Що таке органоид? Будову і функції органоїдів. Органели рослинної клітини. Органели тваринної клітини

Клітина - це рівень організації живої матерії, самостійна біосистеми, яка володіє основними властивостями всього живого. Так, вона може розвиватися, розмножуватися, рухатися, адаптуватися і змінюватися. Крім цього, будь-яким клітинам властивий обмін речовин, специфічну будову, упорядкованість структур і функцій.

Наука, яка займається вивченням клітин, - це цитологія. Її предметом є структурні одиниці багатоклітинних тварин і рослин, одноклітинні організми - бактерії, найпростіші і водорості, що складаються всього з однієї клітини.

Якщо говорити про загальну організації структурних одиниць живих організмів, то вони складаються з оболонки і ядра з ядерцем. Також до їх складу входять органели клітини, цитоплазма. На сьогоднішній день високорозвинені різноманітні методи дослідження, але провідне місце займає мікроскопія, яка дозволяє вивчати будову клітин і досліджувати її основні структурні елементи.

Що таке органоид?

Органели (їх ще називають органелами) - постійні складові елементи будь-якої клітини, які роблять її цілісною і виконують певні функції. Це структури, які є життєво необхідними для підтримки її діяльності.

До органоидам відносяться ядро, лізосоми, ендоплазматична мережа і комплекс Гольджі, вакуолі і везикули, мітохондрії, рибосоми, а також клітинний центр (центросома). Сюди також відносять структури, які утворюють цитоскелет клітини (мікротрубочки і мікрофіламенти), меланосоми. Окремо слід виділити органели руху. Це вії, джгутики, міофібрили і псевдоножкі.

Всі ці структури взаємопов`язані і забезпечують скоординовану діяльність клітин. Саме тому на запитання: «Що таке органоид?» - Можна відповісти, що це компонент, який можна прирівняти до органу багатоклітинного організму.

Класифікація органоїдів

Клітини відрізняються розмірами і формою, а також своїми функціями, але при цьому вони мають схожу хімічну будову і єдиний принцип організації. При цьому питання про те, що таке органоид і які це структури, досить дискусійне. Так, наприклад, лізосоми або вакуолі іноді не відносять до клітинних органел.

Якщо говорити про класифікацію даних компонентів клітин, то виділяють немембранні і мембранні органели. Немембранні - це клітинний центр і рибосоми. Органели руху (мікротрубочки і мікрофіламенти) також позбавлені мембран.

В основі будови мембранних органел лежить наявність біологічної мембрани. Одномебранние і двумембранние органели мають оболонку з єдиною структурою, яка складається з подвійного шару фосфоліпідів і білкових молекул. Вона відокремлює цитоплазму від зовнішнього середовища, допомагає клітині зберігати форму. Варто згадати, що в клітинах рослин крім мембрани ще є і зовнішня целюлозна оболонка, що називають клітинною стінкою. Вона виконує опорну функцію.

До мембранним органеллам відноситься ЕПС, лізосоми і мітохондрії, а також лізосоми і пластиди. Їх мембрани можуть відрізнятися тільки по набору протеїнів.

Якщо говорити про функціональної здатності органел, то деякі з них здатні синтезувати певні речовини. Так, важливі органели синтезу - мітохондрії, в яких утворюється АТФ. Рибосоми, пластиди (хлоропласти) і шорстка ендоплазматична мережа відповідають за синтез білків, гладка ЕРС - за синтез ліпідів і вуглеводів.

Розглянемо будову і функції органоїдів більш докладно.

Ядро

Дана органела надзвичайно важлива, оскільки при її видаленні клітини перестають функціонувати і гинуть.

Ядро має подвійну мембрану, в якій є безліч пір. За допомогою них воно тісно пов`язується з ендоплазматичної мережею і цитоплазмою. Даний органоид містить хроматин - хромосоми, які є комплексом протеїнів і ДНК. Враховуючи це, можна сказати, що саме ядро є органели, яка відповідає за збереження основної кількості геному.

Рідка частина ядра називається каріоплазма. У ній містяться продукти життєдіяльності структур ядра. Найбільш щільна зона - ядерце, в якому розміщуються рибосоми, складні білки і РНК, а також фосфати калію, магнію, цинку, заліза і кальцію. Ядерце зникає перед поділом клітин і формується знову на останніх етапах даного процесу.

Ендоплазматична мережа (ретикулум)

ЕРС - одномембранних органоид. Він займає половину об`єму клітини і складається з канальців і цистерн, які пов`язані між собою, а також з цитоплазматичної мембраною і зовнішньою оболонкою ядра. Мембрана даного органоида має таку ж структуру, що і плазмалема. Дана структура цілісна і не відкривається в цитоплазму.

Ендоплазматичнийретикулум буває гладким і гранулярним (шорстким). На внутрішній оболонці гранулярних ЕРС розміщуються рибосоми, в яких проходить синтез протеїнів. На поверхні гладкої ендоплазматичної мережі рибосоми відсутні, але тут проходить синтез вуглеводів і жирів.

Всі речовини, які утворюються в ендоплазматичної мережі, переносяться по системі канальців і трубочок до місць призначення, де накопичуються і згодом використовуються в різних біохімічних процесах.

Враховуючи синтезує здатність ЕПС, шорсткий ретикулум розміщується в клітинах, основна функція яких - утворення протеїнів, а гладкий - в клітинах, які синтезують вуглеводи і жири. Крім цього, в гладкому ретикулуме накопичуються іони кальцію, які потрібні для нормального функціонування клітин або організму в цілому.

Треба також зазначити, що ЕРС є місцем утворення апарату Гольджі.

Лізосоми, їх функції

Лізосоми - це клітинні органели, які представлені одномембранних мішечками округлої форми з гидролитическими і травними ферментами (протеази, ліпази і нуклеази). Для вмісту лізосом характерна кисле середовище. Мембрани даних утворень ізолюють їх від цитоплазми, попереджаючи руйнування інших структурних компонентів клітин. При вивільненні ферментів лізосоми в цитоплазму відбувається саморуйнування клітини - автолиз.

Слід зазначити, що ферменти первинно синтезуються на шорсткою ендоплазматичної сітці, після чого переміщуються в апарат Гольджі. Тут вони проходять модифікацію, упаковуються в мембранні пухирці і починають відділятися, стаючи самостійними компонентами клітини - лизосомами, які бувають первинними і вторинними.

Первинні лізосоми - структури, які відокремлюються від апарату Гольджі, а вторинні (травні вакуолі) - це ті, які утворюються внаслідок злиття первинних лізосом і ендоцитозних вакуолей.

Враховуючи таку структуру та організацію, можна виділити основні функції лізосом:

• переварювання різних речовин усередині клітини;
• знищення клітинних структур, котрі не нужни;
• участь у процесах реорганізації клітин.

Вакуолі

Вакуолі - це одномембранних органели сферичної форми, які є резервуарами води і розчинених у ній органічних і неорганічних сполук. В освіті даних структур бере участь апарат Гольджі та ЕПС.

У тваринної клітині вакуоль небагато. Вони дрібні і займають не більше 5% об`єму. Їх основна роль - забезпечення транспорту речовин по всій клітці.

Вакуолі рослинної клітини великі і займають до 90% обсягу. У зрілої клітці є тільки одна вакуоль, яка займає центральне положення. Її мембрану називають тонопластом, а вміст - клітинним соком. Основні функції рослинних вакуолей - забезпечення напруги клітинної оболонки, накопичення різних сполук і відходів життєдіяльності клітини. Крім того, ці органели рослинної клітини постачають воду, необхідну для процесу фотосинтезу.

Якщо говорити про склад клітинного соку, то в нього входять такі речовини:

• запасні - органічні кислоти, вуглеводи й протеїни, окремі амінокіслоти;
• сполуки, які утворюються в процесі життєдіяльності клітин і накопичуються в них (алкалоїди, дубильні речовини і феноли) ;
• фітонциди і фітогормони;
• пігменти, за рахунок яких плоди, коренеплоди та пелюстки квітів забарвлюються у відповідний колір.

Комплекс Гольджі

Будова органоїдів під назвою «апарат Гольджі» досить просте. У клітинах рослин вони виглядають як окремі тільця з мембраною, в клітинах тварин вони представлені цистернами, канальцами і бульбашками. Структурна одиниця комплексу Гольджі - це діктіосома, яка представлена стопкою з 4-6 «цистерн» і дрібних бульбашок, що відділяються від них і є внутрішньоклітинної транспортною системою, а також можуть служити джерелом лізосом. Число диктиосом може коливатися від однієї до кількох сотень.

Комплекс Гольджі, як правило, розміщується близько ядра. У тваринних клітинах - біля клітинного центру. Основними функціями цих органел є наступне:

• секреція і накопичення протеїнів, ліпідів і сахарідов;
• модифікація органічних сполук, що надходять в комплекс Гольджі;
• даний органоид є місцем утворення лізосом.

Слід зазначити, що ЕПС, лізосоми, вакуолі, а також апарат Гольджі разом утворюють канальцеву-вакуолярної систему, яка розділяє клітку на окремі ділянки з відповідними функціями. Крім того, дана система забезпечує постійне оновлення мембран.

Мітохондрії - енергетичні станції клітини

Мітохондрії - двумембранние органели палочковидной, кулястої або ниткоподібної форми, які синтезують АТФ. Вони мають зовнішню гладку поверхню і внутрішню мембрану з численними складками, які називаються кристами. Слід зазначити, що число крист в мітохондріях може змінюватися в залежності від потреби клітини в енергії. Саме на внутрішній мембрані зосереджені численні ферментні комплекси, які синтезують аденозинтрифосфат. Тут енергія хімічних зв`язків перетворюється в макроергічні зв`язку АТФ. Крім того, в мітохондріях проходить розщеплення жирних кислот і вуглеводів з вивільненням енергії, яка накопичується і використовується на процеси росту і синтезу.

Внутрішнє середовище даних органел називається матриксом. Вона містить кільцеві ДНК і РНК, дрібні рибосоми. Цікаво, що мітохондрії - напівавтономні органели, оскільки залежать від функціонування клітини, але в той же час можуть зберігати певну самостійність. Так, вони здатні синтезувати власні білки і ферменти, а також розмножуватися самостійно.

Вважається, що мітохондрії виникли при попаданні в клітину-господаря аеробних прокаріотів, що призвело до утворення специфічного симбіотичного комплексу. Так, мітохондріальна ДНК має таку ж будову, як і ДНК сучасних бактерій, а синтез білків і в мітохондріях, і в бактеріях ингибируется однаковими антибіотиками.

Пластиди - органели рослинної клітини

Пластиди є досить великими органеллами. Вони присутні тільки в клітинах рослин і утворюються з попередників - пропластид, містять ДНК. Ці органели відіграють важливу роль в метаболізмі і відокремлені від цитоплазми подвійною мембраною. Крім цього, в них може утворюватися впорядкована система внутрішніх мембран.

Пластиди бувають трьох типів:

1. Хлоропласти - найбільш численні пластиди, що відповідають за фотосинтез, при якому утворюються органічні сполуки і вільний кисень. Дані структури мають складну будову і здатні переміщатися в цитоплазмі в бік джерела світла. Основне речовина, яка міститься в хлоропластах, - хлорофіл, за допомогою якого рослини можуть використовувати енергію сонця. Слід зазначити, що хлоропласти подібно мітохондрій є напівавтономними структурами, оскільки здатні до самостійного поділу і синтезу власних білків.
2. Лейкопласти - безбарвні пластиди, які під дією світла перетворюються на хлоропласти. Дані клітинні компоненти містять ферменти. За допомогою них глюкоза перетворюється і накопичується у формі крохмальних зерен. У деяких рослин ці пластиди здатні накопичувати ліпіди або протеїни у вигляді кристалів і аморфних тілець. Найбільше кількість лейкопластов зосереджено в клітинах підземних органів рослин.
3. Хромопласти - похідні інших двох видів пластид. У них утворюються каротиноїди (при руйнуванні хлорофілу), які мають червоний, жовтий або оранжевий колір. Хромопласти - кінцева стадія перетворення пластид. Найбільше їх у плодах, пелюстках і осінніх листках.

Рибосоми

Що таке органоид під назвою рибосома? Рибосомами називають немембранні органели, що складаються з двох фрагментів (малої та великої субодиниці). Їх діаметр становить близько 20 нм. Вони зустрічаються в клітинах всіх типів. Це органели тваринних і рослинних клітин, бактерій. Утворюються ці структури в ядрі, після чого переходять в цитоплазму, де розміщуються вільно або прикріплюються до ЕПС. Залежно від синтезують властивостей рибосоми функціонують поодинці або об`єднуються в комплекси, утворюючи полірібосоми. У даному випадку ці немембранні органели зв`язуються молекулою інформаційної РНК.

Рибосома містить 4 молекули р-РНК, які складають її каркас, а також різні білки. Основне завдання даного органоида - збір поліпептидного ланцюга, що є першою стадією синтезу протеїнів. Ті білки, які утворюються рибосомами ЕПР, можуть використовуватися усім організмом. Протеїни для потреб окремої клітини синтезуються рибосомами, які розміщуються в цитоплазмі. Слід зазначити, що рибосоми також зустрічаються в мітохондріях і пластидах.

Цитоскелет клітини

Клітинний цитоскелет утворюється микротрубочками і микрофиламентами. Микротрубочки являють собою циліндричні утворення діаметром 24 нм. Їх довжина становить 100 мкм-1 мм. Основний компонент - білок під назвою тубулін. Він нездатний до скорочення і може руйнуватися під дією колхіцину. Микротрубочки розташовуються в гіалоплазме і виконують такі функції:

• створюють еластичний, але в той же час міцний каркас клітини, який дозволяє їй зберігати форму;
• беруть участь у процесі розподілу хромосом клітини;
• забезпечують переміщення органелл;
• містяться в клітинному центрі, а також в джгутики і віях.

Мікрофіламенти - нитки, які розміщуються під плазматичноїмембраною і складаються з білка актину або міозину. Вони можуть скорочуватися, внаслідок чого йде переміщення цитоплазми або випинання клітинної мембрани. Крім того, дані компоненти беруть участь в утворенні перетяжки при поділі клітини.

Клітинний центр (центросома)

Дана органела складається з 2 центриолей і центросфери. Центриоль циліндричної форми. Її стінки утворюються трьома микротрубочками, які зливаються між собою за допомогою поперечних зшивок. Центриоли розташовуються парами під прямим кутом один до одного. Слід зазначити, що клітини вищих рослин позбавлені даних органоїдів.

Основна роль клітинного центру - забезпечення рівномірного розподілу хромосом під час клітинного поділу. Також він є центром організації цитоскелету.

Органели руху

До органоидам руху відносять вії, а також джгутики. Це мініатюрні вирости у вигляді волосків. Джгутик містить 20 мікротрубочок. Його основа розміщується в цитоплазмі і називається базальним тільцем. Довжина джгутика становить 100 мкм або більше. Джгутики, які мають всього 10-20 мкм, називаються віями. При ковзанні мікротрубочок вії і джгутики здатні коливатися, викликаючи рух самої клітини. У цитоплазмі можуть міститися скоротливі фібрили, які називаються миофибриллами - це органели тваринної клітини. Міофібрили, як правило, розміщуються в міоцитах - клітинах м`язової тканини, а також у клітинах серця. Вони складаються з більш дрібних волокон (протофібрілл).

Слід зазначити, що пучки міофібрил складаються з темних волокон - це анізотропні диски, а також світлих ділянок - це ізотропні диски. Структурна одиниця міофібрили - саркомер. Це ділянка між анізотропним і ізотропним диском, який має Актинові і міозіновие нитки. При їх ковзанні відбувається скорочення саркомера, що призводить до руху всього м`язового волокна. При цьому використовується енергія АТФ і іони кальцію.

За допомогою джгутиків рухаються найпростіші і сперматозоїди тварин. Вії є органом руху інфузорії-туфельки. У тварин і людини вони покривають повітроносні дихальні шляхи і допомагають позбавлятися від дрібних твердих частинок, наприклад, від пилу. Крім цього, існують ще псевдоножкі, які забезпечують амебоидное рух і є елементами багатьох одноклітинних і клітин тварин (наприклад, лейкоцитів).

Більшість рослин не можуть переміщатися в просторі. Їх руху полягають у зростанні, переміщеннях листя і зміни потоку цитоплазми клітин.

Висновок

Незважаючи на все розмаїття клітин, всі вони мають схожу структуру та організацію. Будову і функції органоїдів характеризуються ідентичними властивостями, забезпечуючи нормальне функціонування як окремої клітини, так і всього організму.

Цю закономірність можна виразити таким чином.

Таблиця «Органела клітини еукаріот»

Якщо зробити висновки, то можна сказати, що існують незначні відмінності між тваринної і рослинної кліткою. При цьому функціональні особливості та будову органоїдів (таблиця, зазначена вище, підтверджує це) має загальний принцип організації. Клітка функціонує як злагоджена і цілісна система. При цьому функції органоїдів взаємопов`язані і спрямовані на оптимальну роботу і підтримку життєдіяльності клітини.