Организация эукариотической клетки

а) Органоиды клетки, их классификация

Органеллы — это постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в клетке жизненно важные функции.

Классификация органоидов по наличию мембраны:

• мембранные (ядро, митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы)

• немембранные (рибосомы, клеточный центр, элементы цитоскелета (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты), жгутики и реснички)

Классификация органоидов по функциональной специализации:

• органеллы общего назначения (гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы и полисомы, пластинчатый комплекс, пероксисомы, микрофибриллы и микротрубочки, центриоли клеточного центра, пластиды)

• специфические (микроворсинки кишечника, реснички эпителия трахеи и бронхов, жгутики, миофибриллы)

б) Двумембранные органоиды (митохондрии, пластиды), их строение и функции

Митохондрии — двумембранные органоиды; внутренняя мембрана образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой (тубулы) формы, увеличивающие площадь поверхности для протекания химических реакций. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы, в котором размещен собственный аппарат биосинтеза белка органеллы. Он представлен 2—6 копиями кольцевой молекулы ДНК, рибосомами, набором транспортных РНК (тРНК), ферментами редупликации ДНК, транскрипции и трансляции наследственной информации.

Гены собственной ДНК кодируют нуклеотидные последовательности митохондриальных рРНК и тРНК, а также последовательности аминонокислот некоторых белков органеллы, главным образом ее внутренней мембраны.

Главная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в биологически используемой форме (путем синтеза молекул аденозинтрифосфата —АТФ).

Пластиды – это двумембранные органоиды, характерные только для растительных организмов. У высших растений различают 3 типа пластид: зелёные хлоропласты, бесцветные лейкопласты и различно окрашенные хромопласты.

· Хлоропласты — тельца округлой формы; они содержат белок, липиды и пигменты (хлорофилл), а также небольшое количество ДНК и РНК. Хлоропласты окружены двойной мембраной и заполнены студенистой стромой (рис.7). В строме находится система мембран, собранных в стопки, или граны. Форма хлоропласта чечевицеобразная, окраска зеленая. В хлоропластах осуществляется синтез органических веществ из неорганических (фотосинтез).

· Лейкопласты – это бесцветвные пластиды округлой формы, внутренняя мембрана которых образует 2-3 выроста. Служат местом отложения запасных питательных веществ. На свету их строение усложняется, и они преобразуются в хлоропласты.

· Хромопласты – это пластиды красной, желтой, оранжевой окраски. Придают окраску лепесткам цветов, плодам, листьям.

в) Одномембранные органоиды (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли), их строение и функции

ЭПР (ЭПС, эндоплазматическая сеть) – одномембранный органоид; сеть полостей и каналов, окружённая мембраной; бывает гладкая и шероховатая. состоит из уплощенных мембранных мешочков, называемых цистернами. Цистерны могут быть покрыты рибосомами, и тогда он называется шероховатым ЭР (рис.6)..

· Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов, углеводов, образовании лизосом, транспорте, запасании и обезвреживании токсических веществ, формировании мембран (начальные этап).

· Шероховатая ЭПС (цистерны покрыты рибосомами) Эта внутриклеточная система мембран осуществляет коапартментацию клетки. Она транспортирует синтезированные на рибосомах белки к аппарату Гольджи, который упаковывает их для секреции.

Пластинчатый комплекс Голъджи - одномембранный органоид; система плоских цистерн, вакуолей и пузырьков. Его структурно-функциональная единица – диктиосома. Диктиосома представляет собой 5-20 плоских одномембранных мешочков (цистерн), внутренние полости которых не сообщаются друг с другом. В цистернах накапливаются, конденсируются, обезвоживаются продукты синтеза и распада веществ, поступающих в клетку, а также веществ, которые выводятся из клетки. В комплексе Гольджи происходит упаковка веществ, посттрансляционная модификация и сортировка белков, формирование лизосом.

Лизосомы — одномембранный органоид; тельца, заполненные ферментами, которые ускоряют реакции расщепления белков до аминокислот, липидов до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов. В лизосомах разрушаются отмершие части клетки, целые клетки.

Вакуоли – одномембранный органоид; полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ, вредных веществ; они регулируют содержание воды в клетке.

г) Строение и функции рибосом, клеточного центра, микротрубочек, микрофиламентов, пероксисом

Рибосомы — немембранный органоид, который состоит из малой и большой субъединиц, объединение которых происходит в присутствии матричной (информационной) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК обычно объединяет несколько рибосом наподобие нитки бус. Такую структуру называют полисомой. Они свободно располагаются в основном веществе цитоплазмы или прикреплены к мембранам шероховатой ЭПС и служат местом активного синтеза белка и осуществляют процесс трансляции.

Клеточный центр, или центросома — немембранный органоид в клетках эукариот, состоит из двух центриолей и перицентриолярного материала. Стенка центриолей образована 27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. В функцию центриолей входит образование нитей митотического веретена, которые также образованы микротрубочками. Центриоли поляризуют процесс деления клетки, обеспечивая расхождение сестринских хроматид (хромосом) в анафазе митоза.

Микротрубочки — трубчатые образования различной длины. Встречаются в свободном состоянии в цитоплазме клеток или как структурные элементы жгутиков, ресничек, митотического веретена, центриолей. Микротрубочки строятся из стереотипных субьединиц белковой природы путем их полимеризации. В свободном состоянии микротрубочки выполняют опорную функцию, определяя форму клеток, а также являются факторами направленного перемещения внутриклеточных компонентов.

Микрофиламенты – длинные, тонкие образования, иногда образующие пучки и обнаруживаемые по всей цитоплазме. Существует несколько разных типов микрофиламентов:

--Актиновые микрофиламенты благодаря присутствию в них сократимых белков (актин) рассматривают в качестве структур, обеспечивающих клеточные формы движения, например амебоидные. Им приписывают также каркасную роль и участие в организации внутриклеточных перемещений органелл и участков гиалоплазмы.

--По периферии клеток под плазмалеммой, а также в околоядерной зоне обнаруживаются пучки микрофиламентов — промежуточные филстенты. В эпителиальных, нервных, глиальных, мышечных клетках, фибробластах они построены из разных белков. Промежуточные филаменты выполняют, по-видимому, механическую, каркасную функцию.

Пероксисомы (микротельца) – одномембранные органоиды, которые составляют сборную группу органелл. Это одномембранные пузырьки с мелкозернистым матриксом и нередко кристаллоидными или аморфными белковыми включениями. Они содержат ферменты оксидазы, катализирующие образование пероксида водорода, который, будучи токсичным, разрушается затем под действием фермента пероксидазы (обмен мочевой кислоты в клетках печени и почек). Все они связаны с окислительными реакциями, которые особенно важны для детоксикации, замедления старения клетки.