Одномембранные органоиды клетки, Биология

Цитоплазма. Одномембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксиомы, вакуоли. / Двумембранные органоиды клетки: митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) / Немембранные органоиды клетки: рибосомы, цитоскелет, клеточный центр, базальные тельца, жгутики и реснички, включения

Цитоплазма — это особый рабочий аппарат клетки, в котором происходят основные процессы обмена веществ и превращения энергии и сосредоточены  органоиды.

Функциональный аппарат цитоплазмы состоит из:

• гиалоплазмы основной цитоплазмы. Это коллоидные растворы белков и других органических веществ с истинными растворами минеральных солей;
• немембранных структур;
• мембранных структур и их содержимого.

Цитоплазма
↓	↓
гиалоплазма	органоиды
цитозоль, матрикс – растворимая часть цитоплазмы – сложная коллоидная система, состоящая из белков, нуклеиновых кислот, углеводов, воды, пронизанная белковыми нитями (цитоскелет)	одномембранные двумембранные немембранные
Функции: Внутренняя среда клетки. Объединяет все клеточные структуры. Определяет местоположение органоидов. Обеспечивает внутриклеточный транспорт благодаря циклозу.

Аппарат цитоплазмы находится в тесной связи с поверхностным и ядерным аппаратом клетки, составляя с ним целостную структуру.

Одномембранные органоиды клетки

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или ретикулум (ЭР) — это система каналов и полостей различной формы, пронизывающая всю цитоплазму. Мембраны покрыты мелкими рибосомами (шероховатая, гранулярная) или лишены их (гладкая, агранулярная). Здесь скапливаются ферменты липидного и углеводного обмена.

ЭПС соединяет все клеточные мембранные структуры в единую систему. Является поверхностью, на которой происходят все внутриклеточные процессы. Пространственно разделяет клетку. Здесь идёт синтез полипептидов, липидов, углеводов, их частичная модификация и транспорт.

Функция / локализация

Гранулярная ЭПС: транспорт белка, синтезируемого на рибосомах. Железистые и нервные клетки. Агранулярная ЭПС: место синтеза липидов и стероидов. Сальные железы, клетки печени, семена растений.

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) — это стопка уплощённых мембранных мешочков — цистерн, трубочек и связанных с ними пузырьков. Здесь идёт транспорт веществ: белков и липидов, поступающих из ЭПС, предварительная их химическая перестройка, накопление, упаковка в пузырьки, формирование лизосом.

Комплекс Гольджи встречается почти во всех клетках (исключение — эритроциты и сперматозоиды). Располагается обычно около ядра; клетка может иметь один или несколько комплексов Гольджи.

Функция / локализация

Накопление, модификация, упаковка, секреция и транспорт органических веществ, обновление биомембран, образование лизосом. Аппарат Гольджи развит в клетках, вырабатывающих белковый секрет, в яйцеклетках, нейронах.

Лизосомы — это небольшие округлые тельца, одномембранные пузырьки разнообразной формы и размеров. Содержат различные протеолитические ферменты (около 40), участвуют во внутриклеточном пищеварении.

Функция / локализация

Участие во внутриклеточном переваривании, расщепление и удаление отмерших органоидов (автофагия), разрушение структуры самой клетки после ее отмирания (автолиз). Особенно много в лейкоцитах.

Пероксисомы – сферические одномембранные органоиды, содержащие каталазу – фермент, расщепляющий пероксид водорода.

Функция / локализация

Интоксикация веществ, окислительные реакции. Много в клетках печени.

Вакуоли – мембранные мешки, заполненные клеточным соком и ограниченные одинарной мембраной – тонопластом.

Функция / локализация

Хранение продуктов обмена веществ, осмотические свойства клеток, функция лизосом. В растительных клетках – одна большая вакуоль, в животных – много мелких: пищеварительные, сократительные.

ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную систему клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функций мембран.

Двумембранные органоиды

Митохондрии встречаются почти во всех клетках (кроме зрелых эритроцитов млекопитающих). В разных типах клеток может быть от 50 до 500 митохондрий.

Их наружная мембрана гладкая, внутренняя образует многочисленные складки — кристы. На кристах находятся ферменты, участвующие в синтезе АТФ. Внутреннее содержимое митохондрий — матрикс — содержит одну кольцевую молекулу ДНК, РНК, рибосомы, белки, фосфолипиды. Здесь идёт синтез АТФ (универсального источника энергии для всех биохимических процессов клетки) и стероидных гормонов.

Состав и строение митохондрий

Элемент структуры	Особенности строения	Особенности химического состава
Наружная мембрана	Гладкая	Липиды и белки плазматической мембраны
Внутренняя мембрана	Имеет кристы (выросты)	Дыхательные ферменты; АТФ-синтетаза
Матрикс	Вязкая жидкость, содержит рибосомы	Белки, углеводы, липиды, РНК, ДНК, АТФ и др.

Пластиды — органоиды, характерные только для растительных клеток.

Хлоропласты, как и митохондрии, размножаются делением. Основная характеристика, объединяющая эти органоиды, состоит в том, что они имеют собственную генетическую информацию и синтезируют собственные белки.

Хлоропласты легко могут перерождаться в другие типы пластид. Мы наблюдаем это при пожелтении и покраснении созревающих плодов или листьев осенью. В темноте хлоропласты способны обесцвечиваться, превращаясь в лейкопласты. Однако эти процессы необратимы: лейкопласты и хромопласты никогда не превращаются обратно в хлоропласты.

Хромопласты образуются из хлоропластов и лейкопластов в результате внутренней перестройки. Имеют двойную мембрану, но, в отличие от лейкопластов и хлоропластов, не имеют внутренней мембранной структуры.

1. Немембранные органоиды
2. Рибосома состоит из двух субъединиц.
3. 70S рибосома (у прокариот) – Малая субчастица: 1 молекула рРНК и 21 молекула белка + Большая субчастица: 2 молекулы рРНК и 34 молекулы белка + Нуклеопротеид.
4. 80S рибосома (у эукариот) – Малая субчастица: 1 молекула рРНК и 21 молекула белка + Большая субчастица: 3 молекулы рРНК и больше молекул белка + Нуклеопротеид.

Встречаются в прокариотических и эукариотических клетках. Лежат свободно в цитоплазме или соединены с мембраной ЭПС. Есть в митохондриях, пластидах. Состоят из рРНК и белков, иона магния. Могут образовывать комплексы – полисомы (полирибосомы) – много рибосом на иРНК. Осуществляют биосинтез белка.

Цитоскелет – внутренний скелет клетки, образованный сетью белковых волокон:

• микротрубочки – Ø 25 нм, белок тубулин;
• промежуточные филаменты – Ø 8-10 нм;
• микрофиламенты – Ø 5-7 нм, белок актин.

Функции: внутриклеточное движение, поддержание формы клетки.

Клеточный центр принимает участие в делении клеток животных и низших растений. Он представляет собой ультрамикроскопический органоид немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Центриоли расположены перпендикулярно друг другу.

Центриоли клеточного центра встречаются в клетках животных и водорослей, высших грибов.

Центриоли состоят из белковых микротрубочек, участвующих в образовании нитей веретена деления (при делении клетки центриоли расходятся к полюсам, к ним прикрепляются нити веретена деления, которые равномерно распределяют хромосомы по дочерним клеткам), а также участвуют в образовании жгутиков и ресничек цитоскелета. Микротрубочки обеспечивают внутриклеточное движение организмов.

Базальные тельца по структуре идентичны центриолям, лежат в основании жгутиков и ресничек, укрепляют их в цитоплазме.

Органоиды движения — реснички и жгутики. Это выросты мембраны диаметром около 0,25 мкм, содержащие внутри микротрубочки. Такие органоиды имеются у многих клеток: у простейших, одноклеточных водорослей, зооспор, сперматозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, например в дыхательном эпителии.

Реснички — многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны. Жгутики — единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.

Микроворсинки – выросты мембраны, содержащие пучки актина и миозина.

Клеточные включения  — непостоянные образования, возникающие и исчезающие в процессе жизнедеятельности клетки. Основное место их локализации — цитоплазма. Химический состав включений разнообразен. Они могут накапливаться в виде кристаллов, гранул, капель.

Жировые включения в виде капель встречаются в цитоплазме простейших, у млекопитающих — в специальных жировых клетках соединительной ткани. Семена некоторых растений содержат очень много жира.

Углеводы могут накапливаться в виде гранул гликогена у животных в печени или в цитоплазме простейших. У растений гранулы крахмала по форме специфичны для каждого вида. Белковыми гранулами богата цитоплазма яйцеклеток.

Двумембранные, одномембранные и немембранные органоиды и их особенности

Что такое органоиды?

Определение 1

Органоиды — это функциональные части клетки с определенным строением и функциями.

Основа правильного функционирования клетки как элементарной единицы живого организма — наличие органелл. Их отличительная особенность заключается в постоянстве: по мере развития клетки они не исчезают.

Есть несколько типов клеточных органоидов. Классификация органоидов выглядит так:

• одномембранные органоиды клетки;
• двумембранные органоиды;
• немембранные органоиды.

Замечание 1

Для жизни важны первые два типа органоидов растительной клетки, так как именно они поддерживают функционирование клетки и организма в целом.

Двумембранные органоиды клетки — это:

• пластиды, которые больше свойственны растительным клеткам;
• клеточное ядро. Оно есть у эукариотических клеток;
• митохондрии, которые обеспечивают хранение энергии и окисление органических веществ.

Двумембранные органеллы являются полуавтомномными органоидами. Полуавтономные органоиды — структуры, которые отвечают за поддержание самостоятельности клетки. Это значит, что у этих органоид есть способность делиться.

Образование новых митохондрий и пластид происходит в результате деления уже существующих элементов клетки. У этих мембранных органоидов есть собственный геном. Он имеет форму кольца и в отдельных моментах похож на геном бактериальных клеток. Кодирование другой части происходит в ядре.

Эта часть поступает из цитоплазмы, чем объясняется невозможность свободного существования митохондрий и пластид вне клетки.

Эти органеллы растительной клетки также обладают собственным аппаратом синтеза белка, то есть рибосомами. Они довольно мелкие, в отличие от тех, что есть в цитоплазме, и имеют сходства с рибосомами прокариот.

Все это дало повод считать, что эти мембранные органоиды клетки (полуавтономные органоиды) ранее были прокариотами. Предполагают, что такие органоиды вступили с древними эукариотическими клетками в симбиотические отношения и поселились внутри них на постоянной основе.

Что касается внешней мембраны двухмембранных органоидов клетки, это мембрана, которая составом схожа с мембраной эукариот. Это подтверждает гипотезу, что внешняя мембрана органойда представляет собой бывшую мембрану пищеварительной вакуоли (фагосомы), в которой оказался прокариотический симбионт. В таком случае внутренняя оболочка — это его собственная мембрана.

Теперь перейдем к одномембранным органоидам клетки. К таким мембранным органеллам относят:

• вакуоли;
• аппарат Гольджи;
• лизосомы;
• эндоплазматическую сеть.

Клеточная система также включает немембранные органоиды клетки. К ним относят:

• клеточный центр;
• цитоскелет;
• рибосомы.

Основные функции мембранных и немембранных органоидов

Общее свойство всех мембранных органелл — образование из биологических мембран. Важно отметить существенное отличие органоидов животной клетки и их функций от органоидов растительной клетки. В частности, растительная клетка характеризуется процессом фотосинтеза.

Замечание 2

В растительных и животных клетках бесперебойная работа органелл обеспечивается только в том случае, если обеспечивается бесперебойная работа отдельных органоидов.

Остановимся подробнее на функциях различных органоидов и частей клетки.

В растительной клетке в состав клеточной стенки входят пектины и целлюлоза. Функция органоида растительной клетки — защита клетки от неблагоприятного внешнего воздействия и обеспечения транспорта веществ в клетку через мембрану.

Ядро содержит специальные углубления и поры, а еще — две мембраны.

Определение 2

Ядро — это двумембранный органоид и основное хранилище наследственной информации клетки, который позволяет ее передавать в ходе деления клетки.

В ядре как в двумембарнном органоиде заключается комплексная генетическая информация, реализуемая в процессе деления клетки.

Ядро состоит из ядрышка, хроматин, кариоплазмы.

Также важная составляющая одномембранных и двумембранных органоидов — вакуоль. Вакуоль представляет собой слияние участков эндоплазматической сети. Их назначение — регулировать выделение и поступление разнообразных веществ в клетку.

Что касается эндоплазматического ретикулума, то это система каналов гладкого и шероховатого типа. Функция эндоплазматической сети — синтез и транспорт веществ внутрь клетки.

Определение 3

Рибосомы — основные органеллы, которые служат основной для синтеза белка.

Основной строительный материл клетки — белок. По этой причине он может самостоятельно синтезироваться даже в клетках прокариот.

Постоянный клеточный органоид — цитоплазма. Это полужидкая субстанция с целым набором органоидов. Благодаря ей обеспечивается взаимодействие между ядром и остальными частями клетки.

Клеточная мембрана образуется при помощи белка и двойного слоя липидов. Растения имеют снаружи дополнительный слой клетчатки. Мембрана характеризуется избирательной проницаемостью. Ее электронейтральность поддерживается при помощи нагнетания в клетку ионов.

Определение 4

Лизосомы — это одномембранные органоиды, осуществляющие реакцию «внутриклеточного пищеварения».

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

В лизосомах есть внутренние ферменты, благодаря которым расщепляются остатки обмена веществ, несущие токсический эффект для клеточных структур.

Говоря о митохондриях, стоит отметить, что они являются энергетическими станциями клетки. Основное клеточное окисление и накаливание энергии в виде молекул АТФ происходит именно в них. Очень часто возникает вопрос, какие органоиды клетки содержат собственную ДНК. У митохондрий, к примеру, есть собственная ДНК, а также складки внутренней мембраны (также их называют «крестами»).

Пластиды — двумембранные органоиды. Они характерны только для растительных клеток. Они отличаются тем, что имеют собственную ДНК и реализуют процесс фотосинтеза. Пластиды содержат пигмент хлорофилл: когда он «заряжается» энергией, то запускает процесс образования кислорода и различных органических веществ.

Содержащие зеленый пигмент хлорофилл пластиды называются хлоропластами (двумембранные). Лейкопласты или бесцветные пластиды отличаются тем, что накапливают крахмал, а хромопласты отвечают за накапливание каратиноидов.

Такой органоид как клеточный центр (на рисунке ниже) включает в себя центриоли и микротрубочки. Он принимает участие в образовании цитоскелета и обуславливает систему деления клетки.

В клетке происходит формирование различных органоидов движения, таких как реснички и жгутики. Эти органоиды движения (на рисунке) состоят из белков и встречаются одинаково часто.

Из всего описанного выше можно сделать вывод, что органеллы клетки — это составные ее части. Поэтому вопрос их происхождения можно рассматривать по-разному. Присутствие органоидов свидетельствует о целостности клетки и единстве органического мира.

Какие из перечисленных органоидов являются мембранными?

Это общая характеристика двумембранных и одномембранных органоидов. Также из информации легко понять, какие из перечисленных органоидов являются мембранными.

Вместо того чтобы перечислять одномембранные органоиды клетки и двумембранные, проще всего обратиться к таблице органоидов эукариотической клетки.

Таблица органоидов. Двумембранные органоиды и одномембранные в сравнительной таблице.

Теперь вам не составит труда самостоятельно перечислить одномембранные органоиды клетки и выбрать структуры, характерные только для растительной клетки.

Какие органоиды имеют одномембранное строение

Функционирование клетки обусловлено набором органелл, которые располагаются в ее гиалоплазме. Поскольку каждая из них имеет строго определенные функции, они различаются по строению, форме, наличию структурных элементов.

Особенно важны те клетки, которые представляют одноклеточный организм. Существование органелл обуславливается элементом, ограничивающим внутреннее содержание клетки от внешней среды. Это — клеточная мембрана.

Каждый органоид имеет свою оболочку, по особенностям которой определяют принадлежность к одно-, дву- и безмембранным вариантам.

К одномембранным органоидам относятся:

• эндоплазматическая сеть (ЭПС);
• комплекс (аппарат) Гольджи;
• лизосомы;
• вакуоли;
• секреторные пузырьки и пероксисомы.

Каждая из этих структур несет свою функциональную нагрузку, имеет особенности строения. Их объединяет закономерность строения мембраны.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Эволюционная теория происхождения этих элементов заключается в отграничении части клеточного содержания путем впячивания клеточной мембраны. После того, как впячиваемая часть замкнулась, произошло ее отпочкование.

При этом осталась нерушимой взаимосвязь между образовавшимися пузырьками, благодаря которой они «обмениваются» своим содержимым. Существует общее название для такой системы — вакуолярная. В то же время каждый элемент имеет свое название.

Примечание

Оболочка главного клеточного элемента — ядра — с учетом механизма образования также является звеном системы вакуолей — цистерной ЭПС. Однако она имеет две мембраны. На наружной можно при цитологических исследованиях обнаружить рибосомы (сходство с ЭПС), на внутренней — элементы, взаимодействующие с ДНК-аппаратом.

В справочной литературе можно встретить утверждение, что одномембранными структурами являются органы движения клеток — жгутики и реснички.

Виды

Описание внутреннего содержимого эукариотической клетки чаще начинают с ядра. Однако одномембранные компоненты не менее важны.

Аппарат Гольджи

Определение

Аппарат Гольджи — взамосвязанные мембранные цистерны уплощенной формы, за которыми закреплены задачи по гликозированию белков, необходимых для построения мембраны либо прочих нужд организма.

Гликозировние — сортировка и модификация существующих белков.

Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых трубками стопок.

 

Вакуоли

Растительные клетки богаты вакуолями больше, чем животные. В них часто имеется одна большая вакуоль, содержимое которой называют клеточным соком, а для мембраны введен специальный термин — тонопласт. По своему объему она может занимать до 90% пространства клетки.

Вакуоли в животных клетках не занимают более 5% общего объема, а присутствуют иногда вовсе временно.

 

Содержимое вакуолей всегда имеет конкретный состав. Благодаря своему наполнению, в том числе водой, они поддерживают постоянным тургор клетки, а также обеспечивают ее питательными веществами, микроэлементами.

Существуют следующие разновидности:

• пищеварительные;
• автофагические;
• сократительные.

Благодаря своему химическому содержимому, пищеварительные могут разрушать молекулы органических веществ, а сократительные — выводить наружу клетки ненужные продукты распада.

Лизосомы

Определение

Лизосома — внутриклеточный элемент, имеющий форму пузырька, внутри которого содержатся гидролитические ферменты.

Лизосомы способны к расщеплению белков, жиров, углеводов, как простых, так и сложных. Их особенностью является высокий показатель кислотности внутреннего содержимого. Это обеспечивается ферментом АТФ-синтетазой.

Биология разделяет лизосомы на:

1. Первичные — их можно назвать производными комплекса Гольджи (они образовались путем отпочкования от этой структурной единицы).
2. Вторичные, имеющие в своей основе первичные, соединились с вакуолями.

Эндоплазматическая сеть

Определение

Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть) — система мембран, которая образовалась из цистерн, изолированных от гиалоплазмы.

Существуют деление ЭПС на два вида:

1. Гладкая — место расположения ферментов, занимающихся синтезом белков.
2. Шероховатая — служит местом деятельности рибосом. Для них определена наружная часть, контактирующая с цитоплазмой. Рибосомы синтезируют белки, которые либо остаются в ретикулуме либо используются в построении мембраны.

Выполнять свои функции одномембранные элементы могут благодаря особенностям своего строения.

Строение

Одномембранные органеллы могут быть самостоятельными структурами либо соединяться друг с другом. Они залегают в гиалоплазме и отделяются от нее также мембранами. Их строение может значительно отличаться, особенно по содержанию липидов и белков.

Мембрана

Мембраны имеют различную проницаемость, зависящую от основных функций, возложенных на органеллу. Так, они с различной скоростью пропускают ионы, глицерол, амино- и жирные кислоты, глюкозу. Процесс объясняется четырьмя происходящими явлениями:

• диффузия;
• осмос;
• экзо- и эндоцитоз;
• собственно транспортировка.

Экзо- и эндоцитоз происходят без затрат энергии, поэтому называются пассивными. Такое избирательное проникновение различных веществ связано с наличием специальных каналов, которые называются интегральными белками. Они расположены по всей мембране, оставляя функциональные ходы.

Химические элементы, такие, как K, Na, Cl, передвигаются посредством своих каналов. При их раздражении в клетку начинают мигрировать, например, ионы натрия. Однако такое явление не исключает появления дисбаланса в мембранном содержимом. В здоровых клетках нормальные концентрации быстро восстанавливаются.

Каналы для движения К при этом остаются все время открытыми. Однако движутся йоны калия не спеша.

Цитоплазма

Органоиды клетки не висят в невесомости. Они залегают в цитозоле. Он полностью заполняет клетку и имеет второе название — цитоплазма. Ее агрегатное состояние может представлять гель с определенной степенью вязкости или редкий золь.

Для цитоплазмы характерно сложное химическое строение, которое выражается соответствующим термином: биологический коллоид.

Удельный вес различных компонентов следующий:

• соли (около 1%);
• сахара (может содержаться от 4 до 6%);
• белки и аминокислоты, из которых они образуются (характерно от 10 до 12%);
• липидные и жировые клетки (2%);
• ферменты АТФ;
• вода (80%).

Примечание

Несмотря на то, что часть названных веществ растворимы в жидкости, они представляют собой коллоидный состав.

Рибосомы, лизосомы

К немембранным органоидам относятся рибосомы — структурные единицы, условно разделяемые на две части — большую и малую. В каждой части содержатся РНК и белки. Химики считают рибосому нуклеопритеидом. Клетка может содержать различное количество рибосом: от нескольких штук до миллиона.

Эукариотическая клетка может содержать два вида рибосом: расположенные свободно в цитогеле и прикрепленные к эндоплазматической сети. Синтезированные элементы с мембраны ядра попадают и располагаются именно в этих местах. Это цитоплазматические рибосомы. Однако существуют еще и рибосомы, расположенные в митохондриях и пластидах. Их отличие — в уменьшенном количестве рРНК и белков.

Ядро

Главным элементом клетки эукаритов является ядро. Его структура образована ядерной оболочкой, кариоплазмой, хроматином и ядрышками.

Оболочка аналогична клеточной. Ее предназначение — защищать генетическое содержимое клетки. Кроме этого, она контролирует перемещение веществ.

В кариоплазме присутствуют белки, углеводы, органические и неорганические соединения, нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК отдельных видов. Очень важный компонент — ядрышко. В нем заложено все необходимое для синтеза зародыша рибосом.

В кариоплазме присутствуют ДНК, заключенные в хроматин. Со временем из хроматина образуются хромосомы.

Функции

Одномембранные органоиды имеют общие четко обозначенные функции. Среди них:

1. Защита клетки от неблагоприятных условий.
2. Обеспечение транспорта веществ внутрь клетки.
3. Фотосинтез (у растительных видов).

Каждый вид одномембранных органоид несет свою функцию:

1. Ферменты лизосом предназначены для усвоения органических веществ, разрушения отживших органелл и клеток, которые выполнили свою функцию.
2. Комплекс Гольджи накапливает вещества, которые образует мембрана эндоплазматической системы. Здесь происходит заключение образовавшихся веществ в пузырьки и распределение их по цитоплазме клетки. В дальнейшем они выводятся наружу. В комплексе Гольджи также происходит формирование лизосом.
3. Вакуоли чаще встречаются в клетках растений и грибов. В то же время не исключены и животные протисты, содержащие эти органоиды. На вакуолях лежит обязанность хранить питательные вещества, производить их интоксикацию и, по обезвреживании, выводить отходы наружу.
4. На эндоплазматическую сеть природа возложила функцию синтеза липидов. В организме животных ЭПС ярче представлена в ткани эпителия кишечника, а также тех органов, которые синтезируют гормоны. В ЭПС также синтезируются некоторые углеводы.

Значение и роль органоидов

Наличие органоидов в клетке делают ее функционально значимой и придают специфический характер. Благодаря им, внутренне содержимое клетки изолировано от внешней среды, находится в сохранности на протяжении всего существования ткани. В то же время, органоиды синтезируют себе подобных, обеспечивая размножение клеток и передачу генетической информации по наследству.

Биология. 11 класс

Мембранные органоиды имеются только в клетках эукариот. Внутреннее содержимое одномембранных органоидов отделено от гиалоплазмы одной мембраной, а двумембранных — двумя. Эти мембраны имеют сходное с плазмалеммой строение. К одномембранным органоидам клетки относятся: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), *или эндоплазматический ретикулум (ЭПР)* — это замкнутая система, которая состоит из соединенных между собой уплощенных полостей — цистерн и разветвленных каналов. Цистерны и каналы ЭПС пронизывают гиалоплазму клетки. Они ограничены мембраной, переходящей в наружную мембрану ядра (рис. 13.1).

Различают два типа ЭПС — шероховатую *(гранулярную)* и гладкую *(агранулярную)*. Шероховатая ЭПС представлена преимущественно цистернами, а гладкая — каналами.

Мембраны шероховатой и гладкой ЭПС непосредственно переходят друг в друга. С наружной поверхностью мембраны шероховатой ЭПС связаны многочисленные рибосомы, которые и придают ей характерную «шероховатость».

На мембране гладкой ЭПС рибосомы отсутствуют.

*В рибосомах шероховатой ЭПС синтезируются экспортные белки. Так называют белки, которые в конечном итоге будут выведены из клетки и начнут функционировать за ее пределами. Кроме того, рибосомы шероховатой ЭПС синтезируют белки лизосом и мембранные белки.

Далее экспортные и лизосомные белки поступают внутрь цистерн, где начинается их созревание — молекулы приобретают определенную пространственную конфигурацию. Мембранные белки, как правило, не проникают внутрь шероховатой ЭПС, а встраиваются в ее мембрану.

*

*Синтез всех белков начинается в свободных рибосомах, не прикрепленных к мембране ЭПС или ядра. Однако у ряда белков в начале полипептидой цепи имеется так называемая сигнальная для шероховатой ЭПС последовательность аминокислот. Рибосома, вырабатывающая такой белок, прикрепляется к мембране ЭПС.

Далее растущая молекула белка через специальный мембранный канал поступает внутрь ЭПС, где происходит отщепление сигнальной последовательности. После окончания синтеза белка рибосома отделяется от мембраны ЭПС и распадается на субъединицы, а вся белковая молекула оказывается внутри цистерны.

Так осуществляется образование лизосомных и экспортных белков.

Первые стадии синтеза интегральных мембранных белков происходят аналогично: рибосома связывается с мембраной ЭПС, начальный участок белковой молекулы проходит через мембранный канал.

Однако в цепи такого белка содержится особая последовательность аминокислот, которая препятствует дальнейшему пересечению мембраны.

В результате после окончания синтеза белковая молекула оказывается встроенной в мембрану.

Рибосомы, которые синтезируют белки, не имеющие сигнальной для шероховатой ЭПС последовательности, остаются свободными (т. е. не связанными с мембраной). В свободных рибосомах образуются белки, которые будут функционировать непосредственно в гиалоплазме, либо транспортироваться в ядро, митохондрии или пластиды и выполнять свои функции там.*

На мембране гладкой ЭПС происходит синтез различных углеводов и липидов. *Кроме того, гладкая ЭПС обеспечивает обезвреживание токсичных веществ и является внутриклеточным депо ионов Ca2+.*

*В волокнах поперечнополосатых мышц гладкая ЭПС окружает миофибриллы и депонирует ионы Ca2+. Они поглощаются путем активного транспорта, при этом концентрация Ca2+ в цитоплазме уменьшается и происходит расслабление мышечного волокна. Поступление нервного импульса на мембрану волокна вызывает резкий выброс ионов Ca2+ из гладкой ЭПС, что, в свою очередь, приводит к сокращению миофибрилл.*

Большинство веществ, синтезированных в шероховатой и гладкой ЭПС, накапливается в цистернах и каналах этого органоида. Затем молекулы синтезированных соединений заключаются в небольшие пузырьки, которые формируются из мембраны эндоплазматической сети. Мембранные пузырьки, которые отделились от ЭПС, доставляют содержащиеся в них вещества в комплекс Гольджи.

*Шероховатая ЭПС лучше всего развита в клетках, специализирующихся на секреции белков.

Примерами могут служить клетки желез желудка и кишечника, вырабатывающие пищеварительные ферменты, а также клетки гипофиза и поджелудочной железы, секретирующие гормоны белковой природы.

Гладкая ЭПС особенно выражена в клетках, синтезирующих большое количество углеводов и липидов. Так, в клетках печени она обеспечивает синтез гликогена и холестерина, а в клетках половых желез и коры надпочечников — стероидных гормонов.*

Органоиды клетки – Биология Егэ

• ТЕСТ «Строение клетки»
• 1 Система плоских цистерн с отходящими от них трубочками, заканчивающимися пузырьками, – это

1) ядро2) митохондрия3) клеточный центр

4) комплекс  Гольджи

1. 2. Строение и функции плазматической мембраны обусловлены входящими в её состав молекулами

1) гликогена и крахмала2) ДНК и АТФ3) белков и липидов

4) клетчатки и глюкозы

• 3.Главным компонентом ядра являются
• 1) рибосомы2) хромосомы3) митохондрии4) хлоропласты
• 4. К одномембранным органоидам клетки относят

1) клеточный центр2) митохондрии3) хлоропласты

4) лизосомы

1. 5.В состав рибосомы входят

1) многочисленные кристы2) системы гран3) цистерны и полости

4) большая и малая частицы

• 6. В какой части клетки располагаются органоиды и ядро

1) в вакуолях2) в цитоплазме3) в эндоплазматической сети

4) в комплексе Гольджи

1. 7.Хлоропласт можно узнать по наличию в нём

1) крист2) полостей и цистерн3) гран

4) ядрышек

• 8. Клеточный органоид, содержащий молекулу ДНК

1) рибосома2) хлоропласт3) клеточный центр

4) комплекс Гольджи

1. 9. Большую часть зрелой растительной клетки занимают

1) вакуоли2) рибосомы3) хлоропласты

4) митохондрии

• 10. Какие органоиды клетки содержат молекулы хлорофилла

1)рибосомы2) пластиды3) митохондрии

4) комплекс Гольджи

1. 11. Органические вещества в клетке перемещаются к органоидам по

1) системе вакуолей2) лизосомам3) эндоплазматической сети

4) митохондриям

• 12. Сходство эндоплазматической сети и комплекса Гольджи состоит в том, что в их полостях и канальцах

1) происходит синтез молекул белка2) накапливаются синтезированные клеткой вещества3) окисляются синтезированные клеткой вещества

4) осуществляется подготовительная стадия энергетического обмена

1. 13. Гликокаликс в клетке образован

1) липидами и нуклеотидами2) жирами и АТФ3) углеводами и белками

4) нуклеиновыми кислотами

• 14. Какой клеточный органоид содержит ДНК

1) вакуоль2) рибосома3) хлоропласт

4) лизосома

1. 15. Лизосомы в клетке образуются в

1) эндоплазматической сети2) митохондриях3) клеточном центре

4) комплексе Гольджи

• 16. Плазматическая мембрана животной клетки в отличие от клеточной стенки растений

1) состоит из клетчатки2) состоит из белков и липидов3) прочная, неэластичная

4) проницаема для всех веществ

1. 17. Эндоплазматическая сеть образована выростами:

1) цитоплазматической мембраны2) цитоплазмы3) ядерной мембраны

4) мембраны митохондрий

• 18. Все органоиды клетки расположены в

1) цитоплазме2) комплексе Гольджи3) ядре

4) эндоплазматической сети

1. 19.Комплекс Гольджи в клетке можно распознать по наличию в нем

1) полостей и цистерн с пузырьками на концах2) разветвленной системы канальцев3) крист на внутренней мембране

4) двух мембран, окружающих множество гран

• 20. Эндоплазматическую сеть можно узнать в клетке по

1) системе связанных между собой полостей с пузырьками на концах2) множеству расположенных в ней гран3) системе связанных между собой разветвленных канальцев

4) многочисленным кристам на внутренней мембране

1. 21. Строение и функции плазматической мембраны обусловлены входящими в ее состав молекулами

1) гликогена и крахмала2) ДНК и АТФ3) белков и липидов

4) клетчатки и глюкозы.

• 22. Митохондрии, как и лизосомы, отсутствуют в клетках

1) бактерий2) грибов3) животных

4) растений

1. 23. Комплекс Гольджи наиболее развит в клетках

1) мышечной ткани2) нервных3) секреторных желез

4) кроветворных

• 24.Органоиды, состоящие из особого вида рибонуклеиновых кислот, расположенные на гранулярной эндоплазматической сети и участвующие в биосинтезе белка, это –

1) лизосомы2) митохондрии3) рибосомы

4) хлоропласты

1. 25. В отличие от хлоропластов митохондрии

1) имеют двойную мембрану2) имеют собственную ДНК3) имеют граны

4) имеют кристы

• 26.К немембранным компонентам клетки относится

1) ядро2) аппарат Гольджи3) ЭПС

4) Рибосома

1. 27. Кристы имеются в

1) вакуолях2) пластидах3) хромосомах

4) митохондриях

• 28. На полисомах клетки идет

1) фотосинтез2) синтез белков3) синтез АТФ

4) репликация ДНК

1. 29. Кристы и тилакоиды – это

1) наружные мембраны митохондрий и хлоропластов2) внутренние мембранные структуры митохондрий и хлоропластов3) немембранные органоиды клетки

4) мембраны эндоплазматической сети

• 30. Рибосомы в клетке не принимают участия в

1) биосинтезе белка2) размещении матрицы иРНК3) сборке полипептидной цепи

4) синтезе молекул АТФ

Двумембранные и одномембранные органоиды

Определение 1

Органоиды – это функциональные части клетки, которые имеют определенное строение и выполняют конкретную функцию.

Наличие органелл является основой правильного функционирования клетки как элементарной единицы живых организмов. Эти структуры постоянные и не исчезают по мере развития клетки.
Выделяют следующие типы органоидов:

• одномембранные;
• двумембранные;
• немебранные.

Исследование обеих групп органоидов заслуживает особенного внимания, поскольку несмотря на собственные маленькие размеры, именно они обеспечивают поддержание всей клетки и организма в целом.

К двумембранным органоидам относят:

• пластиды (характерны для растительной клетки);
• клеточное ядро (имеется у эукариот);
• митохондрии (хранят энергию и окисляют органические вещества).

Двумембранные органоиды называют полуавтономными, и они поддерживают самостоятельность клетки. Прежде всего, это значит, что эти органоиды могут делиться. Новые митохондрии и пластиды образуются путем деления уже существующих клеточных элементов. Эти органоиды имеют собственный геном.

Этот геном имеет кольцевую форму и некоторую степень схожести с геномом бактериальных клеток. Другая часть кодируется в ядре и поступает из цитоплазмы (поэтому митохондрии и пластиды не могут жить свободно, вне клетки). Также эти органеллы имеют свой собственный аппарат синтеза белка, то есть рибосомы.

Эти рибосомы более мелкие, чем в цитоплазме, и также похожи на рибосомы прокариот.

Ввиду наличия такого свойства, рождается теория о том, что двумембранные органеллы, когда – то и были прокариотами. Считается, что они вступили в симбиотические взаимоотношения с древними эукариотическими клетками и поселились внутри них на постоянной основе.

Внешняя мембрана двумембранных органелл сходна по составу с мембранами эукариот, внутренняя сходна с мембранами прокариот. Это согласуется с гипотезой о том, что внешняя мембрана органеллы — это бывшая мембрана пищеварительной вакуоли (фагосомы), где оказался прокариотический симбионт, а внутренняя — это его собственная мембрана.

К одномембранным органоидам относят:

• аппарат Гольджи;
• вакуоли;
• лизосомы;
• эпс.

Рисунок 1. Строение клетки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Функции клеточных органоидов

Также в клеточной системе присутствуют немембранные органоиды, среди которых выделяют клеточный центр, цитоскелет и рибосомы.

Мембранные органеллы обладают одним общим свойством- они образованы из биологических мембран. При этом растительная клетка значительно отличается от животной, чему способствует наличие такого процесса, как фотосинтеза. При этом, как и в растительной, так и в животной клетке для обеспечения бесперебойной работы органелл необходимо обеспечить работу каждого конкретного органоида без сбоев.

Клеточная стенка растительной клетки состоит из целлюлозы и пектинов. Функция данного органоида заключается в защите клетки от неблагоприятных воздействий или обеспечение транспорта веществ внутрь клетки через мембрану.

Что касается ядра, то этот органоид имеет углубления и поры, а также две мембраны.

Определение 2

Ядро – двумембранный органоид, который является основным хранителем наследственной информации клетки, а также позволяет передавать ее при делении клетки. Именно в ядре заложена комплексная генетическая информация, которая реализуется в процессе деления клетки.

В состав ядра также входят ядрышко, кариоплазма, хроматин.

Вакуоль является не чем иным, как слиянием участков эндоплазматической сети. Они регулируют выделение и поступление различных веществ в клетку.

Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему каналов гладкого и шероховатого типа. Эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза веществ и транспорта их внутри клетки.

Рибосомы являются основной органеллой, на которой синтезируется белок. Белок, является основным строительным материалом клетки и поэтому самостоятельно синтезируется клеткой даже в клетках прокариот.

Цитоплазма клетки является постоянным клеточным органоидом и имеет вид полужидкой субстанции с набором органоидов. Цитоплазма обеспечивает взаимодействие между ядром и всеми частями клетки.

Клеточная мембрана образована мембрана двойным слоем липидов, а также белком. У растений снаружи покрыта дополнительно слоем клетчатки. Мембрана обладает свойством избирательной проницаемости и путем нагнетания в клетку ионов поддерживает ее электронейтральность.

Лизосомы являются одно мембранными органоидами, которые осуществляют реакцию «внутриклеточного пищеварения». Лизосомы содержат внутренние ферменты, которые позволяют расщеплять остатки обмена веществ, которые несут токсический эффект для любой клеточной структуры.

Митохондрии являются «энергетическими станциями клетки». В них происходит основное клеточное окисление и накаливается энергия в виде молекул АТФ. Митохондрии имеют собственную ДНК и складки внутренней мембраны или «кресты».

Пластиды также являются двумембранными органоидами и присущи только растительным клеткам. В них имеется собственная ДНК и реализуется процесс фотосинтеза. Также в пластидах находится пигмент хлорофилл, который «заряжается» энергией и позволяет запустить процесс образования кислорода и органических веществ.

Пластиды, в которых находится «зеленый пигмент» хлорофилл, называют хлоропластами. Лейкопласты или бесцветные пластиды накапливают крахмал. Хромопласты запасают каратиноиды.

Что касается клеточного центра, то это органоид состоит из центриолей и микротрубочек и участвует в формировании цитоскелета, также обуславливает систему деления клетки.

Также в клетке формируются различные органоиды движения. К ним относят реснички и жгутики, состоящие из белков. Реснички и жгутики встречаются с равной степенью вероятности.

Таким образом, органеллы клетки являются ее составными частями и можно по-разному рассматривать вопрос их происхождения. Наличие органоидов говорит о целостности клетки и единстве состава органического мира.