Лекция: «Органоиды клетки: одномембранные, двумембранные, немембранного строения».
Одномембранные органоиды клетки
Под клеточной оболочкой находится внутренняя среда клетки – цитоплазма. Цитоплазма – внутренняя среда клетки, заключенная между оболочкой клетки и ядром. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы — основного вещества цитоплазмы, органоидов — постоянных компонентов цитоплазмы и включений — временных компонентов цитоплазмы. Химический состав цитоплазмы: вода (60-90%); белки (10-20%), жиры и жироподобные вещества (2-3%) и другие различные органические и неорганические соединения (до 1,5%). Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Одна из характерных особенностей — циклоз, движение цитоплазмы. Различают две формы гиалоплазмы – золь, более жидкая гиалоплазма и гель — более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимопереходы: гель легко превращается в золь и наоборот.
Органоиды (органеллы) — постоянные клеточные структуры, обеспечивающие выполнение клеткой специфических функций. Каждый органоид имеет определенное строение и выполняет определенные функции.
Различают: мембранные органоиды — имеющие мембранное строение, причем они могут быть одномембранными (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, реснички и жгутики эукариот) и двумембранными (митохондрии, пластиды, ядро).
Кроме мембранных могут быть и немембранные органоиды — не имеющие мембранного строения (рибосомы, клеточный центр, цитоскелет, жгутики прокариот, хромосомы).
Одномембранные органоиды.
1. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР). Представляет собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПР. Мембраны с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной оболочкой ядерной мембраны. Различают три вида ЭПР: шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы и представляющий собой совокупность уплощенных мешочков, гладкий, мембраны которого рибосом не несут и промежуточный, на мембранах которого небольшое количество рибосом. В активно работающих клетках ЭПР может занимать до 50% от объема клетки.
Функции: разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая, тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих различных реакций. Осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР) и обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР), накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза.
Функции комплекса Гольджи: - выведение из клетки различных секретов ферментов, гормонов) с помощью пузырьков Гольджи (1), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках. Здесь же происходит синтез сложных углеводов из простых сахаров, созревание белков, образование первичных лизосом (2). Поглощенные клеткой путем фагоцитоза вещества (2) при слиянии с первичными лизосомами (3) образуют пищеварительные вакуоли (4). Нужные вещества уходят в цитоплазму, остаточное тельце выбрасывается из клетки (5). Возможно самопереваривание собственных органоидов, когда первичная лизосома образует автофагическую вакуоль (6), происходит автолиз.
3. Лизосомы. Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диаметром 0,2-0,8 мкм, содержащие до 60 гидролитических ферментов, активных в слабокислой среде. Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи, куда из ЭПР поступают синтезированные в нем ферменты. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида.
Различают: первичные лизосомы — лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи и содержащие ферменты в неактивной форме и вторичные лизосомы — лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями):
Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.
Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки или разрушение собственных органоидов. Этот процесс называют автолизом. Обычно это происходит при некоторых процессах дифференцировки (например, замена хрящевой ткани костной, исчезновение хвоста у головастика лягушек).
4. Реснички и жгутики. Образованы девятью сдвоенными микротрубочками, образующими стенку цилиндра, покрытого мембраной; в его центре находятся две одиночные микротрубочки. Такая структура типа 9+2 характерна для ресничек и жгутиков почти всех эукариотических организмов, от простейших до человека.
Реснички и жгутики укреплены в цитоплазме базальными тельцами, лежащими в основании этих органоидов. Каждое базальное тельце состоит из девяти троек микротрубочек, в его центре микротрубочек нет.
5. К одномембранным органоидам относятся так же и вакуоли, окруженные мембраной – тонопластом. В растительных клетках вакуоли могут занимать до 90% объема клетки и обеспечивают поступление воды в клетку за счет высокого осмотического потенциала и тургор (внутриклеточное давление). В животных клетках вакуоли небольшие, образуются за счет эндоцитоза (фагоцитозные и пиноцитозные), после слияния с первичными лизосомами называются пищеварительными вакуолями.