Что такое органоиды движения в биологии
Органоиды клетки
Строение и функции органоидов движения
Органоиды движения – это выросты мембраны, которые в диаметре достигают 0,25 мкм. По своему строению жгутики намного длиннее ресничек.
Длина жгутика сперматозоида у некоторых млекопитающих может достигать 100 мкм, в то время как размер ресничек составляет до 15 мкм.
Несмотря на такие различия, внутреннее строение данных органоидов абсолютно одинаковое. Образуются они из микротрубочек, которые по своему строению схожи с центриолями клеточного центра.
Двигательные движения образуются за счёт скольжения микротрубочек между собой, в результате чего они изгибаются. У основания данных органоидов находится базальное тельце, которое крепит их к клеточной цитоплазме. Чтобы обеспечить работу органоидов движения, клетка расходует энергию АТФ.
Рис. 2. Строение жгутика.
Некоторые клетки (амёбы, лейкоциты) передвигаются за счёт псевдоподий, другими словами – ложноножек. Однако, в отличие от жгутиков и ресничек, псевдоподии – это временные образования. Они могут исчезать и появляться в разных местах цитоплазмы. К их функциям относится передвижение, а также захват пищи и других частиц.
Жгутики состоят из нити, крюка и базального тельца. По числу и расположению этих органоидов на поверхности бактерий они распределяются на:
Рис. 3. Разновидности жгутиконосцев.
Среди выполняемых функций органоидов движения можно выделить:
Жгутиконосцы играют большую роль в круговороте веществ в окружающей среде, многие из них являются хорошими индикаторами загрязнённости водоёмов.
Что мы узнали?
Одними из составляющих элементов клетки являются органоиды движения. К ним относятся жгутики и реснички, которые образованы с помощью микротрубочек. В их функции входит обеспечить движение одноклеточному организму, продвижение жидкостей внутри многоклеточного организма.
Строение бактериальной клетки
Размеры — от 1 до 15 мкм. Основные формы: 1) кокки (шаровидные), 2) бациллы (палочковидные), 3) вибрионы (изогнутые в виде запятой), 4) спириллы и спирохеты (спирально закрученные).
Формы бактерий: 1 — кокки; 2 — бациллы; 3 — вибрионы; 4—7 — спириллы и спирохеты.
Строение бактериальной клетки: 1 — цитоплазматическая мембрана; 2 — клеточная стенка; 3 — слизистая капсула; 4 — цитоплазма; 5 — хромосомная ДНК; 6 — рибосомы; 7 — мезосома; 8 — фотосинтетические мембраны; 9 — включения; 10 — жгутики; 11 — пили.
Бактериальная клетка ограничена оболочкой.
Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной (1), над которой находится клеточная стенка (2); над клеточной стенкой у многих бактерий — слизистая капсула (3). Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются.
Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами (7). Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.).
На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина (главный компонент) и других органических веществ.
Муреин представляет собой правильную сеть из параллельных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими белковыми цепочками.
В зависимости от особенностей строения клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются). У грамотрицательных бактерий стенка тоньше, устроена сложнее и над муреиновым слоем снаружи имеется слой липидов. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой (4).
Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные.
«Хромосомная» ДНК (5) — одна, прикреплена к мембране, содержит несколько тысяч генов, в отличие от хромосомных ДНК эукариот она не линейная, не связана с белками. Зона, в которой расположена эта ДНК, называется нуклеоидом. Плазмиды — внехромосомные генетические элементы. Представляют собой небольшие кольцевые ДНК, не связаны с белками, не прикреплены к мембране, содержат небольшое число генов.
Количество плазмид может быть различным.
Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции
Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.
Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.
Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ.
К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.
Биология и медицина
Наиболее хорошо изучены половые ворсинки, или F-пили, принимающие участие
в половом процессе бактерий.
F-пили необходимы клетке-донору для
обеспечения контакта между ней и реципиентом и в качестве конъюгационного
тоннеля, по которому происходит передача ДНК. Ворсинки нельзя считать
обязательной клеточной структурой, так как и без них бактерии хорошо растут
и размножаются.
Фимбрии состоят из множества
одинаковых белковых субъединиц.
Эта субъединица называется пилином (молекулярная масса
17000-30000). В составе пилина
есть консервативные и вариабельные участки. Перестройки хромосом, ведущие к
экспрессии любого из множества неактивных генов пилина, сопровождаются
изменениями антигенного состава фимбрий.
При электронной микроскопии
фимбрии выглядят как похожие на волоски выросты, проникающие через наружную
мембрану. Они могут располагаться на одном конце клетки либо более
равномерно по всей ее поверхности. У отдельной клетки может быть несколько
сотен фимбрий, которые выполняют различные функции.
У некоторых фимбрий
(например, у дигалактозидсвязывающих фимбрий Escherichia coli ) на апикальном
конце находятся специальные белки, играющие важную роль во взаимодействии с
рецепторами клеток.
Считается, что главная функция фимбрий –
обеспечение фиксации бактерий в тканях. Адгезия микробная: специфичность тканевая и
видоваяАдгезия микробная:
специфичность тканевая и видовая
Химический состав, организация и функции поверхностных структур бактериальной клетки: капсулы, чехлы, фимбрии, пили
Поверхностные структуры –структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.
Многие микроорганизмы продуцируют на поверхности клетки слизистое вещество. В зависимости от толщины слизистого слоя принято различать микрокапсулу,макрокапсулу, слизь.
Микрокапсула–толщиной до 0,2 мкм, прочно связана с клеточной стенкой. Макрокапсулапредставлена слоем слизи толщиной более 0,2 мкм.
Слизь–вещество, которое окружает клетку, имеет аморфный вид, легко отделяется от поверхности клетки, по толщине превосходит диаметр клетки.
Все они не являются обязательными структурами бактериальной клетки.
Химическая природа капсул и слизи: полисахариды, полипептиды, реже – целлюлоза.
Капсулы и слизи выполняют следующие функции: защитную – предохраняют клетку от действия неблагоприятных факторов внешней среды; создают дополнительный осмотический барьер; способны выступать в качестве фактора вирулентности; служат барьером для бактериофагов; являются источником запасных питательных веществ; объединяют клетки в цепочки, колонии; обеспечивают прикрепление клеток к субстрату.
Чехлы имеют сложную тонкую структуру; в их составе выявляют несколько слоев разного строения, имеют сложный химический состав.
Между капсулами, чехлами и слизистыми слоями обнаружено много переходных форм, что не позволяет точно отличить их друг от друга.
Ворсинки, или фимбрии, – поверхностные структуры, которые состоят из белка пилина и не выполняют функцию движения. По размерам они короче и тоньше жгутиков. Число фимбрий на поверхности клетки колеблется от 1–2 до нескольких тысяч. Различают два типа фимбрий: общие и специфические.
Фимбрии общего типавыполняют функцию прикрепления клетки к поверхности субстрата. Специфические ворсинки – половые пили, обнаруженные у клеток так называемых доноров. Они имеют вид полых белковых трубочек длиной от 0,5 до 10 мкм.
· Поверхностные структуры –это структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.
· Химическая природа капсул и слизи:
– В большинстве случаев капсула образована полисахаридами (например, у бактерий вида Streptococcusmutans, некоторых бактерий родов Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacteriumи др.).
– Капсулы же других видов бактерий состоят из полипептидов, представленных полимерами, в которых содержится много D- и L-форм глутаминовой кислоты. Примером такой капсулы является капсула бактерий Bacillusanthracis.
– Для ряда бактерий выявлена способность синтезировать капсулу, состоящую из волокон целлюлозы. Так построена капсула у бактерий Sarcinaventriculi.
– Слизи по химической природе являются полисахаридами. Особенно обильное их образование наблюдается у многих микроорганизмов при их росте на среде с сахарозой. Например, молочнокислые бактерии Leuconostocmesenteroidesбыстро превращают раствор, содержащий тростниковый сахар, в декстрановый гель, за что их на сахарных заводах называют «бактериями лягушачьей икры».
Рис. 1 – Капсулы пурпурной серобактерии (А) и азотфиксирующей бактерии (Б); клетки суспензированы в туши
· Практическое значение капсул и слизей: Капсульные полисахариды, образуемые бактериями, имеют большое практическое значение.
Так, ксантан, внеклеточный полисахарид бактерий Xanthomonascampestris, используется в составе смазок, при добыче нефти, в пищевой промышленности для улучшения вкусовых свойств консервированных и замороженных продуктов, соусов, кремов, а также в изготовлении косметики.
· Чехлы обычно имеют и более сложный химический состав. Например, чехол бактерий Sphaerotilisnatansсодержит 36 % углеводов, 11 – гексозамина, 27 – белков, 5,2 – липидов и 0,5 – фосфора. Чехлы ряда бактерий, метаболизм которых связан с окислением восстановленных соединений металлов, часто инкрустированы их окислами.
Органоиды движения – строение и функции у одноклеточных
Каждый живой организм состоит из клеток, многие из которых способны двигаться. В данной статье мы расскажем об органоидах движения, их строении и выполняемых функциях.
Органоиды движения одноклеточных организмов
В современной биологии клетки делятся на прокариотов и эукариотов. К первым относятся представители простейших организмов, которые содержат одну нить ДНК и не имеют ядра (сине-зелёные водоросли, вирусы).
Эукариоты имеют ядро и состоят из разнообразных органоидов, одними из которых являются органоиды движения.
К органоидам движения одноклеточных организмов относятся реснички, жгутики, нитевидные образования – миофибриллы, ложноножки. С их помощью клетка может свободно передвигаться.
Рис. 1. Разновидности органоидов движения.
Органоиды движения встречаются и в многоклеточных организмах. Так, например, у человека бронхиальный эпителий покрыт множеством ресничек, которые двигаются строго в одном порядке. При этом образуется так называемая «волна», способная защитить дыхательные пути от пыли, инородных частиц. А также жгутики имеются у сперматозоидов (специализированных клетках мужского организма, служащих для размножения).
Двигательная функция также может осуществляться за счёт сокращения микроволоконец (мионем), которые расположены в цитоплазме под покровами.
Строение и функции органоидов движения
Органоиды движения – это выросты мембраны, которые в диаметре достигают 0,25 мкм. По своему строению жгутики намного длиннее ресничек.
Длина жгутика сперматозоида у некоторых млекопитающих может достигать 100 мкм, в то время как размер ресничек составляет до 15 мкм.
Несмотря на такие различия, внутреннее строение данных органоидов абсолютно одинаковое. Образуются они из микротрубочек, которые по своему строению схожи с центриолями клеточного центра.
Двигательные движения образуются за счёт скольжения микротрубочек между собой, в результате чего они изгибаются. У основания данных органоидов находится базальное тельце, которое крепит их к клеточной цитоплазме. Чтобы обеспечить работу органоидов движения, клетка расходует энергию АТФ.
Рис. 2. Строение жгутика.
Некоторые клетки (амёбы, лейкоциты) передвигаются за счёт псевдоподий, другими словами – ложноножек. Однако, в отличие от жгутиков и ресничек, псевдоподии – это временные образования. Они могут исчезать и появляться в разных местах цитоплазмы. К их функциям относится передвижение, а также захват пищи и других частиц.
Жгутики состоят из нити, крюка и базального тельца. По числу и расположению этих органоидов на поверхности бактерий они распределяются на:
Рис. 3. Разновидности жгутиконосцев.
Среди выполняемых функций органоидов движения можно выделить:
Жгутиконосцы играют большую роль в круговороте веществ в окружающей среде, многие из них являются хорошими индикаторами загрязнённости водоёмов.
Что мы узнали?
Одними из составляющих элементов клетки являются органоиды движения. К ним относятся жгутики и реснички, которые образованы с помощью микротрубочек. В их функции входит обеспечить движение одноклеточному организму, продвижение жидкостей внутри многоклеточного организма.
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.