Органоиды клетки

Каждый органоид (органелла) клетки несет определенные функции. Кроме них в цитоплазме присутствуют включения: пигменты, белковые гранулы, жир, гликоген.

Методы исследования клетки

  • Прижизненная окраска
  • Микрохирургия
  • Культивирование клеток и тканей
  • Исследование биоэлектрических явлений
  • Исследование физико-химических свойств (вязкость, удельный вес клетки, pH).
  • Центрифугирование – метод получения изолированных клеточных структур.
  • Микрохимическое и ультрамикрохимическое изучение клетки (химические свойства).
  • Метод рентгеноструктурного анализа (рентгеновские лучи).

Методы исследования фиксированием окраски:

  • Окрашивание
  • Цитохимические методы (например, выявить все неорганические компоненты клетки).
  • Метод меченных атомов (радиоактивность).

Органоиды

Мембраны клеток

Есть у всех клеток, ограничивают содержимое цитоплазмы от внешней среды.

Мембрана имеет трехслойную структуру и толщину 7.5нм. Наружный и внутренний слой – белок, средний – липиды.

Наружная клеточная мембрана подвижная, имеет выросты и впячивания. Поверхность по строению и функциям неоднородна.

Прочная, легко восстанавливается после мелких повреждений.

В мембране много пор, через которые проходят крупные ионы и молекулы. Мелкие ионы могут проходить непосредственно через мембрану.

Поступление веществ в клетку идет с затратой энергии и носит избирательный характер (полупроницаемость). Существует два способа поглощения – пиноцитоз и фагоцитоз, - механизмы проникновения в клетку высокомолекулярных соединений.

Мембрана обеспечивает связь между клетками в тканях (складки, выросты, межклеточное пространство). Через нее клетки получают информацию об окружающем пространстве. Если его мало, то рост прекращается — контактное торможение. Опухолевые клетки эту способность теряют.

Межклеточные контакты могут быть:

  • простые (эпителий)
  • замок
  • десмосомы (слиты пучками поперечных волокон)
  • синапсы (нервные клетки)

В зависимости от наличия мембраны остальные органеллы делятся на мембранные и немембранные. К мембранным относятся ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды. К немембранным — рибосомы, клеточный центр.

ЭПС

Пронизывает всю цитоплазму.

Представляет разветвленную цепь каналов и полостей, образованную мембраной.

Особенно развита в клетках с интенсивным обменом веществ.

Занимает 30-50% объема клетки.

На мембране ЭПС находятся ферменты.

Виды ЭПС:

  • Гладкая ЭПС. Содержит ферменты углеводного и жирового обменов. Особенно развита в печени. В мышцах накапливает ион Ca2+ (отвечает за сокращение).
  • Шероховатая ЭПС. Осуществляет синтез белка на прикрепленных к ней рибосомах. Особенно развита в нервных и железистых клетках.

По каналам ЭПС перемещаются вещества как внутри клетки, так и за ее пределами.

ЭПС есть у всех организмов, кроме цианобактерий.

Аппарат Гольджи

Был открыт в 1898 г. Гольджи.

Состоит из гладкой мембраны, образующей системы крупных полостей и мелких пузырьков.

Особенно развит в нейронах и секреторных клетках.

Обычно соединен с ЭПС, из которой синтезируемые там вещества транспортируются в аппарат Гольджи, где упаковываются. В цистернах накапливаются продукты синтеза и распада.

В растительной клетке аппарат Гольджи кроме того участвует в построении стенки.

Лизосомы

Открыл в 1955 г. Де-Дюф.

Представляют собой небольшие округлые частицы в цитоплазме (d ~ 1мкм).

Каждая лизосома ограничена плотной мембраной.

Внутри заключены ферменты, имеющие наибольшую активность в кислой среде. Ферменты лизосом способны расщеплять белки, НК, полисахариды. Эти вещества поступают в клетку в качестве пищи путем фагоцитоза и пиноцитоза.

Осуществляют защитную функцию.

За счет ферментов лизосом могут перевариваться при отмирании отдельные структуры клетки, а также целые клетки. (В условиях голода у некоторых лягушек происходит автолиз (саморастворение) хвоста.)

Образуются лизосомы в аппарате Гольджи.

Митохондрии

Различны по форме. Меняются в зависимости от pH среды, осмотического давления, температуры и др.

Стенки двухслойные: внешняя мембрана гладкая, внутренняя - образует выросты — кристы.

Заполнена полужидким матриксом, в котором находятся ферменты, рибосомы, РНК и ДНК.

Универсальная органелла — является энергетическим и дыхательным центром. В ней происходит окисление органических веществ, полученная энергия идет на синтез АТФ.

Могут передвигаться по клетке.

Митохондрии - "энергетические станции" клетки. Содержат ферменты, окисляющие углеводы, аминокислоты, жирные кислоты. Энергия этих реакций накапливается в АТФ, которые синтезируются в митохондриях.

Пластиды

Пластиды делятся и распределяются между дочерними клетками поровну.

Лейкопласты

Бесцветные, локализованы в неокрашенных частях растений.

Внутренняя мембрана образует несколько выростов.

Характерны для растительных клеток. В лейкопластах откладывается запас питательных веществ (крахмальные зерна).

Хлоропласты

По 40-60 в клетке.

У низших растений имеют простое строение — хроматоформ.

Двумембранные зеленые органеллы линзообразной формы. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин: теллокоидов стромы и теллокоидов граны. В гранах сосредоточены пигменты хлорофилл и каротиноиды.

В хлоропластах есть собственные рибосомы, ДНК и РНК.

Находятся только в растительных клетках.

В них происходит фотосинтез, синтезируются собственные белки.

Могут образовываться из пропластид и лейкопластов. Осенью переходят в хромопласты.

Основное вещество хлоропласт — хлорофилл — имеет примерно 10 видов.

Хромопласты

Двумембранные обычно шаровидные органеллы, желто-красные.

Входят в состав только растительных клеток.

В основном это погибшие пластиды.

Желтые — содержат каротин, оранжевые — ксантофилл, красные — лейкопин.

Пироксисомы

Открыты в 1983 г.

0.3-0.5мкм.

Содержат 40 ферментов для разложения токсичного для клетки H2O2.

Существует множество генетических заболеваний, обусловленных их слабой работой.

Рибосомы

Ультрамикроскопические сферические структуры.

Самые мелкие, но сложно устроенные органеллы. В их структуре ни одна молекула не повторяется дважды. Состоит из двух субъединиц. Крупная субъединица имеет уплощенную поверхность с той стороны, где соединяется с меньшей по размеру субъединицей. Последняя в месте контакта несколько вогнута. При соединении образуется узкая щель.

Образуются в ядрышке и состоят из белка и РНК.

Располагаются на мембранах ЭПС, в свободном веществе цитоплазмы, в клеточном ядре, митохондриях и пластидах.

На рибосомах идет синтез белка.

Клеточный центр

Есть во всех клетках многоклеточных животных, простейших и некоторых растений.

Состоит из двух центриолей, которые расположены в цитоплазме или лежат в центре сферического слоя цитоплазмы.

Принимает участие в делении клетки. К ним в профазе крепятся нити веретена деления. В анофазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам клетки.

После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках и удваиваются.

Выступает как структурных организатор цитоплазмы, связывая различные органеллы клетки.

Клеточных центр принимает участие в разнообразных видах движения клетки.

Органоиды движения

  1. Реснички и жгутики — это цитоплазматические выросты на поверхности мембраны. Функции — удаление частичек пыли, передвижение (простейшие, турбеллярий).
  2. Псевдоподии — это амебовидные выросты цитоплазмы. Служат для захвата пищи и передвижения (простейшие, лейкоциты, крупные клетки внутренних органов позвоночных).
  3. Миофибриллы — тонкие нити длиной до 1см. Служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены.
  4. Цитоплазма. Круговые движения служат для перемещения органелл клетки к источнику света, тепла и т.д.

Ядро

Открыл в 1831 г. Браун.

Клетки бывают одноядерные, многоядерные и безъядерные (эритроциты, ситовидные трубки).

Ядро — это важнейшая составная часть клетки. Содержит молекулы ДНК, т.е. гены.

Функции:

  1. Хранение и воспроизводство генетической информации.
  2. Регуляция обмена веществ клетки.

Иногда клетки содержат более 2-х ядер (клетки печени, некоторые простейшие).

Форма ядра зависит от формы клетки (асимметричные, сферические).

С помощью впячиваний и выростов оболочки достигается увеличение поверхности ядра.

Оболочка состоит из двух мембран. Наружная покрыта рибосомами, внутренняя гладкая.

С оболочкой ядра соединена ЭПС.

Обмен с цитоплазмой протекает через поры оболочки, а мелкие молекулы диффундируют непосредственно через мембрану.

Ядерная среда отличается от цитоплазмы. В ядре содержится ядерный сок — кариоплазма, хроматин и ядрышко.

Ядерный сок — кислый коллоидный раствор белков, НК, углеводов, минеральных солей и продуктов обмена ядра. Во время деления смешивается с цитоплазмой.

Функции кариоплазмы:

  • Транспорт веществ и структурная
  • Заполнение пространства между структурами

Хроматин представляет собой нитевидные структуры, состоящие из молекул ДНК и белковой обкладки (ДПН — дизоксинуклеопротеин).

В делящейся клетке хромосомы состоят из двух хроматид.

Хромосомы обычно имеют первичную перетяжку — центромеру. Ядрышковые хромосомы также имеют вторичную перетяжку.

Функции хромосом:

  1. Носители ДНК, т.е. всей наследственной информации организма.
  2. На хромосомах синтезируются ДНК и РНК.

Хромосомы видны в оптический микроскоп на стадии метафазы митоза.

Закономерности:

  1. Во всех соматических клетках любого организма содержится одинаковое количество хромосом.
  2. В половых клетках хромосом в 2 раза меньше.
  3. В пределах одного вида число хромосом одинаково у всех особей.
  4. Число хромосом не указывает на высоту организации организмов и их родство (аскарида — 2, дрозофила — 8, муха -12, человек и ясень — 46, папоротники — до 1500).
  5. Число хромосом всегда четное.
Кариотип
— это совокупность количественных (число, размеры) и качественных признаков хромосомного набора соматической клетки.
Гомологичные хромосомы
— это пара хромосом, одинаковых по форме, размерам и несущие одинаковые гены.

В зависимости от положения центромеры, к которой крепятся нити веретена деления, выделяют хромосомы равноплечие (метацентриотические), неравноплечие, палочковидные (акроцентриотические).

После деления хромосомы деспирализуются.

В состав хромосом преимущественно входят кислые и основные белки, которые блокируют неиспользуемую часть информации.

Клетки высокоспециализированных тканей не делятся (нейроны и эритроциты).

Ядрышко

Достаточно плотное округлое тельце, расположенное в ядерном соке.

Число ядрышек от 1 до 10 (с среднем 5-7).

Видны только в интерфазе. Во время митоза исчезают.

Ядрышки — это безмембранные органеллы, которые образуются вокруг вторичной перетяжки хромосом или ядрышкового организатора.

Функция — синтез р-РНК и формирование субъединиц рибосом, которые при выходе в цитоплазму объединяются в рибосомы.