Что такое органелла в биологии

Органеллы

Органоиды (от орган и греч. éidos — вид), или органеллы — в цитологии постоянные структуры клеток. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки. Таким образом, любое проявление жизнедеятельности клетки — следствие согласованной работы её взаимосвязанных компонентов, особенно органоидов. К органоидам относят митохондрии, аппарат Гольджи, клеточный центр, эндоплазматическую сеть, рибосомы, цитоплазматические микротрубочки и др., а в растительных клетках, кроме того, — пластиды, сферосомы и др. Вопрос о лизосомах как органоидах дискуссионен. Термин «Органоиды» объясняется сопоставлением этих компонентов клетки с органами многоклеточного организма. Органоиды противопоставляют временным включениям клетки, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.

Предполагают, что митохондрии и пластиды это бывшие симбионты содержащих их клеток, некогда самостоятельные прокариоты.

Источник

Органоиды

Органоиды (от орган и др.-греч. εἶδος — вид), или органеллы — в цитологии постоянные специализированные структуры в клетках живых организмов. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки. Термин «Органоиды» объясняется сопоставлением этих компонентов клетки с органами многоклеточного организма. Органоиды противопоставляют временным включениям клетки, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.

Иногда органоидами считают только постоянные структуры клетки, расположенные в её цитоплазме. Часто ядро и внутриядерные структуры (например, ядрышко) не называют органоидами. Клеточную мембрану, реснички и жгутики тоже обычно не причисляют к органоидам.

Рецепторы и прочие мелкие, молекулярного уровня, структуры, органоидами не называют. Граница между молекулами и органоидами не очень четкая. Так, рибосомы, которые обычно однозначно относят к органоидам, можно считать и сложным молекулярным комплексом. Все чаще к органоидам причисляют и другие подобные комплексы сравнимых размеров и уровня сложности — протеасомы, сплайсосомы и др. В то же время сравнимые по размерам элементы цитоскелета (микротрубочки, толстые филаменты поперечнополосатых мышц и т. п.) обычно к органоидам не относят. Степень постоянства клеточной структуры — тоже ненадёжный критерий её отнесения к органоидам. Так, веретено деления, которое хотя и не постоянно, но закономерно присутствует во всех эукариотических клетках, обычно к органоидам не относят, а везикулы, которые постоянно появляются и исчезают в процессе обмена веществ — относят. Во многом набор органоидов, перечисляемый в учебных руководствах, определяется традицией.

Предполагают, что митохондрии и пластиды — это бывшие симбионты содержащих их клеток, некогда самостоятельные прокариоты (см. Протосимбиотическая теория).

Источник

Органелла

Органоиды (от орган и греч. éidos — вид), или органеллы — в цитологии постоянные структуры клеток. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки. Таким образом, любое проявление жизнедеятельности клетки — следствие согласованной работы её взаимосвязанных компонентов, особенно органоидов. К органоидам относят митохондрии, аппарат Гольджи, клеточный центр, эндоплазматическую сеть, рибосомы, цитоплазматические микротрубочки и др., а в растительных клетках, кроме того, — пластиды, сферосомы и др. Вопрос о лизосомах как органоидах дискуссионен. Термин «Органоиды» объясняется сопоставлением этих компонентов клетки с органами многоклеточного организма. Органоиды противопоставляют временным включениям клетки, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.

Предполагают, что митохондрии и пластиды это бывшие симбионты содержащих их клеток, некогда самостоятельные прокариоты.

Источник

Органоиды клетки

Клеточная мембрана (оболочка)

Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную, жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз 🙂 У клеток животных имеется только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.

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.

Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.

Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые по мере необходимости открываются и закрываются 🙂 Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой: через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.

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 энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.

Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.

В ходе эндоцитоза 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, где происходит внутриклеточное пищеварение.

Клеточная стенка

Цитоплазма

Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.

Прокариоты и эукариоты

Немембранные органоиды

Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа. Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая в ядрышке.

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.

Одномембранные органоиды

ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части (компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу, что нарушит процессы жизнедеятельности.

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).

Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.

В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.

В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.

Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H₂O₂ (пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы к серьезным повреждениям клетки.

Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.

Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.

Двумембранные органоиды

Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала дочерним клеткам.

Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы ДНК, связанные с белками.

Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.

В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.

Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.

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.

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.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Органеллы (органоиды) клетки

Что такое органеллы (органоиды) клетки

Если дать определение органеллам или органоидам клетки, то это – компоненты, существование которых жизненно необходимо клетке. И это постоянные компоненты. Все они располагаются внутри клетке в ее цитоплазме.

Функции органелл клетки

Функции органелл очень разнообразны. Это и самое простое – накопление воды и питательных веществ. И сложная, а главное очень важная функция – распределение генетического материала при делении клетки таким образом, чтобы получившиеся клетки были генетическими близнецами.

Функции каждой органеллы мы рассмотрим дальше.

Виды органелл клетки

Все органеллы клеток делятся на два типа: мембранные и немембранные. По самому названию понятно, что в первом случае органелла будет иметь оболочку или клеточную мембрану (иногда и не одну), а во втором случае – нет.

Мембранные органеллы клетки

Данная категория органелл делится на две группы, по количеству мембран, входящих в ее строение.

К одномембранным относят:

Итак, рассмотрим подробнее особенности строения и назначение каждой органеллы эукариотической клетки.

Эндоплазматический ретикулум (ЭР)

Эндоплазматический ретикулум или эндоплазматическая сеть (оба названия правильные). По своей структуре эта органелла представляет собой замкнутую, достаточно протяженную мембранную структуру. Основу ее составляют так называемые цистерны – система полостей и мешочков в форме трубочек.

Cell Organelles

Часть ЭР, расположенная рядом с ядром, взаимодействует с его мембраной (оболочкой).

Эндоплазматический ретикулум бывает двух видов: шероховатый и гладкий.

Главная морфологическая особенность шероховатого ЭР в том, что его мембраны буквально усеяны рибосомами. Гладкий ЭР не имеет такой особенности.

Шероховатый ЭР является местом, где активно синтезируется белок. Белки, которые войдут в состав мембран, лизосом или будут выделяться из клеток как секрет – синтезируются именно на этом ЭР. Все остальные формы белков синтезируются на рибосомах, которые не связаны с ретикулумом и находятся в цитоплазме.

Все белки, образованные здесь, обязательно модифицируют или созревают. Проходят посттрансляционные модификации. После этого, они либо остаются внутри шероховатого ЭР как белки мембран, либо с помощью транспортных везикул (пузырьков) отправляются в аппарат Гольджи.

Кроме аппарата Гольджи везикулы могут перенести модифицированные (созревшие) белки и в другие части клетки, например, в лизосомы, цитоплазматические мембраны. Они могут высвободить вещества и в межклеточное пространство с помощью секреторных пузырьков.

Все эти транспортные потоки могут быть как конститутивными, т.е. происходящими постоянно, так и регуляторными, т.е. «запускаться» с помощью химических сигналов.

Гладкий ЭР не занимает такого объема, как шероховатый. Его немного и в основном он находится в клетках, в которых активно идет процесс обмена липидов (жиров).

В целом – это очень интересное образование. На мембранах этого ретикулума идет синтез фосфолипидов. Здесь же синтезируются части стероидных гормонов и холестерина.

Аппарат Гольджи

Это органелла растительных и животных клеток. Впервые она была обнаружена итальянским ученым Камилло Гольджи в 1898 году и названа его именем. Эта органелла важна для правильной жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Также как ЭР, аппарата Гольджи представляет собой систему мембран, собранных определенным образом. Они напоминают стопки цистерн, мешочков и полостей, которые образовываются в результате слияния двух мембран. Такая стопка имеет свое название – диктиосома. Число диктиосом в органелле может быть от 4 до 7.

Весь аппарат Гольджи по своей структуре и функции делится на 3 отдела:

Таким образом аппарата Гольджи выполняет три основные функции. Первая, и самая главная – это синтез секретов (вещества желез организма), которые потом выделяются железой наружу. Поскольку в большинстве случаев – это белки, то аппарат Гольджи модифицирует первичные, так называемые незрелые белки, в готовые секреты.

Вторая функция – это производство гликолипидов, которые входят в состав нервной ткани и всех клеточных мембран.

И третья функция – это производство лизосом. Аппарата Гольджи формирует первичные лизосомы – своеобразный пузырек с содержащимися внутри ферментами. Уже выйдя в плазму клетки, они сливаются с другими веществами (жидкими или твердыми) и превращаются во вторичные лизосомы.

Лизосомы

Первым выявил лизосомы и стал их изучать бельгийский биохимик Кристиан де Дюв в 1955 году. Это органеллы, похожие на небольшие мешочки, диаметром от 0,2 до 2,0 мкм. Заполнены они кислым содержимым, состоящим из гидролитических ферментов. На сегодня классифицировано 60 видов этих ферментов.

Мембрана лизосом достаточно прочная, чтобы не допустить попадание внутреннего содержимого в клетку.

В эукариотических клетках животных организмов могут находиться сотни лизосом. А вот в растительных клетках их нет. Еще одно интересное исключение среди лизосом – это эритроциты.

Основная задача лизосом – это внутриклеточное расщепление биологических полимеров, т.е. белков, углеводов и липидов.

Лизосомы по своей функции делятся на 2 группы:

Митохондрии

Митохондрии — это особый органоид клетки, ее аккумулятор, ее постоянный источник энергии – энергетическая станция. По размерам, это очень мелкая органелла, но значение ее большое.

Митохондрии не встречаются в клетках простейших организмов, бактерий и организмов, которые живут без использования кислорода. В некоторых клетках может находиться одна митохондрия, а в клетках сердечной мышцы или мозга их может быть до 1000 штук.

Митохондрии в своем строении имеют: внешнюю, внутреннюю оболочки, межмембранное пространство между ними и матрикс. Каждая из этих частей выполняет свою функцию.

Внешняя мембрана, во-первых, отделяет внутреннее содержимое митохондрии от цитоплазмы клетки. А во-вторых, в ней находятся каналы, которые обеспечивают ионный и молекулярный обмен.

Внутренняя мембрана состоит из белков и липидов. В ней нет пор, но она образует многочисленные выросты – кристы. На мембранах крист идут процессы окисления органики до CO₂ с высвобождением энергии. Эта энергии сохраняется в виде молекул АТФ. Энергия этих соединений накапливается и потом по мере необходимости, используется.

Межмембранное пространство и матрикс – это внутренняя среда митохондрии. Межмембранное вещество по составу напоминает цитоплазму клетки, а вот матрикс имеет зернистую структуру. Она однородна и в нем можно увидеть гранулы и нити, собранные в клубки.

В матриксе расположены ДНК, все виды РНК и рибосомы. Это своеобразная полуавтономная система синтеза белка. Конечно, большая часть белков поступает в органеллу из ядра.

Митохондрия способна самостоятельно размножаться. Для этого у нее есть свой геном. Делятся митохондрии с помощью перетяжки пополам. Частота делений митохондрий зависит от того, где располагается клетка и насколько много энергии необходимо именно в этом месте.

Группу митохондрий, расположенных в одной клетке называется хондриом.

Пластиды

Пластиды это органеллы, которые являются специфичными только для клеток растений. Исключение составляют большинство бактерий, грибов и некоторые виды водорослей.

У зеленых водорослей пластиды называются хроматофорами. Они различаются по размеру и форме. А вот у высших растений пластиды чаще всего имеют форму двояковыпуклой линзы. Количество их колеблется от 10 до 200 штук.

Пластиды бывают 3 видов:

Хлоропласты

Зеленый цвет хлоропластов связан с наличием в них зеленого пигмента — хлорофилла. Основная функция хлоропластов – это фотосинтез.

Но также здесь идет синтез белка, а наличие собственной ДНК дает возможность передавать свойства по наследству. Это явление называется цитоплазматической наследственностью. Как и митохондрии, пластиды способны к делению.

Снаружи хлоропласты покрывают две белково-липидные мембраны. В основном веществе (строме) находятся мелкие тельца — граны и мембранные каналы.

Граны – это круглые плоские мешочки или тилакоиды (размером 1 мкм), сложенные стопкой в виде монет. Обычно они располагаются перпендикулярно поверхности хлоропласта.

Если свет очень яркий, пластиды поворачиваются ребром к свету и выстраиваются вдоль стенок. При слабом освещении, они поворачиваются своей большей поверхностью к нему. При среднем свете они находятся в среднем положении. Таким образом, условия для фотосинтеза получается наиболее благоприятными.

Еще одна интересная особенность хлорофилла. Его молекула сходна с молекулой гемоглобина. Только вместо атома железа (гемоглобин) в хлорофилле содержится атом магния.

Хромопласты

Как ни странно, но роль хромопластов в жизни клетки растений до сих пор до конца не выяснена. Возможно, они играют определенную роль в окислительно-восстановительных процессах внутри клеток.

Хромопласты отличаются по цвету из-за наличия пигментных веществ (каротиноидов). Они изменяют цвет плодов, цветков и листьев. Яркие окраски привлекают насекомых – опылителей и животных. Одни опыляют растения, а другие разносят семена от материнского растения.

По строению хромопласты схожи с хлоропластами, но имеют разнообразную внешнюю форму.

Лейкопласты

Лейкопласты тоже двумембранные, но если наружная мембрана – гладкая, то внутренняя имеет выступы.

Эти органоиды клетки случат основным накопителем питательных веществ в клетках. Поэтому там, где растения накапливает вещества (клубни, плоды, корневища и т.д.) их будет больше всего.

В зависимости от вещества, которое накапливают лейкопласты, они делятся на 3 группы:

Интересно, что если в растении невозможен фотосинтез, именно лейкопласты становятся основным источником питания для растений. Под действием ферментов накопленные вещества расщепляются, и растение получает питание и энергию.

Пластиды могут трансформироваться друг в друга. Но если лейкопласты могут перейти в хлоропласты, а хлоропласты – в хромопласты, то считается, что именно хромопласты являются последней стадией развития пластид.

Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.

Клеточное ядро

Ядро клетки несет наследственную информацию, которая зашифрована в наборе генов. Поэтому ядро – главный компонент клетки. Обычно оно располагается в центре, чаще всего овальной или круглой формы. Размеры ядер небольшие – до 25 мкм. Но в любом правиле есть исключение – ядра яйцеклетки рыб в диаметре 1 мм!

Большая часть клеток одноядерные. Но клетки некоторых тканей могут содержать и много ядер. Это, например, клетки тканей печени и мозга. А вот зрелые эритроциты совсем не имеют ядер.

Немембранные органеллы клетки

Это особенная категория органелл, со специфическими функциями.

Большинство ученых полагают, что предшественниками этих органелл были бактерии, то есть прокариотические клетки. В результате эволюции эти прокариоты «научились» взаимодействовать с другими клетками. Это взаимодействие было обоюдно выгодно и в результате, через огромную череду поколений, эти прокариотические клетки стали частью новых клеток, более крупных и более сложных. Они продолжали выполнять свои функции уже в составе нового образования.

Рибосомы

Эти органеллы выполняют очень важную функцию – они синтезируют белок, характерный для клетки. Именно на них идет объединение аминокислот в белковую (пептидную) цепь. Биосинтез белка идет по матричной РНК путем трансляции.

Рибосома – это комплекс, состоящий из 2 субъединиц – большой и малой. Сами рибосомы образуются в ядрышке.

Ядрышко

Еще одно немембранное образование, уже внутри ядра. Ядрышки очень мелкие уплотненные тельца, способные преломлять свет. Ядрышки являются местом синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.

Количество их различно в ядрах разных клеток.

Клеточный центр (центросома)

Эта органелла располагается рядом с ядром, в центре клетки. Обнаружить клеточный центр и описать его строение стало возможным только после создания электронных микроскопов. Это очень мелкая органелла, размер ее 0,3-1 мкм.

Основная роль клеточная центра – это распределение хромосом при таком делении клеток как митоз. Благодаря особенностям строения клеточного центра, обеспечивается равномерное распределение генетического материала между клетками.

Органы движения некоторых клеток по своей структуре сходны с клеточным центром.

Такие органоиды (органеллы) известны науке на сегодняшний день. Но наука, как и эволюция, не стоят на месте.

Источник