Твоя цель - поступить в ВУЗ мечты,
наша - помочь тебе в этом!
Учебник

Органоиды клеток

Органоиды эукариотических клеток

Общий план строения животной клетки
I. Поверхностный аппарат клетки включает в себя:
Клеточную плазматическую мембрану, надмембранный комплекс, субмембранный комплекс
И выполняет такие функции, как:
взаимодействие с внешней средой; обеспечение клеточных контактов; транспорт:
а) пассивный (диффузия, осмос, облегченная диффузия через поры); б) активный; в) экзоцитоз и эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)
Клеточная плазматическая мембрана (плазмолемма) представляет собой билипидный слой, который пронизывают молекулы белков.
Плазматическая мембрана клетки
Билипидный слой представлен двумя слоями фосфолипидов.

Их гидрофобные "хвостики" обращены внутрь мембраны, а гидрофильные "головки" смотрят наружу. Билипидный слой насквозь пронизывают интегральные белки (образуют каналы для транспорта веществ через мембрану), частично - погруженные - полуинтегральные белки, а также поверхностно лежащие белки - периферические.

Белки принимают участие в:✍️
  • Поддержании постоянства структуры мембраны
  • Рецепции сигналов из окружающей среды (химического раздражения)
  • Транспорте веществ через мембрану
  • Ускорении (катализе) реакций, которые ассоциированы с мембраной
  • Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее.
  • "Заякоренные" молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует в избирательном транспорте веществ через мембрану.
Надмембранный комплекс.
У животных клеток представлен Гликокаликсом - это совокупность клеточных рецепторов, которые нужны клетке для восприятия регуляторных сигналов биологически активных веществ (гормонов, гормоноподобных веществ).

  • Гормон избирателен, специфичен и присоединяется только к своему рецептору.
  • Так же вирусы и бактерии взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к ним рецепторы.
У растительных и грибных клеток, а так же у клеток бактерий, над клеточной мембраной располагается Клеточная стенка ✍️
  • Придает клетке определенную форму,
  • направляет рост клетки, придавая характерное строение всему организму,
  • регулировка диффузии – пористая структура клеточной стенки позволяет некоторым необходимым веществам, включая белки, попадать внутрь клетки, препятствуя проникновению других,
  • связь – клетки взаимодействуют между собой через плазмодесмы (поры или каналы между стенками растительных клеток, которые позволяют молекулам и сигналам связи проходить между отдельными клетками растения),
  • защита – осуществляет защиту клеток от вирусов и остальных опасных веществ или микроорганизмов, а также помогает предотвратить потерю воды,
  • хранение – хранит углеводы, которые используются для роста растений, особенно в семенах.
Клеточная стенка бактерий состоит из полимера муреина, у грибов - из хитина, у растений - из целлюлозы.
Клеточная стенка
Субмембранный комплекс - цитоскелет - это область клетки, расположенная на границе поверхностного аппарата и цитоплазмы.
Обеспечивает механическую устойчивость плазматической мембраны.
Состоит из 3 – х связанных систем:
Система микротрубочек - это тонкие нити белка актина. В состав актина входит миозин, он распространяется вдоль пучков микротрубочек. Микротрубочки не имеют мембранного строения, очень часто в их состав входит белок тубулин.
Система микрофибрил это белковые нити, состоящие из белка актина расположенные друг к другу хаотично.
Промежуточных филаментов - хаотично расположенные белковые клетки иногда собирающиеся в пучки, состоящие из актина, миозина, альфа - актина.
Функции клеточной мембраны.
  • Разделительная (барьерная) - образует барьер между внешней средой и внутренней средой клетки (цитоплазмой с органоидами)
  • Обмен веществ между внешней средой и цитоплазмой - через мембрану по каналам кислород и питательные вещества поступают в клетку, а продукты жизнедеятельности - мочевина - удаляются из клетки во внешнюю среду.

  • Транспортная
Выделяется два вида транспорта:
Пассивный - часто идет по градиенту концентрации, без затрат АТФ (энергии); возможен путем осмоса, простой диффузии или облегченной (с участием белка-переносчика) диффузии.

Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O2, H2O, CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.

Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и расходуется энергия АТФ. Например, натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, а значит с затратой энергии АТФ.

Внутрь клетки крупные молекулы попадают путем эндоцитоза двумя путями:
Фагоцитоз - поглощение твердых пищевых частиц и бактерий фагоцитами.
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета - в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
Пиноцитоз - поглощение клеткой жидкости, захват жидкости клеточной поверхностью
Осуществляются эти процессы в ходе эндоцитоза, когда мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, которая содержит пищеварительные ферменты, после их активации происходит внутриклеточное пищеварение, затем непереваренный остатки удаляются из клетки путем экзоцитоза.
Фагоцитоз и пиноцитоз
II. Цитоплазма - это содержимое клетки, за исключением плазматической мембраны и ядра.
Цитоплазма состоит из основного водянистого вещества и находящихся в ней различных органелл. Основное вещество цитоплазмы получило название гиалоплазмы или цитозоля – это густой бесцветный коллоидный раствор, преимущественно состоящий из воды 70-90%.
  • В цитоплазме происходит постоянный ток веществ: поступившие в клетку вещества для расщепления необходимо доставить к органоидам, а побочные продукты - удалить из клетки.
  • Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.

Одномембранные органоиды

Эндоплазматический ретикулум (Эндоплазматическая сеть, ЭПС)
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества.
Шероховатая ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) - состоит из трубочек, сети уплощенных канальцев (цистерн) и связанных с ними пузырьков. Располагается вокруг ядра клетки. В нем запасаются жиры и углеводы. Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во внешнюю среду.
Здесь появляются первичные лизосомы, которые содержат пищеварительные ферменты в неактивном состоянии.
Лизосома - это мембранный пузырек, содержащий внутри ферменты (энзимы) - липазы, протеазы, фосфатазы. Лизосома участвует во внутриклеточном пищеварении поступивших в клетку веществ. Сливаясь с фагосомой, первичная лизосома превращается во вторичную, ферменты активируются. После расщепления веществ образуется остаточное тельце - вторичная лизосома с непереваренными остатками, которые удаляются из клетки путем экзоцитоза.
Вакуоль - это пузырёк, заполненный клеточным соком, а снаружи отделённый от цитоплазмы тонопластом. В животных и грибных клетках вакуоли маленького размера; у растительных же клеток вакуоль максимально развита, создаёт осмотическое давление - тургор и придают клетке форму. Чем старше растительная клетка, тем больше размер её вакуоли - в старых растительных клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.
Пероксисомы - мелкие пузырьки, имеющие псевдокристаллическую структуру, содержащиеся в клетках растений и животных. Наибольшее их количество сосредоточено в клетках печени, где они участвуют в нейтрализации перекиси водорода (содержат фермент каталазу, уратоксидазу и др.)

Ядро

Ядро - важнейший компонент эукариотической клетки, отвечающий за хранение, защиту и передачу наследственной информации. У прокариот - отсутствует. Внутренняя часть ядра представлена кариоплазмой, в которой расположен хроматин - комплекс ДНК, РНК и белков, и одно или несколько ядрышек.
Ядрышко - место в ядре, где активно идет процесс матричного биосинтеза - транскрипция.
Оболочка ядра образована двумя слоями мембраны, которую пронизывают многочисленные ядерные поры, они служат для обмена веществ между кариоплазмой и цитоплазмой.
В процессе деления клетки бесформенный хроматин упаковывается в хромосомы для равномерного распределения генетического материала, на основе этого свойства выделяют 2 типа хроматина: Эухроматин претерпевает обычный цикл компактизации - декомпактизации во время митоза (сворачивается в хромосомы при делении и раскручивается после). Гетерохроматин – это участки хромосом, находящиеся в конденсированном (упакованном) состоянии в течение всего клеточного цикла.

Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам, а совокупность всех признаков хромосом называется - кариотип.

Двумембранные органоиды

Митохондрия - двумембранный органоид палочковидный формы, главной функцией которого является обеспечение клетки энергией. Здесь проходит аэробный этап (кислородный) этап энергетического обмена - цикл Кребса - и из двух молекул пировиноградной кислоты (образовавшихся из 1 глюкозы) получаются 36 молекул АТФ. Митохондрия осуществляет синтез АТФ, а АТФ=энергия.
Внутреннее пространство митохондрии заполнено митохондриальным матриксом, где можно обнаружить дополнительные включения, молекулы АТФ, а так же кольцевую молекулу ДНК и рибосомы, именно поэтому, митохондрия считается полуавтономным органоидом (есть мнение, что раньше это были самостоятельные клетки). Внутренняя мембрана митохондрий образует выпячивания - кристы, на которых имеется большое скопление окислительных ферментов, участвующих в кислородном этапе дыхания.
Пластиды - это двумембранные органоиды овоидной формы, встречающиеся в клетках высших растений, водорослей и некоторых простейших.
Все виды пластид развиваются из пропластид и могут превращаться друг в друга.
У них хорошо развита внутренняя мембранная система, формирующая такие структуры как тилакоиды, граны (стопки тилакоидов) и ламелы – удлиненные тилакоиды, соединяющие соседние граны. Внутреннее содержимое пластид называют стромой. Аналогично митохондриям, пластиды считаются полуавтономными органоидами, поскольку имеют собственную кольцевую молекулу ДНК, способны к делению и передаче наследственной информации.
Подразделяются на три типа:
Хлоропласт называется так за счет содержащегося в нем зеленого пигмента - хлорофилла. Под двойной мембраной расположены тилакоиды, которые собраны в стопки - граны. Внутреннее пространство между тилакоидами и мембраной называется стромой.
Светозависимая (световая) фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов, а темновая (светонезависимая) фаза - в строме хлоропласта за счет цикла Кальвина.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.
Хромопласты
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал, в них активируется биосинтез каротиноидов.
Лейкопласты
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать процесс фотосинтеза.

Немембранные органоиды

Рибосома - это самый маленький органоид сферической формы, который принимает активное участие в процессе биосинтеза белка на этапе транскрипции (биосинтез белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК)). Состоят из двух субъединиц, большой и малой. Выделяют рибосомы 2-х видов: 80S-рибосомы находятся в цитоплазме эукариот, а 70S – в митохондриях и пластидах эукариот и в цитоплазме прокариот.
Микротрубочки - это белковые производные, входящие в состав цитоскелета. Они поддерживают определенную форму клетки, участвуют во внутриклеточном транспорте, образовании нитей веретена деления; образуют основу органоидов движения: жгутиков (у бактерий жгутик состоит из сократительного белка - флагеллина) и ресничек.
Микрофиламенты - тонкие длинные нитевидные структуры, состоящие из белка актина служат для создания тока цитоплазмы, участвуют в процессах эндо- и экзоцитоза.
Клеточный центр - органоид исключительно животной клетки; состоит из 9 триплетов микротрубочек (триплет - три соединенных вместе). Участвует в образовании нитей веретена деления, располагается на полюсах клетки.
Реснички и жгутики - это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек. Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
Биология Клетки