Строение и функции клеточных органоидов

I. Наружная клеточная мембрана (плазмолемма) - НКМ

1. Основная модель – жидкостно-мозаичная

2. Состоит из:

· Бимолекулярного (двойного слоя) липидов - гидрофобные хвосты обращены внутрь, а гидрофильные головки – наружу

Функции: физическая структура, полупроницаемость, электроизоляция, непроницаемость для воды

· Белки (глобулярные) - погружены в липидный слой на разную глубину (расположены на внешней и внутренней стороне) – определяют биологические функции мембран

- выделяют три типа мембранных белков

o Поверхностные (периферические) – функции: образуют гликокаликс, фиксируют ферменты

o Погружённые – функции: образуют ферменты

o Сквозные – функции: образуют поры НКМ (для транспорта гидрофильных веществ воды и ионов)

3. Снаружи мембрана имеет надмембранный комплекс - гликокаликс

o Образован из полисахаридов, соединённых с белками и липидами наружного слоя (гликопротеиды, гликолипиды)

o Образует густую сеть («пух») с внешней стороны наружной клеточной мембраны

Функции гликокаликса:

1. Соединение клеток между собой

2. Рецепторная (антигенная) - информация клетке об изменении межклеточной среды

 

Функции биологических мембран

1. Транспортная (эндоцитоз - внутрь и экзоцитоз - наружу)

2. Форма клетки и защита клетки от механических повреждений

3. Разграничительная (отделение содержимого клетки от окружающей среды)

4. Обмен веществ клетки с межклеточной средой

5. Рецепторная, антигенная

6. Образование и поддержание разности электрических потенциалов (электрического заряда)

7. Образование клеточных органоидов

8. Субстрат для ферментов реакций обмена веществ

9. Преобразование энергии в ходе фотосинтеза и дыхания

Функции НКМ (мембранных белков)

1. Транспортная – перенос веществ через мембрану, транспорт электронов, образование пор - механизм: диффузия, осмос, фагоцитоз, пиноцитоз

2. Ферментативная – катализаторы реакций обмена веществ

3. Рецепторная – распознавание веществ и изменений внешней среды (межклеточной)

4. Антигенная – распознавание чужеродных веществ (антигенов)

5. Структурная – участие в построении мембраны

Физико-химические особенности клеточных мембран

1. Избирательная проницаемость - поступление в клетку только необходимых веществ в необходимых количествах (для поддержания постоянства химического состава клетки - гомеостаза)

2. Полупроницаемость – проницаемость мембраны только для молекул растворителя (воды) и непроницаемость для молекул растворённого веществ и ионов

3. Наличие разности электрических потенциалов по обе стороны мембраны (электрический заряд)

4. Полужидкая консистенция

5. Регенерация (новые фрагменты образуются в ЭПС и комплексе Гольджи)

 

I. Цитоплазма (цитозоль, гиалоплазма)

1. Заполняет пространство между клеточными органоидами

2. 90% воды; содержит белки, ферменты, жиры, углеводы, РНК, аминокислоты, жирные кислоты, глюкозу, нуклеотиды, АТФ, ионы, соли, газы

3. Пронизана белковыми микротрубочками, образующими цитоскелет

4. Находится в непрерывном движении – циклоз

Функции цитоплазмы

1. Создаёт условия для существования, функционирования и взаимодействия клеточных органоидов (внутренняя среда клетки)

2. Место протекания химических реакции обмена веществ (гликолиз, брожение, синтез веществ)

3. Место хранения органических веществ

4. Форма и упругость клетки

5. Внутриклеточный транспорт веществ

6. Транспорт веществ, осмос (диффузия)

 

II. Ядро

1. Ядерная оболочка – состоит из двух мембран

· Наружная мембрана переходит непосредственно в мембрану ЭПС и комплекса Гольджи

· Имеет ядерные поры (значительно крупнее пор НКМ) для обмена веществ с цитоплазмой

· Исчезает во время деления клетки и восстанавливается после его завершения (митоз)

2. Ядерный сок (кариоплазма) – заполняет пространство между структурами ядра

· Содержит много РНК, белки, ферменты, рибосомы, мономеры

· Содержит хроматин

3. Хроматин

· Состоит из 40% ДНК и 40% белка и 20% РНК

· Является формой существования хромосом (ДНК) в интерфазном ядре

4. Ядрышко

· В ядре м. б. одно или несколько ядрышек; в период деления клетки ядрышко исчезает

· Состоит из белка и РНК

5. Хромосомы (наиболее важные структуры ядра)

· Образуются в результате спирализации ДНК хроматина в профазу митоза (каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК и белков – нуклеопротеид)

· Имеет перетяжку (центромеру), разделяющую хромосому на два плеча (теломеры)

· Число хромосом в клетке всегда парное (хромосомы, относящиеся к одной паре называются гомологичными – одна из них всегда от отцовского, вторая - от материнского организма); они одинаковы по размеру, форме, расположению центромер, содержат одинаковые гены

· Обладают способностью к самоудвоению в интерфазе митоза на основе реакции репликации ДНК

· В ядрах соматических клеток содержится двойной набор хромосом (диплоидный); ядра гамет – одинарный набор (гаплоидный)

· Образуют кариотип – число, форма и размер хромосом, специфические для каждого биологического вида (напр., кариотип человека равен 46 хромосомам)

· Функции хромосом: хранение, воспроизведение и передача наследственной информации о строении и жизнедеятельности из поколения в поколение клетки и организма

Функции ядра

1. Хранение, воспроизведение и передача наследственной генетической информации о строении и жизнедеятельности из поколения в поколение клетки и организма

2. Синтез всех видов РНК

3. Центр управления обменом веществ (через информацию о ферментах метаболизма)

4. Образование рибосом (образуются в ядрышках)

Двумембранные органоиды

III. Митохондрии

1. Имеют стенку из двух мембран (наружная – гладкая и внутренняя, образующая складки – кристы для увеличения её площади ферментативной поверхности)

2. Внутри полужидкое содержимое – матрикс (содержит небольшие кольцевые ДНК, РНК, рибосомы)

3. Размножаются путём деления независимо от деления клетки (генетически относительно автономны)

4. Максимальное число в клетках мышц, нейронах, секреторных клетках

Функции митохондрий

1. Окисление органических веществ (кислородный этап энергетического обмена – дыхание)

2. Синтез и накопление АТФ – универсальный источник энергии для всех процессов жизнедеятельности

IV. Хлоропласты

1. Свойственны только растительным клеткам (видны в световой микроскоп)

2. Являются разновидностью пластид (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты)

3. Оболочка образована двойной мембраной: наружная – гладкая и внутренняя – образует:

· Тилакоиды – плоские мембранные мешочки (в их мембранах находится фотосинтетические пигменты - хлорофилл и каротиноиды), имеют зелёный цвет

· Граны – уложенные в стопки скопления тилакоидов, похожие на стопки монет

4. Строма – внутреннее жидкое содержимое (содержит кольцевые ДНК, РНК, рибосомы)

5. Размножаются путём деления (относительно автономные генетические структуры)

6. Образуют хромопласты и лейкопласты

Функции хлоропластов

1. Фотосинтез – синтез органических веществ (глюкозы и крахмала) из неорганических (СО2, Н2О) за счёт световой энергии

Одномембранные органоиды

V. Эндоплазматическая сеть – ЭПС (эндоплазматический ретикулум - ЭР)

1. Представляет собой разветвлённую полостную сеть пузырьков, цистерн, трубочек, образующих сложный внутриклеточный лабиринт (видна только в электронный микроскоп)

2. Мембрана ЭПС является продолжением наружной мембраны ядра и переходит в мембрану комплекса Гольджи, соединятся с НКМ

· Различают два вида ЭПС: шероховатая – мембраны покрыты многочисленными рибосомами

гладкая – мембраны не несут рибосом

3. Лучше всего развита в клетках с высоким уровнем обмена веществ (нейронах, печени, мышцах, железах)

Функции ЭПС

1. Участие в синтезе всех белков клетки, осуществляемого рибосомами шероховатой ЭПС

· Синтезированные рибосомами ЭПС белки поступают в комплекс Гольджи

2. Синтез липидов и полисахаридов (углеводов)

3. Главная внутриклеточная транспортная система

4. Построение и регенерация клеточных мембран (НКМ, ядерной мембраны, мембран органоидов)

5. Обезвреживание вредных токсичных веществ (алкоголя, никотина, наркотиков, пищевых ядов и т. д.)

6. Депонирование ионов кальция для мышечных сокращений

7. Образование комплекса Гольджи

VI. Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи)

1. Является производным ЭПС (образуется из мембран ЭПС)

2. Состоит из:

· многоярусная система (стопка) плоских мембранных мешочков (5-30штук), обр. из мембран ЭПС - диктиосома

· пузырчатые отростки – выросты мешочков диктиосомы

· везикулы – микропузырьки, отшнуровывающиеся от пузырчатых отростков

3. При делении клетки часть комплекса Гольджи из материнской клетки переходит в дочерние

Функции комплекса Гольджи

1. Образование лизосом и вакуолей

2. Образование и обновление НКМ

3. Образование клеточных стенок (у растений и грибов)

4. Образование цитоплазматических включений – непостоянных клеточных структур, содержащих органические вещества

5. Синтез липидов и полисахаридов

6. Внутриклеточный транспорт веществ

7. Накопление, активация, упаковка (в везикулы) и выведение из клетки всех продуктов обмена веществ (ферментов, гормонов, секретов желёз – молока, желчи, слюны и т д., воды, токсичных продуктов распада и т. д.)

VII. Лизосомы

1. Образуются в комплексе Гольджи

2. Представляют собой одномембранные пузырьки - везикулы, заполненные пищеварительными (гидролитическими) ферментами, синтезированными в ЭПС

3. Максимальное число лизосом в лейкоцитах крови

Функции лизосом

1. Внутриклеточное пищеварение

· Переваривание фагоцитируемых НКМ пищевых частиц и антигенов путём слияния с фагоцитарными пузырьками с образованием пищеварительных вакуолей (вторичные лизосомы)

· Переваривание собственных повреждённых, мутантных клеток и тканей

Немембранные органоиды

VIII. Рибосомы

1. Образуются в ядрышках ядра

2. Самые мелкие и многочисленные органоиды клетки (min 300 000 шт.)

3. Локализуются на мембранах шероховатой ЭПС, ядре, цитоплазме, митохондриях, хлоропластах

4. Состоят из двух субъединиц: большой и малой, которые объединяются только в момент синтеза белка

5. Тело состоит из белка (60%) и р-РНК (40%) и не включает мембран

6. В субъединицах имеется функциональный центр из двух сайтов (Р-сайт и А-сайт) Функции рибосом - б иосинтез всех клеточных белков

 

IX. Клеточный центр

1. Состоит из:

· Центросомы – плотный участок цитоплазмы около ядра

· Центриоли – парные взаимно перпендикулярные цилиндры из белковых микротрубочек (есть только в клетках животных и низших растений)

2. Центриоли при делении расходятся к полюсам клетки; в дочерних клетках остаётся по одной центриоли, а недостающая вновь образуется

Функции клеточного центра

1. Решающее участие в делении клетки (образование веретена деления для расхождения хромосом)

2. Образование микротрубочек (цитоскелета, ресничек и жгутиков, веретена деления) 3. Образование органоидов движения клетки (реснички, жгутики) X. Вакуоли

1. Образуются в комплексе Гольджи

2. Имеются только в растительных клетках

o в клетках пресноводных одноклеточных животных содержаться т. н. сократительные вакуоли, для выделения продуктов обмена веществ и воды

3. Одномембранные, наполненные жидкостью (клеточным соком) мешки

4. Содержат клеточный сок: вода, сахара, белки, органические кислоты, минеральные соли, пигменты)

5. У старых клеток сливаются в одну гигантскую вакуоль, при разрушении которой клетка погибает

Функции вакуолей

1. Форма и упругость клетки (тургор)

2. Запас веществ: воды, мин. солей, сахаров, белков, пищеварительных ферментов, фитогормонов, фитонцидов

3. Окраска цветов, плодов (пигменты)

4. Накопление отходов жизнедеятельности