Клетки органоиды
Органе́ллы, ранее именовавшиеся органо́идами (от «орган» и древнегреческого εἶδος — «вид»), представляют собой стабильные элементы клетки. Они локализуются в цитоплазме — внутреннем пространстве клетки, где помимо органелл могут присутствовать разнообразные включения[1].
Классификация органелл основывается на наличии мембранных структур. Выделяют мембранные (одно- и двумембранные) и немембранные органеллы. К одномембранным относятся эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы и плазматическая мембрана. Двумембранные включают митохондрии, пластиды и клеточное ядро. Немембранные органеллы представлены рибосомами и клеточным центром. Цитоскелет рассматривается как отдельная категория — обязательная, но динамически изменяющаяся структура клетки[1].
Цитоплазма
Органеллы клетки размещаются в цитоплазме, основу которой составляет гиалоплазма, формирующая внутриклеточную среду. Гиалоплазма представлена гомогенной комплексной коллоидной системой, включающей белки, ферменты, углеводы, нуклеиновые кислоты и иные вещества. Её назначение состоит в интеграции и обеспечении взаимодействия внутриклеточных компонентов: гиалоплазма служит средой для биосинтеза белка, аккумуляции гликогена, липидных включений, накопления АТФ, генерируемого в процессе функционирования митохондрий[2].
Эндомембранная система
Мембраны всех органелл, в том числе плазмалемма — наружная оболочка клетки, представляют собой тонкие липопротеидные плёнки, образованные двумя слоями липидных молекул. На поверхности и внутри плёнки располагаются разнообразные белки. Приблизительное соотношение органических компонентов варьирует в зависимости от специфики мембраны: 25-60 % липидов, 40-75 % белков, 2-10 % углеводов[1]. Мембраны выполняют следующие функции: обеспечение целостности органеллы или клетки, перенос веществ, восприятие внешних сигналов, образование межклеточных соединений[3].
Ядерный аппарат
Ядерный аппарат представляет собой клеточный компартмент, вмещающий специализированные элементы, обеспечивающие сохранение и экспрессию генетической информации[1]. Ядро эукариотических клеток включает двухмембранную ядерную оболочку, хроматин, ядрышко, матрикс и кариоплазму. В определённых участках ядерной оболочки мембраны сближаются, формируя ядерные поры — области оболочки, содержащие комплексные структуры из белковых молекул, осуществляющих транспортировку веществ[3].У прокариот присутствует структура, аналогичная клеточному ядру — нуклеоид, или нуклеоплазма. Область нуклеоида, в отличие от эукариотического ядра, не изолирована от цитоплазмы мембраной и содержит рибосомы, различные грани и мембранные структуры.
Эндоплазматический ретикулум
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) представляет собой внутриклеточную гетерогенную мембранную систему, образованную стопками и канальцами, функционирующую как комплекс обособленных резервуаров, в которых одновременно протекают различные синтетические процессы. ЭПР подразделяется на две разновидности: гранулярный (шероховатый) и гладкий. На поверхности шероховатого ЭПР локализовано значительное число гранул — рибосом или полисом, принимающих участие в белковом синтезе[1]. Гладкий ЭПР формируется из шероховатого и вовлечён в синтез триглицеридов и липидов.
Рибосома
Рибосома являет собой немембранную органеллу, специализирующуюся на синтезе белка. В клетке присутствует в большом количестве, что обусловливает доминирование рибосомной РНК. Структурно рибосома образована набором специфических белков и несколькими рРНК. Функционирующий рибосомный комплекс состоит из двух компонентов — малой и большой субъединиц[1]. Формирование рибосом происходит в ядрышке[2].
Комплекс Гольджи
Аппарат (комплекс) Гольджи представляет собой органеллу, состоящую из совокупности мембранных структур. Центральный элемент комплекса именуется диктиосомой, в которой мембранные мешки упорядочены в форме цистерн. По краям аппарата располагаются мелкие вакуоли (везикулы), формирующиеся путём отделения от периферических участков цистерн[1]. Функционально комплекс Гольджи вовлечён в аккумуляцию, сортировку и экспорт веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме. Совместно с гладким ЭПР аппарат Гольджи участвует в образовании лизосом.
Лизосомы
Лизосомы представляют собой мембранные внутриклеточные структуры, везикулы аппарата Гольджи[2], осуществляющие деградацию экзогенных и эндогенных биологических макромолекул[1]. Внутреннее содержимое лизосом характеризуется высокой концентрацией разнообразных гидролитических ферментов. Предположительно, от саморазрушения лизосомы защищены внутренними олигосахаридными компонентами. Для обеспечения оптимальной активности ферментов внутри лизосом поддерживается pH на уровне 5 посредством протонной помпы, функционирующей за счёт энергии АТФ.
Цитоскелет
Цитоскелет представляет собой опорно-двигательный аппарат клетки, включающий три группы структурных элементов: микрофиламенты — наиболее тонкие нити, более крупные микротрубочки и промежуточные по размеру филаменты. Все эти компоненты участвуют во внутриклеточном перемещении органелл и движении самой клетки. В статическом состоянии цитоскелет выполняет функцию каркаса[1].
Клеточный центр функционирует как центр организации микротрубочек, обеспечивая их формирование и рост. Он играет ключевую роль в образовании цитоскелета и клеточном делении. Центросомы, входящие в состав клеточного центра, участвуют в формировании веретена деления и определяют полярность клетки. Клеточный центр локализован вблизи ядра и окружён уплотнённым матриксом.
Эндосимбионты
Симбиотическая теория постулирует, что митохондрии и хлоропласты образовались в результате симбиотических отношений между свободноживущими бактериями и прокариотами-хозяевами. Согласно данной концепции, функция клеточного дыхания у митохондрий и способность к фотосинтезу у хлоропластов сформировались значительно раньше появления полноценных эукариотических организмов[4].
Митохондрии
Митохондрии, также известные как хондриосомы, функционируют как «энергетические станции клетки», осуществляя окисление органических соединений с последующим синтезом АТФ, используя энергию окислённых веществ (процесс клеточного дыхания)[1]. Несмотря на вариабельность размеров и форм, митохондрии характеризуются постоянной сложной двумембранной организацией. Наружная мембрана отграничивает их от цитоплазмы, в то время как внутренняя мембрана, образующая многочисленные складки — кристы, ограничивает матрикс, содержащий митохондриальную ДНК, РНК, митохондриальные рибосомы и различные включения.
Пластиды
Пластиды являются двумембранными органеллами, характерными для клеток эукариот-фототрофов. Аналогично митохондриям, матрикс пластид содержит собственные ДНК, РНК и аппарат синтеза белка. Пластиды подразделяются на хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Наиболее функционально значимым является хлоропласт — двумембранная органелла, содержащая пигмент хлорофилл, обеспечивающий процесс фотосинтеза. Внешняя мембрана отграничивает пластид от цитоплазмы, а внутренняя окружает строму (аналогичную матриксу митохондрий). Внутренняя мембрана может формировать плоские вытянутые несвязанные ламеллы или упорядоченные в стопки (граны) тилакоиды[1].
Примечания
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. — 4-е изд. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — С. 495..
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Сапин М. Р., Сивоглазов В. И. Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма): Учеб. пособие для студ. сред. пед. учеб. заведений.. — 3-е изд., стереотип.. — М.: Издательский центр «Академия», 2002. — С. 448..
- ↑ 3,0 3,1 Фуралев В.А. Цитология: Структура и функции клеточных органелл. / Учебное пособие. — М.: ОЛ ВЗМШ, 1998. — С. 96..
- ↑ Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки = Symbiosis in Cell Evolution / пер. с англ. В. Б. Касинов, Е. В. Кунин, под ред. Б. М. Медникова. — М.: Мир, 1983. — С. 352. — ISBN УДК 576..