Что такое одномембранные органоиды клетки
Двумембранные и одномембранные органоиды: общие особенности и основные функции
Двумембранные и одномембранные органоиды
Общие особенности органоид
Что такое органоиды?
Органоиды — это функциональные части клетки с определенным строением и функциями.
Основа правильного функционирования клетки как элементарной единицы живого организма — наличие органелл. Их отличительная особенность заключается в постоянстве: по мере развития клетки они не исчезают.
Есть несколько типов клеточных органоидов. Классификация органоидов выглядит так:
Для жизни важны первые два типа органоидов растительной клетки, так как именно они поддерживают функционирование клетки и организма в целом.
Двумембранные органоиды клетки — это:
Двумембранные органеллы являются полуавтомномными органоидами. Полуавтономные органоиды — структуры, которые отвечают за поддержание самостоятельности клетки. Это значит, что у этих органоид есть способность делиться. Образование новых митохондрий и пластид происходит в результате деления уже существующих элементов клетки. У этих мембранных органоидов есть собственный геном. Он имеет форму кольца и в отдельных моментах похож на геном бактериальных клеток. Кодирование другой части происходит в ядре. Эта часть поступает из цитоплазмы, чем объясняется невозможность свободного существования митохондрий и пластид вне клетки.
Эти органеллы растительной клетки также обладают собственным аппаратом синтеза белка, то есть рибосомами. Они довольно мелкие, в отличие от тех, что есть в цитоплазме, и имеют сходства с рибосомами прокариот.
Все это дало повод считать, что эти мембранные органоиды клетки (полуавтономные органоиды) ранее были прокариотами. Предполагают, что такие органоиды вступили с древними эукариотическими клетками в симбиотические отношения и поселились внутри них на постоянной основе.
Что касается внешней мембраны двухмембранных органоидов клетки, это мембрана, которая составом схожа с мембраной эукариот. Это подтверждает гипотезу, что внешняя мембрана органойда представляет собой бывшую мембрану пищеварительной вакуоли (фагосомы), в которой оказался прокариотический симбионт. В таком случае внутренняя оболочка — это его собственная мембрана.
Теперь перейдем к одномембранным органоидам клетки. К таким мембранным органеллам относят:
Клеточная система также включает немембранные органоиды клетки. К ним относят:
Основные функции мембранных и немембранных органоидов
Общее свойство всех мембранных органелл — образование из биологических мембран. Важно отметить существенное отличие органоидов животной клетки и их функций от органоидов растительной клетки. В частности, растительная клетка характеризуется процессом фотосинтеза.
В растительных и животных клетках бесперебойная работа органелл обеспечивается только в том случае, если обеспечивается бесперебойная работа отдельных органоидов.
Остановимся подробнее на функциях различных органоидов и частей клетки.
В растительной клетке в состав клеточной стенки входят пектины и целлюлоза. Функция органоида растительной клетки — защита клетки от неблагоприятного внешнего воздействия и обеспечения транспорта веществ в клетку через мембрану.
Ядро содержит специальные углубления и поры, а еще — две мембраны.
Ядро — это двумембранный органоид и основное хранилище наследственной информации клетки, который позволяет ее передавать в ходе деления клетки.
В ядре как в двумембарнном органоиде заключается комплексная генетическая информация, реализуемая в процессе деления клетки.
Ядро состоит из ядрышка, хроматин, кариоплазмы.
Также важная составляющая одномембранных и двумембранных органоидов — вакуоль. Вакуоль представляет собой слияние участков эндоплазматической сети. Их назначение — регулировать выделение и поступление разнообразных веществ в клетку.
Что касается эндоплазматического ретикулума, то это система каналов гладкого и шероховатого типа. Функция эндоплазматической сети — синтез и транспорт веществ внутрь клетки.
Рибосомы — основные органеллы, которые служат основной для синтеза белка.
Основной строительный материл клетки — белок. По этой причине он может самостоятельно синтезироваться даже в клетках прокариот.
Постоянный клеточный органоид — цитоплазма. Это полужидкая субстанция с целым набором органоидов. Благодаря ей обеспечивается взаимодействие между ядром и остальными частями клетки.
Клеточная мембрана образуется при помощи белка и двойного слоя липидов. Растения имеют снаружи дополнительный слой клетчатки. Мембрана характеризуется избирательной проницаемостью. Ее электронейтральность поддерживается при помощи нагнетания в клетку ионов.
Лизосомы — это одномембранные органоиды, осуществляющие реакцию «внутриклеточного пищеварения».
В лизосомах есть внутренние ферменты, благодаря которым расщепляются остатки обмена веществ, несущие токсический эффект для клеточных структур.
Говоря о митохондриях, стоит отметить, что они являются энергетическими станциями клетки. Основное клеточное окисление и накаливание энергии в виде молекул АТФ происходит именно в них. Очень часто возникает вопрос, какие органоиды клетки содержат собственную ДНК. У митохондрий, к примеру, есть собственная ДНК, а также складки внутренней мембраны (также их называют «крестами»).
Пластиды — двумембранные органоиды. Они характерны только для растительных клеток. Они отличаются тем, что имеют собственную ДНК и реализуют процесс фотосинтеза. Пластиды содержат пигмент хлорофилл: когда он «заряжается» энергией, то запускает процесс образования кислорода и различных органических веществ.
Содержащие зеленый пигмент хлорофилл пластиды называются хлоропластами (двумембранные). Лейкопласты или бесцветные пластиды отличаются тем, что накапливают крахмал, а хромопласты отвечают за накапливание каратиноидов.
Такой органоид как клеточный центр (на рисунке ниже) включает в себя центриоли и микротрубочки. Он принимает участие в образовании цитоскелета и обуславливает систему деления клетки.
В клетке происходит формирование различных органоидов движения, таких как реснички и жгутики. Эти органоиды движения (на рисунке) состоят из белков и встречаются одинаково часто.
Из всего описанного выше можно сделать вывод, что органеллы клетки — это составные ее части. Поэтому вопрос их происхождения можно рассматривать по-разному. Присутствие органоидов свидетельствует о целостности клетки и единстве органического мира.
Какие из перечисленных органоидов являются мембранными?
Это общая характеристика двумембранных и одномембранных органоидов. Также из информации легко понять, какие из перечисленных органоидов являются мембранными.
Вместо того чтобы перечислять одномембранные органоиды клетки и двумембранные, проще всего обратиться к таблице органоидов эукариотической клетки.
Таблица органоидов. Двумембранные органоиды и одномембранные в сравнительной таблице.
Теперь вам не составит труда самостоятельно перечислить одномембранные органоиды клетки и выбрать структуры, характерные только для растительной клетки.
Одномембранные органоиды
Эндоплазматическая сеть – совокупность мембранных каналов и полостей, пронизывающих всю клетку. Является непосредственным продолжением внешней ядерной мембраны. Бывает двух видов – гладкая и шероховатая (гранулярная, гранулы – это рибосомы). На гранулярной ЭПС идет синтез белка, на гладкой – синтез липидов и углеводов. Внутри каналов ЭПС синтезированные вещества накапливаются и транспортируются по клетке.
Аппарат (комплекс) Гольджи – стопка плоских мембранных полостей, окруженных пузырьками. По каналам ЭПС вещества поступают в АГ, там накапливаются и химически модифицируются (например, от белков отрезаются лишние участки). Затем готовые вещества заключаются в пузырьки и отправляются по месту назначения (например, выносятся из клетки).
Лизосомы – пузырьки, заполненные пищеварительными ферментами. Образуются в аппарате Гольджи. Пищеварительная вакуоль, в которой происходит переваривание пищи, получается после слияния фагоцитозного пузырька с лизосомой. Кроме того, лизосомы могут переваривать ненужные части клетки или целые клетки, например, у головастика постепенно исчезает хвост.
Вакуоли – пузырьки, заполненные каким-либо содержимым. У животных вакуоли временные, занимают около 5% клетки. У растений и грибов имеется крупная центральная вакуоль. Её содержимое называется клеточный сок, мембрана – тонопласт. У растений она занимает до 90% объема зрелой клетки.
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. В клетках животных полисахариды синтезируются в
1) рибосомах
2) лизосомах
3) эндоплазматической сети
4) ядре
Выберите один, наиболее правильный вариант. Эндоплазматическая сеть образована выростами:
1) цитоплазматической мембраны
2) цитоплазмы
3) ядерной мембраны
4) мембраны митохондрий
Выберите один, наиболее правильный вариант. Что происходит в пищеварительных вакуолях простейших?
1) неорганические вещества растворяются и выводятся наружу
2) органические вещества превращаются в воду и углекислый газ
3) синтезируются органические вещества
4) сложные органические вещества расщепляются до мономеров
Выберите один, наиболее правильный вариант. Комплекс Гольджи наиболее развит в клетках
1) мышечной ткани
2) нервных
3) секреторных желез
4) кроветворных
ЭПС КРОМЕ
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания строения и функций эндоплазматической сети. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны:
1) расщепление белков
2) транспорт веществ
3) окислительное фосфорилирование
4) синтез белка на рибосомах
5) разделение цитоплазмы на отсеки
2. Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для характеристики свойств строения эндоплазматической сети. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) формирует лизосомы
2) является одномембранным органоидом
3) является полуавтономным органоидом
4) участвует в транспорте белков
5) на мембранах могут располагаться рибосомы
3. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания ЭПС. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) система из 5-8 мембранных полостей
2) от полостей отходят ветвящиеся трубочки и отделяются пузырьки
3) структура, состоящая из каналов и полостей
4) служит местом для проведения химических реакций
5) существует два вида: гладкая и шероховатая
4. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания строения и функций эндоплазматической сети. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) синтез липидов
2) окислительное фосфорилирование
3) разделение цитоплазмы на отсеки
4) расщепление белков
5) транспорт веществ
5. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания строения и функций эндоплазматической сети. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образование лизосом
2) участие в синтезе белка
3) транспорт веществ
4) разделение клетки на отсеки
5) расщепление «сломанных» органоидов
2. Установите соответствие между характеристикой и органоидом клетки, для которого она характерна: 1) шероховатая эндоплазматическая сеть, 2) комплекс Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) образует лизосомы
Б) участвует в синтезе белка
В) участвует в построении клеточной стенки
Г) состоит из стопки плоских цистерн и отделяющихся от них пузырьков
Д) делит клетку на секции, где происходят различные химические реакции
Е) обеспечивает транспорт веществ по трубочкам и цистернам
3. Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) эндоплазматическая сеть, 2) аппарат Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) транспорт веществ по клетке
Б) модификация, упаковка органических веществ
В) участие в синтезе белков
Г) образование лизосом
Д) вынос веществ из клетки
4. Установите соответствие между характеристиками и органеллами клетки: 1) эндоплазматическая сеть, 2) аппарат Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) может присоединять рибосомы
Б) отвечает за синтез полипептидов из аминокислот
В) формирует лизосомы
Г) образует секреторные пузырьки
Д) завершает сборку сложных белков
Е) разделяет клетку на компартменты
АГ
Выберите три варианта. Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
1) синтезирует органические вещества из неорганических
2) расщепляет биополимеры до мономеров
3) накапливает белки, липиды, углеводы, синтезируемые в клетке
4) обеспечивает упаковку и вынос веществ из клетки
5) окисляет органические вещества до неорганических
6) участвует в образовании лизосом
АГ РИС
Рассмотрите рисунок с изображением органоида клетки и укажите (А) его название, (Б) его функцию, (В) в каких клетках он находится. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) бактериальная
2) митохондрия
3) комплекс Гольджи
4) эукариотическая
5) строительная
6) образование лизосом
7) эндоплазматическая сеть
8) внутриклеточный транспорт
АГ КРОМЕ
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания функций комплекса Гольджи. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) синтез органических веществ из неорганических
2) расщепление биополимеров до мономеров
3) накопление продуктов биосинтеза
4) упаковка гормонов в гранулы
5) образование лизосом
2. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания функций комплекса Гольджи. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) синтез полипептидной цепи
2) образование липидов
3) образование лизосом
4) упаковка и транспорт гормонов из клетки
5) расщепление биополимеров
3. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания аппарата Гольджи. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) органоид ограничен двумя мембранами
2) в нем дозревают синтезированные белки
3) к мембране прикрепляются рибосомы
4) формирует секреторные пузырьки
5) наиболее развит в клетках железистого эпителия
4. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания функций аппарата Гольджи. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образование лизосом
2) расщепление глюкозы
3) модификация белков после синтеза
4) накопление продуктов обмена веществ
5) формирование секреторных пузырьков
АГ КРОМЕ РИС
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенного на рисунке органоида эукариотической клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) немембранный органоид
2) обеспечивает химическую модификацию синтезированных в клетке веществ
3) одномембранный органоид
4) сложная сеть мембранных полостей, от которых отходят трубочки и отделяются пузырьки
5) участвует в водном обмене
2. Перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания строения и функций изображенного органоида клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) упаковывает и выносит синтезируемые вещества из клетки
2) участвует в образовании лизосом
3) обеспечивает окислительное фосфорилирование
4) состоит из одной мембраны
5) содержит соединенные между собой граны
3. Выберите из перечисленных ниже признаков два, относящиеся к изображенному на рисунке органоиду клетки. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) встречается только в растительных клетках
2) внутри органоида происходит окончательная сортировка и упаковка различных продуктов жизнедеятельности клетки
3) содержит гладкую и шероховатую часть
4) формирует лизосомы
5) является двумембранным органоидом
4. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания, изображённого на рисунке органоида клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) одномембранный органоид
2) синтезирует белки
3) содержит кольцевую ДНК
4) накапливает продукты синтеза
5) образует лизосомы
5. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания изображённого на рисунке органоида клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) двумембранный органоид
2) синтезирует белки и липиды
3) формирует лизосомы
4) состоит из пузырьков, цистерн и мембранных мешочков
5) связан с эндоплазматической сетью
6ф. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображённого на рисунке органоида. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) формирование транспортных пузырьков
2) модификация молекул белка
3) синтез органических веществ из неорганических
4) синтез АТФ
5) образование лизосом
2. Установите соответствие между характеристиками и клеточными органоидами: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) обеспечивает внутриклеточное пищеварение
Б) представляет собой одномембранный пузырек
В) состоит из полостей и пузырьков
Г) обеспечивает модификацию веществ
Д) содержит гидролитические ферменты
Е) образует пероксисомы
3. Установите соответствие между признаками и органоидами клетки: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из стопок уплощённых полостей
Б) сливается с фагоцитозным пузырьком
В) накапливает вещества, образовавшиеся в клетке
Г) упаковывает вещества в секреторные пузырьки
Д) участвует в подготовительном этапе энергетического обмена
Е) участвует в расщеплении полимеров до мономеров
4. Установите соответствие между функциями и видами органоидов: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) расщепление биополимеров до мономеров
Б) упаковка продуктов биосинтеза
В) переваривание клетки и группы клеток в процессе развития у животных
Г) модификация белков, жиров и углеводов
Д) синтез полисахаридов для формирования клеточной стенки
ЛИЗОСОМЫ
1. Какую функцию выполняют в клетке лизосомы? В ответ запишите цифры двух верных вариантов из пяти предложенных.
1) расщепляют биополимеры до мономеров
2) окисляют глюкозу до углекислого газа и воды
3) осуществляют синтез органических веществ
4) участвуют в переваривании веществ
5) синтезируют полисахариды из глюкозы
ЛИЗОСОМЫ КРОМЕ
1. Перечисленные ниже понятия, кроме двух, используются для описания лизосом. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны:
1) гидролиз биополимеров
2) окислительное фосфорилирование
3) одномембранный органоид
4) расщепление веществ
5) репликация
2. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания лизосом. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) содержит пищеварительные ферменты
2) гидролизует полимеры до мономеров
3) транспортирует питательные вещества
4) участвует в разрушении старых органоидов
5) окружены двумя мембранами
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите последовательность процессов, происходящих при секреции клеткой вещества белковой природы. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) присоединение пузырька к цистерне аппарата Гольджи
2) формирование транспортного пузырька ЭПС с синтезированным веществом
3) транспорт пузырька с готовым белком к плазматической мембране
4) модификация молекулы белка
5) отшнуровывание транспортного пузырька от ЭПС
2. Установите последовательность событий, приводящих к секреции вещества белковой природы из клетки. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) выход пузырька из аппарата Гольджи
2) модификация белка
3) соединение транспортного пузырька с аппаратом Гольджи
4) соединение транспортного пузырька с плазматической мембраной
5) синтез белка на ЭПС
Научная электронная библиотека
§ 3.1.4. Строение клетки
Размеры клетки широко варьируют от 0,1 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса). У всех клеток, независимо от их формы, размеров, функциональной нагрузки обнаруживается сходное строение (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Схема строения живой клетки: 1 – оболочка; 2 – мембрана; 3 – цитоплазма; 4 – ядро; 4а – ядрышко; 5 – рибосомы; 6 – эндоплазматическая сеть (ЭПС); 7 – митохондрии; 8 – комплекс гольджи; 9 – лизосомы; 10 – пластиды; 11 – клеточные включения
Снаружи клетка одета мембраной. Внутренняя часть клетки содержит многочисленные органоиды – структурные образования клетки, выполняющие определенные функции жизнедеятельности клетки.
1. Оболочка. Присутствует только у растительных клеток. Состоит из волокон целлюлозы. Функции оболочки: защита клетки от внешних повреждений, придает стабильную форму клетки, эластичность растительным тканям.
Повреждение наружной оболочки приводит к гибели клетки (цитолиз).
2. Мембрана. Тончайшая структура (75 Ǻ), состоит из двойного слоя молекул липидов и одного слоя белков. Такая структура обеспечивает уникальную эластичность и прочность мембране
участие в обмене веществ. Эта функция связана с избирательной проницаемостью в клетку определенных веществ и выведение из нее продуктов обмена. В процессе питания в клетку могут проникать определенные растворы веществ (пиноцитоз) и твердые частицы (фагоцитоз).
Явление фагоцитоза – поглощение клеткой твердых частиц – впервые было описано русским врачом Мечниковым. Фагоцитарная особенность лежит в основе процесса иммунитета. Особенно развита у лейкоцитов, клеток костного мозга, лимфатических узлов, селезенки, надпочечников и гипофиза.
Пиноцитоз – поглощение клеткой растворов – состоит в том, что мельчайшие пузырьки жидкости втягиваются через образующуюся воронку, проникают через мембрану и усваиваются клеткой.
3. Цитоплазма – внутренняя среда клетки. Представляет собой гелеобразную жидкость (коллоидная система), состоит на 80 % из воды, в которой растворены белки, липиды, углеводы, неорганические вещества. Цитоплазма живой клетки находится в постоянном движении (циклоз).
транспортировка питательных веществ и утилизация продуктов обмена клетки;
буферность цитоплазмы (постоянство физико-химических свойств) обеспечивает гомеостаз клетки, поддерживает постоянные нужные параметры жизнедеятельности;
поддержание тургора (упругость) клетки;
все биохимические реакции происходят только в водных растворах, что обеспечивается в среде цитоплазмы.
4. Ядро – обязательный органоид эукариотических клеток. Впервые было исследовано и описано Р. Броуном в 1831 г. В молодых клетках расположено в центре клетки, в старых – смещается в сторону. Снаружи ядро окружено мембраной с крупными порами, способными пропускать крупные макромолекулы. Внутри ядро заполнено клеточным соком – кариоплазмой, основная часть ядра заполнена хроматином – ядерным веществом, содержащим ДНК и белок. Перед делением хроматин образует палочковидные хромосомы. Причём, хромосомы одинакового строения (но содержащие разные ДНК!) образуют пары, зрительно воспринимаемые как одно целое (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Хромосомный набор человеческой клетки перед началом деления
Структурирование всех хромосом в пары свидетельствует о том, что число хромосом – чётное. Поэтому, его часто обозначают 2n, где n – количество хромосомных пар, а соответствующий набор хромосом называют диплоидным. Например, у голубей n = 40 (80 хромосом), у мухи n = 6 (12 хромосом), у собаки n = 39 (78 хромосом), у аскариды n = 1 (2 хромосомы). У человека n = 23 (46 хромосом). Однако, в половых клетках число хромосом в два раза меньше. Поэтому набор хромосом в половых клетках называется гаплоидным. Клетки, не являющиеся половыми называются соматическими. Иногда клетки с гаплоидным набором хромосом называют гаплоидными клетками, а с диплоидным набором хромосом – диплоидными клетками.
При слиянии двух родительских гаплоидных половых клеток образуется диплоидная клетка, дающая начало новому организму с набором генов отца и матери
Совокупность всех хромосом ядра (а значит и генов) клетки называется генотип. Именно генотип определяет все внешние и внутренние признаки конкретного организма.
В соматических клетках 44 Х-образные хромосомы (22 пары) у женщин и мужчин идентичны (сходны по строению), их называют аутосомами. А 23-я пара имеет конфигурацию ХХ – у женщин и ХY – у мужчин. Эти пары хромосом именуются половыми хромосомами.
В половых клетках 22 хромосомы также одинаковые у яйцеклеток и у сперматозоидов, а 23-я хромосома конфигурации Х – у яйцеклетки и Х или Y – у сперматозоидов. Поэтому при слиянии половых клеток и образовании пар хромосом, 23-я пара будет ( <ХY>или <ХХ>) определять пол будущего ребенка.
Необходимо помнить, что хотя в соматических клетках набор хромосом диплоидный (2n), однако, перед началом деления клеток происходит репликация ДНК, то есть, удвоение их количества, а, значит, и удвоение
количества хромосом. Поэтому перед началом деления соматической клетки в ней насчитывается 4n хромосом (рис. 16). Она становится тетраплоидной.
– хранение генетической информации;
– контроль за всеми процессами, происходящими в клетке: делением, дыханием, питанием и др.
4а. Ядрышко – структура, содержащаяся в ядре. Ядро может содержат 1, 2 или более ядрышек. Функция ядрышка – формирование рибосом.
Следует отметить, что не все клетки имеют оформленное ядро. Клетки, имеющие ядро называются эукариотическими или эукариотами. Клетки, не имеющие ядра, называются прокариотическими или прокариотами. Функции ядра у прокариот несёт одна нить ДНК (именуется хромосома), в которой хранится вся генетическая информация. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Как правило, у прокариотов отсутствуют и некоторые другие органоиды. Размеры прокариотических клеток меньше, чем размеры эукариот.
5. Рибосомы – самые мелкие органоиды клетки. Были обнаружены в 1954 г. Французским ученым Паладом. Рибосомы были обнаружены в цитоплазме, а также на гранулярной ЭПС и в ядре.
Функция рибосом: обеспечение биосинтеза белка.
6. Эндоплазматическая сеть. Представляет собой каналы и полости, ограниченные мембраной. Различают две разновидности ЭПС: гранулярная ЭПС и агранулярная ЭПС. Гранулярная ЭПС морфологически отличается от агранулярной наличием на ее поверхности многочисленных рибосом (на агранулярной ЭПС рибосомы отсутствуют).
Функции эндоплазматической сети:
– участие в синтезе органических веществ: на гранулярной ЭПС синтезируются белки, на агранулярной – липиды и углеводы;
– транспортировка продуктов синтеза ко всем частям клетки.
Несложно уяснить, что гранулярная ЭПС характерна для клеток, синтезирующих белки (например клетки желез внутренней секреции), агранулярная ЭПС характерна для клеток-производителей углеводов и липидов (например клетки жировой ткани).
7. Митохондрии – крупные органоиды, состоящие из двойного слоя мембран: наружная – гладкая, внутренняя образует многочисленные гребнеобразные складки – кристы. Внутри митохондрии заполнены жидкостью (матрикс).
Функции митохондрий: основная функция митохондрий – обеспечение клетки энергией. Этот процесс происходит за счет синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) (рис. 3.15), в которой фрагмент
Рис. 3.15. Структурная формула аденозинфосфорных кислот. Для аденозинтрифосфорной кислоты n = 3, для аденозиндифосфорной кислоты n = 2, для аденозинмонофосфорной кислоты n = 1
При взаимодействии молекулы аденозинтрифосфорной кислоты с водой отщепляется один остаток фосфорной кислоты, в результате чего образуется аденозиндифосфорная кислота – АДФ и выделяется огромное количество энергии:
АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + 10 000 калорий.
Впоследствии от АДФ может отщепляться еще один остаток фосфорной кислоты, образуя АМФ – аденозинмонофосфорную кислоту.
АДФ + Н2О = АМФ + Н3РО4 + 10 000 калорий[37].
Освободившаяся энергия используется для жизнедеятельности клетки (КПД процесса превышает 80 %!).
Наряду с распадом АТФ и выделением энергии в клетке постоянно происходит синтез АТФ и накопление энергии (обратные реакции).
Количество митохондрий в клетке зависит от потребности последней в энергии. Так, в клетках кожи человека находится в среднем 5–6 митохондрий, в клетках мышц – до 1000, в клетках печени – до 2500!
8. Комплекс Гольджи. Итальянский ученый Гольджи обнаружил и описал структуру клетки, напоминающую стопки мембран, цистерны, пузырьки и трубочки. Расположена эта система чаще всего возле ядра.
Функции комплекса Гольджи: в полостях комплекса накапливаются всевозможные продукты обмена клетки, которые по каким-либо причинам не вывелись наружу. В последствии эти продукты могут быть использованы клеткой для процессов жизнедеятельности. Из пузырьков и цистерночек комплекса Гольджи в растительных клетках образуются вакуоли, заполненные клеточным соком.
9. Лизосомы – мелкие органоиды. Представляют собой пузырьки, окруженные мембраной. Внутри лизосомы заполнены пищеварительными ферментами (обнаружено 12 ферментов), которые расщепляют и переваривают крупные макромолекулы (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты).
Функции лизосом: растворение и переваривание макромолекул. Лизосомы участвуют в фагоцитозе. Понятно, что основная функция по перевариванию поступающих в клетку частиц принадлежит лизосомам.
10. Пластиды. Эти органоиды характерны только для растительных клеток. Форма напоминает двояковыпуклую линзу. Структура пластид напоминает таковую у митохондрий: двойной слой мембраны. Наружная – гладкая, внутренняя образует складки, называемые тилакоидами. На тилакоидах происходит основной жизненно важный для всех зеленых растений процесс – фотосинтез:
Пластиды бывают трех типов:
1) Хлоропласты – зеленые пластиды. Их цвет обусловлен наличием хлорофилла. Хлорофилл – основное вещество хлоропластов (имеет зеленый цвет). Только благодаря хлорофиллу возможен процесс фотосинтеза (см. раздел 4.2). Хлоропласты придают зеленый цвет растительным организмам.
2) Хромопласты – пластиды, имеющие различные окраски: от ярко-желтого до пурпурно-багряного. Наличие различных пигментов окрашивают плоды, цветки и осенние листья растений в соответствующие цвета. Этот факт особенно важен для привлечения насекомых к цветкам, как природный индикатор созревания плодов и др.
3) Лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых происходит накопление запасных питательных веществ (например, крахмала).
Некоторые виды пластид могут переходить друг в друга: например, переход хлоропластов в хромопласты: созревание томатов, яблок, вишни, и т. д.; изменение окраски листьев в осенний период времени. Лейкопласты могут переходить в хлоропласты: позеленение картофеля на свету. Это доказывает общность происхождения пластид.
11. Клеточные включения. Вакуоли. Это непостоянные и необязательные составляющие клетки. Они могут появляться и исчезать в течение всей жизни клетки. К ним относятся капли жира, зерна крахмала и гликогена, кристаллы щавелево-кислого кальция и др. Жидкие продукты обмена называются клеточным соком и накапливаются они в вакуолях. В клеточном соке растворены сахара, минеральные соли, пигменты и т. д. Чем старше клетка, тем больше клеточного сока накапливает клетка. Молодые клетки практически не содержат вакуолей.
Помимо перечисленного некоторые специализированные клетки обладают специальными органоидами. К ним относятся:
– реснички и жгутики, представляющие собой выросты мембраны клетки, осуществляющие движения клетки. Они имеются у одноклеточных организмов и многоклеточных (кишечный эпителий, сперматозоиды, эпителий дыхательных путей);
– миофибриллы – тонкие нити мышечных клеток, участвующие в сокращении мышц;
– нейрофибриллы – органоиды, характерные для нервных клеток и участвующие в проведении нервных импульсов. Кроме того, в состав клеток входят центриоли – две (иногда более) цилиндрические структуры диаметром около 0,1 мкм и длиной 0,3 мкм. Место расположения центриолей в период между делениями клетки считается серединой клеточного центра. При делении клетки центриоли расходятся в противоположные стороны – к полюсам, определяя ориентацию веретена деления (рис. 16).
Следует иметь в виду, что, хотя животные и растительные клетки имеют много общего, но между ними существуют и серьёзные различия (табл. 3.1).
Более общая классификация клеток представлена на рис. 3.16.
Одно из основных отличий бактерий от архей, состоит в химическом составе мембраны. Бактерии отделены от внешней среды двойным слоем липидов (жиров и жироподобных веществ). Мембраны архей состоят из терпеновых спиртов.