КЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ В КЛЕТКАХ ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В органеллах клеток являются структурами , которые составляют клетки - в качестве «малых тел» - они выполняют, метаболические, синтетический структурные функции производства и потребление энергии.

Эти структуры содержатся в цитоплазме клетки, и в целом все эукариотические клетки состоят из основного набора внутриклеточных органелл. Их можно разделить на мембранозные (у них есть плазматическая мембрана) и немембранозные (у них нет плазматической мембраны).

Источник: pixabay.com

Каждая органелла имеет уникальный набор белков, которые обычно находятся на мембране или внутри органеллы.

Одни органеллы отвечают за распределение и транспорт белков (лизосомы), другие выполняют метаболические и биоэнергетические функции (хлоропласты, митохондрии и пероксисомы), структуры и движения клетки (филаменты и микротрубочки), а есть те, которые являются частью поверхности. клетка (плазматическая мембрана и клеточная стенка).

В прокариотических клетках отсутствуют мембранные органеллы, тогда как в эукариотических клетках мы можем найти оба типа органелл. Эти структуры также можно классифицировать по их функции в клетке.

Органеллы: мембранозные и немембранные.

Мембранозные органеллы

Эти органеллы имеют плазматическую мембрану, которая позволяет отделить внутреннюю среду от цитоплазмы клетки. Мембрана имеет везикулярную и трубчатую форму и может быть складчатой, как в гладком эндоплазматическом ретикулуме, или загнутой в органеллы, как в митохондриях.

Такая организация плазматической мембраны в органеллах позволяет увеличить площадь ее поверхности, а также образовывать внутриклеточные субкомпартменты, в которых хранятся или секретируются различные вещества, такие как белки.

Среди мембранных органелл мы находим следующие:

-Клеточная мембрана, которая ограничивает клетку и другие клеточные органеллы.

-Грубый эндоплазматический ретикулум (RER), место, где происходит синтез и модификация вновь синтезированных белков.

-Гладкий эндоплазматический ретикулум (REL), где синтезируются липиды и стероиды.

- Аппарат Гольджи, модифицирует и упаковывает белки и липиды для транспортировки.

-Эндосомы, участвуют в эндоцитозе, а также классифицируют и перенаправляют белки к их конечному назначению.

-Лизосомы, содержат пищеварительные ферменты и участвуют в фагоцитозе.

-Транспортируют везикулы, переводят материал и участвуют в эндоцитозе и экзоцитозе.

-Митохондрии и хлоропласты производят АТФ, обеспечивая клетку энергией.

-Пероксисомы, участвующие в производстве и разложении H ₂ O ₂ и жирных кислот.

Немембранозные органеллы

Эти органеллы не имеют плазматической мембраны, которая их определяет, и в них эксклюзивные белки, как правило, самоорганизуются в полимеры, которые являются частью структурных элементов цитоскелета.

Среди немембранозных цитоплазматических органелл мы находим:

-Микротрубочки, которые составляют цитоскелет вместе с актиновыми микрофиламентами и промежуточными филаментами.

-Филаменты являются частью цитоскелета и подразделяются на микрофиламенты и промежуточные волокна.

-Центриолы, цилиндрические структуры, из которых происходят базальные тела ресничек.

-Рибосомы, участвуют в синтезе белка и состоят из рибосомальной РНК (рРНК).

Органеллы в клетках животных

Животная клетка (Источник: Animal_cell_structure_en.svg: Производная работа LadyofHats (Мариана Руис): выступление Mel 23 через Wikimedia Commons)

Животные ежедневно занимаются защитой, питанием, пищеварением, движением, размножением и даже смертью. Многие из этих действий также выполняются внутри клеток, составляющих эти организмы, и выполняются клеточными органеллами, из которых состоит клетка.

В общем, все клетки в организме имеют одинаковую организацию и используют одинаковые механизмы для выполнения всей своей деятельности. Однако некоторые клетки могут настолько специализироваться на одной или нескольких функциях, что отличаются от других большим количеством или размером определенных клеточных структур или областей.

Внутри клетки можно различить две основные области или компартменты: ядро, которое является наиболее заметной органеллой эукариотических клеток, и цитоплазма, которая содержит другие органеллы и некоторые включения в цитоплазматическом матриксе (например, растворенные вещества и органические молекулы).

Ядро

Ядро является самой большой органеллой в клетке и представляет собой наиболее выдающуюся характеристику эукариотических клеток, которая отличает их от прокариотических клеток. Он хорошо ограничен двумя ядерными мембранами или оболочками с порами. Внутри ядра находится ДНК в виде хроматина (конденсированного и рыхлого) и ядрышка.

Ядерные мембраны позволяют изолировать внутреннюю часть ядра цитоплазмы клетки, помимо того, что они служат структурой и опорой для указанной органеллы. Эта оболочка состоит из внешней и внутренней мембран. Функция ядерной оболочки заключается в предотвращении прохождения молекул между внутренней частью ядра и цитоплазмой.

Комплексы пор в ядерных мембранах обеспечивают селективный проход белков и РНК, сохраняя стабильный внутренний состав ядра, а также выполняя ключевые роли в регуляции экспрессии генов.

В этих органеллах содержится клеточный геном, поэтому он служит хранилищем генетической информации клетки. Транскрипция и процессинг РНК и репликация ДНК происходят внутри ядра, и только трансляция происходит вне этой органеллы.

Плазматическая мембрана

Пластиковая мембрана

Плазменная или клеточная мембрана представляет собой структуру, состоящую из двух слоев амфипатических липидов, с гидрофобной и гидрофильной частью (липидный бислой) и некоторыми белками (интегральная мембрана и периферический). Эта структура динамична и участвует в различных физиологических и биохимических процессах в клетках.

Плазматическая мембрана отвечает за изоляцию внутренней части клетки от окружающей среды. Он контролирует прохождение всех веществ и молекул, которые входят в клетку и покидают ее с помощью различных механизмов, таких как простая диффузия (в пользу градиента концентрации) и активный транспорт, где требуются транспортные белки.

Шероховатой эндоплазматической сети

Эндоплазматический ретикулум состоит из сети канальцев и мешочков (цистерн), окруженных мембраной, отходящей от ядра (наружная ядерная мембрана). Это также одна из крупнейших органелл в клетках.

Грубый эндоплазматический ретикулум (RER) имеет большое количество рибосом на своей внешней поверхности, а также содержит пузырьки, которые доходят до аппарата Гольджи. Это часть системы синтеза белка клетки. Синтезированные белки попадают в резервуары RER, где они трансформируются, накапливаются и транспортируются.

Секреторные клетки и клетки с большим количеством плазматической мембраны, например нейроны, имеют хорошо развитую грубую эндоплазматическую сеть. Рибосомы, составляющие RER, ответственны за синтез секреторных белков и белков, которые составляют другие клеточные структуры, такие как лизосомы, аппарат Гольджи и мембраны.

Гладкая эндоплазматическая сеть

Гладкий эндоплазматический ретикулум (REL) участвует в синтезе липидов и не имеет связанных с мембраной рибосом. Он состоит из коротких канальцев, имеющих трубчатую структуру. Он может быть отделен от RER или быть его продолжением.

Клетки, связанные с синтезом липидов и секрецией стероидов, имеют высоко развитые REL. Эта органелла также участвует в процессах детоксикации и конъюгации вредных веществ, которые сильно развиты в клетках печени.

В них есть ферменты, которые изменяют гидрофобные соединения, такие как пестициды и канцерогены, превращая их в водорастворимые продукты, которые легко разлагаются.

аппарат Гольджи

В аппарате Гольджи поступают белки, синтезированные и модифицированные в эндоплазматическом ретикулуме. В этой органелле эти белки могут претерпевать другие модификации, чтобы в конечном итоге транспортироваться в лизосомы, плазматические мембраны или предназначаться для секреции. Гликопротеины и сфингомиелин синтезируются в аппарате Гольджи.

Эта органелла состоит из некоторых видов мешочков, окруженных мембраной, известной как цистерны, и они представляют собой связанные везикулы. Клетки, которые секретируют белки путем экзоцитоза, и клетки, которые синтезируют мембранные и связанные с мембранами белки, имеют высокоактивный аппарат Гольджи.

В структуре и функциях аппарата Гольджи присутствует полярность. Часть, ближайшая к RER, называется сетью цис-Гольджи (CGN) и имеет выпуклую форму. Белки из эндоплазматического ретикулума попадают в этот регион и транспортируются внутри органеллы.

Стек Гольджи составляет среднюю область органеллы и является местом, где происходит метаболическая активность этой структуры. Область созревания комплекса Гольджи известна как сеть транс-Гольджи (TGN), она имеет вогнутую форму и является точкой организации и распределения белков в направлении их конечного назначения.

Лизосомы

Часть клетки, включая лизосому

Лизосомы - это органеллы, содержащие ферменты, способные расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. По сути, они представляют собой пищеварительную систему клеток, разлагающую биологические полимеры, захваченные извне клетки, и собственные продукты клеток (аутофагия).

Хотя они могут быть разных форм и размеров, в зависимости от продукта, захваченного для переваривания, эти органеллы обычно представляют собой плотные сферические вакуоли.

Частицы, захваченные эндоцитозом, транспортируются к эндосомам, которые позже созревают в лизосомы за счет агрегации кислотных гидролаз из аппарата Гольджи. Эти гидролазы несут ответственность за разложение белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов.

Пероксисом

Графическое изображение пероксисомы.
Источник: Рок-н-ролл

Пероксисомы - это небольшие органеллы (микротела) с простой плазматической мембраной, которые содержат окислительные ферменты (пероксидазы). Реакция окисления, осуществляемая этими ферментами, дает перекись водорода (H ₂ O ₂ ).

В этих органеллах каталаза отвечает за регулирование и переваривание H ₂ O _2, контролируя ее клеточную концентрацию. Клетки печени и почек содержат значительное количество пероксисом, которые являются основными центрами детоксикации в организме.

Количество пероксисом, содержащихся в клетке, регулируется в ответ на диету, потребление определенных лекарств и в ответ на различные гормональные стимулы.

Митохондрии

Митохондрии. Взято и отредактировано: LadyofHats.

Клетки, которые потребляют и производят значительное количество энергии (например, поперечно-полосатые мышечные клетки), имеют большое количество митохондрий. Эти органеллы играют решающую роль в производстве метаболической энергии в клетках.

Они несут ответственность за производство энергии в виде АТФ в результате разложения углеводов и жирных кислот в процессе окислительного фосфорилирования. Их также можно описать как мобильные генераторы энергии, которые могут перемещаться по ячейке, обеспечивая необходимую энергию.

Митохондрии характеризуются тем, что содержат собственную ДНК и могут кодировать тРНК, рРНК и некоторые митохондриальные белки. Большинство митохондриальных белков транслируются на рибосомах и транспортируются в митохондрии под действием определенных сигналов.

Сборка митохондрий включает белки, кодируемые их собственным геномом, другие белки, кодируемые в ядерном геноме, и белки, импортируемые из цитозоля. Число этих органелл увеличивается за счет деления во время интерфазы, хотя эти деления не синхронизированы с клеточным циклом.

Рибосомы

Рибосомы - это небольшие органеллы, которые участвуют в синтезе белка. Они состоят из двух субъединиц, наложенных одна на другую, содержащих белки и РНК. Они играют важную роль в построении полипептидных цепей во время трансляции.

Рибосомы могут быть свободными в цитоплазме или связаны с эндоплазматическим ретикулумом. Активно участвуя в синтезе белка, они связываются мРНК в цепях, состоящих из пяти рибосом, называемых полирибосомами. Клетки, специализирующиеся на синтезе белка, имеют большое количество этих органелл.

Органеллы в клетках растений

Морфоанатомия растительной клетки (Источник: Ævar Arnfjör Bjarmason / галерея через Wikimedia Commons)

Большинство ранее описанных органелл (ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, рибосомы, плазматическая мембрана и пероксисомы) обнаруживаются как часть клеток растений, где они в основном выполняют те же функции, что и клетки животных.

Основными органеллами в клетках растений, которые отличают их от других организмов, являются пластиды, вакуоли и клеточная стенка. Эти органеллы окружены цитоплазматической мембраной.

Клеточная стенка

Клеточная стенка - это сеть глюкопротеинов, существующая практически во всех растительных клетках. Он играет важную роль в клеточном обмене веществ и молекул, а также в циркуляции воды на разных расстояниях.

Эта структура состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, пектинов, лигнина, суберина, фенольных полимеров, ионов, воды и различных структурных и ферментативных белков. Эта органелла образуется в цитокинезе благодаря вставке клеточной пластинки, которая представляет собой перегородку, образованную слиянием пузырьков Гольджи в центре митотической фигуры.

Сложные полисахариды клеточной стенки синтезируются в аппарате Гольджи. Клеточная стенка, также известная как внеклеточный матрикс (ЕСМ), не только придает клетке прочность и определенную форму, но также участвует в таких процессах, как рост, дифференцировка и морфогенез клеток, а также в ответах на раздражители окружающей среды.

Вакуоли

Вакуоли - одни из крупнейших органелл, присутствующих в клетках растений. Они окружены простой мембраной и имеют форму мешков, в которых хранится вода и запасные вещества, такие как крахмалы и жиры или отходы и соли. Они состоят из гидролитических ферментов.

Они вмешиваются в процессы экзоцитоза и эндоцитоза. Белки, транспортируемые из аппарата Гольджи, попадают в вакуоли, которые принимают на себя функцию лизосом. Они также участвуют в поддержании тургорного давления и осмотического баланса.

Пластиды

Пластиды - это органеллы, окруженные двойной мембраной. Они подразделяются на хлоропласты, амилопласты, хромопласты, олеинопласты, протеинопласты, пропласты и этиопласты.

Эти органеллы являются полуавтономными, поскольку они содержат собственный геном, известный как нуклеоид в матриксе органелл или строме, а также механизм репликации, транскрипции и трансляции.

Пластиды выполняют в растительных клетках различные функции, такие как синтез веществ и хранение питательных веществ и пигментов.

Виды пластид

Хлоропласты считаются наиболее важными пластидами. Они являются одними из самых крупных органелл в клетках и находятся в различных областях внутри них. Они присутствуют в зеленых листьях и тканях, содержащих хлорофилл. Они участвуют в улавливании солнечной энергии и фиксации атмосферного углерода в процессе фотосинтеза.

-Амилопласты находятся в резервных тканях. В них отсутствует хлорофилл, они полны крахмала, который служит их хранилищем, а также участвует в гравитропном восприятии корня.

-Хромопласты хранят пигменты, называемые каротинами, которые связаны с оранжевой и желтой окраской осенних листьев, цветов и фруктов.

-Олеинопласты хранят масла, а протеинопласты - белки.

-Пропластидии - это небольшие пластиды, обнаруженные в меристематических клетках корней и стеблей. Их функция не очень ясна, хотя считается, что они являются предшественниками других пластид. Реформация пропластидов связана с повторной дифференцировкой некоторых зрелых пластид.

-Этиопласты находятся в семядолях растений, выращиваемых в темноте. Под действием света они быстро дифференцируются в хлоропласты.

Ссылки

1. Альбертс Б. и Брей Д. (2006). Введение в клеточную биологию. Panamerican Medical Ed.
2. Браяр, К., Габриэль, К., Лассерсон, Д., и Шаррак, Б. (2004). Основы нервной системы. Эльзевир,
3. Купер, Г.М., Хаусман, Р.Е. и Райт, Н. (2010). Клетка. (стр. 397-402). Марбан.
4. Флорес, RC (2004). Биология 1. Редакция Прогресо.
5. Хименес Гарсиа, Л. Дж. И Х. Мерчанд Лариос. (2003). Клеточная и молекулярная биология. Мексика. От редакции Pearson Education.
6. Лодиш, Х., Берк, А., Зипурски, С.Л., Мацудаира, П., Балтимор, Д., и Дарнелл, Дж. (2003). Молекулярная клеточная биология. Издание пятое. Нью-Йорк: WH Freeman.
7. Маглуар, К. (2012). Взломать экзамен по биологии AP. Princeton Review.
8. Пирс, BA (2009). Генетика: концептуальный подход. Panamerican Medical Ed.
9. Росс, MH, Павлина, W. (2006). Гистология. От редакции Médica Panamericana.
10. Сандовал, Э. (2005). Методы, применяемые для изучения анатомии растений (Том 38). НАУ.
11. Шеффлер, И. (2008). Митохондрии. Второе издание. Wiley
12. Старр, К., Таггарт, Р., Эверс, К., и Старр, Л. (2015). Биология: единство и разнообразие жизни. Nelson Education.
13. Стилле, Д. (2006). Клетки животных: мельчайшие единицы жизни. Изучение науки.
14. Tortora, GJ, Funke, BR, и Case, CL (2007). Введение в микробиологию. Panamerican Medical Ed.