Что относится к одномембранным органоидам
Двумембранные и одномембранные органоиды
Вы будете перенаправлены на Автор24
Органоиды – это функциональные части клетки, которые имеют определенное строение и выполняют конкретную функцию.
Двумембранные и одномембранные органоиды
Наличие органелл является основой правильного функционирования клетки как элементарной единицы живых организмов. Эти структуры постоянные и не исчезают по мере развития клетки. Выделяют следующие типы органоидов:
Исследование обеих групп органоидов заслуживает особенного внимания, поскольку несмотря на собственные маленькие размеры, именно они обеспечивают поддержание всей клетки и организма в целом.
К двумембранным органоидам относят:
Двумембранные органоиды называют полуавтономными, и они поддерживают самостоятельность клетки. Прежде всего, это значит, что эти органоиды могут делиться. Новые митохондрии и пластиды образуются путем деления уже существующих клеточных элементов. Эти органоиды имеют собственный геном. Этот геном имеет кольцевую форму и некоторую степень схожести с геномом бактериальных клеток. Другая часть кодируется в ядре и поступает из цитоплазмы (поэтому митохондрии и пластиды не могут жить свободно, вне клетки). Также эти органеллы имеют свой собственный аппарат синтеза белка, то есть рибосомы. Эти рибосомы более мелкие, чем в цитоплазме, и также похожи на рибосомы прокариот.
Ввиду наличия такого свойства, рождается теория о том, что двумембранные органеллы, когда – то и были прокариотами. Считается, что они вступили в симбиотические взаимоотношения с древними эукариотическими клетками и поселились внутри них на постоянной основе.
Внешняя мембрана двумембранных органелл сходна по составу с мембранами эукариот, внутренняя сходна с мембранами прокариот. Это согласуется с гипотезой о том, что внешняя мембрана органеллы — это бывшая мембрана пищеварительной вакуоли (фагосомы), где оказался прокариотический симбионт, а внутренняя — это его собственная мембрана.
Готовые работы на аналогичную тему
К одномембранным органоидам относят:
Рисунок 1. Строение клетки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Функции клеточных органоидов
Также в клеточной системе присутствуют немембранные органоиды, среди которых выделяют клеточный центр, цитоскелет и рибосомы.
Мембранные органеллы обладают одним общим свойством- они образованы из биологических мембран. При этом растительная клетка значительно отличается от животной, чему способствует наличие такого процесса, как фотосинтеза. При этом, как и в растительной, так и в животной клетке для обеспечения бесперебойной работы органелл необходимо обеспечить работу каждого конкретного органоида без сбоев.
Клеточная стенка растительной клетки состоит из целлюлозы и пектинов. Функция данного органоида заключается в защите клетки от неблагоприятных воздействий или обеспечение транспорта веществ внутрь клетки через мембрану.
Что касается ядра, то этот органоид имеет углубления и поры, а также две мембраны.
Ядро – двумембранный органоид, который является основным хранителем наследственной информации клетки, а также позволяет передавать ее при делении клетки. Именно в ядре заложена комплексная генетическая информация, которая реализуется в процессе деления клетки.
В состав ядра также входят ядрышко, кариоплазма, хроматин.
Вакуоль является не чем иным, как слиянием участков эндоплазматической сети. Они регулируют выделение и поступление различных веществ в клетку.
Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему каналов гладкого и шероховатого типа. Эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза веществ и транспорта их внутри клетки.
Рибосомы являются основной органеллой, на которой синтезируется белок. Белок, является основным строительным материалом клетки и поэтому самостоятельно синтезируется клеткой даже в клетках прокариот.
Цитоплазма клетки является постоянным клеточным органоидом и имеет вид полужидкой субстанции с набором органоидов. Цитоплазма обеспечивает взаимодействие между ядром и всеми частями клетки.
Клеточная мембрана образована мембрана двойным слоем липидов, а также белком. У растений снаружи покрыта дополнительно слоем клетчатки. Мембрана обладает свойством избирательной проницаемости и путем нагнетания в клетку ионов поддерживает ее электронейтральность.
Лизосомы являются одно мембранными органоидами, которые осуществляют реакцию «внутриклеточного пищеварения». Лизосомы содержат внутренние ферменты, которые позволяют расщеплять остатки обмена веществ, которые несут токсический эффект для любой клеточной структуры.
Митохондрии являются «энергетическими станциями клетки». В них происходит основное клеточное окисление и накаливается энергия в виде молекул АТФ. Митохондрии имеют собственную ДНК и складки внутренней мембраны или «кресты».
Пластиды также являются двумембранными органоидами и присущи только растительным клеткам. В них имеется собственная ДНК и реализуется процесс фотосинтеза. Также в пластидах находится пигмент хлорофилл, который «заряжается» энергией и позволяет запустить процесс образования кислорода и органических веществ.
Пластиды, в которых находится «зеленый пигмент» хлорофилл, называют хлоропластами. Лейкопласты или бесцветные пластиды накапливают крахмал. Хромопласты запасают каратиноиды.
Что касается клеточного центра, то это органоид состоит из центриолей и микротрубочек и участвует в формировании цитоскелета, также обуславливает систему деления клетки.
Также в клетке формируются различные органоиды движения. К ним относят реснички и жгутики, состоящие из белков. Реснички и жгутики встречаются с равной степенью вероятности.
Таким образом, органеллы клетки являются ее составными частями и можно по-разному рассматривать вопрос их происхождения. Наличие органоидов говорит о целостности клетки и единстве состава органического мира.
§ 13. Одномембранные органоиды
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Биология. 11 класс |
| Книга: | § 13. Одномембранные органоиды |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Воскресенье, 26 Декабрь 2021, 18:15 |
Оглавление
Мембранные органоиды имеются только в клетках эукариот. Внутреннее содержимое одномембранных органоидов отделено от гиалоплазмы одной мембраной, а двумембранных — двумя. Эти мембраны имеют сходное с плазмалеммой строение. К одномембранным органоидам клетки относятся: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), *или эндоплазматический ретикулум (ЭПР)* — это замкнутая система, которая состоит из соединенных между собой уплощенных полостей — цистерн и разветвленных каналов. Цистерны и каналы ЭПС пронизывают гиалоплазму клетки. Они ограничены мембраной, переходящей в наружную мембрану ядра (рис. 13.1).
Различают два типа ЭПС — шероховатую *( гранулярную )* и гладкую *( агранулярную )*. Шероховатая ЭПС представлена преимущественно цистернами, а гладкая — каналами. Мембраны шероховатой и гладкой ЭПС непосредственно переходят друг в друга. С наружной поверхностью мембраны шероховатой ЭПС связаны многочисленные рибосомы, которые и придают ей характерную «шероховатость». На мембране гладкой ЭПС рибосомы отсутствуют.
*В рибосомах шероховатой ЭПС синтезируются экспортные белки. Так называют белки, которые в конечном итоге будут выведены из клетки и начнут функционировать за ее пределами. Кроме того, рибосомы шероховатой ЭПС синтезируют белки лизосом и мембранные белки. Далее экспортные и лизосомные белки поступают внутрь цистерн, где начинается их созревание — молекулы приобретают определенную пространственную конфигурацию. Мембранные белки, как правило, не проникают внутрь шероховатой ЭПС, а встраиваются в ее мембрану.*
*Синтез всех белков начинается в свободных рибосомах, не прикрепленных к мембране ЭПС или ядра. Однако у ряда белков в начале полипептидой цепи имеется так называемая сигнальная для шероховатой ЭПС последовательность аминокислот. Рибосома, вырабатывающая такой белок, прикрепляется к мембране ЭПС. Далее растущая молекула белка через специальный мембранный канал поступает внутрь ЭПС, где происходит отщепление сигнальной последовательности. После окончания синтеза белка рибосома отделяется от мембраны ЭПС и распадается на субъединицы, а вся белковая молекула оказывается внутри цистерны. Так осуществляется образование лизосомных и экспортных белков.
Первые стадии синтеза интегральных мембранных белков происходят аналогично: рибосома связывается с мембраной ЭПС, начальный участок белковой молекулы проходит через мембранный канал. Однако в цепи такого белка содержится особая последовательность аминокислот, которая препятствует дальнейшему пересечению мембраны. В результате после окончания синтеза белковая молекула оказывается встроенной в мембрану.
Большинство веществ, синтезированных в шероховатой и гладкой ЭПС, накапливается в цистернах и каналах этого органоида. Затем молекулы синтезированных соединений заключаются в небольшие пузырьки, которые формируются из мембраны эндоплазматической сети. Мембранные пузырьки, которые отделились от ЭПС, доставляют содержащиеся в них вещества в комплекс Гольджи.
*Шероховатая ЭПС лучше всего развита в клетках, специализирующихся на секреции белков. Примерами могут служить клетки желез желудка и кишечника, вырабатывающие пищеварительные ферменты, а также клетки гипофиза и поджелудочной железы, секретирующие гормоны белковой природы. Гладкая ЭПС особенно выражена в клетках, синтезирующих большое количество углеводов и липидов. Так, в клетках печени она обеспечивает синтез гликогена и холестерина, а в клетках половых желез и коры надпочечников — стероидных гормонов.*
Комплекс (аппарат) Гольджи представляет собой стопку плоских дисковидных цистерн и связанную с ними систему пузырьков (рис. 13.2). В комплексе Гольджи выделяют два полюса. Полюс, расположенный ближе к ядру клетки *(так называемый цис-полюс)*, принимает вещества, синтезированные в ЭПС. Сюда поступают мембранные пузырьки, которые отделились от ЭПС, и происходит их слияние с цистернами аппарата Гольджи. Вещества, поступившие в комплекс Гольджи, перемещаются по цистернам к противоположному полюсу *(транс-полюсу)*, обращенному к цитоплазматической мембране. При этом они претерпевают различные биохимические превращения.
В цистернах *транс-полюса* происходит разделение и сортировка молекул по химическому составу и назначению. Далее вещества упаковываются в мембранные пузырьки, которые отделяются от цистерн аппарата Гольджи. Внутреннее содержимое этих пузырьков выводится из клетки путем экзоцитоза, а их мембраны включаются в состав плазмалеммы (рис. 13.3). Так происходит секреция клеткой различных веществ во внеклеточную среду и обновление цитоплазматической мембраны. Кроме того, из некоторых пузырьков комплекса Гольджи формируются лизосомы и вакуоли.
Лизосомы — это мембранные пузырьки, которые содержат ферменты, способные расщеплять различные органические соединения (белки, углеводы, липиды и др). Молекулы этих ферментов изначально синтезируются в рибосомах на мембранах шероховатой ЭПС и затем переносятся в комплекс Гольджи. От него отделяются так называемые первичные лизосомы — мембранные пузырьки, содержащие ферменты, которые подверглись необходимым превращениям. *Ферменты лизосом наиболее активны в кислой среде, и pH в первичных лизосомах обычно составляет 4,5 — 5. Такое низкое по сравнению с гиалоплазмой значение pH обеспечивается активным транспортом протонов (Н + ) внутрь лизосом, который осуществляет мембранный насос протонная АТФаза.
Функции лизосом связаны с перевариванием (расщеплением) различных молекул или частиц. Выделяют три типа такого переваривания: гетерофагию, автофагию и автолиз.*
* Гетерофагия — это расщепление веществ, поступивших в клетку из внеклеточной среды путем эндоцитоза.* При этом первичные лизосомы сливаются с эндоцитозными пузырьками. Так образуются вторичные лизосомы, или пищеварительные вакуоли (см. рис. 13.3). В них происходит ферментативное расщепление молекул или частиц, поступивших в клетку. Продукты расщепления поступают в гиалоплазму и включаются в процессы обмена веществ. Непереваренные остатки обычно выводятся из клетки путем экзоцитоза.
*В клетках щитовидной железы с участием лизосом происходит образование гормона тироксина. В шероховатой ЭПС клеток железы синтезируется белок-предшественник этого гормона — тиреоглобулин. Пройдя через комплекс Гольджи, он выводится в межклеточное пространство (в полость фолликула). Под действием тиреотропина (одного из тропных гормонов гипофиза) тиреоглобулин путем пиноцитоза снова поступает в клетки. Пиноцитозные пузырьки сливаются с первичными лизосомами, ферменты которых вызывают частичный гидролиз тиреоглобулина. Это приводит к образованию активного гормона тироксина, который далее выделяется в кровь.*
*Автофагией (аутофагией) называется процесс переваривания структурных компонентов клетки с участием лизосом. Автофагия обеспечивает уничтожение поврежденных молекул, дефектных или отслуживших свой срок органоидов. При голодании разрушение части клеточных компонентов способствует выживанию клетки. За счет автофагии она может восполнить недостаток питательных веществ и вернуться к нормальной жизнедеятельности.*
*При микроавтофагии молекулы или небольшие фрагменты мембран захватываются непосредственно лизосомами и перевариваются. Макроавтофагия служит для уничтожения крупных молекулярных комплексов и органоидов. При этом компоненты клетки, например митохондрия, окружаются фрагментом цистерны эндоплазматической сети. Так формируется автофагосома. Далее она сливается с первичной лизосомой, образуя вторичную лизосому. В ней происходит ферментативное переваривание компонентов клетки. За открытие механизмов автофагии японский биолог Ё. Осуми в 2016 г. получил Нобелевскую премию.*
* Автолиз — это самопереваривание клеток и тканей под действием собственных ферментов, которые поступают в гиалоплазму из лизосом. Автолиз приводит к разрушению поврежденных или погибших клеток.*
Вакуоли представляют собой наполненные жидкостью и окруженные мембраной полости. Эти органоиды характерны для клеток растений, грибов и многих протистов. *В клетках животных могут содержаться только мелкие вакуоли, например пищеварительные.*
Вакуоли растительных клеток образуются из небольших мембранных пузырьков, которые являются производными ЭПС или комплекса Гольджи. По мере роста клетки вакуоли увеличиваются и обычно сливаются в одну крупную центральную вакуоль. *Она оттесняет цитоплазму и ядро к периферии и может занимать до 90 % объема клетки.*
*Мембрана, отделяющая содержимое вакуоли от гиалоплазмы, называется тонопластом.* Содержимое вакуоли — клеточный сок — представляет собой водный раствор различных веществ. Так, в состав клеточного сока могут входить запасные вещества, например углеводы, карбоновые кислоты, аминокислоты. При необходимости они выводятся из вакуоли в гиалоплазму и используются клеткой.
Клеточный сок также может содержать пигменты, *например антоцианы, имеющие красный, синий и фиолетовый цвет. Внутри вакуоли поддерживается более низкое значение pH, чем в гиалоплазме. Кислая среда необходима для работы ферментов, входящих в состав клеточного сока. Они обеспечивают переваривание дефектных клеточных компонентов и погибших клеток — автофагию и автолиз. При этом вакуоли растительных клеток действуют подобно лизосомам.*
*В клеточном соке таких растений, как лук и чеснок, содержится фермент аллииназа. При механическом повреждении вакуолей (например, при нарезке лука и чеснока или вследствие пережевывания) этот фермент поступает в гиалоплазму. Там аллииназа катализирует образование летучих химических соединений, которые имеют характерный резкий вкус и запах, могут вызывать резь в глазах и слезотечение. Такой биохимический механизм направлен на защиту растений от поедания.*
В вакуолях также могут накапливаться конечные продукты клеточного метаболизма *и токсичные вещества, которые необходимо изолировать от остального содержимого клетки. Это, например, кристаллы оксалата кальция, алкалоиды, дубильные вещества — танины. Так же как и алкалоиды, танины имеют неприятный вкус и выполняют защитную функцию.*
Таким образом, вакуоли обеспечивают накопление, хранение и изоляцию различных веществ. За счет пигментов, содержащихся в клеточном соке, они способны придавать окраску разным частям растений, например плодам вишни и лепесткам василька. Клеточный сок является более концентрированным *(гипертоническим)* раствором, чем гиалоплазма, поэтому в вакуоль путем осмоса поступает вода. За счет этого вакуоль оказывает давление на гиалоплазму и тем самым на клеточную стенку. Так в клетке поддерживается тургорное давление, которое обусловливает сохранение ее формы. Поглощение воды вакуолями играет важную роль в растяжении молодых клеток при их росте и в регуляции водного режима растения.
Сократительные (пульсирующие) вакуоли характерны, главным образом, для одноклеточных пресноводных протистов. Эти органоиды служат для выведения из клетки избытка воды. Содержание растворенных веществ, *а значит, и осмотическое давление,* внутри клетки выше, чем в окружающей ее водной среде. Поэтому за счет осмоса в клетку постоянно проникают молекулы воды. Из гиалоплазмы они перемещаются в сократительную вакуоль, и ее объем увеличивается. Далее, благодаря взаимодействию элементов цитоскелета, вакуоль сокращается, и наполняющая ее жидкость выталкивается в окружающую среду. Работа сократительных вакуолей способствует поддержанию определенного объема клетки, что препятствует ее разрыву. Кроме того, вместе с водой из клетки выводятся растворенные в ней продукты обмена веществ. *Таким образом, сократительные вакуоли обеспечивают осморегуляцию — поддержание постоянного осмотического давления в клетках.*
В клетках эукариот есть органоиды, ограниченные одной мембраной, — это эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли. Различают шероховатую и гладкую ЭПС. На мембране шероховатой ЭПС расположены рибосомы, в которых синтезируются белки. На гладкой ЭПС рибосомы отсутствуют, здесь происходит синтез углеводов и липидов. Синтезированные в ЭПС вещества транспортируются в комплекс Гольджи, где претерпевают различные биохимические превращения, сортируются и упаковываются в мембранные пузырьки. Содержимое этих пузырьков выводится из клетки путем экзоцитоза, а их мембраны встраиваются в плазмаллему. Из некоторых пузырьков комплекса Гольджи формируются лизосомы и вакуоли. Лизосомы содержат пищеварительные ферменты и участвуют в расщеплении (переваривании) различных молекул или частиц. Выделяют три типа такого переваривания: гетерофагию, автофагию и автолиз. Одной из важнейших функций вакуолей растительных клеток является регуляция водного режима клетки и поддержание тургорного давления. Содержимое вакуолей — клеточный сок — представляет собой водный раствор, в котором накапливаются, хранятся и изолируются разнообразные вещества. Сократительные вакуоли протистов обеспечивают осморегуляцию.
