Одномембранные органоиды это кратко

Обновлено: 05.07.2024

Эндоплазматическая сеть – совокупность мембранных каналов и полостей, пронизывающих всю клетку. Является непосредственным продолжением внешней ядерной мембраны. Бывает двух видов – гладкая и шероховатая (гранулярная, гранулы – это рибосомы). На гранулярной ЭПС идет синтез белка, на гладкой – синтез липидов и углеводов. Внутри каналов ЭПС синтезированные вещества накапливаются и транспортируются по клетке.

Аппарат (комплекс) Гольджи – стопка плоских мембранных полостей, окруженных пузырьками. По каналам ЭПС вещества поступают в АГ, там накапливаются и химически модифицируются (например, от белков отрезаются лишние участки). Затем готовые вещества заключаются в пузырьки и отправляются по месту назначения (например, выносятся из клетки).

Лизосомы – пузырьки, заполненные пищеварительными ферментами. Образуются в аппарате Гольджи. Пищеварительная вакуоль, в которой происходит переваривание пищи, получается после слияния фагоцитозного пузырька с лизосомой. Кроме того, лизосомы могут переваривать ненужные части клетки или целые клетки, например, у головастика постепенно исчезает хвост.

Вакуоли – пузырьки, заполненные каким-либо содержимым. У животных вакуоли временные, занимают около 5% клетки. У растений и грибов имеется крупная центральная вакуоль. Её содержимое называется клеточный сок, мембрана – тонопласт. У растений она занимает до 90% объема зрелой клетки.

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. В клетках животных полисахариды синтезируются в
1) рибосомах
2) лизосомах
3) эндоплазматической сети
4) ядре

Выберите один, наиболее правильный вариант. Эндоплазматическая сеть образована выростами:
1) цитоплазматической мембраны
2) цитоплазмы
3) ядерной мембраны
4) мембраны митохондрий

Выберите один, наиболее правильный вариант. Что происходит в пищеварительных вакуолях простейших?
1) неорганические вещества растворяются и выводятся наружу
2) органические вещества превращаются в воду и углекислый газ
3) синтезируются органические вещества
4) сложные органические вещества расщепляются до мономеров

Выберите один, наиболее правильный вариант. Комплекс Гольджи наиболее развит в клетках
1) мышечной ткани
2) нервных
3) секреторных желез
4) кроветворных

ГЛАДКАЯ - ШЕРОХОВАТАЯ
Установите соответствие между характеристиками и видами эндоплазматической сети: 1) гладкая, 2) шероховатая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) соединяется с рибосомами
Б) отвечает за синтез липидов
В) транспортирует белки
Г) синтезирует трансмембранные белки
Д) формирует новые мембраны в клетке
Е) участвует в метаболизме углеводов

ЭПС - АГ
1. Установите соответствие между характеристикой органоида клетки и его видом: 1) комплекс Гольджи, 2) эндоплазматическая сеть. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) система канальцев, пронизывающих цитоплазму
Б) система уплощённых мембранных полостей и пузырьков
В) участвует в выводе веществ за пределы клетки
Г) на мембранах могут размещаться рибосомы
Д) участвует в формировании лизосом

2. Установите соответствие между характеристикой и органоидом клетки, для которого она характерна: 1) шероховатая эндоплазматическая сеть, 2) комплекс Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) образует лизосомы
Б) участвует в синтезе белка
В) участвует в построении клеточной стенки
Г) состоит из стопки плоских цистерн и отделяющихся от них пузырьков
Д) делит клетку на секции, где происходят различные химические реакции
Е) обеспечивает транспорт веществ по трубочкам и цистернам

3. Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) эндоплазматическая сеть, 2) аппарат Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) транспорт веществ по клетке
Б) модификация, упаковка органических веществ
В) участие в синтезе белков
Г) образование лизосом
Д) вынос веществ из клетки

4. Установите соответствие между характеристиками и органеллами клетки: 1) эндоплазматическая сеть, 2) аппарат Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) может присоединять рибосомы
Б) отвечает за синтез полипептидов из аминокислот
В) формирует лизосомы
Г) образует секреторные пузырьки
Д) завершает сборку сложных белков
Е) разделяет клетку на компартменты

АГ
1. Выберите три варианта. Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
1) синтезирует органические вещества из неорганических
2) расщепляет биополимеры до мономеров
3) накапливает белки, липиды, углеводы, синтезируемые в клетке
4) обеспечивает упаковку и вынос веществ из клетки
5) окисляет органические вещества до неорганических
6) участвует в образовании лизосом

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных ниже функций выполняет аппарат Гольджи?
1) образование нитей цитоскелета
2) первичный синтез белков
3) разрушение отслуживших молекул белка
4) образование лизосом
5) модификация белков после синтеза
6) формирование секреторных пузырьков

АГ РИС
Рассмотрите рисунок с изображением органоида клетки и укажите (А) его название, (Б) его функцию, (В) в каких клетках он находится. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) бактериальная
2) митохондрия
3) комплекс Гольджи
4) эукариотическая
5) строительная
6) образование лизосом
7) эндоплазматическая сеть
8) внутриклеточный транспорт

3. Выберите из перечисленных ниже признаков два, относящиеся к изображенному на рисунке органоиду клетки. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) встречается только в растительных клетках
2) внутри органоида происходит окончательная сортировка и упаковка различных продуктов жизнедеятельности клетки
3) содержит гладкую и шероховатую часть
4) формирует лизосомы
5) является двумембранным органоидом

АГ - ЛИЗОСОМЫ
1. Установите соответствие между органоидами и их особенностями: 1) лизосома, 2) аппарат Гольджи. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) содержит ферменты
Б) обеспечивает химическую модификацию синтезируемых веществ
В) небольшой одномембранный пузырек
Г) участвует в процессе внутриклеточного пищеварения
Д) в состав входят полости, трубочки и пузырьки

2. Установите соответствие между характеристиками и клеточными органоидами: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) обеспечивает внутриклеточное пищеварение
Б) представляет собой одномембранный пузырек
В) состоит из полостей и пузырьков
Г) обеспечивает модификацию веществ
Д) содержит гидролитические ферменты
Е) образует пероксисомы

3. Установите соответствие между признаками и органоидами клетки: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из стопок уплощённых полостей
Б) сливается с фагоцитозным пузырьком
В) накапливает вещества, образовавшиеся в клетке
Г) упаковывает вещества в секреторные пузырьки
Д) участвует в подготовительном этапе энергетического обмена
Е) участвует в расщеплении полимеров до мономеров

4. Установите соответствие между функциями и видами органоидов: 1) комплекс Гольджи, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) расщепление биополимеров до мономеров
Б) упаковка продуктов биосинтеза
В) переваривание клетки и группы клеток в процессе развития у животных
Г) модификация белков, жиров и углеводов
Д) синтез полисахаридов для формирования клеточной стенки

АГ - ВАКУОЛИ
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) комплекс Гольджи, 2) вакуоль растительной клетки. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) поддерживает тургорное давление
Б) образует лизосомы
В) заполняется клеточным соком
Г) имеет хорошее развитие в секреторных клетках
Д) обеспечивает упаковку синтезируемых веществ

ЛИЗОСОМЫ
1. Какую функцию выполняют в клетке лизосомы? В ответ запишите цифры двух верных вариантов из пяти предложенных.
1) расщепляют биополимеры до мономеров
2) окисляют глюкозу до углекислого газа и воды
3) осуществляют синтез органических веществ
4) участвуют в переваривании веществ
5) синтезируют полисахариды из глюкозы

ЛИЗОСОМЫ - ХЛОРОПЛАСТЫ
Установите соответствие между характеристикой и видом органоида клетки, к которому она относится: 1) хлоропласт, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие ДНК и рибосом
Б) образование пищеварительных вакуолей
В) гидролиз органических полимеров
Г) первичный синтез органических веществ
Д) наличие одной мембраны
Е) образование из аппарата Гольджи

ВАКУОЛЬ
Каким номером на рисунке обозначен органоид, накапливающий продукты обмена веществ клетки?

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите последовательность процессов, происходящих при секреции клеткой вещества белковой природы. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) присоединение пузырька к цистерне аппарата Гольджи
2) формирование транспортного пузырька ЭПС с синтезированным веществом
3) транспорт пузырька с готовым белком к плазматической мембране
4) модификация молекулы белка
5) отшнуровывание транспортного пузырька от ЭПС

2. Установите последовательность событий, приводящих к секреции вещества белковой природы из клетки. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) выход пузырька из аппарата Гольджи
2) модификация белка
3) соединение транспортного пузырька с аппаратом Гольджи
4) соединение транспортного пузырька с плазматической мембраной
5) синтез белка на ЭПС

Функционирование клетки обусловлено набором органелл, которые располагаются в ее гиалоплазме. Поскольку каждая из них имеет строго определенные функции, они различаются по строению, форме, наличию структурных элементов. Особенно важны те клетки, которые представляют одноклеточный организм. Существование органелл обуславливается элементом, ограничивающим внутреннее содержание клетки от внешней среды. Это — клеточная мембрана. Каждый органоид имеет свою оболочку, по особенностям которой определяют принадлежность к одно-, дву- и безмембранным вариантам.

К одномембранным органоидам относятся:

эндоплазматическая сеть (ЭПС);
комплекс (аппарат) Гольджи;
лизосомы;
вакуоли;
секреторные пузырьки и пероксисомы.

Каждая из этих структур несет свою функциональную нагрузку, имеет особенности строения. Их объединяет закономерность строения мембраны.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Оболочка главного клеточного элемента — ядра — с учетом механизма образования также является звеном системы вакуолей — цистерной ЭПС. Однако она имеет две мембраны. На наружной можно при цитологических исследованиях обнаружить рибосомы (сходство с ЭПС), на внутренней — элементы, взаимодействующие с ДНК-аппаратом.

В справочной литературе можно встретить утверждение, что одномембранными структурами являются органы движения клеток — жгутики и реснички.

Описание внутреннего содержимого эукариотической клетки чаще начинают с ядра. Однако одномембранные компоненты не менее важны.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — взамосвязанные мембранные цистерны уплощенной формы, за которыми закреплены задачи по гликозированию белков, необходимых для построения мембраны либо прочих нужд организма.

Гликозировние — сортировка и модификация существующих белков.

Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых трубками стопок.

Вакуоли

Растительные клетки богаты вакуолями больше, чем животные. В них часто имеется одна большая вакуоль, содержимое которой называют клеточным соком, а для мембраны введен специальный термин — тонопласт. По своему объему она может занимать до 90% пространства клетки.

Вакуоли в животных клетках не занимают более 5% общего объема, а присутствуют иногда вовсе временно.

Содержимое вакуолей всегда имеет конкретный состав. Благодаря своему наполнению, в том числе водой, они поддерживают постоянным тургор клетки, а также обеспечивают ее питательными веществами, микроэлементами.

Существуют следующие разновидности:

пищеварительные;
автофагические;
сократительные.

Благодаря своему химическому содержимому, пищеварительные могут разрушать молекулы органических веществ, а сократительные — выводить наружу клетки ненужные продукты распада.

Лизосомы

Лизосома — внутриклеточный элемент, имеющий форму пузырька, внутри которого содержатся гидролитические ферменты.

Лизосомы способны к расщеплению белков, жиров, углеводов, как простых, так и сложных. Их особенностью является высокий показатель кислотности внутреннего содержимого. Это обеспечивается ферментом АТФ-синтетазой.

Биология разделяет лизосомы на:

Первичные — их можно назвать производными комплекса Гольджи (они образовались путем отпочкования от этой структурной единицы).
Вторичные, имеющие в своей основе первичные, соединились с вакуолями.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть) — система мембран, которая образовалась из цистерн, изолированных от гиалоплазмы.

Существуют деление ЭПС на два вида:

Гладкая — место расположения ферментов, занимающихся синтезом белков.
Шероховатая — служит местом деятельности рибосом. Для них определена наружная часть, контактирующая с цитоплазмой. Рибосомы синтезируют белки, которые либо остаются в ретикулуме либо используются в построении мембраны.

Выполнять свои функции одномембранные элементы могут благодаря особенностям своего строения.

Строение

Одномембранные органеллы могут быть самостоятельными структурами либо соединяться друг с другом. Они залегают в гиалоплазме и отделяются от нее также мембранами. Их строение может значительно отличаться, особенно по содержанию липидов и белков.

Мембрана

Мембраны имеют различную проницаемость, зависящую от основных функций, возложенных на органеллу. Так, они с различной скоростью пропускают ионы, глицерол, амино- и жирные кислоты, глюкозу. Процесс объясняется четырьмя происходящими явлениями:

диффузия;
осмос;
экзо- и эндоцитоз;
собственно транспортировка.

Экзо- и эндоцитоз происходят без затрат энергии, поэтому называются пассивными. Такое избирательное проникновение различных веществ связано с наличием специальных каналов, которые называются интегральными белками. Они расположены по всей мембране, оставляя функциональные ходы.

Химические элементы, такие, как K, Na, Cl, передвигаются посредством своих каналов. При их раздражении в клетку начинают мигрировать, например, ионы натрия. Однако такое явление не исключает появления дисбаланса в мембранном содержимом. В здоровых клетках нормальные концентрации быстро восстанавливаются.

Каналы для движения К при этом остаются все время открытыми. Однако движутся йоны калия не спеша.

Цитоплазма

Органоиды клетки не висят в невесомости. Они залегают в цитозоле. Он полностью заполняет клетку и имеет второе название — цитоплазма. Ее агрегатное состояние может представлять гель с определенной степенью вязкости или редкий золь.

Для цитоплазмы характерно сложное химическое строение, которое выражается соответствующим термином: биологический коллоид.

Удельный вес различных компонентов следующий:

соли (около 1%);
сахара (может содержаться от 4 до 6%);
белки и аминокислоты, из которых они образуются (характерно от 10 до 12%);
липидные и жировые клетки (2%);
ферменты АТФ;
вода (80%).

Несмотря на то, что часть названных веществ растворимы в жидкости, они представляют собой коллоидный состав.

Рибосомы, лизосомы

К немембранным органоидам относятся рибосомы — структурные единицы, условно разделяемые на две части — большую и малую. В каждой части содержатся РНК и белки. Химики считают рибосому нуклеопритеидом. Клетка может содержать различное количество рибосом: от нескольких штук до миллиона.

Эукариотическая клетка может содержать два вида рибосом: расположенные свободно в цитогеле и прикрепленные к эндоплазматической сети. Синтезированные элементы с мембраны ядра попадают и располагаются именно в этих местах. Это цитоплазматические рибосомы. Однако существуют еще и рибосомы, расположенные в митохондриях и пластидах. Их отличие — в уменьшенном количестве рРНК и белков.

Главным элементом клетки эукаритов является ядро. Его структура образована ядерной оболочкой, кариоплазмой, хроматином и ядрышками.

Оболочка аналогична клеточной. Ее предназначение — защищать генетическое содержимое клетки. Кроме этого, она контролирует перемещение веществ. В кариоплазме присутствуют белки, углеводы, органические и неорганические соединения, нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК отдельных видов. Очень важный компонент — ядрышко. В нем заложено все необходимое для синтеза зародыша рибосом. В кариоплазме присутствуют ДНК, заключенные в хроматин. Со временем из хроматина образуются хромосомы.

Функции

Одномембранные органоиды имеют общие четко обозначенные функции. Среди них:

Защита клетки от неблагоприятных условий.
Обеспечение транспорта веществ внутрь клетки.
Фотосинтез (у растительных видов).

Каждый вид одномембранных органоид несет свою функцию:

Ферменты лизосом предназначены для усвоения органических веществ, разрушения отживших органелл и клеток, которые выполнили свою функцию.
Комплекс Гольджи накапливает вещества, которые образует мембрана эндоплазматической системы. Здесь происходит заключение образовавшихся веществ в пузырьки и распределение их по цитоплазме клетки. В дальнейшем они выводятся наружу. В комплексе Гольджи также происходит формирование лизосом.
Вакуоли чаще встречаются в клетках растений и грибов. В то же время не исключены и животные протисты, содержащие эти органоиды. На вакуолях лежит обязанность хранить питательные вещества, производить их интоксикацию и, по обезвреживании, выводить отходы наружу.
На эндоплазматическую сеть природа возложила функцию синтеза липидов. В организме животных ЭПС ярче представлена в ткани эпителия кишечника, а также тех органов, которые синтезируют гормоны. В ЭПС также синтезируются некоторые углеводы.

Значение и роль органоидов

Наличие органоидов в клетке делают ее функционально значимой и придают специфический характер. Благодаря им, внутренне содержимое клетки изолировано от внешней среды, находится в сохранности на протяжении всего существования ткани. В то же время, органоиды синтезируют себе подобных, обеспечивая размножение клеток и передачу генетической информации по наследству.

Органоиды — это функциональные части клетки с определенным строением и функциями.

Основа правильного функционирования клетки как элементарной единицы живого организма — наличие органелл. Их отличительная особенность заключается в постоянстве: по мере развития клетки они не исчезают.

Есть несколько типов клеточных органоидов. Классификация органоидов выглядит так:

одномембранные органоиды клетки;
двумембранные органоиды;
немембранные органоиды.

Для жизни важны первые два типа органоидов растительной клетки, так как именно они поддерживают функционирование клетки и организма в целом.

Двумембранные органоиды клетки — это:

пластиды, которые больше свойственны растительным клеткам;
клеточное ядро. Оно есть у эукариотических клеток;
митохондрии, которые обеспечивают хранение энергии и окисление органических веществ.

Двумембранные органеллы являются полуавтомномными органоидами. Полуавтономные органоиды — структуры, которые отвечают за поддержание самостоятельности клетки. Это значит, что у этих органоид есть способность делиться. Образование новых митохондрий и пластид происходит в результате деления уже существующих элементов клетки. У этих мембранных органоидов есть собственный геном. Он имеет форму кольца и в отдельных моментах похож на геном бактериальных клеток. Кодирование другой части происходит в ядре. Эта часть поступает из цитоплазмы, чем объясняется невозможность свободного существования митохондрий и пластид вне клетки.

Эти органеллы растительной клетки также обладают собственным аппаратом синтеза белка, то есть рибосомами. Они довольно мелкие, в отличие от тех, что есть в цитоплазме, и имеют сходства с рибосомами прокариот.

Все это дало повод считать, что эти мембранные органоиды клетки (полуавтономные органоиды) ранее были прокариотами. Предполагают, что такие органоиды вступили с древними эукариотическими клетками в симбиотические отношения и поселились внутри них на постоянной основе.

Что касается внешней мембраны двухмембранных органоидов клетки, это мембрана, которая составом схожа с мембраной эукариот. Это подтверждает гипотезу, что внешняя мембрана органойда представляет собой бывшую мембрану пищеварительной вакуоли (фагосомы), в которой оказался прокариотический симбионт. В таком случае внутренняя оболочка — это его собственная мембрана.

Теперь перейдем к одномембранным органоидам клетки. К таким мембранным органеллам относят:

вакуоли;
аппарат Гольджи;
лизосомы;
эндоплазматическую сеть.

Клеточная система также включает немембранные органоиды клетки. К ним относят:

клеточный центр;
цитоскелет;
рибосомы.

Основные функции мембранных и немембранных органоидов

Общее свойство всех мембранных органелл — образование из биологических мембран. Важно отметить существенное отличие органоидов животной клетки и их функций от органоидов растительной клетки. В частности, растительная клетка характеризуется процессом фотосинтеза.

В растительных и животных клетках бесперебойная работа органелл обеспечивается только в том случае, если обеспечивается бесперебойная работа отдельных органоидов.

Остановимся подробнее на функциях различных органоидов и частей клетки.

В растительной клетке в состав клеточной стенки входят пектины и целлюлоза. Функция органоида растительной клетки — защита клетки от неблагоприятного внешнего воздействия и обеспечения транспорта веществ в клетку через мембрану.

Ядро содержит специальные углубления и поры, а еще — две мембраны.

Ядро — это двумембранный органоид и основное хранилище наследственной информации клетки, который позволяет ее передавать в ходе деления клетки.

В ядре как в двумембарнном органоиде заключается комплексная генетическая информация, реализуемая в процессе деления клетки.

Ядро состоит из ядрышка, хроматин, кариоплазмы.

Также важная составляющая одномембранных и двумембранных органоидов — вакуоль. Вакуоль представляет собой слияние участков эндоплазматической сети. Их назначение — регулировать выделение и поступление разнообразных веществ в клетку.

Что касается эндоплазматического ретикулума, то это система каналов гладкого и шероховатого типа. Функция эндоплазматической сети — синтез и транспорт веществ внутрь клетки.

Рибосомы — основные органеллы, которые служат основной для синтеза белка.

Основной строительный материл клетки — белок. По этой причине он может самостоятельно синтезироваться даже в клетках прокариот.

Постоянный клеточный органоид — цитоплазма. Это полужидкая субстанция с целым набором органоидов. Благодаря ей обеспечивается взаимодействие между ядром и остальными частями клетки.

Клеточная мембрана образуется при помощи белка и двойного слоя липидов. Растения имеют снаружи дополнительный слой клетчатки. Мембрана характеризуется избирательной проницаемостью. Ее электронейтральность поддерживается при помощи нагнетания в клетку ионов.

В лизосомах есть внутренние ферменты, благодаря которым расщепляются остатки обмена веществ, несущие токсический эффект для клеточных структур.

Содержащие зеленый пигмент хлорофилл пластиды называются хлоропластами (двумембранные). Лейкопласты или бесцветные пластиды отличаются тем, что накапливают крахмал, а хромопласты отвечают за накапливание каратиноидов.

Такой органоид как клеточный центр (на рисунке ниже) включает в себя центриоли и микротрубочки. Он принимает участие в образовании цитоскелета и обуславливает систему деления клетки.

В клетке происходит формирование различных органоидов движения, таких как реснички и жгутики. Эти органоиды движения (на рисунке) состоят из белков и встречаются одинаково часто.

Из всего описанного выше можно сделать вывод, что органеллы клетки — это составные ее части. Поэтому вопрос их происхождения можно рассматривать по-разному. Присутствие органоидов свидетельствует о целостности клетки и единстве органического мира.

Какие из перечисленных органоидов являются мембранными?

Это общая характеристика двумембранных и одномембранных органоидов. Также из информации легко понять, какие из перечисленных органоидов являются мембранными.

Вместо того чтобы перечислять одномембранные органоиды клетки и двумембранные, проще всего обратиться к таблице органоидов эукариотической клетки.

Таблица органоидов. Двумембранные органоиды и одномембранные в сравнительной таблице.

Теперь вам не составит труда самостоятельно перечислить одномембранные органоиды клетки и выбрать структуры, характерные только для растительной клетки.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Одномембранные органоиды

Одномембранные органоиды — органоиды, окруженнные одной мембраной. К ним относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи , лизосомы и вакуоли .

Эндоплазматическая сеть (греч. endon — внутри и plasma — образование) (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (лат. reticulum — сеточка) (ЭПР) — это универсальный для всех эукариотических клеток одномембранный органоид, представляющий собой систему полостей, каналов, трубочек и образующий внутри клетки мембранную сеть, объединенную в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки.

ЭПС была открыта в 1945 году К. Портером (США) в клетках соединительной ткани. За изучение структуры и функций ЭПС румыно-американский биолог Дж. Паладе удостоен в 1974 году Нобелевской премии.

Мембрана ЭПС имеет типичное жидкостно-мозаичное строение. Площадь мембраны ЭПС составляет около половины площади всех мембран клетки, а объем содержимого ЭПС — более 10% объема цитоплазмы. Морфологически ЭПС дифференцирована на шероховатую и гладкую ЭПС, которые выполняют разные функции.

Шероховатая, или гранулярная, ЭПС представлена совокупностью соединяющихся между собой уплощенных мембранных цистерн, на наружной поверхности которых находится большое количество рибосом, синтезирующих белки.

Часть синтезированных полипептидных цепочек поступает в полость шероховатой ЭПС или встраивается в ее мембрану и функционирует в самой ЭПС, другая часть модифицируется (например, разрезается на части или превращается в гликопротеиды) и выводится из эндоплазматической сети и используется для нужд клетки.

Таким образом, главной функцией шероховатой ЭПС является синтез полипептидных молекул и их модификация.

Гладкая ЭПС представлена системой сообщающихся между собой мембранных трубочек, стенки которых в некоторых местах переходят в мембрану шероховатой ЭПС. В отличие от гранулярной эндоплазматической сети на мембранах гладкой сети нет рибосом.

Этот отдел выполняет ряд важнейших клеточных функций. Мембрана гладкой ЭПС содержит ферменты синтеза липидов и углеводов. Образующиеся здесь фосфолипиды остаются в билипидном слое ЭПС или транспортируются специальными белками в другие клеточные мембраны; синтезированные углеводы используются в отделах шероховатой ЭПС для модификации белковых молекул или транспортируются в различные части клетки в неизменном виде.

Гладкая ЭПС также обезвреживает токсичные (ядовитые) для организма вещества. Так, при некоторых отравлениях в клетках печени появляются обширные зоны, заполненные гладкими мембранами ЭПС.

Функции эндоплазматической сети

Функция	Пояснение
Синтез белков, липидов и углеводов	На мембранах гладкой ЭПС синтезируются липиды и углеводы; рибосомы шероховатой ЭПС синтезируют полипептиды
Модификация синтезированных молекул	В полостях ЭПС синтезированные молекулы подвергаются модификации, при этом из полипептидных цепочек формируются специфические для данной клетки белки, также образуются гликопротеиды и липопротеиды
Транспорт синтезированных молекул	Продукты синтеза ЭПС по ее каналам и трубочкам поступают в разные части клетки
Защита от токсинов	Гладкая часть ЭПС принимает участие в защите клетки от токсических веществ

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) — одномембранный органоид эукариотической клетки, главной функцией которого является транспорт и химическая модификация поступающих в него из эндоплазматической сети веществ.

Структуру, известную теперь как аппарат Гольджи, впервые обнаружил в клетках в 1898 году Камилло Гольджи, итальянский врач и цитолог, лауреат Нобелевской премии 1906 году по физиологии и медицине. Детальное исследование этого органоида было сделано позже с помощью электронного микроскопа.

Комплекс Гольджи представляет собой стопку уплощенных мембранных цистерн и связанную с ними систему пузырьков, называемых пузырьками Гольджи. На одном конце этой стопки постоянно образуются новые цистерны путем слияния пузырьков, отпочковывающихся от эндоплазматической сети. Эти цистерны содержат еще незрелые молекулы органических веществ, синтезированные в ЭПС. В цистернах комплекса Гольджи подвергаются модификации белки, предназначенные для секреции, белки плазматической мембраны, ферменты лизосом и т. д. Созревающие белки последовательно перемещаются по цистернам. На другом конце стопки завершается модификация молекул и созревание цистерн, которые вновь распадаются на пузырьки. Таким образом, цистерны в стопке постепенно смещаются от одного конца к другому.

Функции комплекса Гольджи

Функция	Пояснение
Химическая модификация веществ	Исходным субстратом для химической модификации являются вещества, поступающие в из ЭПС. Ферменты мембран аппарата Гольджи осуществляют различные химические реакции, в результате которых образуются вещества, необходимые клетке
Транспорт веществ	Аппарат Гольджи принимает участие в транспорте липидов. При переваривании липиды расщепляются и всасываются в тонкой кишке в виде жирных кислот и глицерина. В гладкой ЭПС клеток кишечной ворсинки липиды ресинтезируются. Они покрываются белковой оболочкой и через аппарат Гольджи транспортируются к плазматической мембране, через которую путем экзоцитоза покидают клетку и поступают в лимфатическую систему
Формирование лизосом	В цистернах аппарата Гольджи происходит созревание ферментов лизосом, их сортировка и упаковка в мембранные оболочки

Комплекс Гольджи встречается почти во всех клетках (исключение — эритроциты и сперматозоиды). Располагается обычно около ядра; клетка может иметь один или несколько комплексов Гольджи.

Лизосомы (лат. lysis — расщепление и soma — тело) — органоиды клетки, главной функцией которых является внутриклеточное пищеварение.

Лизосомы открыл в 1949 году бельгийский цитолог и биохимик Кристиан Рене Де Дюв, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1974 году.

Лизосомы представляют собой простые мембранные мешочки округлой формы диаметром ~0,2 — 0,5 мкм, стенки которых состоят из одного слоя мембраны. Лизосомы наполнены пищеварительными гидролитическими ферментами, активными в кислой среде (pH меньше 7). Ферменты в лизосомах изолированы от всех остальных структур клетки, что предохраняет эти структуры от переваривания. Заключенные в лизосомах ферменты синтезируются шероховатой ЭПС и транспортируются к аппарату Гольджи. Позже от него отпочковываются пузырьки Гольджи, содержащие ферменты, подвергшиеся необходимым превращениям. Они называются первичными лизосомами.

Лизосомы выполняют функции, связанные с внутриклеточным перевариванием и с секрецией пищеварительных ферментов.

Функции лизосом

Функции	Пояснение
Переваривание материалов, поглощенных путем эндоцитоза	Первичные лизосомы могут сливаться с пузырьками или вакуолями, образовавшимися в процессе эндоцитоза. При этом образуются вторичные лизосомы, в которых происходит переваривание материалов, поступивших в клетку путем эндоцитоза. Вторичную лизосому называют также пищеварительной вакуолью
Выделение ферментов из клетки посредством экзоцитоза	Ферменты, содержащиеся в первичных лизосомах, могут выделяться из клеток наружу. Это происходит, например, в процессе развития костной ткани, когда хрящ заменяется костной тканью. Клетки пищеварительных желез выделяют таким образом ферменты, образовавшиеся в цистернах аппарата Гольджи, в кишечную полость
Автофагия	Автофагия (греч. autós — сам и phagos — пожиратель) — это процесс уничтожения клеткой ненужных ей структур. Сначала такие структуры окружаются мембраной, отделяющейся от ЭПС, затем этот мембранный мешочек сливается с первичной лизосомой. В результате этого образуется вторичная лизосома, в которой происходит переваривание. Автофагия — завершение жизненного цикла органоидов, более не способных выполнять свои функции
Автолиз	Cаморазрушение клетки, наступающее в результате высвобождения содержимого ее лизосом. В результате автолиза клеток, например, происходит перестройка органов (хвоста) у головастика при превращении его в лягушку. Иногда автолиз является следствием повреждения или гибели клетки

Лизосомы расположены в цитоплазме почти всех эукариотических клеток. Особенно много лизосом в тех клетках, которые обладают способностью к фагоцитозу.

Вакуоль (франц. vacuole — пустота, от лат. vacuus — пустой) является обязательной принадлежностью растительной клетки. Она представляет собой крупный мембранный пузырек, заполненный клеточным соком, состав которого отличается от окружающей цитоплазмы. Вакуоль накапливает запасные питательные вещества и регулирует водно-солевой обмен, контролируя поступление воды в клетку и из клетки.

Пищеварительные вакуоли — одномембранные пузырьки, образующиеся в цитоплазме клеток хищных простейших и способных к фагоцитозу клеток многоклеточных организмов.

У простейших пищеварительные вакуоли образуются после захвата частиц пищи. У многоклеточных организмов пищеварительные вакуоли присутствуют в клетках, способных к фагоцитозу.

Формирование пищеварительной вакуоли в лейкоците: 1 — приближение бактерии к лейкоциту; 2 — прилипание бактериальной клетки к оболочке лейкоцита; 3,4 — эндоцитоз; 5 — слияние пищеварительной вакуоли с первичными лизосомами; 6 — процесс переваривания

После поглощения клеткой бактерии или какой-то другой частицы пищеварительная вакуоль оказывается в цитоплазме. Там она сливается с первичной лизосомой, отделившейся от комплекса Гольджи. Пузырек — результат этого слияния — называют вторичной лизосомой. После этого захваченная частица начинает растворяться. Минут через 20 внутри вторичной лизосомы виднеются только несколько непереваренных бесформенных кусочков. Затем вторичная лизосома подплывает к мембране клетки и сливается с ней, выбрасывая из клетки наружу непереваренные фрагменты, либо пищеварительная вакуоль превращается в специальную вакуоль накопления.

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).

*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.

Рибосомы , которые синтезируют белки, не имеющие сигнальной для шероховатой ЭПС последовательности, остаются свободными (т. е. не связанными с мембраной). В свободных рибосомах образуются белки, которые будут функционировать непосредственно в гиалоплазме, либо транспортироваться в ядро, митохондрии или пластиды и выполнять свои функции там.*

На мембране гладкой ЭПС происходит синтез различных углеводов и липидов. *Кроме того, гладкая ЭПС обеспечивает обезвреживание токсичных веществ и является внутриклеточным депо ионов Ca 2+ .*

*В волокнах поперечнополосатых мышц гладкая ЭПС окружает миофибриллы и депонирует ионы Ca 2+ . Они поглощаются путем активного транспорта, при этом концентрация Ca 2+ в цитоплазме уменьшается и происходит расслабление мышечного волокна. Поступление нервного импульса на мембрану волокна вызывает резкий выброс ионов Ca 2+ из гладкой ЭПС, что, в свою очередь, приводит к сокращению миофибрилл.*

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.

1. К какой группе органоидов относятся лизосомы, вакуоли, эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи?

Одномембранные, двумембранные, немембранные.

2. Что представляет собой эндоплазматическая сеть? Какие существуют виды ЭПС, каковы их функции?

3. Охарактеризуйте строение комплекса Гольджи. Какие функции он выполняет?

4. Как формируются лизосомы? Что они содержат? Что такое гетерофагия, автофагия и автолиз?

5. Как образуются вакуоли растительных клеток? Какие вещества могут входить в состав клеточного сока? Каковы функции вакуолей в клетках растений?

6. Для каких организмов характерны сократительные вакуоли? В чем заключается их роль?

Читайте также: