как минеральные соли|соли, сахара|сахара|сахара, пигменты, ор­ганические кислоты|кислоты и ферменты. В зрелых клетках вакуоли обыч­но бывают большими|большими.

    Здесь хранятся различ­ные вещества, в том числе и конечные про­дукты обмена. От со­держимого вакуоли в сильной степени зави­сят осмотические свойства клетки. Иног­да вакуоль выполняет функции лизосом.

                      


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector