Объединение всех клеточных органоидов и обеспечение их взаимодействия что это
Органоиды клетки и их функции
Элементарной структурной и функциональной единицей всех живых организмов является клетка. Несмотря на малые размеры, она имеет очень сложное строение и состоит из органоидов — постоянных и обязательных компонентов, выполняющих определенные функции. Благодаря слаженной работе органоидов поддерживается жизнедеятельность прокариотических и эукариотических клеток.
Общие сведения
Органоиды, или органеллы, — это органы клетки, которые обеспечивают ряд важнейших функций для поддержания жизнедеятельности клетки: движения, деления, синтеза и переноса веществ, передачи генетической информации.
В современной биологии все клетки делятся на два вида: прокариоты (безъядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариоты, к которым относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, отличаются примитивным строением и состоят из цитоплазмы, в которой расположена ДНК или РНК. К эукариотам относятся все растительные и животные клетки — их строение гораздо более сложное. Клетки человека также являются эукариотами.
Органоиды делятся на две основные группы:
Характеристика мембранных органоидов
Мембранные органоиды — полые структуры, стенки которых образованы одинарной или двойной мембраной. Они замыкаются на себе таким образом, что создают замкнутые полости.
Органоиды клетки расположены в цитоплазме. Это внутренняя полужидкая среда клетки, её внутренняя среда, которая обеспечивает связь между ядром и органоидами.
Описание немембранных органоидов
Немембранными называются органоиды, которые лишены собственной замкнутой мембраны и, соответственно, не имеют четкой границы с жидкой средой.
К немембранным органоидам относятся также реснички и жгутики, выполняющие функцию передвижения. Они выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек. Реснички встречаются только в клетках животных, а жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
О том, что такое органоиды, как выглядят и где расположены основные части клетки, можно подготовить доклад по биологии для 9 класса.
Что мы узнали?
В зависимости от строения, органоиды клетки бывают мембранными и немембранными. Из всего списка органоидов самым важным является ядро, в котором заключена генетическая информация.
Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы
Урок 15. Общая биология 10 класс (ФГОС)
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы»
Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах они взаимодействуют между собой как единая система. Выполняя каждая свои определённые функции.
Внутреннюю среду клетки составляет цитоплазма.
Цитоплазма — это общее название всего что находиться внутри клетки.
Цитоплазма включает ядро, мембранные и немембранные органеллы, а также различные включения.
Органеллы, или органоиды — это постоянные компоненты клетки, которые жизненно необходимые для её существования.
Органеллы делятся на мембранные (одномембранные или двумембранные) и немембранные.
К одномембранным относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, а также цитоплазматическую мембрану.
К двумембранным — митохондрии, пластиды, клеточное ядро.
Немембранные включают в себя рибосомы и клеточный центр.
Отдельно рассматривается цитоскелет — это обязательная, но постоянно меняющаяся структура клетки.
Также в цитоплазму входят включения — это необязательные компоненты клетки, которые появляются и исчезают в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма.
Включения имеют вид зёрен, глыбок, капель, вакуолей, гранул различной величины и формы. Их химическая природа очень разнообразна. В зависимости от функционального назначения включения объединяют в группы:
Трофические включения (запасные питательные вещества) это жиры и углеводы. Белки как трофические включения используются лишь в редких случаях (например, в яйцеклетках в виде желточных зёрен).
Пигментные включения придают клеткам и тканям определённую окраску.
Секреты накапливаются в железистых клетках, так как являются специфическими продуктами их функциональной активности.
Экскреты — это конечные продукты жизнедеятельности клетки, которые подлежат удалению.
Органеллы и включения находятся во взвешенном состоянии в цитоплазме, которая состоит из гиалоплазмы. Она представляет собой однородную сложную коллоидную систему. Основу её представляет вода (70-90%). В ней много белков, углеводов, ферментов, нуклеиновых кислот и других веществ.
В гиалоплазме протекают процессы обмена веществ в клетке, через неё проходит взаимодействие ядра и органоидов. Так же в гиалоплазме осуществляется биосинтез белка, откладывается гликоген, жировые включения и накапливается АТФ.
Цитоплазма постоянно перемещается внутри клетки. Это перемещение называется цитоплазматическим потоком — циклозом. Он свойственен как клеткам растений, так и клеткам животных. Например, благодаря цитоплазматическому потоку перемещается амёба.
Хлоропласты используют цитоплазматический поток для получения максимума световой энергии при фотосинтезе. Большая концентрация их находиться там, где больше света.
Движение цитоплазмы играет одну из важных ролей в распределении веществ внутри клетки, а также характеризует уровень жизнедеятельности клеточных структур.
В перемещении клеточных компонентов и движении самой клетке участвует опорно-двигательная система клетки — цитоскилет.
Цитоскилет состоит из промежуточных филаментов, микротрубочек и микрофиламентов.
Микротрубочки — это белковые внутриклеточные структуры. Они представляют собой полые цилиндры. Их стенки образованы специально закрученными нитями, построенными из белка тубулина. Он представляет собой димер сосотоящий из альфа и бетта тубулина, которые близки по аминокислотным последовательностям.
Один из концов микротрубочки, называемый плюс-концом. Он постоянно присоединяет к себе свободный тубулин. От противоположного конца — минус-конца — тубулиновые единицы отщепляются. То есть на одном конце микротрубочки происходит самосборка, на другом — разборка. Поэтому микротрубочки нельзя назвать статичными структурами, так как они разбираются и возникают в том месте, где они необходимы на данный момент. Сборка микротрубочек из тубулина происходит в клеточном центре.
Часто микротрубочки располагаются таким образом, чтобы противодействовать растяжению и сжатию клетки. Чаще всего они располагаются вблизи от цитоплазматической мембраны и способны менять ее формы. Что необходимо, например, при процессах фагоцитоза и пиноцитоза.
Кроме механической функции микротрубочки выполняют и транспортную функцию, участвуя в переносе по цитоплазме различных веществ. Они (служат как бы «рельсами», по которым перемещаются моторные белки.
Моторные белки перемещают по микротрубочи мембранные пузырьки (везикулы) и другие органоиды (грузы) в те места, где они нужны в данный момент.
Выделяют два вида моторных белков:цитоплазматические динеины перемещают груз только от плюс-конца к минус-концу микротрубочки, то есть из периферийных областей клетки к центросоме.
И моторные белки — кинезины. Которые, напротив, перемещаются к плюс-концу, то есть к клеточной периферии.
Эти белки ещё называют «рабочими лошадками клетки», которые все время заняты доставкой жизненно важных грузов. Перемещение осуществляется за счёт энергии АТФ.
Помимо транспортной функции, микротрубочки формируют центральную структуру ресничек и жгутиков — аксонему.
Типичная аксонема содержит 9 пар микротрубочек по периферии и две полных микротрубочки в центре.
Из микротрубочек состоят также центриоли…Которые в делящихся клетках принимают участие в формировании веретено деления.
Веретено деления, обеспечивает расхождение хромосом к полюсам клетки при митозе и мейозе.
Микротрубочки участвуют в поддержании формы клетки и расположения органоидов (в частности, аппарата Гольджи) в цитоплазме клеток. Везикулы эндоплазматической сети и аппарата Гольжди перемещаются по микротрубочкам.
Таким образом цитоскилет поддерживает форму клетки. И обеспечивает внутриклеточный транспорт.
Клеточный центр (центросома)
Клеточный центр — это центр организации микротрубочек, который обеспечивает их образование и рост. Клеточный центр играет важную роль в образовании цитоскелета и делении клетки.
Он образован двумя центриолями, которые представлены цилиндрами, расположенные перпендикулярно друг другу. Стенка каждой центриоли состоит из 9 триплетов микротрубочек. Триплеты центриоли соединены между собой. В области клеточного центра из белка тубулина собираются элементы цитоскелета.
И уже в собранном виде они направляются в различные участки цитоплазмы, где и выполняют свои функции.
Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков.
В профазе митоза центросома делится, и продукты её деления (дочерние центросомы) мигрируют к полюсам делящегося ядра.
Микротрубочки, растущие из дочерних центросом, крепятся другим концом к так называемым кинетохорам на центромерах хромосом, формируя веретено деления.
Таким образом обеспечивается движение хромосом по направлению к полюсам. По завершении деления в каждой из дочерних клеток оказывается только по одной центросоме. В клетках высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не содержит.
Это органоиды, которые необходимы клетке для синтеза белка.
Рибосомы эукариот состоят из примерно равных (по массе) количеств рибосомальной РНК и белка. А также из некоторых низкомолекулярных компонентов. Это молекулы воды, ионы металлов, главным образом ионы магния и полиамины.
Рибосомы состоят из двух субъединиц —большой и малой.
Субъединицы рибосомы формируются в области ядрышек ядра. А затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы находят матричные РНК которые несут информацию с ДНК.
Матричные РНК состоит из кодонов триплетов (в последствии 1 кодон будет кодировать 1 аминокислоту). Здесь в цитоплазме большая и малая субъединицы присоединяются к матричной РНК.
Рибосома имеет 2 функциональных участкат аминоацильный (акцепторный) и пептидильный (донорный). Транспортная РНК содержит в своём составе тройку нуклеотидов, которую называют антикодоном. Он взаимосоответствует, то есть комплементарен кодону в матричной РНК с которым он связывается. К концу транспортной РНК присоединена соответствующая аминокислота.
Аминоксилоты попадают в акцепторный участок рибосомы. Между аминокислотами образуется пептидная связь.
После образования связей система продвигается на 1 кодон и оказывается в донорном участке. Одновременно в освободившемся акцепторном участке оказывается новая аминоксилота. Таким образом формируются белки.
Значит малая субъединица опознает подходящую РНК и место на ней, с которого нужно начать синтез белка. А большая субъединица, содержащая каталитический центр, присоединяется ко всей конструкции и ускоряет образование пептидной связи между растущей полипептидной цепочкой будущего белка и каждой последующей аминокислотой.
Рибосомы могут свободно перемещаться в цитоплазме. Либо прикрепляться к эндоплазматической сети.
Считается, что свободные рибосомы, которые находятся в цитоплазме синтезируют белки, которые необходимы для нужд самой клетки. А те, которые прикреплены к эндоплазматической сети…изготавливают белки, которые предназначены для использования во внутриклеточном пространстве или других клетках организма.
На одной матричной РНК могут синтезировать белок несколько рибосом…такой комплекс рибосом, называется полисомой.
Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности
Содержание:
Строение клетки
Сначала элементарная единица строения организмов получила латинское название cellula, что в переводе означает «маленькая камера». Древнегреческое слово «цитос» переводится как «ячейка». «Цитология» — название современной науки о строении и функциях разных типов клеток.
Бактерии, многие виды грибов, водорослей, простейшие животные — одноклеточные существа. Гораздо больше на Земле видов многоклеточных живых организмов. Вирусы не имеют клеточного строения, поэтому не могут быть отнесены ни к одной из названых групп. Однако для жизнедеятельности и размножения вирионы должны попасть в живые клетки.
Длительная эволюция жизни привела в далеком геологическом прошлом к появлению одноклеточных организмов. Многоклеточные возникли позже в истории Земли. Клетки у таких живых организмов преимущественно специализированные, имеют разнообразные формы, размеры и другие морфологические особенности. Они выполняют определенные функции в составе тканей и органов.
Цитологические знания появлялись, накапливались и дополнялись в течение нескольких веков. К середине XIX века исследователи сформулировали основные положения клеточной теории. Выдающийся вклад в развитие учения внесли М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов и другие ученые.
Согласно результатам исследований, для клеток характерны:
Средний диаметр структурных единиц человеческого организма — около 25 микрон (мк) или микрометров (мкм). Крупными размерами отличаются яйцеклетки — 0,15 мм. В целом, ткани тела человека содержат 200 типов «строительных блоков». Скопления клеток, сходных по структуре и функциям, образуют ткани. Последние составляют основу органов.
Органоиды клеток
Микроскопические автономные системы содержат много компонентов. Органоиды — постоянные части клетки (рис. 1). Включения возникают и исчезают в зависимости от возраста и процессов жизнедеятельности. Компоненты тесно взаимодействуют в микроскопически маленьком пространстве.
Плазматическая мембрана
Общая толщина составляет 6–10 нм. Плазматическая мембрана содержит двойной слой липидов и два слоя белков. Белковые молекулы расположены на поверхности и в толщине липидного слоя. Растительные клетки, помимо плазматической мембраны, имеют плотную клеточную стенку.
Цитоплазма
Под оболочкой клетки находится полужидкая масса, коллоид (промежуточное состояние между истинным раствором и взвесью). Цитоплазма содержит белки, липиды, углеводы, РНК, ионы. Имеются протеиновые структуры в виде микронитей и микротрубочек — цитоскелет. В цитоплазму погружены все компоненты клетки.
Ядро
Митохондрии
«Энергетические станции» клетки — овальные или округлые тельца размером от 0,5 до 7 мкм. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки (кристы), как на
Матрикс содержит рибосомы, молекулы ДНК и РНК, ферменты. Часть вырабатываемой энергии расходуется в рибосомах, где из аминокислот синтезируются белки.
Пластиды
Крупные полуавтономные органоиды клетки, обладающие собственным геномом. Пластиды покрыты 2–4 белково-липидными оболочками. Внутри имеются строма, пузырьки, кольцевая молекула ДНК, рибосомы.
Получены веские доказательства происхождения пластид в результате симбиоза древней прокариотической клетки и цианобактерий.
Эндоплазматическая сеть или ретикулум (ЭР)
Система мешочков и каналов между ними диаметром 25–30 нм, образует единое целое с плазматической мембраной и оболочкой ядра. Различают гладкий и шероховатый ЭР. Сеть предназначена для транспортировки веществ в клетке к месту использования.
Комплекс Гольджи
Органоид в виде системы мешочков и пузырьков размером 20–30 нм. Комплекс Гольджи находится вблизи ядра, необходим для образования лизосом. Последние нужны для удаления продуктов распада.
Лизосомы
Мешочки сферической формы, покрытые одной мембраной. Внутреннее содержимое богато ферментами.
Вакуоли
Мешочки и пузырьки, покрытые одной мембраной. Крупные вакуоли характерны для растительных клеток, мелкие — для животных. Содержат пигменты, питательные вещества, минеральные растворы. Различают пищеварительные, фагоцитарные и сократительные вакуоли.
Клеточный центр
Органоид, не имеющий собственной мембраны. Клеточный центр образован центросферой и двумя центриолями, содержит белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Рибосомы
Мелкие немембранные органоиды клетки. Состоят из большой и малой субъединиц. Рибосомы расположены в цитоплазме свободно или связаны с мембранами. Богаты РНК и белками.
Включения клетки могут быть жидкими и твердыми. Первые — это гранулы различных веществ. Капли жира — жидкие включения.
Если ядра нет, то организмы относятся к прокариотам (доядерным). В эволюционном плане они более древние и примитивные. Генетический материал таких клеток не отделен мембраной от цитоплазмы. Внутри расположены рибосомы. Почти не встречаются мембранные органоиды. Многие одноклеточные организмы относятся к прокариотам. Клетки, в которых хотя бы на одной стадии развития появляется ядро, — эукариотические.
Функции клеточных структур
Плазматическая мембрана ограничивает и препятствует вытеканию цитоплазмы, защищает находящиеся в ней органоиды. Оболочка клетки обладает избирательной проницаемостью. Происходит пассивный и активный транспорт веществ через микроотверстия.
Другие функции плазматической мембраны:
Пассивный транспорт через мембрану протекает без затрат энергии, в направлении от большей концентрации к меньшей. Так происходит осмотический перенос молекул воды. Активный транспорт протекает с затратами энергии, в направлении от меньшей концентрации к большей. Пример — диффузия питательных, минеральных веществ.
Клетка активно поглощает различные соединения. Если это твердые частицы, то процесс называется фагоцитоз. Поглощение капелек жидкости — пиноцитоз. Наружу через мембрану выводятся остатки веществ.
Цитоплазма объединяет органоиды и включения. Благодаря коллоидным и прочим свойствам внутреннего содержимого клетки осуществляется взаимодействие всех частей. Цитоскелет выполняет опорную функцию, способствует сохранению определенного положения органоидов в цитоплазме.
В ядре хранится наследственная информация, зашифрованная в структуре ДНК. Хроматин нужен для создания специфических для данного организма нуклеиновых кислот. Благодаря транскрипции РНК и поступлению данных в рибосомы происходит синтез белка. Ферменты нуклеоплазмы регулируют обмен аминокислот, белков, нуклеотидов. Ядро осуществляет контроль процессов жизнедеятельности клетки. Функции ядрышка — синтез одного из видов РНК.
Внутренняя мембрана митохондрии — место прикрепления ферментов для синтеза АТФ. Макроэргическое вещество необходимо для процессов жизнедеятельности. В митохондрии протекает аэробный этап дыхания, который сопровождается образованием АТФ.
Зеленая окраска хлоропластов обусловлена основным пигментом фотосинтеза. Осуществление этого процесса — основная задача пластид зеленого цвета. Световые реакции протекают на мембранах, содержащих молекулы хлорофилла. Темновые реакции фотосинтеза происходят в строме, богатой ферментами.
Хромопласты придают окраску цветкам, содержатся в плодах. Этот тип пластид обеспечивает привлечение опылителей и распространителей семян растений. Лейкопласты служат для запасания питательных веществ — крахмала, белка, масла.
В рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума происходит синтез белков. Гладкий ЭР содержит ферменты для синтеза, преобразований липидов и углеводов. Этот же тип трубочек и мешочков служит для образования лизосом, транспорта и обезвреживания токсических веществ. Растворение крупных молекул, переваривание старых клеточных структур происходит в лизосомах. Они принимают активное участие в фагоцитозе, гибели клеток.
Пищеварительные вакуоли участвуют в фагоцитозе, выделяют ненужные вещества в окружающую среду. Сократительные — обеспечивают поддержание водно-солевого баланса.
Рибосомы участвуют в сборке белковых молекул. Клеточный центр нужен для правильного распределения генетического материала при митотическом делении. Этот органоид служит для образования выростов клеток — жгутиков и ресничек (органоидов движения).
Включениями называют непостоянные компоненты клеток. Одни вещества в их составе являются запасом питания, другие — отходами жизнедеятельности.
Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности
Органоиды — относительно обособленные компоненты, обладающие специфическими функциями и особенностями строения. Основная часть генетического материала эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Центральный органоид в одиночку не в состоянии обеспечить реализацию наследственной информации. Принимают участие цитоплазма и рибосомы. Они расположены в основном на шероховатой эндоплазматической сети.
Синтезированные белки транспортируются в комплекс Гольджи, после преобразований — в те части клетки, где они нужны. Благодаря лизосомам клетки не превращаются в «свалки отходов».
Митохондрии вырабатывают энергию, необходимую для осуществления процессов в клетке. Хлоропласты у растений служат для получения исходного материала, участвующего в энергетических превращениях.
Условно все органоиды клетки делят на три группы по характеру выполняемых функций. Митохондрии и хлоропласты осуществляют превращения энергии. Рибосомы, их скопления осуществляют синтез белков. Другие образования принимают участие в синтезе и обмене веществ.
Несмотря на существующие различия, все части клетки тесно взаимодействуют. Органоиды взаимосвязаны не только в пространстве, но и химически. Связывает все части клетки цитоплазма, в ней же происходят многочисленные реакции. В результате формируется единая структурная и функциональная система.
Строение растительной клетки
Рис.1 Растительная клетка
Отличие клеточного строения растений от животных — наличие стенки, состоящей из целлюлозы, пектина, лигнина.
Под прочной оболочкой находится плазматическая мембрана, имеющей типичное строение. Есть поры, через которые осуществляется связь между соседними клетками посредством плазмодесм, цитоплазматических мостиков. Нет центриолей, характерных для животных.
Важное отличие растительных организмов — наличие пластид. Крупные хлоропласты придают частям растений зеленый цвет. Фотосинтез в зеленых пластидах — процесс автотрофного питания. Растения создают органическое вещество из воды и углекислого газа при участии солнечного света.
Оранжевая и желтая окраска обусловлена присутствием других типов пластид, красная и синяя — возникает благодаря антоцианам. Лейкопласты и хромопласты специализируются на хранении веществ.
Крупная центральная вакуоль в растительной клетке заполнена клеточным соком. Органоиду принадлежит ведущая роль в поддержании тургора, хранении полезных веществ и разрушении старых белков, отживших свое органоидов.
Строение животной клетки
Это типичные эукариотические клетки. Под плазматической мембраной находятся цитоплазма и органоиды. Клеточной стенки нет. ДНК локализована в ядре и митохондриях.
Рис.2 Животная клетка
Вакуоли в клетках животных выполняют пищеварительные и сократительные функции. Центриоли состоят из пучков микротрубочек, принимающих участие в процессе деления. В качестве органелл движения могут присутствовать реснички и жгутики. Они важны для перемещения одноклеточных животных. В организме многоклеточных создают движение жидкостей или молекул твердых веществ вдоль неподвижных клеток.
Клетка — мельчайшая единица строения многоклеточных организмов. У одноклеточных это и есть тело. Любая клетка представляет собой сложную биохимическую систему. Части или органоиды действуют как единое целое, обеспечивают жизнедеятельность, а при размножении — передачу наследственных признаков.