Что такое органеллы кратко
Обновлено: 04.07.2024
Органе́ллы или органо́иды (от орган и др.-греч. εἶδος — вид) — постоянные компоненты клетки, жизненно необходимые для её существования. Органеллы располагаются во внутренней части клетки — цитоплазме, в которой, наряду с органеллами, могут находиться различные включения [1] .
Органеллы делятся на мембранные (одномембранные или двумембранные) и немембранные. К одномембранным относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, другие органеллы, а также плазматическая мембрана. К двумембранным — митохондрии, пластиды, клеточное ядро. Немембранные включают в себя рибосомы и клеточный центр. Отдельно рассматривается цитоскелет — обязательная, но постоянно меняющаяся структура клетки [2] .
Органеллы клеток и их мембраны
Наряду с ядром, в цитоплазме эукариотической клетки содержатся другие мембранно-связанные органеллы. Иногда для описания водного окружения компартментов в цитоплазме используют термин цитозоль. Цитозоль можно рассматривать как единый компартмент, ограниченный плазматической мембраной и находящийся в контакте с наружной поверхностью мембран всех внутриклеточных органелл.
Это специфический компартмент, одной из основных функций которого является синтез белков как для собственных нужд, так и предназначенных для импорта в органеллы.
Находящиеся в клетке мембраны построены также, как и окружающая клетку плазматическая мембрана, т. е. имеют структуру липидного бислоя. Для каждой мембраны индивидуальные липиды могут различаться, однако их общие свойства остаются одинаковыми.
Так же как непроницаемая плазматическая мембрана отделяет внутреннюю часть клетки от внешней среды, непроницаемая мембрана органелл отделяет их внутреннее содержимое от окружающего цитозоля. Свободного обмена ионами через мембраны не происходит. Это важнейшее свойство мембран, благодаря которому внутри органелл создается специфическая среда. (Ядро составляет исключение, поскольку в его оболочке имеются поры.)
Транспорт небольших молекул и макромолекул через мембраны компартментов контролируется белками, интегрированными в мембрану (подобно тому, как белковые комплексы плазматической мембраны контролируют импорт в клетку веществ и экспорт из нее). Внутренняя полость независимого компартмента называется люмен. Состав водной среды люмена может отличаться от состава окружающей цитоплазмы.
В цитоплазме эукариотической клетки содержится несколько компартментов, ограниченных мембранами.
В люмене каждой органеллы происходят специфические процессы. Для их протекания необходимы специальные белки, находящиеся в органелле. За исключением митохондрий и протопластов (которые синтезируют часть собственных белков), органеллы не образуют белки, и поэтому они импортируют их из цитозоля, где происходит синтез белка.
На представлена локализация наиболее типичных органелл в цитоплазме эукариотической клетки. Состав среды в люмене каждой органеллы соответствует функции, которую она выполняет.
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) представляет собой разветвленную сеть внутренних мембран, которая связана с наружной мембраной ядерной оболочки. В люмене ЭПР поддерживается окислительная среда (такая же, как существует вне клетки). Это важно для осуществления одной из его функций: укладки белков и сборки мультибелковых комплексов.
В компартментах эукариотической клетки среда имеет различный ионный состав
В ЭПР и аппарате Гольджи происходит ковалентная модификация белков, включая добавление к ним остатков небольших сахаров. К числу других органелл, составляющих часть транспортной сети, относятся также эндосомы и лизосомы, в которых происходит деградация белков.
Митохондрии (обнаруженные во всех клетках эукариот) и хлоропласта (присутствующие в клетках растений) участвуют в энергетических процессах. В митохондриях происходят основные реакции, посредством которых в клетке запасается промежуточный макроэргический метаболит, АТФ. В хлоропластах происходят процессы фотосинтеза из углекислого газа и воды, позволяющие зеленым растениям синтезировать небольшие углеродсодержащие молекулы, которые они используют в качестве питательных соединений.
Наличие хлоропластов служит одним из основных признаков отличия клеток царства растений от клеток представителей царства животных, а также других царств.
Обычно концентрация ионов или небольших молекул в каждом цитоплазматическом компартменте различна. Наиболее сильные отличия касаются эндоплазматического ретикулума, для которого характерна очень высокая концентрация ионов кальция. Величина pH внутри лизосом и эндосом существенно ниже, чем в цитозоле. Эндосомы подразделяются на две большие группы: для группы ранних эндосом величина pH находится в пределах 6,5-6,8, а в поздних достигает 4,5. Напротив, величина pH матрикса митохондрий выше, чем в цитозоле.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Органелла – это крошечная клеточная структура, которая выполняет определенные функции внутри клетки. Органеллы встроены в цитоплазму эукариотических и прокариотических клеток. В более сложных эукариотических клетках органеллы часто окружены собственной мембраной. Подобно внутренним органам тела, органеллы специализированы и выполняют конкретные функции, необходимые для нормальной работы клеток. Они имеют широкий круг обязанностей: от генерирования энергии до контроля роста и размножения клеток.
Эукариотические органеллы
Эукариотические клетки представляют собой клетки с ядром. Ядро – важная органелла, окруженная двойной мембраной, называемая ядерной оболочкой, отделяющая содержимое ядра от остальной части клетки. Эукариотические клетки также содержат клеточную мембрану (плазматическая мембрана), цитоплазму, цитоскелет и различные клеточные органеллы. Примерами эукариотических организмов являются животные, растения, грибы и протисты. Клетки животных и растений содержат много одинаковых или отличающихся органелл. Есть также некоторые органеллы, обнаруженные в растительных клетках, но не встречающиеся в клетках животных и наоборот. Примеры основных органелл, содержащихся в клетках растений и животных включают:
-
– связанная с мембраной структура, которая содержит наследственную (ДНК) информацию, а также контролирует рост и размножение клетки. Это обычно самая важная органелла в клетке. , как производители энергии, преобразуют энергию в формы, которые может использовать клетка. Они также участвуют в других процессах, таких как клеточное дыхание, деление, рост и гибель клеток. – обширная сеть трубочек и карманов, синтезирующая мембраны, секреторные белки, углеводы, липиды и гормоны. – структура, которая отвечает за производство, хранение и доставку определенных клеточных веществ, особенно из эндоплазматического ретикулума. – органеллы, состоящие из РНК и белков и отвечают за биосинтез белка. Рибосомы расположены в цитозоле или связаны с эндоплазматическим ретикулумом. – эти мембранные мешочки ферментов перерабатывают органический материал клетки путем переваривания клеточных макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, полисахариды, жиры и белки. , как и лизосомы связаны мембраной и содержат ферменты. Они способствуют детоксикации спирта, образует желчную кислоту и разрушает жиры. – заполненные жидкостью замкнутые структуры, чаще всего встречаются в растительных клетках и грибах. Они отвечают за широкий спектр важных функций, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и вывод отходов. – пластиды, содержащиеся в клетках растений, но отсутствующие в животных клетках. Хлоропласты поглощают энергию солнечного света для процесса фотосинтеза. – жесткая внешняя стенка расположенная рядом с плазматической мембраной в большинстве растительных клеток, обеспечивающая поддержку и защиту клетки. – цилиндрические структуры встречаются в клетках животных и помогают организовать сборку микротрубочек во время деления клеток. – волосковидные образования с наружной стороны некоторых клеток, которые осуществляют клеточною локомоцию. Они состоят из специализированных групп микротрубочек, называемых базальными телами.
Прокариотические клетки
Прокариотические клетки имеют структуру, которая менее сложна, чем у эукариотических клеток. У них нет ядра, где ДНК связано мембраной. Прокариотическая ДНК содержится в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом. Подобно эукариотическим клеткам, прокариотические имеют плазматическую мембрану, клеточную стенку и цитоплазму. В отличие от эукариот, прокариоты не содержат связанных с мембраной органелл. Однако они имеют некоторые неперепончатые органеллы, такие как рибосомы, жгутики и плазмиды (круговые структуры ДНК, которые не участвуют в размножении). Примерами прокариотических клеток являются бактерии и археи.
Прокариоты или доядерные организмы не содержат оформленного ядра и устроены довольно просто. Это бактерии и сине-зеленые водоросли. Считается, что они первыми появились на Земле. Клетки эукариот устроены сложнее.
Рис. 1. Строение животной клетки. Органоиды, которые входят в ее состав
Органоиды и их функции
Эукариотическая клетка содержит ядро, цитоплазму (внутреннее жидкое содержимое) и цитоплазматическую мембрану. Это три основных, но не единственных составляющих клетки. Ее размеры измеряются в мкм (микрометры), одна единица которой равна миллионной доле метра. Размер животной клетки составляет 10-40 мкм, растительной – 100-200 мкм.
Если классифицировать органоиды, то получится такая схема:
Одномембранные органоиды
Сформировались в ходе эволюции за счет впячивания внутрь наружной мембраны и отпочковывания (отделения) ее участков. К этой группе органоидов относится
1. Эндоплазматическая сеть. Это система мембран, которые похожи на крошечные цистерны.
Их общая полость не сообщается с цитоплазмой. Сеть бывает двух видов: гладкая и шероховатая. На шероховатой со стороны цитоплазмы расположены рибосомы, которые синтезируют белки. От сети отделяются пузырьки с белками и переносятся в комплекс Гольджи. В гладкую встроены ферменты, синтезирующие липиды (жиры).
Рис. 2. Строение эндоплазматической сети
2. Аппарат Гольджи. Большая часть синтезируемых в клетке веществ поступает в аппарат или комплекс Гольджи. Это особая система сложенных стопочкой мембранных цистерн, где идет сортировка белков. Часть из них встраивается в мембрану, другая часть – экспортируется из клетки. Дополнительно на стенках мембран синтезируются липиды и углеводы. Здесь же происходит синтез клеточных органелл, которые называют лизосомами.
3. Лизосомы – это мембранные пузырьки, содержащие ферменты. Они способны расщеплять белки, жиры, сложные углеводы (полисахара). Внутри лизосом кислая среда, за счет чего и идут процессы пищеварения. Происходит разложение отработанных компонентов клетки, а также веществ, поглощенных в результате пиноцитоза и фагоцитоза.
Рис. 3. Лизосомы
4. Вакуоли представляют собой особые полости, в которых содержится клеточный сок. В этих органоидах происходит накопление питательных веществ и вредных продуктов метаболизма. Благодаря вакуолям поддерживается водный баланс клетки. В клетках растений есть крупная центральная вакуоль, которая занимает почти весь клеточный объем. Она поддерживает осмотическое давление.
Двумембранные органоиды
Это следующие органоиды:
Рис. 4. Схема ядра клетки
Рис. 5. Внешний вид митохондрии напоминает башмачок. Это органоид, дающий клетке энергию.
3. Пластиды – органоиды, характерные для растительных клеток. У высших растений их количество колеблется в пределах 10- 200 штук размером 3-10 мкм. Различают три вида пластид:
- бесцветные – лейкопласты;
- окрашенные в зеленый цвет – хлоропласты;
- окрашенные в красные, желтые, оранжевые цвета – хромопласты.
Они могут превращаться друг в друга: лейкопласты, накопившие хлорофилл, превращаются в хлоропласты. Если в хлоропластах накапливаются красные или бурые пигменты, они переходят в хромопласты.
Наиболее важны хлоропласты, в составе которых содержится зеленый пигмент хлорофилл. Благодаря нему идет процесс фотосинтеза – самый важный процесс в природе, когда из простых неорганических соединений строится органическое вещество глюкоза.
Рис. 6 Расположение хлоропластов
Снаружи хлоропласт покрыт двумя белково-липидными мембранами, а во внутренней полужидкой среде находятся свои рибосомы, ДНК и РНК, жировые включения, зерна крахмала. Также есть граны и мембранные каналы, на которых и происходит процесс фотосинтеза. Хлоропласты пассивно перемещаются внутри клетки, обычно находятся на самой освещенной стороне.
Читайте также: