Еукаріотична клітина будова і функції органоїдів

Органели - постійні, обов'язково присутні, компоненти клітини, що виконують специфічні функції.

ендоплазматична мережа

Ендоплазматична мережа (ЕРС). або ендоплазматичнийретикулум (ЕПР). - одномембранних органоид. Являє собою систему мембран, які формують «цистерни» і канали, з'єднаних один з одним і обмежують єдиний внутрішній простір - порожнини ЕРС. Мембрани з одного боку пов'язані з цитоплазматичної мембраною, з іншого - з зовнішньої ядерної мембраною. Розрізняють два види ЕПС: 1) шорстка (гранулярна), що містить на своїй поверхні рибосоми, і 2) гладка (гладкий), мембрани якої рибосом не несуть.

Функції: 1) транспорт речовин з однієї частини клітини в іншу, 2) поділ цитоплазми клітини на компартменти ( «відсіки»), 3) синтез вуглеводів і ліпідів (гладка ЕРС), 4) синтез білка (шорстка ЕРС), 5) місце освіти апарату Гольджі.

апарат Гольджі

Апарат Гольджі. або комплекс Гольджі. - одномембранних органоид. Являє собою стоси сплощених «цистерн» з розширеними краями. З ними пов'язана система дрібних одномембранних бульбашок (бульбашки Гольджі). Кожна стопка зазвичай складається з 4-х-6-ти «цистерн», є структурно-функціональною одиницею апарату Гольджі і називається діктіосоми. Число диктиосом в клітці коливається від однієї до кількох сотень. У рослинних клітинах діктіосоми відокремлені.

Апарат Гольджі звичайно розташований близько клітинного ядра (в тваринних клітинах часто поблизу клітинного центру).

Функції апарату Гольджі: 1) накопичення білків, ліпідів, вуглеводів, 2) модифікація надійшли органічних речовин, 3) «упаковка» в мембранні пухирці білків, ліпідів, вуглеводів, 4) секреція білків, ліпідів, вуглеводів, 5) синтез вуглеводів і ліпідів, 6) місце освіти лізосом. Секреторна функція є найважливішою, тому апарат Гольджі добре розвинений в секреторних клітинах.

Лізосоми - одномембранні органели. Являють собою дрібні бульбашки (діаметр від 0,2 до 0,8 мкм), що містять набір гідролітичних ферментів. Ферменти синтезуються на шорсткою ЕПС, переміщаються в апарат Гольджі, де відбувається їх модифікація і упаковка в мембранні пухирці, які після відділення від апарату Гольджі стають власне лизосомами. Лізосома може містити від 20 до 60 різних видів гидролитических ферментів. Розщеплення речовин за допомогою ферментів називають лизисом.

Розрізняють: 1) первинні лізосоми. 2) вторинні лізосоми. Первинними називаються лізосоми, отшнуроваться від апарату Гольджі. Первинні лізосоми є фактором, що забезпечує екзоцитоз ферментів з клітини.

Вторинними називаються лізосоми, що утворилися в результаті злиття первинних лізосом з ендоцітозного вакуолями. В цьому випадку в них відбувається перетравлювання речовин, що надійшли в клітину шляхом фагоцитозу або піноцитозу, тому їх можна назвати травними вакуолями.

Автофагії - процес знищення непотрібних клітині структур. Спочатку підлягає знищенню структура оточується одинарної мембраною, потім утворилася мембранна капсула зливається з первинної лизосомой, в результаті також утворюється вторинна лизосома (автофагіческая вакуоль), в якій ця структура перетравлюється. Продукти перетравлення засвоюються цитоплазмою клітини, але частина матеріалу так і залишається неперетравленої. Вторинна лизосома, що містить цей неперетравлений матеріал, називається залишковим тільцем. Шляхом екзоцитозу неперетравлені частинки видаляються з клітки.

Автолиз - саморуйнування клітини, наступаюче внаслідок вивільнення вмісту лізосом. У нормі автолиз має місце при метаморфози (зникнення хвоста у пуголовка жаб), інволюції матки після пологів, в осередках омертвіння тканин.

Функції лізосом: 1) внутрішньоклітинне перетравлення органічних речовин, 2) знищення непотрібних клітинних і неклітинних структур, 3) участь в процесах реорганізації клітин.

Вакуолі - одномембранні органели, являють собою «ємності», заповнені водними розчинами органічних і неорганічних речовин. В освіті вакуолей беруть участь ЕРС і апарат Гольджі. Молоді рослинні клітини містять багато дрібних вакуолей, які потім у міру зростання і диференціювання клітини зливаються один з одним і утворюють одну велику центральну вакуоль. Центральна вакуоль може займати до 95% обсягу зрілої клітини, ядро ​​і органели відтісняються при цьому до клітинної оболонці. Мембрана, що обмежує рослинну вакуоль, називається тонопластом. Рідина, що заповнює рослинну вакуоль, називається клітинним соком. До складу клітинного соку входять водорозчинні органічні і неорганічні солі, моносахариди, дисахариди, амінокислоти, кінцеві або токсичні продукти обміну речовин (глікозиди, алкалоїди), деякі пігменти (антоціани).

У тваринних клітинах є дрібні травні і автофагіческіе вакуолі, які відносяться до групи вторинних лізосом і містять гідролітичні ферменти. У одноклітинних тварин є ще скоротливі вакуолі, що виконують функцію осморегуляции і виділення.

Функції вакуолі: 1) накопичення і зберігання води, 2) регуляція водно-сольового обміну, 3) підтримання тургорного тиску, 4) накопичення водорозчинних метаболітів, запасних поживних речовин, 5) фарбування квітів і плодів і залучення таким чином запилювачів і розповсюджувачів насіння, 6 ) см. функції лізосом.

Ендоплазматична мережа, апарат Гольджі, лізосоми і вакуолі утворюють єдину вакуолярного мережу клітини. окремі елементи якої можуть переходити один в одного.

мітохондрії

Будова мітохондрії:
1 - зовнішня мембрана;
2 - внутрішня мембрана; 3 - матрикс; 4 - Крісті; 5 - Мультиферментний система; 6 - кільцева ДНК.

Форма, розміри і кількість мітохондрій надзвичайно варіюють. За формою мітохондрії можуть бутипаличкоподібними, округлими, спіральними, чашоподібними, розгалуженими. Довжина мітохондрій коливається в межах від 1,5 до 10 мкм, діаметр - від 0,25 до 1,00 мкм. Кількість мітохондрій в клітині може досягати декількох тисяч і залежить від метаболічної активності клітини.

Мітохондрія обмежена двома мембранами. Зовнішня мембрана мітохондрій (1) гладка, внутрішня (2) утворює численні складки - Крісті (4). Крісти збільшують площу поверхні внутрішньої мембрани, на якій розміщуються Мультиферментний системи (5), які беруть участь в процесах синтезу молекул АТФ. Внутрішній простір мітохондрій заповнене матриксом (3). У матриксі містяться кільцева ДНК (6), специфічні іРНК, рибосоми прокаріотів типу (70S-типу), ферменти циклу Кребса.

Мітохондріальна ДНК не пов'язана з білками ( «гола»), прикріплена до внутрішньої мембрані мітохондрії і несе інформацію про будову приблизно 30 білків. Для побудови мітохондрії потрібно набагато більше білків, тому інформація про більшість мітохондріальних білків міститься в ядерній ДНК, і ці білки синтезуються в цитоплазмі клітини. Мітохондрії здатні автономно розмножуватися шляхом поділу надвоє. Між зовнішньою і внутрішньою мембранами знаходиться протонний резервуар. де відбувається накопичення Н +.

Функції мітохондрій: 1) синтез АТФ, 2) кисневе розщеплення органічних речовин.

Згідно з однією з гіпотез (теорія симбиогенеза) мітохондрії походять від стародавніх вільноживучих аеробних прокаріотів, які, випадково потрапивши в клітину-господаря, потім утворили з нею взаємовигідний симбиотический комплекс. На користь цієї гіпотези свідчать наступні дані. По-перше, мітохондріальна ДНК має такі ж особливості будови як і ДНК сучасних бактерій (замкнута в кільце, не пов'язана з білками). По-друге, мітохондріальні рибосоми і рибосоми бактерій відносяться до одного типу - 70S-типу. По-третє, механізм розподілу мітохондрій схожий з таким бактерій. По-четверте, синтез мітохондріальних і бактеріальних білків пригнічується однаковими антибіотиками.

Будова пластид: 1 - зовнішня мембрана; 2 - внутрішня мембрана; 3 - строма; 4 - тилакоїдів; 5 - грана; 6 - ламелли; 7 - зерна крохмалю; 8 - ліпідні краплі.

Пластида характерні тільки для рослинних клітин. Розрізняють три основних типи пластид. лейкопласт - безбарвні пластиди в клітинах нефарбованих частин рослин, хромопласти - пофарбовані пластиди зазвичай жовтого, червоного і оранжевого кольорів, хлоропласти - зелені пластиди.

Хлоропласти. У клітинах вищих рослин хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи. Довжина хлоропластів коливається в межах від 5 до 10 мкм, діаметр - від 2 до 4 мкм. Хлоропласти обмежені двома мембранами. Зовнішня мембрана (1) гладка, внутрішня (2) має складну складчасту структуру. Найменша складка називається Тилакоїди (4). Група тилакоидов, покладених на зразок стопки монет, називається Гран (5). У хлоропласті міститься в середньому 40-60 гран, розташованих у шаховому порядку. Грани зв'язуються один з одним сплощеними каналами - ламелами (6). В мембрани тилакоїдів вбудовані фотосинтетические пігменти і ферменти, що забезпечують синтез АТФ. Головним фотосинтетичним пігментом є хлорофіл, який і зумовлює зелений колір хлоропластів.

Внутрішній простір хлоропластів заповнене стромой (3). В стромі є кільцева «гола» ДНК, рибосоми 70S-типу, ферменти циклу Кальвіна, зерна крохмалю (7). Усередині кожного тилакоида знаходиться протонний резервуар, відбувається накопичення Н +. Хлоропласти, також як мітохондрії, здатні до автономного розмноження шляхом розподілу надвоє. Вони містяться в клітинах зелених частин вищих рослин, особливо багато хлоропластів в листі і зелених плодах. Хлоропласти нижчих рослин називають хроматофорами.

Функція хлоропластів: фотосинтез. Вважають, що хлоропласти походять від стародавніх ендосімбіотіческіх ціанобактерій (теорія симбиогенеза). Підставою для такого припущення є схожість хлоропластів і сучасних бактерій по ряду ознак (кільцева, «гола» ДНК, рибосоми 70S-типу, спосіб розмноження).

Лейкопласти. Форма варіює (кулясті, округлі, чашоподібні і ін.). Лейкопласти обмежені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює нечисленні тилакоїди. В стромі є кільцева «гола» ДНК, рибосоми 70S-типу, ферменти синтезу і гідролізу запасних поживних речовин. Пігменти відсутні. Особливо багато лейкопластов мають клітини підземних органів рослини (коріння, бульби, кореневища і ін.). Функція лейкопластов: синтез, накопичення і зберігання запасних поживних речовин. Амілопласти - лейкопласт, які синтезують і накопичують крохмаль, елайопласти - масла, протеінопласти - білки. В одному і тому ж лейкопластах можуть накопичуватися різні речовини.

Хромопласти. Обмежені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня або також гладка, або утворює поодинокі тилакоїди. В стромі є кільцева ДНК і пігменти - каротиноїди, які надають Хромопласти жовту, червону або оранжеве забарвлення. Форма накопичення пігментів різна: у вигляді кристалів, розчинені в ліпідних краплях (8) і ін. Містяться в клітинах зрілих плодів, пелюсток, осіннього листя, рідко - коренеплодів. Хромопласти вважаються кінцевою стадією розвитку пластид.

Функція хромопластов: фарбування квітів і плодів і тим самим залучення запилювачів і розповсюджувачів насіння.

Всі види пластид можуть утворюватися з пропластид. Пропластид - дрібні органели, що містяться в меристематичних тканинах. Оскільки пластиди мають спільне походження, між ними можливі взаємоперетворення. Лейкопласти можуть перетворюватися в хлоропласти (позеленіння бульб картоплі на світлі), хлоропласти - в хромопласти (пожовтіння листя і почервоніння плодів). Перетворення хромопластов в лейкопласт або хлоропласти вважається неможливим.

Будова рибосоми:
1 - велика субодиниця; 2 - мала субодиниця.

Рибосоми - немембранні органели, діаметр приблизно 20 нм. Рибосоми складаються з двох субодиниць - великої і малої, на які можуть диссоциировать. Хімічний склад рибосом - білки і рРНК. Молекули рРНК становлять 50-63% маси рибосоми і утворюють її структурний каркас. Розрізняють два типу рибосом: 1) еукаріотичні (з константами седиментації цілої рибосоми - 80S, малої субодиниці - 40S, великий - 60S) та 2) прокариотические (відповідно 70S, 30S, 50S).

У складі рибосом еукаріотичного типу 4 молекули рРНК і близько 100 молекул білка, прокариотического типу - 3 молекули рРНК і близько 55 молекул білка. Під час біосинтезу білка рибосоми можуть «працювати» поодинці або об'єднуватися в комплекси - полірібосоми (полісоми). У таких комплексах вони пов'язані один з одним однією молекулою іРНК. Прокаріотичні клітини мають рибосоми тільки 70S-типу. Еукаріотичні клітини мають рибосоми як 80S-типу (шорсткі мембрани ЕПС, цитоплазма), так і 70S-типу (мітохондрії, хлоропласти).

Субодиниці рибосоми еукаріот утворюються в полісом. Об'єднання субодиниць в цілу рибосому відбувається в цитоплазмі, як правило, під час біосинтезу білка.

Функція рибосом: збірка поліпептидного ланцюжка (синтез білка).

цитоскелет

Цитоскелет утворений мікротрубочками і микрофиламентами. Микротрубочки - циліндричні нерозгалужені структури. Довжина микротрубочек коливається від 100 мкм до 1 мм, діаметр становить приблизно 24 нм, товщина стінки - 5 нм. Основний хімічний компонент - білок тубулін. Микротрубочки руйнуються під впливом колхіцину. Мікрофіламенти - нитки діаметром 5-7 нм, складаються з білка актину. Микротрубочки і мікрофіламенти утворюють в цитоплазмі складні переплетення. Функції цитоскелету: 1) визначення форми клітини, 2) опора для органоїдів, 3) утворення веретена поділу, 4) участь в рухах клітини, 5) організація струму цитоплазми.

клітинний центр

Клітинний центр включає в себе дві центріолі і центросфери. Центриоль є циліндр, стінка якого утворена дев'ятьма групами з трьох злилися микротрубочек (9 триплетів), з'єднаних між собою через певні інтервали поперечними сшивками. Центриоли об'єднані в пари, де вони розташовані під прямим кутом один до одного. Перед поділом клітини центріолі розходяться до протилежних полюсів, і біля кожної з них виникає дочірня центриоль. Вони формують веретено ділення, що сприяє рівномірному розподілу генетичного матеріалу між дочірніми клітинами. У клітинах вищих рослин (голонасінні, покритонасінні) клітинний центр центриолей не має. Центриоли відносяться до самовідтворюються органоидам цитоплазми, вони виникають в результаті дуплікації вже наявних центриолей. Функції: 1) забезпечення розбіжності хромосом до полюсів клітини під час мітозу або мейозу, 2) центр організації цитоскелету.

органели руху

Присутні не у всіх клітинах. До органоидам руху відносяться вії (інфузорії, епітелій дихальних шляхів), джгутики (жгутіконосци, сперматозоїди), ложноножки (корненожки, лейкоцити), міофібрили (м'язові клітини) і ін.

Джгутики і війки - органели ниткоподібної форми, є аксони, обмежену мембраною. Аксонема - циліндрична структура; стінка циліндра утворена дев'ятьма парами микротрубочек, в його центрі знаходяться дві одиночні мікротрубочки. У підставі аксонема знаходяться базальні тільця, представлені двома взаємно перпендикулярними центриолями (кожне базальное тільце складається з дев'яти триплетів мікротрубочок, в його центрі микротрубочек немає). Довжина джгутика досягає 150 мкм, вії в декілька разів коротше.

Міофібрили складаються з Актинові і міозінових миофиламентов, що забезпечують скорочення м'язових клітин.

Перейти до лекції №6 «клітині: цитоплазма, клітинна оболонка, будова і функції клітинних мембран»