Любая живая клетка состоит из трех основных компонентов: ядра, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы. Цитоплазма — внутренняя часть клетки — занимает наибольший объем и включает в себя гиалоплазму и непосредственно 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.
Немембранные органоиды клетки
Сами органоиды тоже можно разделить на несколько типов:
- двухмембранные (имеющие две мембраны),
- одномембранные (имеющие одну мембрану),
- немембранные (не имеющие мембран).
Немембранные органоиды
К немембранным органоидам клетки принято относить:
- рибосомы,
- реснички и жгутики,
- микротрубочки
- микрофиламенты,
- микрофибриллы,
- пероксисомы,
- клеточный центр.
Рибосомы
По 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
Микротрубочки 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 образуют цитоскелет.
Клеточный центр
Клеточный 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.
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.
Фламинго-НН
Органоиды (греч. órganon — орган и éidos — вид), или органеллы (лат. organella — уменьшительное от греч. órganon) — постоянные структуры эукариотических клеток.
К органоидам относят клеточный центр, рибосомы, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, эндоплазматическую сеть, лизосомы, вакуоли и цитоплазматические микротрубочки. Каждый органоид осуществляет определенные функции, жизненно необходимые для клетки. Органоиды разделяют на немембранные (не имеющие мембран), одномембранные(окруженные одной мембраной) и двухмембранные (окруженные двумя мембранами).
Немембранные органоиды
Немембранные органоиды — это органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно: рибосомы и органоиды, построенные на основе микротрубочек —клеточный центр и органоиды движения (жгутики и реснички).
Рибосома — мельчайший органоид сферической или слегка овальной формы, диаметром 8 — 23 нм. Можно сказать, что рибосомы представляют собой гигантские объединения молекул —нуклеопротеиды, состоящие из молекул рРНК, связанных с белками.
Рибосомы впервые были описаны как уплотненные частицы, или гранулы, американским цитологом румынского происхождения Джорджем Паладе в середине 1950-х годов.
Термин «рибосома» был предложен Ричардом Робертсом в 1958 году взамен множества различных названий, которые существовали для обозначения этих частиц (микросомы, микросомные частицы, микросомные рибонуклеопротеидные частицы, гранулы Паладе).
В составе рибосомы различают большую и малую субъединицы, которые синтезируются в ядрышке из рибосомальных белков и рРНК и поступают в цитоплазму, где и формируют рибосому.
Рибосомы могут располагаться в цитоплазме свободно или быть связанными с мембранами эндоплазматической сети. Свободные рибосомы могут быть единичными, но нередко с одной молекулой иРНК может быть ассоциировано несколько рибосом, такая структура называется полирибосомой, или полисомой.
Полирибосомы, или полисомы, — находящиеся в живых клетках и синтезирующие белок комплексы, каждый из которых состоит из молекулы иРНК и нескольких связанных с ней рибосом.
Полисомы образуются при последовательном присоединении рибосом к иРНК. Двигаясь по иРНК, рибосомы «считывают» информацию, заложенную в одной и той же молекуле иРНК. При этом каждая рибосома синтезирует одну полипептидную цепь согласно нуклеотидной последовательности иРНК.
Синтез белка в клетке осуществляется преимущественно полисомами, а не одиночными рибосомами.
Основная функция рибосом — синтез белка.
Рибосомы эукариотических клеток крупнее, чем рибосомы прокариот. Синтез рРНК и рибосомных белков у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре — ядрышке. Сборка субъединиц в единую рибосому осуществляется в цитоплазме.
Рибосомы эукариот и прокариот
Характерные особенности Рибосомы прокариотического типа Рибосомы эукариотического типа
| Диаметр | 8 нм | 23 нм |
| Молекулярная масса | 2,5 х 106 | 4,2 х 106 |
| Соотношение РНК и белка | 3: 2 | 1:1 |
| Состав большой субъединицы | 2 молекулы рРНК и 34 молекулы белка | 3 молекулы рРНК и 49 молекул белка |
| Состав малой субъединицы | 1 молекула рРНК и 21 молекула белка | 1 молекула рРНК и 33 молекулы белка |
| Скорость осаждения в ультрацентрифуге | 70 S | 80 S |
| Примерное количество в клетке | 104 | 105 |
Микротрубочки — полые цилиндрические структуры клеток эукариотических организмов, основной компонент которых — белок тубулин. Длина микротрубочек варьирует, диаметр сечения около 25 нм.
Микротрубочки входят в состав как временных, так и постоянных структур клетки. К временным относится, например, веретено деления, а к постоянным — реснички, жгутики и центриоли клеточного центра.
Микротрубочки образуют внутренний каркас клетки (цитоскелет), участвуют в поддержании формы клетки и расположения органоидов в цитоплазме, входят в состав ресничек и жгутиков, используются в качестве «рельсов» для транспортировки частиц и т. д. Из микротрубочек состоят также центриоли и веретено деления, микротрубочки участвуют в митотическом и мейотическом расхождении хромосом.
Микротрубочки в клетках человеческого организма: А — микротрубочки в интерфазе, В — ранняя анафаза митоза, микротрубочки зеленые, центриоли красные, хромосомы голубые (световая микроскопия в ультрафиолетовом свете, флюоресцентные красители)
Микротрубочки полярны: на одном конце может происходить самосборка микротрубочки, на другом — разборка. Сборка и разборка микротрубочек связана с затратами энергии.
Микротрубочки являются динамическими структурами, в клетке они постоянно строятся и разбираются. Такая нестабильность микротрубочек играет важную физиологическую роль. Например, при делении клетки микротрубочки растут очень быстро и способствуют правильной ориентации хромосом и образованию митотического веретена.
Клеточный центр — немембранный органоид, постоянная структура животных клеток. Отсутствует в клетках растений.
Клеточный центр состоит из двух центриолей. При образовании митотического веретена деления центриоли расходятся к полюсам клетки, обеспечивая равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.
Веретено деления — структура, возникающая в клетках эукариотических организмов в процессе деления ядра. Веретено деления: микротрубочки прикрепляются к центромерам хромосом
Веретено деления состоит из микротрубочек. Часть микротрубочек идет от центриолей к хромосомам, другие микротрубочки заканчиваются свободно в цитоплазме. Веретено деления обеспечивает согласованное расхождение хромосом к полюсам клетки.
После деления клетки каждая из вновь образовавшихся клеток получает пару центриолей: перед началом деления клетки происходит удвоение центриолей (от каждой центриоли отпочковывается новая центриоль) и центриоли расходятся к полюсам.
В результате образуются два клеточных центра — по одному на каждую вновь образовавшуюся клетку, при этом каждый клеточный центр состоит из двух центриолей.
Центриоль — небольшой немембранный органоид (диаметр 0,2 мкм, длина 0,3 — 0,5 мкм), представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью триплетами микротрубочек, состоящих из молекул белка тубулина.
Клеточные органоиды: их строение и функции
Плазматическая мембрана — тонкая пленка, состоит из взаимодействующих молекул липидов и белков, отграничивает внутреннее содержимое от внешней среды, обеспечивает транспорт в клетку воды, минеральных и органических веществ путем осмоса и активного переноса, а также удаляет продукты жизнедеятельности.
Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда клетки, в которой расположено ядро и органоиды, обеспечивает связи между ними, участвует в основных процессах жизнедеятельности.
Эндоплазматическая сеть — сеть ветвящихся каналов в цитоплазме. Она участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, в транспорте веществ. Рибосомы — тельца, расположенные на ЭПС или в цитоплазме, состоят из РНК и белка, участвуют в синтезе белка. ЭПС и рибосомы — единый аппарат синтеза и транспорта белков.
Митохондрии — органоиды, отграниченные от цитоплазмы двумя мембранами. В них окисляются органические вещества и синтезируются молекулы АТФ с участием ферментов. Увеличение поверхности внутренней мембраны, на которой расположены ферменты за счет крист. АТФ — богатое энергией органическое вещество.
Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты), их содержание в клетке — главная особенность растительного организма.
Хлоропласты — пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, который поглощает энергию света и использует ее на синтез органических веществ из углекислого газа и воды.
Отграничение хлоропластов от цитоплазмы двумя мембранами, многочисленные выросты — граны на внутренней мембране, в которых расположены молекулы хлорофилла и ферменты .
Комплекс Гольджи — система полостей, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Накапливание в них белков, жиров и углеводов. Осуществление на мембранах синтеза жиров и углеводов.
Лизосомы — тельца, отграниченные от цитоплазмы одной мембраной. Содержащиеся в них ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул до простых: белков до аминокислот, сложных углеводов до простых, липидов до глицерина и жирных кислот, а также разрушают отмершие части клетки, целые клетки.
Вакуоли — полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ, вредных веществ, они регулируют содержание воды в клетке.
Ядро — главная часть клетки, покрытая снаружи двух мембранной, пронизанной порами ядерной оболочкой. Вещества поступают в ядро и удаляются из него через поры. Хромосомы — носители наследственной информации о признаках организма, основные структуры ядра, каждая из которых состоит из одной молекулы ДНК в соединении с белками. Ядро — место синтеза ДНК, и-РНК, р-РНК.
Строение животной клетки
Наличие наружной мембраны, цитоплазмы с органоидами, ядра с хромосомами.
Наружная, или плазматическая, мембрана — отграничивает содержимое клетки от окружающей среды (других клеток, межклеточного вещества), состоит из молекул липидов и белка, обеспечивает связь между клетками, транспорт веществ в клетку (пиноцитоз, фагоцитоз) и из клетки.
Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда клетки, которая обеспечивает связь между расположенными в ней ядром и органоидами. В цитоплазме протекают основные процессы жизнедеятельности.
Органоиды клетки :
- эндоплазматическая сеть (ЭПС) — система ветвящихся канальцев, участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, в транспорте веществ в клетке,
- рибосомы — тельца, содержащие рРНК, расположены на ЭПС и в цитоплазме, участвуют в синтезе белка. ЭПС и рибосомы — единый аппарат синтеза и транспорта белка,
- митохондрии — «силовые станции» клетки, отграничены от цитоплазмы двумя мембранами. Внутренняя образует кристы (складки), увеличивающие ее поверхность. Ферменты на кристах ускоряют реакции окисления органических веществ и синтеза молекул АТФ, богатых энергией,
- комплекс Гольджи — группа полостей, отграниченных мембраной от цитоплазмы, заполненных белками, жирами и углеводами, которые либо используются в процессах жизнедеятельности, либо удаляются из клетки. На мембранах комплекса осуществляется синтез жиров и углеводов,
- лизосомы — тельца, заполненные ферментами, ускоряют реакции расщепления белков до аминокислот, липидов до глицерина и жирных -.кислот, полисахаридов до моносахаридов. В лизосомах разрушаются отмершие части клетки, целые и клетки.
Клеточные включения — скопления запасных питательных веществ: белков, жиров и углеводов. Ядро — наиболее важная часть клетки. Оно покрыто двухмембранной оболочкой с порами, через которые одни вещества проникают в ядро, а Другие поступают в цитоплазму.
Хромосомы — основные структуры ядра, носители наследственной информации о признаках организма. Она передается в процессе деления материнской клетки дочерним клеткам, а с половыми клетками — дочерним организмам. Ядро — место синтеза ДНК, иРНК, рРНК.
