Клітинні органоїди: їх будова та функції. Органоїди клітини

Елементарною та функціональною одиницею всього живого на нашій планеті є клітина. У цій статті Ви докладно дізнаєтеся про її будову, функції органоїдів, а також знайдете відповідь на запитання: «Чим відрізняється будова клітин рослин та тварин?».

Будова клітини

Наука, яка вивчає будову клітини та її функції, називається цитологією. Незважаючи на свої незначні розміри, ці частини організму мають складну структуру. Усередині знаходиться напіврідка речовина, що називається цитоплазмою. Тут проходять усі життєво важливі процесита розташовуються складові - органоїди. Дізнатися про їх особливості Ви зможете надалі.

Ядро

Найважливішою частиною є ядро. Від цитоплазми його відокремлює оболонка, що складається із двох мембран. Вони є пори, щоб речовини могли потрапляти з ядра в цитоплазму і навпаки. Усередині знаходиться ядерний сік (каріоплазма), в якому розташовується ядерце та хроматин.

Мал. 1. Будова ядра.

Саме ядро ​​керує життєдіяльністю клітини та зберігає генетичну інформацію.

Функціями внутрішнього вмісту ядра є синтез білка і РНК. З них утворюються особливі органели – рибосоми.

Рибосоми

Розташовуються навколо ендоплазматичної мережі, при цьому роблячи її поверхню шорсткою. Іноді рибосоми вільно розташовуються у цитоплазмі. До їх функцій відноситься біосинтез білка.

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

Ендоплазматична мережа

ЕПС може мати шорстку або гладку поверхню. Шорстка поверхня утворюється за рахунок наявності рибосом на ній.

До функцій ЕПС відноситься синтез білка та внутрішнє транспортування речовин. Частина утворених білків, вуглеводів і жирів каналами ендоплазматичної мережі надходить у спеціальні ємності для зберігання. Називаються ці порожнини апаратом Гольджі, представлені у вигляді стосів «цистерн», які відокремлені від цитоплазми мембраною.

Апарат Гольджі

Найчастіше розташовується поблизу ядра. У його функції входить перетворення білка та утворення лізосом. У цьому комплексі зберігаються речовини, які були синтезовані самої клітиною потреб всього організму, і пізніше виведуть із неї.

Лізосоми представлені у вигляді травних ферментів, які укладені за допомогою мембрани у бульбашки та розносяться по цитоплазмі.

Мітохондрії

Ці органоїди покриті подвійною мембраною:

• гладка – зовнішня оболонка;
• кристи - внутрішній шар, що має складки та виступи.

Мал. 2. Будова мітохондрій.

Функціями мітохондрій є дихання та перетворення поживних речовин на енергію. У кристалах знаходиться фермент, який синтезує з поживних речовин молекули АТФ. Ця речовина є універсальним джерелом енергії для різноманітних процесів.

Клітинна стінка відокремлює та захищає внутрішній вміст від зовнішнього середовища. Вона підтримує форму, забезпечує взаємозв'язок коїться з іншими клітинами, забезпечує процес обміну речовин. Складається мембрана з подвійного шару ліпідів, між якими білки.

Порівняльна характеристика

Рослинна і тваринна клітина відрізняються одна від одної своєю будовою, розмірами та формами. А саме:

• клітинна стінка у рослинного організму має щільну будову рахунок наявності целюлози;
• у рослинної клітини є пластиди та вакуолі;
• тваринна клітина має центріолі, які мають значення у процесі поділу;
• зовнішня мембрана тваринного організму гнучка і може набувати різних форм.

Мал. 3. Схема будови рослинної та тваринної клітини.

Підсумувати знання про основні частини клітинного організму допоможе наступна таблиця:

Таблиця «Будова клітина»

Що ми дізналися?

Живий організм складається з клітин, які мають досить складну будову. Зовні вона покрита щільною оболонкою, яка захищає внутрішній вміст від впливу зовнішнього середовища. Усередині знаходиться ядро, що регулює всі процеси і зберігає генетичний код. Навколо ядра розташована цитоплазма з органоїдами, кожен із яких має свої особливості та характеристику.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.3. Усього отримано оцінок: 1075.

Всі живі організми в залежності від типу складових клітин поділяють на еукаріоти (клітини, що мають ядро) і прокаріоти (клітини, у яких оформлене ядро ​​відсутнє). З еукаріотичних клітин складаються найрізноманітніші організми; вищі рослини, гриби, одноклітинні амеби та багатоклітинні тварини. Окремі клітини з різних частинбудь-якого вищого організму можуть істотно відрізнятися за формою, розмірами та функціями. Однак, незважаючи на відмінності, клітини як багатоклітинних, так і одноклітинних організмів у принципі подібні до своєї будови, а відмінності в деталях будови обумовлені їхньою функціональною спеціалізацією. Основними елементами всіх клітин є цитоплазма та ядро.

Будь-яка клітина (рис. 1.1) містить безліч структурних одиниць меншого розміру, які називаються органелами. Органели виконують специфічні функції, наприклад, виробляють енергію або беруть участь у розподілі клітини. Органели оточені з усіх боків рідкою цитоплазмою, а сама клітина відмежована від довкілляліпідно-білковою оболонкою, яка називається клітинною мембраною. Через клітинну мембрану здійснюється активне та пасивне перенесення. різних речовинвсередину та назовні.

Цитоплазма тваринної клітини - складно організована система, що є основною масою клітини. Вона складається з колоїдного розчину білків та інших органічних речовин: 85 % цього розчину – вода, 10 % – білки та 5 % – інші сполуки. По структурі цитоплазма неоднорідна. У ній розташовані пластинчасті структури, або мембрани, що утворюють складну системурозгалужених каналів. Це так звана ендоплазматична мережа, або ретикулум. Розрізняють гладкий ендоплазматичний ретикулум (ГЕР) та шорсткий ендоплазматичний ретикулум (ШЕР). ГЕР являє собою систему гладких внутрішньоклітинних мембран: у цій органелі знаходяться ферменти, що знешкоджують отруйні речовини (зокрема, оксидази). На мембранах ГЕР відбуваються синтез ліпідів та гідролітичне розщеплення глікогену. ШЕР є системою внутрішньоклітинних мембран з прикріпленими до них численними рибосомами, які і надають вигляду шорсткості. Частина ШЕР знаходиться у прямому контакті з ядерною мембраною. На мембранах ШЕР синтезуються різні видибілків.

Дископодібні мембрани та пов'язані з ними численні бульбашки є так званим комплексом Гольджі. У ньому відбувається концентрація речовин, які потім використовуються в клітині, або секретуються в позаклітинне середовище.

У рибосомі, що є складною органелою, здійснюється синтез білка. Рибосоми, розташовані на мембранах ендоплазматичної мережі (ШЕР) або вільно у цитоплазмі. До їх складу входять білки та рибонуклеїнові кислоти (РНК) приблизно у рівній кількості.

Паличкоподібні органели діаметром близько 1 мкм і довжиною близько 7 мкм, які мають назву мітохондрії, мають подвійну мембрану. Простір, обмежений внутрішньою мембраною, називають мітохондріальним матриксом. Він містить рибосоми та мітохондріальну кільцеву ДНК, специфічні РНК, солі кальцію та магнію. У мітохондріях за рахунок окисно-відновних процесів виробляється енергія, яка накопичується у вигляді молекул аденозинтрифосфату (АТФ). Кількість мітохондрій в одній клітині може досягати кількох тисяч. Мітохондрії здатні до самовідтворення.

Органели у вигляді бульбашок, покриті мембраною, лізосоми, містять ферменти, що розщеплюють білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди. Лізосоми є « травною системою» Клітини. У разі руйнування мембрани лізосоми можуть перетравлювати і вміст цитоплазми клітини, відбувається автолізис (самоперетравлення).

Овальні тільця, обмежені мембраною, пероксисоми, містять ферменти окислення амінокислот і фермент каталазу, що руйнує перекис водню (Н2О2). При метаболізмі амінокислот утворюється Н2О2, яка є високотоксичною сполукою. Каталаза таким чином виконує захисну функцію.

У центрі клітини чи поруч із ядром зазвичай розташовується «клітинний центр» - центросома. Центросома складається з двох центріолей та центросфери - особливим чиноморганізованої ділянки цитоплазми. Центросома бере участь у процесі поділу клітини, створюючи веретено поділу.

Ядро клітини є носієм генетичного матеріалу та місцем, де здійснюється його відтворення та функціонування. Воно має складну будову, що змінюється у процесі клітинного поділу. Ядро складається з каріоплазми, кількох ядерців та ядерної оболонки. У каріоплазмі містяться обов'язкові елементи ядра – хромосоми. ДНК хромосом у ядрі зазвичай перебувають у комплексі з білками. Такі ДНК-білкові комплекси називаються хроматином (від грец. Chromatos - колір, фарба) за їхньою здатністю добре забарвлюватися барвниками. В інтерфазних клітинах хроматин розподілений по всьому ядру або розташовується у вигляді окремих глибок. Це зумовлено тим, що під час інтерфази хромосоми деконденсовані (розкручені) і представлені дуже довгими нитками, які є матрицями для подальшого синтезу білків. Вони й становлять нитки хроматину, максимальна конденсація яких відбувається під час мітотичного поділу клітин із утворенням хромосом.

Ядро відмежовано від цитоплазми ядерною оболонкою. Ядерна оболонка і двох шарів, розділених перинуклеарным простором. По всій поверхні ядерної оболонки рівномірно розподілені ядерні пори, якими відбувається перенесення речовин як із ядра, і у зворотному напрямі.

Ядро є область всередині ядра, що є похідною деяких хромосом. У ній локалізовані гени, що кодують молекули рибосомних РНК. Щільна центральна зона ядерця містить ДНК-білкові комплекси, і тут відбувається транскрипція генів рибосомних РНК. Ядро може містити від одного до кількох ядер.

Розглянуті органели є обов'язковими елементами клітини. У деяких випадках у цитоплазмі клітини виявляються різні включення. Вони не є обов'язковим компонентом, оскільки представляють різні продуктиметаболізму (білки, жири, пігментні зерна, кристали солей сечової кислоти тощо). У разі потреби ці речовини можуть бути використані самою клітиною чи організмом або виведені з організму.

Ще за темою БУДОВА ТВАРИННОЇ КЛІТИНИ. ОСНОВНІ ОРГАНЕЛИ ТА ЇХ ФУНКЦІЇ:

1. Видові особливості будови та функції молочної залози самок різних видів тварин. sssn Хвороби та аномалії молочної залози

Все в цьому світі складається з різних частинок, які складають єдину картину, так і жива кліткаскладається з органоїдів. «Одиниця життя» покрита захисним бар'єром – мембраною, що розмежовує зовнішній світвід внутрішнього вмісту. Будова органоїдів клітини є цілою системою, в якій належить розібратися.

Еукаріоти та прокаріоти

У природі існує величезна кількість видів клітини, тільки в організмі людини їх понад 200, а ось типу клітинної організації відомо всього 2 – це еукаріотичний та прокаріотичний. Обидва згадані типи виникли за допомогою еволюції. Еукаріоти та прокаріоти мають клітинну мембрану, але на цьому їх подібності закінчуються.

Клітини прокаріотичного вигляду мають невеликий розмір і не можуть похвалитися добре розвиненою мембраною. Головна відмінність – відсутність ядра. В окремих випадках присутні плазміди, які являють собою кільце молекул ДНК. Органоїди у таких клітинах практично відсутні – зустрічаються лише рибосоми. До прокаріотів належать бактерії та археї. Монери – саме так називали одноклітинних бактерій, які мають ядра. Сьогодні даний термінвийшов із вживання.

Клітина еукаріотичного типу набагато більша за прокаріоти, включає в себе структуру, названу органоїдами. На відміну від свого найпростішого «родича», клітина еукаріотів має лінійну ДНК, яка знаходиться в ядрі. Ще одна цікава відмінність цих двох видів – мітохондрії та пластиди, що знаходяться всередині еукаріотичної клітини, разюче нагадують своєю будовою та життєдіяльністю бактерій. Вчені висунули припущення, що ці органоїди є нащадками прокаріотів, іншими словами раніше прокаріоти вступили в симбіоз з еукаріотами.

«Пристрій» еукаріотичної клітини

Органоїди клітини – це її маленькі частини, які виконують важливі функції, наприклад, зберігання генетичної інформації, синтез, поділ та інші.

До органелів відносяться:

• Клітинна мембрана;
• Комплекс Гольджі;
• Рибосоми;
• Мікрофіламенти;
• Хромосоми;
• Мітохондрії;
• Ендоплазматична мережа;
• Мікротрубочки;
• Лізосоми.

Будова органоїдів клітин тварин, рослин та людини однакова, але у кожного з них існують свої особливості. Для тварин клітин характерні мікрофібрили та центріолі, а для рослинних – пластиди. Зібрати інформацію разом допоможе таблиця будови органоїдів клітини.

Частина вчених відносить ядро ​​клітини до її органоїдів. Ядро розташовується в центрі та має овальну або круглу форму. Його пориста оболонка складається з двох мембран. У оболонки зустрічаються дві фази – інтерфаза та поділ.

У клітинного ядра дві функції – зберігання генетичної інформації та синтез білка. Таким чином, ядро ​​– це не лише «сховище», а й місце, де матеріал відтворюється та функціонує.

Таблиця: будова органоїдів клітин

Клітинні органели – відео

• Велика центральна вакуоля, простір заповнений клітинним соком і обмежений мембраною - тонопластом. Вакуоль відіграє ключову роль у підтримці клітинного тургору, контролює переміщення молекул з цитозолю у виділення клітини, зберігає корисні речовини і розщеплює старі білки та органели, що відслужили.
• Є клітинна стінка, що складається головним чином з целюлози, а також геміцелюлози, пектину та у багатьох випадках лігніну. Вона утворюється протопластом поверх клітинної мембрани. Вона відмінна від клітинної стінки грибів, що складається з хітину, та бактерій, побудованої з пептидоглікану (муреїну).
• Спеціалізовані шляхи зв'язку між клітинами – плазмодесми, цитоплазматичні містки: цитоплазма та ендоплазматичний ретикулум (ЕПР) сусідніх клітин повідомляються через пори у клітинних стінках.
• Пластиди, у тому числі найважливіші хлоропласти. Хлоропласти містять хлорофіл, зелений пігмент, що поглинає сонячний колір. Вони здійснюється фотосинтез, під час якого клітина синтезує органічні речовини з неорганічних. Іншими пластидами є лейкопласти: амілопласти, що запасають крохмаль, елайопласти, що зберігають жири та ін, а також хромопласти, що спеціалізуються на синтезі та зберіганні пігментів. Як і мітохондрії, чий геном рослин містить 37 генів, пластиди мають власні геноми (пластоми), що складаються з близько 100-120 унікальних генів. Як передбачається, пластиди та мітохондрії виникли як прокаріотичні ендосімбіонти, що оселилися в еукаріотичних клітинах.
• Розподіл клітин (мітоз) наземних рослинта деяких водоростей, особливо харових (Charophyta) та порядку Trentepohliales характеризується наявністю додаткової стадії – препрофази. Крім цього цитокінез у них здійснюється за допомогою фрагмопласту - «форми» для клітинної пластинки, що будується.
• Чоловічі статеві клітини мохів і папоротеподібних мають джгутик, схожий на джгутик сперматозоїдів тварин, але в насіннєвих рослин - голонасінних і квіткових - вони позбавлені джгутика і називаються сперміями.
• З властивих тваринній клітині органел у рослинної відсутні лише центріолі.

Функції органоїдів клітини

Органоїди клітини та їх функції:

1. Клітинна оболонка – складається з 3 шарів:

• тверда клітинна стінка;
• тонкий шар пектинових речовин;
• тонка цитоплазматична нитка.

Клітинна оболонка забезпечує механічну опору та захист, скріплює одна з одною сусідні клітини, поєднує протопласти сусідніх клітин у єдину систему.

2. Плазматична мембрана – має складну структуру, складається з розташованих певним чином шарів ліпідів та білків. Забезпечує вибірково проникний бар'єр, який регулює обмін між клітиною та середовищем.

3. Цитоплазма – внутрішнє напіврідке середовище клітини. У цитоплазмі протікають процеси обміну речовин, вона поєднує органоїди клітини в єдине ціле та забезпечує їхню взаємодію.

4. Ядро - укладено в оболонку з двох мембран, компоненти ядра - клітинний сік, хроматин та ядерце. Хромосоми ядра регулюють всі види клітинної активності: розподіл ядра є основою самовідтворення.

5. Ядро - невелика структура, включена в ядро. Ядрішко – це місце утворення рибосом.

6. Ендоплазматичний ретикулум (ЕР) – система сплощених мембранних мішечків – цистерн. Поверхня шорсткого ЕР вкрита рибосомами, гладкого ЕР - немає. Цистернами шорсткого ЕР транспортується білок, синтезований на рибосомах. Гладкий ЕР – місце синтезу ліпідів та стероїдів.

7. Рибосоми - складаються з 2 субчастинок - великої та малої. Можуть бути пов'язані з ЕР або вільно лежати у цитоплазмі. Рибосоми – місце синтезу білків.

8. Мітохондрії - оточені оболонками із двох мембран. Внутрішні мембрани утворюють складки (кристи), внутрішній вміст мітохондрії – матрикс. Беруть участь у процесах внутрішньоклітинного окиснення, забезпечують енергетичний запас.

9. Апарат Гольджі - стос сплощених мембранних мішечків цистерн з бульбашками, що безперервно відокремлюються. Бере участь у процесі секреції, у ньому утворюються лізосоми.

10. Лізосоми – одномембранний мішечок, заповнений травними ферментами. Виконують функції, пов'язані з розпадом структур чи молекул у клітині.

11. Клітинний центр – складається з 2 найдрібніших частинок – центріолей. Бере участь у освіті веретена поділу.

12. Пластиди – двомембранний органоїд рослинної клітини. Хромопласти містять пігменти, лейкопласти – запасну речовину (крохмаль). Виконують сигнальну (хромопласти) та запасну (лейкопласти) функції.

13. Хлоропласти – велика пластида, що містить хлорофіл. Бере участь у процесі фотосинтезу.

14. Вакуоль – органоїд містить клітинний сік, обмежений однією мембраною. Виконує функцію, що запасає.

Рослина, як і всякий живий організм, складається з клітин, причому кожна клітина також породжується клітиною. Клітина - це найпростіша і обов'язкова одиниця живого, це його елемент, основа будови, розвитку та всієї життєдіяльності організму.

Існують рослини, побудовані з однієї клітини. До них відносяться одноклітинні водорості та одноклітинні гриби. Зазвичай це мікроскопічні організми, але й досить великі одноклітинні (довжина одноклітинної морської водорості ацетабулярії сягає 7 див). Більшість рослин, з якими ми стикаємося у повсякденному житті, - Це багатоклітинні організми, побудовані з великої кількості клітин. Наприклад, в одному листі деревної рослини їх близько 20 000 000. Якщо дерево має 200 000 листків (а це цілком реальна цифра), то число клітин у всіх них становить 4 000 000 000 000. Дерево в цілому містить ще раз в 15 більше клітин.

Рослини, крім деяких нижчих, складаються з органів, кожен із яких виконує свою функцію в організмі. Наприклад, у квіткових рослин органами є корінь, стебло, лист, квітка. Кожен орган зазвичай побудований із кількох тканин. Тканина - це зібрання клітин, подібних до будови та функцій. Клітини кожної тканини мають свою спеціальність. Виконуючи роботу за своєю спеціальністю, вони роблять внесок у життя цілої рослини, яка полягає у поєднанні та взаємодії різних видівроботи різних клітин, органів, тканин.

Основними, найбільш загальними компонентами, З яких побудовані клітини, є ядро, цитоплазма з численними органоїдами різної будови та функцій, оболонка, вакуоль. Оболонка покриває клітину зовні, під нею знаходиться цитоплазма, в ній – ядро ​​та одна або кілька вакуолей. Як будова, і властивості клітин різних тканин у зв'язку з їх різною спеціалізацією різко різняться. Перелічені основні компоненти та органоїди розвинені в них різною мірою, мають неоднакову будову, а іноді той чи інший компонент може бути відсутнім.

Найголовнішими групами тканин, з яких побудовано вегетативні (безпосередньо не пов'язані з розмноженням) органи вищої рослини, є наступні: покривні, основні, механічні, провідні, видільні, меристематичні. У кожну групу зазвичай входить кілька тканин, що мають подібну спеціалізацію, але побудованих кожна по-своєму з певного виду клітин. Тканини в органах не ізольовані одна від одної, а складають системи тканин, у яких елементи окремих тканин чергуються. Так, деревина - це система з механічної та провідної, а іноді й основної тканини.

У рослинній клітині слід розрізняти клітинну оболонку та вміст. Основні життєві властивості присуши саме вмісту клітини – протопласту. Крім того, для дорослої рослинної клітини характерна наявність вакуолі – порожнини, заповненої клітинним соком. Протопласт складається з ядра, цитоплазми та включених до неї великих органел, видимих ​​у світловий мікроскоп: пластид, мітохондрій. У свою чергу цитоплазма є складною системою з численними мембранними структурами, такими, як апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, лізосоми, і немембранними структурами-мікротрубочки, рибосоми та ін. Всі зазначені органели занурені в матрикс цитоплазми - гіалоплазму.

Кожна з органел має свою структуру та ультраструктуру. Під ультраструктурою розуміється розташування у просторі окремих молекул, що становлять цю органелу. Навіть з допомогою електронного мікроскопа які завжди можна побачити ультраструктуру дрібніших органел (рибосом). У міру розвитку науки відкриваються нові структурні утворення, що знаходяться в цитоплазмі, і в цьому зв'язку наші сучасні уявленняпро неї жодною мірою не є остаточними. Розміри клітин та окремих органел приблизно такі: клітина 10 мкм, ядро ​​5-30 мкм, хлоропласт 2-6 мкм, мітохондрії 0,5-5 мкм, рибосоми 25 нм. У створенні надмолекулярних структур окремих органоїдів клітини велике значеннямають звані слабкі хімічні зв'язку.

Найбільш важливу роль відіграють водневі, вандерваальсові та іонні зв'язки. Найважливішою особливістю є те, що енергія утворення цих зв'язків незначна і лише трохи перевищує кінетичну енергіютепловий рух молекул. Саме тому слабкі зв'язки легко виникають та легко руйнуються. Середня тривалість життя слабкого зв'язку становить лише частку секунди. Поряд зі слабкими хімічними зв'язкамивелике значення мають гідрофобні взаємодії. Зумовлені вони тим, що гідрофобні молекули або частини молекул, що знаходяться у водному середовищі, розташовуються так, щоб не контактувати з водою. При цьому молекули води, об'єднуючись один з одним, ніби виштовхують неполярні групи, зближуючи їх. Саме слабкі зв'язки визначають великою мірою конформацію (форму) таких макромолекул, як білки та нуклеїнові кислоти, лежать в основі взаємодії молекул і, як наслідок, в освіті та самозборі субклітинних структур, у тому числі органел клітини.

Для підтримки складної структури цитоплазми потрібна енергія. Відповідно до другого закону термодинаміки будь-яка система прагне зменшення впорядкованості, до ентропії. Тому будь-яке впорядковане розташування молекул вимагає припливу енергії ззовні. З'ясування фізіологічних функцій окремих органел пов'язані з розробкою способу їх ізоляції (виділення з клітини). Такий метод диференціального центрифугування, який ґрунтується на поділі окремих компонентів протопласту. Залежно від прискорення вдається виділити дедалі дрібніші фракції органел. Спільне застосування методів електронної мікроскопії та диференціального центрифугування дало можливість намітити зв'язки між структурою та функціями окремих органел.

Рослинна клітина. Її будова, функції, хімічний склад. Органоїди клітини.