Что такое немембранные органоиды

Биология в лицее

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Органоиды (греч. órganon — орган и éidos — вид), или органеллы (лат. organella — уменьшительное от греч. órganon ) — постоянные структуры эукариотических клеток.

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).

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.

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

Рибосомы прокариотического типа

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 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.

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.

Электронная микрофотография клеточного центра: видны две центриоли, перпендикулярно ориентированные друг к другу

В результате образуются два клеточных центра — по одному на каждую вновь образовавшуюся клетку, при этом каждый клеточный центр состоит из двух центриолей.

В животных клетках две центриоли образуют клеточный центр. Эти структуры, расположенные под прямым углом друг к другу, обычно находятся вблизи ядра. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя веретено деления. После деления каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путем синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

В клетках растений центриолей нет, и митотическое веретено образуется там при их отсутствии.

Органоиды движения — реснички и жгутики. Это выросты мембраны диаметром около 0,25 мкм, содержащие внутри микротрубочки. Такие органоиды имеются у многих клеток: у простейших, одноклеточных водорослей, зооспор, сперматозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, например в дыхательном эпителии.

Реснички — многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны. Жгутики — единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.

Источник

Что такое немембранные органоиды?

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:

Немембранные органоиды

К немембранным органоидам клетки принято относить:

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

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.

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.

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.

Источник