Немембранные органоиды клетки, биология

Немембранные органоиды клетки, Биология

Сами органоиды тоже можно разделить на несколько типов:

Оглавление:

  • Немембранные органоиды
  • Рибосомы
  • Реснички и жгутики
  • Микротрубочки
  • Микрофиламенты
  • Микрофибриллы
  • Клеточный центр
  • двухмембранные (имеющие две мембраны),
  • одномембранные (имеющие одну мембрану),
  • немембранные (не имеющие мембран).

Немембранные органоиды

Органоиды — это постоянные функциональные структуры клетки. Каждый из них выполняет свою, строго определенную функцию. Почему они получили такое название? Дело в том, что немембранные органоиды, в отличие от остальных, лишены собственной замкнутой мембраны и, соответственно, не имеют четкой границы с жидкой средой.

Это интересно: органические вещества клетки, что входит в ее состав?

К немембранным органоидам клетки принято относить:

  • рибосомы,
  • реснички и жгутики,
  • микротрубочки
  • микрофиламенты,
  • микрофибриллы,
  • пероксисомы,
  • клеточный центр.

Рибосомы

Немембранные органоиды клетки, БиологияПо своей форме рибосомы напоминают сферу. Массовая их доля от массы всей клетки достаточно велика и порой может насчитывать четверть. Основная функция рибосом — биосинтез белка. Рибосомы представляют собой сложные рибонуклепротеиды, в их состав входят белки и рибосомальные РНК. Молекулы РНК составляют большую часть и образуют каркас органоида. Условно рибосомы можно разделить на большую и малую субъединицы, которые способны к диссоциации. В нерабочем состоянии эти субъединицы находятся раздельно и соединяются, когда рибосома активна. В процессе соединения в цитоплазме обязательно должны присутствовать ионы кальция или магния.

В клетке рибосомы располагаются как свободно, так и в связи с эндоплазматической сетью. Чаще всего рибосомы бывают единичными, но возможны случаи, когда с молекулой информационной РНК ассоциируются две или более рибосом.

Такую структуру называют полисомой. Полисомы состоят из одной молекулы иРНК и группы рибосом. Они выполняют функцию «считывания» информаци иРНК и создания полипептидных цепей в соответствии с нуклеотидной последовательностью.

Существуют два типа рибосом: прокариотические и эукариотические. Прокариотические характерны в основном для организмов-прокариотов, эукариотическое — для эукариотов. И те и другие имеют в своем составе все те же субъединицы и выполняют одни и те же функции. Примечательно, что рибосомы эукариот имеют больший размер, чем рибосомы прокариот.

Реснички и жгутики

И реснички, и жгутики служат для передвижения и состоят в основном из сократительных белков. Ресничками обладают простейшие одноклеточные, такие как инфузории-туфельки, жгутики характерны для сперматозоидов и хламидомонад. Располагаются они с внешней стороны цитоплазматической мембраны.

Микротрубочки

Немембранные органоиды клетки, БиологияМикротрубочки находятся непосредственно в цитоплазме любой эукариотической клетки и представляют собой полые трубки из белка тубулина. Способны легко распадаться и собираться заново, такая нестабильность в динамике исключительно важна. Например, в процессе клеточного деления микротрубочки растут в разы быстрее, способствуют образованию веретена деления и правильной ориентации хромосом. В длину эти органоиды не превышают нескольких микрометров.

Микротрубочки выполняют строительную функцию, помогая создавать каркас клетки, поддерживают ее форму, а также участвуют в транспорте различных частиц, играя роль своеобразных рельсов: способствуют легкому перемещению митохондрий внутри клетки.

Аксонема — центральная структура ресничек и жгутиков — также образована микротрубочками.

Помимо перечисленного, они участвуют и в информационных процессах: входят в состав центриолей и веретена деления, играют роль в расхождении хромосом при митотическом и мейотическом делениях.

Микрофиламенты

Микрофиламенты — сократимые элементы цитоскелета, состоящие из актиновых нитей и прочих сократительных белков. Обнаружены во всех клетках эукариот, но особенно высокое их содержание приходится на мышечные волокна.

Встречаются во всей цитоплазме и находятся в ней в виде пучков из параллельно расположенных нитей или трехмерной сети.

Принимают участие в построении цитоскелета, изменении формы и передвижении, эндомитозе, участвуют в процессах фагоцитоза, образования перетяжки во время деления хромосом и расхождения их к полюсам.

Микрофибриллы

Микрофибриллы в большинстве своем сосредоточены в подмембранном слое цитоплазмы. Они представляют из себя тонкие, неветвящиеся и напоминающие нити элементы, состоящие из белка.

В зависимости от класса клеток белок имеет свою, отличную от других структуру. Микрофибриллы так же, как и микротрубочки, принимают участие в формировании каркаса и выполняют опорную функцию.

В совокупности с микротрубочками и микрофиламентами отбразуют цитоскелет.

Клеточный центр

Немембранные органоиды клетки, БиологияКлеточный центр обязательно присутствует в любой животной клетке, но, согласно наблюдениям, отсутствует у высших растений, водорослей и некоторых видов простейших. Он включает в себя две центриоли — структуры, напоминающие полые цилиндры, стенки которых образованы микротрубочками. Центриоли располагаются перпендикулярно друг другу и образуют диплосому. Одна из них, материнская, в отличие от дочерней, имеет дополнительные образования, например, сатиллиты, а также является источником образования микротрубочек. Снаружи центриоли окружены матриксом, который имеет собственную ДНК и РНК.

При митотическом делении центриоли отвечают за правильное распределение хромосом между двумя новыми клетками. В процессе деления ядра в клетках эукариот образуется веретено деления, построенное из микротрубочек.

Эта структура обеспечивает расхождение хромосом к полюсам. По завершении процесса деления каждая новая клетка имеет по две центриоли, в результате чего образуется два новых клеточных центра.

Каждый клеточный центр содержит в себе две центриоли.

  Тип членистоногие общая характеристика

Клеточный центр участвует во множестве процессов.

Так, именно он отвечает за управление абсолютно всеми микротрубочками, имеющимися в клетке, образование ресничек, жгутиков и нитей веретена деления. При делении клеточный центр располагается рядом с полюсами, так как участвует в образовании веретена деления.

В клетках, которые в данный момент не делятся, его расположение приходится на центр клетки, рядом с ядром или комплексом Гольджи.

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.

Читайте также:  Подцарство многоклеточные животные. тип кишечнополостные - биология

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.

Немембранные органоиды клетки, Биология

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

Немембранные органоиды клетки, Биология

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.

Немембранные органоиды клетки, Биология

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

Немембранные органоиды. Включения

К немембранным органоидам относятся рибосомы, клеточный центр, цитоскелет.

Рибосомы – органоиды, встречающиеся в клетках всех организмов. Это мелкие органеллы, представленные глобулярными частицами диаметром порядка 20 нм. Рибосомы состоят из двух субъединиц неравного размера — большой и малой, на которые они могут диссоциировать.

В состав рибосом входят белки и рибосомальные РНК (рРНК). Молекулы рРНК составляют 50-63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Большинство белков специфически связано с определенными участками рРНК.

Некоторые белки входят в состав рибосом только во время биосинтеза белка.

  Рис. 287. Рибосома:   1 — малая субъединица; 2 — большая субъединица.

Различают два основных типа рибосом: эукариотические (с константами седиментации целой рибосомы — 80S[1], малой субъединицы — 40S, большой — 60S) и прокариотические (соответственно 70S, 30S, 50S). В состав рибосом эукариот входит 4 молекулы рРНК и около 100 молекул белка, прокариот — 3 молекулы рРНК и около 55 молекул белка. В зависимости от локализации в клетке, различают свободные рибосомы — рибосомы, находящиеся в цитоплазме, синтезирующие белки для собственных нужд клетки и прикрепленные рибосомы — рибосомы, связанные большими субъединицами с наружной поверхностью мембран ЭПР, синтезирующие белки, которые поступают в комплекс Гольджи, а затем секретируются клеткой.

Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы). В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК.

Рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Сначала на ядрышковой ДНК синтезируются рРНК, которые затем покрываются поступающими из цитоплазмы рибосомальными белками, расщепляются до нужных размеров и формируют субъединицы рибосом. Полностью сформированных рибосом в ядре нет. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является наличие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета, тесно связанные с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме.

Цитоскелет образован микротрубочками, микрофиламентами и микротрабекулярной системой. Цитоскелет определяет форму клетки, участвует в движениях клетки, в делении и перемещениях самой клетки, во внутриклеточном транспорте органоидов.

Микротрубочки содержатся во всех эукариотических клетках и представляют собой полые неразветвленные цилиндры, диаметр которых не превышает 30 нм, а толщина стенки — 5 нм. В длину они могут достигать нескольких микрометров. Легко распадаются и собираются вновь.

Стенка микротрубочек в основном построена из спирально уложенных субъединиц белка тубулина. Считают, что роль матрицы (организатора микротрубочек) могут играть центриоли, базальные тельца жгутиков и ресничек, центромеры хромосом.

Функции микротрубочек: выполняют опорную функцию; придают клетке определенную форму; образуют веретено деления; обеспечивают расхождение хромосом к полюсам клетки; отвечают за перемещение клеточных органелл; принимают участие во внутриклеточном транспорте, секреции, формировании клеточной стенки; являются структурным компонентом ресничек, жгутиков, базальных телец и центриолей.

Микрофиламенты представлены нитями диаметром 6 нм, состоящими из белка актина, близкого к актину мышц. Актин составляет 10-15% общего количества белка клетки.

В большинстве животных клеток образуется густая сеть из актиновых филаментов и связанных с ними белков под самой плазматической мембраной.

Эта сеть придает поверхностному слою клетки механическую прочность и позволяет клетке изменять свою форму и двигаться.

Помимо актина, в клетке обнаруживаются и нити миозина. Однако количество их значительно меньше. Благодаря взаимодействию актина и миозина происходит сокращение мышц.

Микрофиламенты связаны с движением всей клетки либо ее отдельных структур внутри нее. В некоторых случаях движение обеспечивается только актиновыми филаментами, в других — актином вместе с миозином.

Немембранные органоиды клетки, Биология

Микротрабекулярная система представляет собой сеть из тонких фибрилл — трабекул (перекладин), в точках пересечения или соединения концов которых располагаются рибосомы.

Микротрабекулярная система — динамичная структура: при изменении условий она может распадаться и вновь собираться.

Функции микротрабекулярной решетки: служит опорой для клеточных органелл; осуществляет связь между отдельными частями клетки; направляет внутриклеточный транспорт.

Немембранные органоиды клетки, Биология   Рис. 288. Клеточный центр:  

Центриоли. Центриоль представляет собой цилиндр (длиной 0,3 мкм и диаметром 0,1 мкм), стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Часто центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Если центриоль лежит в основании реснички или жгутика, то ее называют базальным тельцем.

Почти во всех животных клетках имеется пара центриолей, являющихся срединным элементом клеточного центра (рис. 288).

Перед делением центриоли расходятся к противоположным полюсам и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. От центриолей, расположенных на разных полюсах клетки, образуются микротрубочки, растущие навстречу друг другу.

Они формируют митотическое веретено, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, являются центром организации цитоскелета. Часть нитей веретена прикрепляется к хромосомам.

В клетках высших растений клеточный центр центриолей не имеет.

Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Они возникают в результате дупликации уже имеющихся. Это происходит при расхождении центриолей. Незрелая центриоль содержит 9 одиночных микротрубочек; по-видимому, каждая микротрубочка является матрицей при сборке триплетов, характерных для зрелой центриоли.

Включения — временные компоненты цитоплазмы, то возникающие, то исчезающие. Как правило, они содержатся в клетках на определенных этапах жизненного цикла.

Специфика включений зависит от специфики соответствующих клеток тканей и органов. Включения встречаются преимущественно в растительных клетках.

Они могут возникать в гиалоплазме, различных органеллах, реже в клеточной стенке.

В функциональном отношении включения представляют собой либо временно выведенные из обмена веществ клетки соединения (запасные вещества — крахмальные зерна, липидные капли и отложения белков), либо конечные продукты обмена (кристаллы некоторых веществ).

Крахмальные зерна. Это наиболее распространенные включения растительных клеток. Крахмал запасается у растений исключительно в виде крахмальных зерен. Они образуются только в строме пластид живых клеток.

В процессе фотосинтеза в зеленых листьях образуется ассимиляционный, или первичный крахмал. Ассимиляционный крахмал в листьях не накапливается и, быстро гидролизуясь до сахаров, оттекает в части растения, в которых происходит его накопление.

Там он вновь превращается в крахмал, который называют вторичным. Вторичный крахмал образуется и непосредственно в клубнях, корневищах, семенах, то есть там, где он откладывается в запас. Тогда его называют запасным. Лейкопласты, накапливающие крахмал, называют амилопластами[2].

Особенно богаты крахмалом семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных растений.

Липидные капли. Встречаются практически во всех растительных клетках. Наиболее богаты ими семена и плоды. Жирные масла в виде липидных капель — вторая по значению (после крахмала) форма запасных питательных веществ. Семена некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник и т.д.) могут накапливать до 40% масла от массы сухого вещества.

Липидные капли, как правило, накапливаются непосредственно в гиалоплазме. Они представляют собой сферические тела обычно субмикроскопического размера. Липидные капли могут накапливаться и в лейкопластах, которые называют элайопластами.

Читайте также:  Корень. корневые системы - биология

Белковые включения образуются в различных органеллах клетки в виде аморфных или кристаллических отложений разнообразной формы и строения.

Наиболее часто кристаллы можно встретить в ядре — в нуклеоплазме, иногда в перинуклеарном пространстве, реже в гиалоплазме, строме пластид, в расширениях цистерн ЭПР, матриксе пероксисом и митохондриях. В вакуолях встречаются как кристаллические, так и аморфные белковые включения.

В наибольшем количестве кристаллы белка встречаются в запасающих клетках сухих семян в виде так называемых алейроновых[3] зерен или белковых телец.

Запасные белки синтезируются рибосомами во время развития семени и откладываются в вакуоли. При созревании семян, сопровождающемся их обезвоживанием, белковые вакуоли высыхают, и белок кристаллизуется. В результате этого в зрелом сухом семени белковые вакуоли превращаются в белковые тельца (алейроновые зерна).

Немембранные органоиды. Клеточное ядро

Рибосомы – очень мелкие тельца яйцеобразной формы, в которых происходит биосинтез белка. Рибосома состоит из рибосомальной РНК и белков. Часть рибосом находится на гранулярной ЭПС. Другие рибосомы, так называемые свободные, находятся в цитоплазме.

По своей биохимической структуре являются рибонуклеопротеидами. В рибосомах выделяют большую субъединицу, малую субъединицу. Они достаточно сложно взаимодействуют друг с другом.

Формирование рибосом у эукариот происходит в ядре, в ядрышковой сети, а затем большая и малая субъединицы мигрируют в поровые комплексы, в цитоплазму. Рибосомы бывают двух видов: эукариотические и прокариотические. Рибосомы про- и эукариот отличаются друг от друга в первую очередь по величине.

Общий размер эукариотических рибосом – 80S, малой части – 40S, большой – 60S, а в прокариотических – колеблется в пределах от 30S до 70S. Количество рибосом меняется в зависимости от вида клетки и биосинтеза белка. Например, среднее количество рибосом в клетках бактерий – 104-105.

В синтезе белка участвуют несколько рибосом, их называют полисомами. Рибосомы прокариот содержат около 55 белков, а рибосомы эукариот – около 100 белков. В малой части рибосомы идет процесс трансляции (передачи), а в большей скапливаются аминокислоты и образуют белки.

Во всех эукариотных клетках имеются полые цилиндрические структуры – микротрубочки. Они состоят из белков. Из микротрубочек формируются некоторые органоиды, например, клеточный центр.

Клеточный центр обычно располагается вблизи ядра и состоит из двух перпендикулярно расположенных центриолей и центросферы. Центриоли (от лат.

центрум – середина) – небольшие цилиндрические органоиды, стенки которых образованы микротрубочками. Центросфера состоит из одиночных микротрубочек, образующих ореол вокруг центриолей.

Клеточный центр принимает участие в делении клетки, из его микротрубочек образуются нити веретена деления, обеспечивающего равномерное распределение хромосом в дочерних клетках. Клеточный центр встречается в клетках животных и низших растений.

Органоиды движения клетки реснички и жгутики.

Они характерны, в основном, для одноклеточных организмов, но имеются и у некоторых клеток многоклеточных организмов, например, в ресничном эпителии.

Реснички и жгутики представляют собой выросты цитоплазмы, окруженные плазматической мембраной. Внутри выростов находятся микротрубочки, сокращения которых приводят клетку в движение.

Кроме органоидов в цитоплазме клетки могут находиться и различные включения; которые не относятся к постоянным клеточным структурам, а образуются временно, например капли масла, крахмальные зерна.

Вакуоли – сферические одномембранные органоиды, заполненные жидкостью пространства в цитоплазме клеток растений и животных. Их жидкий состав содержит растворы минеральных солей, углеводов, а также нуклеиновые кислоты, танины, пигменты и другие вещества.

Вакуоли растительных клеток крупнее, чем вакуоли животной клетки. Вакуоли хорошо видны в период развития и старения клетки. Вакуоли молодых клеток бывают очень мелкими, а старея, они сливаются и образуют крупные вакуоли.

Пигменты клеточного сока окрашивают лепестки цветков, плоды, корнеплоды.

Ядро. Регуляторным центром клетки служит ядро. Оно отделено от цитоплазмы двойной мембранной ядерной оболочкой. В ядерной оболочке имеются ядерные поры. Через них осуществляется связь между органоидами цитоплазмы и ядром.

Внутри ядро заполнено ядерным соком, в которой находятся хромосомы, нуклеиновые кислоты, белки углеводы. В ядре также можно увидеть одно или несколько темных округлых образований – ядрышки. В ядрышках происходит сборка рибосом.

Хромосомы состоят из нитей ДНК и белка. Отличаются хромосомы друг от друга по форме и количеству. Хромосомы содержат 40% ДНК, 40% гистона, 20% других белков. ДНК – это источник информации о синтезе белков.

В ядре они не различимы, так как имеют вид тонких нитей.

Форма хромосом изменяется в зависимости от расположения центромеры, которые делят ее на две части, поэтому бывают несколько типов: метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, телоцентрические и спутниковые.

Ядро регулирует все процессы жизнедеятельности клетки, обеспечивает передачу наследственной информации. Здесь происходит редупликация ДНК, синтез РНК, сборка рибосом. Ядро характерно для всех клеток эукариот, за исключением специализированных, например, зрелых эритроцитов.

Клетки бывают одноядерные и многоядерные. К многоядерным относятся клетки печени, мышечной ткани позвоночных животных и простейшие организмы.

2.5.2.2. Немембранные органоиды (органеллы)

Рибосомы –
органоиды клетки, осуществляющие
биосинтез белка.

Рибосомы впервые описал Дж. Пелеидол в
1955 году. Термин «рибосомы» предложен
Робертсом (1958). Они представляют
собой плотные сферические образования

(рис.

8) диаметром
около 25-30 нм, состоящие из
большой
и
малой
субъединиц
(рис.
13). Число
рибосом в цитоплазме жив

jpg” width=”240″>ых
клеток весьма велико как у прокариот,
так и у эукариот. В обычной бактериальной
клетке содержится, напри­мер, до 10000
рибосом, а в эукариотических клетках
их число в несколько раз больше.

Синтетически активная клетка может
содержать несколько миллионов рибосом,
на которые приходится до 5% её сухой
массы. Рибосомы служат местом белкового
синтеза.

Р

Рис. 13. Схема строения рибосомы:

1 – большая субъединица; 2 – малая субъединица; 3 – мРНК

азличают 2 основных типа рибосом –эукариотные
константой седиментации 80S) и
прокариотные
(с константой 70
S).
В митохондриях и хлоропластах содержатся
мелкие рибосомы (константа седиментации
55S – 70S),
осуществляющие
автономный синтез белка.В состав рибосомы
входят рРНК
(3 молекулы
у прокариот, 4 молекулы у эукариот)
и
белки.
Молекулы рРНК
составляют 50-63% массы рибосомы и образуют
её структурный каркас. Каждый из белков
рибосомы представлен в ней одной
молекулой, т.е. на одну рибосому приходится
несколько десятков разных белков (около
55 – для рибосомы прокариот и около 100 –
для рибосомы эукариот). Большинство
белков специфически связано с определенными
участками рРНК. Некоторые белки – т.н.
факторы инициации (начала), элонгации
(продолжения) и терминации (окончания)
– включаются в состав рибосомы только
во время биосинтеза белка.

Субъединицы
рибосомы находятся в состоянии обратимой
диссоциации-ассоциации.

Сборка рибосом происходит в начале
синтеза полипептида, а по завершении
синтеза они вновь распадаются на
субъединицы.


При низкой концентрации ионов магния
преобладает диссоциация субъединиц,
повышение концентрации ионов магния
ведет к их объединению. Одну
молекулу иРНК могут одновременно
транслировать несколько рибосом

(рис. 14), образующих
комплекс – полирибосому (полисому).


Количество
полирибосом в клетке указывает на
интенсивность биосинтеза белка.

Аминокислоты,
необходимые для синтеза белков, приносятся
транспортными РНК (тРНК), а программа
синтеза заключена в информационной,
или матричной РНК (иРНК), образуемой в
ядре клетки и присоединяющейся к
рибосоме.

В больших субъединицах
предполагается наличие куполоподобной
структуры, причем находящиеся в этом
районе РНК и полипептиды защищены от
действия клеточных ферментов (РНК-аз и
протеаз).

В
рибосоме имеются два участка:
аминоацильный
(А),
к
которому присоединяется комплекс
транспортной РНК с аминокислотой
(аминоацил-тРНК), и
пептидильный
(П),
куда
продвигается тРНК после образования
пептидной связи между принесенной ею
аминокислотой и удлиняющейся полипептидной
цепью.

С

Рис. 14. Схема полирибосомы (полисомы)

интез белка начинается с объединения
малой субчастицы рибосомы и инициирующей
М-аминоацил-тРНК. Затем к этому комплексу
присоединяется большая субчастица, и
сформировавшаяся рибосома начинает
продвигаться к 3'-концу иРНК.

По ходу этого процесса в П-участок
рибосомы поступают очередные аминоацил-тРНК
в последовательности, определяемой
кодонами иРНК.
В полипептид
включается около 20 аминокислот в 1
секунду; белковая молекула среднего
размера синтезируется за 20-60 с. Пока
продолжается синтез белка данной
рибосомой, новая рибосома занимает освобождающееся на иРНК место. По
этой причине активно транслируемая
иРНК находится в полисомах.

Белки, которые
после синтеза остаются в гиалоплазме
клетки и используются ею далее, обычно
синтезируются на свободных полисомах (рис. 8).

Полисомы, которые своими
большими субъединицами прикреплены к
мембранам ЭПС, синтезируют белки,
накапливающиеся в просвете цистерн ЭПС
и в дальнейшем либо секретируемые
клеткой, либо запасаемые ею внутри
гранул (например, лизосомальные ферменты).

Читайте также:  Витамины и их роль в организме человека - биология

На полисомах, связанных с мембранами
ЭПС, синтезируется также большая часть
интегральных мембранных белков.

У эукариот
рибосомы образуются в ядрышке.

На
ядрышковой ДНК синтезируются
предшественники рРНК, которые покрываются
поступающими из цитоплазмы рибосомальными
белками,

расщепляются до нужных размеров и
формируют рибосомные субчастицы,
выходящие в цитоплазму.

Поэтому полностью
сформированных рибосом в ядре нет.
Рибосомная
РНК составляет основную массу клеточной
РНК. Она
обусловливает базофильную окраску
ядрышка и участков эргастоплазмы.

Микротрубочки
представляют собой полые цилиндрические
образования
диаметром
24-25 нм и длиной до нескольких микрометров

(рис. 8).

Рис. 15. Микротрубочки:

А – схема микротрубочки: 1 – актиновая микрофиламента; 2 – микротрубочка; Б – микротрубочки в клетке эпителия кишечника

Стенка микротрубочек
толщиной 5 нм состоит из спиралевидно
уложенных
протофиламентов
– нитей диаметром 5 нм

(рис. 15). Каждая
нить образована
димерами
из глобулярных

белковых молекул α- и β-тубулина.

Микротрубочки
формируют лабильную систему, в которой
поддерживается динамическое равновесие
между их сборкой и распадом (диссоциацией).
Большинство
микротрубочек имеет закреплённый («-»)
и свободный («+») концы.


Последний обеспечивает удлинение и
укорочение трубочек.


В образовании микротрубочек путём
самосборки участвуют мелкие сферические
тельца – сателлиты (центры организации
микротрубочек), содержащиеся в клеточном
центре и в базальных тельцах ресничек,
а также центромеры хромосом.

Если
полностью разрушить микротрубочки
цитоплазмы, то они отрастают от клеточного
центра со скоростью 1 мкм/мин. Разрушение
микротрубочек приводит к изменению
формы клетки

(животная клетка обретает обычно
сферическую форму). При этом нарушаются
структура клетки и распределение
органоидов.

В клетке микротрубочки
могут располагаться: а) в виде отдельных
элементов; б) в пучках,

в которых они связаны друг с другом
поперечными мостиками (отростки
нейронов); в)
в составе пар или дублетов

(осевая нить ресничек и жгутиков); г)
в составе триплетов

(центриоли и базальные тельца). В двух
последних вариантах микротрубочки
частично сливаются друг с другом.

Основными
функциями
микротрубочек являются:

1) поддержание формы и полярности клетки;
2) обеспечение упорядоченности расположения
компонентов клетки; 3) участие в образовании
других, более сложных органоидов
(центриоли,
реснички и т.д.); 4)
участие во внутриклеточном транспорте;
5) обеспечение движения хромосом

при митотическом делении клетки; 6)
обеспечение движения ресничек.

Микрофиламенты. Микрофиламентами
названы тонкие белковые нити диаметром
5-7 нм,
встречающиеся
практически во всех типах клеток. Они
могут располагаться в цитоплазме
пучками, сетевидными слоями или поодиночке

(рис. 8, 16).

Основным белком
микрофиламентов является актин,

на долю которого приходится до 5% от
общего количества белков. Кроме него в
состав микрофиламентов могут входить
миозин, тропомиозин, а также несколько
десятков актинсвязывающих белков.
Молекула актина имеет обычно вид двух
спирально скрученных нитей.

Непосредственно
под плазмолеммой располагается
кортикальная сеть,
в
которой микрофиламенты переплетены
между собой и соединены друг с другом
с помощью особых белков, например,
филамина. Кортикальная
сеть обусловливает плавность изменения
формы кле­ток, постепенно перестраиваясь
с учас­тием актин-расщепляющих
ферментов.

Тем самым она
препятствует резкой и внезапной
деформации клетки при механических
воздействиях.

Отдельные микрофиламенты
кортикальной сети прикрепляются к
интегральным и трансмембранным белкам
плазмолеммы, а также к так называемым
адгезионным соединениям (фокальным
контактам), которые связывают клетку с
компонентами межклеточного вещества
или с другими клетками. Микрофиламенты
более устойчивы к физическим и химическим
воздействиям, чем микротрубочки.

Основными
функциями
микрофиламентов являются:

1) обеспечение определённой жёсткости
и упругости клетки

за счёт кортикальной сети микрофиламентов;
2) изменение
консистенции цитозоля,

в том числе при переходе золя в гель; 3)
участие в эндоцитозе и экзоцитозе; 4)
обеспечение подвижности немышечных
клеток

(например, нейтрофилов и макрофагов), в
основе которой лежит изменение формы
клеточной поверхности вследствие
регулируемой полимеризации актина; 5)
участие в сокращении мышечных клеток
и волокон; 6) стабилизация локальных
выпячиваний плазматической мембраны,

обеспечиваемой пучками поперечно сшитых
актиновых филаментов (микроворсинки,
стереоцилии); 7)
участие в формировании межклеточных
соединений

(опоясывающие десмосомы и др.).

Органоиды
специального значения.

Присутствуют
только в специализированных клетках
отдельных типов.
К
ним отнесены

реснички, жгутики, микроворсинки,
микрофибриллы и др.

Реснички и
жгутики представляют собой выросты
цитоплазмы, в которых находится осевая
нить, или аксонема

(рис. 17, 18). Последняя
представляет собой каркас из микротрубочек.
Длина ресничек
может составлять 2-10 нм, а их количество
на поверхности одной клетки достигает
нескольких сотен.

Длина жгутика изменяется
в широких пределах (спермии человека
несут один жгутик длиной 50-70 мкм). Аксонема
образована 9 периферийными парами
микротрубочек

и одной парой, расположенной в центре
образующегося цилиндра.

В каждой
периферийной паре из-за частичного
слияния микротрубочек одна микротрубочка
полная, а вторая неполная, т.к. имеет 2-3
общих димера с первой микротрубочкой
(рис. 17). Центральная
пара микротрубочек окружена центральной
оболочкой.

От неё к периферическим парам
микротрубочек расходятся в виде лучей
так называемые
радиальные спицы.
Периферические пары связаны между со-

Рис. 17. Поперечный срез реснички:

1 – мостики между периферическими микротрубочками; 2 – спаренные микротрубочки; 3 – центральная пара микротрубочек; 4 – радиальная спица; 5 – центральная капсула; 6 – головка спицы; 7 – мембрана; 8 – внутренний динеиновый выступ; 9 – внешний динеиновый выступ

Рис. 18. Жгутик сперматозоида: А – общий вид; Б – поперечный разрез

бой мостиками
из белка нексина.
Кроме
этого, от первой микротрубочки
(микротрубочки А) одной пары ко второй
микротрубочке (В) соседней пары отходят
своеобразные
«ручки»
из белка динеина.
Последний
обладает активностью АТФазы.

Колебательные
движения жгутиков и биение ресничек
обусловлены скольжением соседних
дублетов в аксонеме, которое опосредуется
движением динеиновых ручек.

В основании
каждой реснички или жгутика лежит
базальное
тельце.

Строением оно напоминает центриоль.


На уровне апикального конца тельца
третья микротрубочка (микротрубочка
С) каждого триплета заканчивается, а
первая (А) и вторая (В) микротрубочки
продолжаются в соответствующие
микротрубочки аксонемы жгутика или
реснички.

В
процессе развития жгутика (реснички)
базальное
тельце служит матрицей, обеспечивающей
сборку компонентов аксонемы.

М

Рис. 19. 1 – микроворсинки (А); 2 – щёточная каёмка эпителиальных клеток тощей кишки (Б)

икроворсинки – это выросты цитоплазмы
клетки
диаметром
0,1 мкм и длиной 1 мкм
(рис.
19). Они многократно
увеличивают поверхность клетки,

на которой может происходить (например,
в тонком кишечнике) расщепление и
всасывание веществ. На апикальной
поверхности эпителиальной клетки тощей
кишки может находиться до нескольких
тысяч микроворсинок, которые формируют
так называемую щёточную каёмку (рис.
19), увеличивающую поверх­ность клетки
более чем в 30 раз.

Каждая микроворсинка
имеет
внутренний
каркас,

образованный пучком из примерно 40
микрофиламентов.

Пучок ориентирован вдоль продольной
оси ворсинки и закреплён в апикальной
части микроворсинки особыми белковыми
мостиками (молекулами минимиозина),
фиксирующимися на внутренней поверхности
плазмолеммы.

Микрофиламенты
пучка соединены между собой поперечными
сшивками из белков виллина и фимбрина.

В области основания микроворсинки
микрофиламенты пучка вплетаются в
терминальную сеть, содержащую миозиновые
филаменты.

Предполагается, что конфигурация
и тонус микроворсинок обусловливаются
взаимодействием актиновых и миозиновых
филаментов.

Промежуточные
филаменты представляют собой сплетённые
белковыми нитями канаты
толщиной
около 10 нм
.
Такой показатель обусловил отведение
им промежуточного места между
микротрубочками и микрофиламентами.
Промежуточные
филаменты образуют трёхмерные сети

в клетках различных тканей животного
организма (рис.

20). Они окружают ядро и
могут находиться в различных участках
цитоплазмы, образуют межклеточные
соединения (десмосомы и полудесмосомы),
располагаются внутри отростков нервных
клеток. Основными
функциями промежуточных филаментов

являются структурная и опорная, а также
функция распределения органелл в
определённых участках клетки.

В

Рис. 20. Промежуточные филаменты

ключения клетки.
Представляют собой
непостоянные компоненты цитоплазмы,
образованные отложениями веществ,
временно выведенными из обмена, или его
конечными продуктами.

Выделяют трофические,
секреторные, экскреторные, специфические
и пигментные включения. К
трофическим
клеточным включениям
относятся
те, которые отражают метаболизм клетки
(липиды, белок, гликоген). В связи с этим
трофические включения подразделяют на

липидные (жировые), белковые и углеводные
(рис. 8). Липидные
включения встречаются в виде мелких
или крупных липидных капель. Последние
образуются в результате слияния первых.
Липидные включения могут служить
энергетическим субстратом. Из углеводных
включений чаще всего встречаются зёрна
крахмала и гранулы гликогена (рис. 8).
Примером белковых трофических включений
являются включения яйцеклеток, входящие
в состав желтка. Секреторные
клеточные включения
характерны
для железистых клеток. Секреторные
включения представлены обычно мембранными
пузырьками, заполненными секретируемым
клеткой веществом.
Экскреторные
включения
сходны с
секреторными, однако в отличие от
последних, содержат вредные продукты
метаболизма, подлежащие удалению из
клетки.
Специфическими
включениями
обладают
высокоспециализированные клетки и
клетки со специфическим метаболизмом.

Специфическим клеточным включением
эритроцитов является гемоглобин –
дыхательный пигмент. К
пигментным
включениям
относятся
меланин, гемоцианин и др.
Наиболее
распространены трофические клеточные
включения – капли жира, глыбки гликогена,
желток яйцеклеток.

Ссылка на основную публикацию