КЛІТИННІ ОРГАНЕЛИ В КЛІТИНАХ ТВАРИН І РОСЛИН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

В органелах клітин є структурами , які складають клітини - в якості «малих тіл» - вони виконують, метаболічні, синтетичний структурні функції виробництва і споживання енергії.

Ці структури містяться в клітинній цитоплазмі і взагалі всі еукаріотичні клітини складаються з базового набору внутрішньоклітинних органел. Їх можна диференціювати між мембранозними (у них плазматична мембрана) та немембранозними (у них відсутні плазматичні мембрани).

Джерело: pixabay.com

Кожна органела має унікальний набір білків, які зазвичай знаходяться на мембрані або всередині органели.

Є органели, що відповідають за розподіл та транспортування білків (лізосоми), інші виконують метаболічну та біоенергетичну функції (хлоропласти, мітохондрії та пероксисоми), клітинну структуру та рух (нитки та мікротрубочки), є й такі, що є частиною поверхні клітина (плазматична мембрана та клітинна стінка).

У клітинах прокаріотів відсутні мембранні органели, тоді як в еукаріотичних клітинах ми можемо знайти обидва типи органел. Ці структури також можна класифікувати за їх функцією в клітині.

Органели: перетинчасті та немембранні

Мембранові органели

Ці органели мають плазматичну мембрану, яка дозволяє відокремити внутрішнє середовище від цитоплазми клітин. Мембрана має везикулярну і трубчасту форму і може бути плісерована як у гладкому ендоплазматичному ретикулумі, так і складена в органелу, як у мітохондріях.

Така організація плазматичної мембрани в органелах дає змогу збільшити їх поверхню, а також сформувати внутрішньоклітинні підрозділи, де зберігаються або секретуються різні речовини, такі як білки.

Серед мембранних органел ми знаходимо такі:

-Мембрана клітин, яка розмежовує клітину та інші клітинні органели.

-Високий ендоплазматичний ретикулум (RER) - місце, де відбувається синтез білка та модифікація щойно синтезованих білків.

-Гладкий ендоплазматичний ретикулум (REL), де синтезуються ліпіди та стероїди.

-Гольджі апарат, модифікує та упаковує білки та ліпіди для транспорту.

-Ендосоми, беруть участь у ендоцитозі, а також класифікують та перенаправляють білки до їх кінцевих пунктів призначення.

-Лізосоми, містять травні ферменти та беруть участь у фагоцитозі.

-Транспортувати везикули, перекладати матеріал та брати участь в ендоцитозі та екзоцитозі.

-Митохондрії та хлоропласти виробляють АТФ, забезпечуючи клітину енергією.

-Пероксисоми, що беруть участь у виробництві та деградації H ₂ O ₂ та жирних кислот.

Немембранозні органели

Ці органели не мають плазматичної мембрани, яка б визначала їх, і в них ексклюзивні білки, як правило, самостійно збираються в полімери, що входять до структурних елементів цитоскелету.

Серед немембранозних цитоплазматичних органел ми знаходимо:

-Мікротрубочки, що складають цитоскелет разом з актиновими мікрофіламентами та проміжними нитками.

-Фламенти, входять до складу цитоскелету і класифікуються на мікрофіламенти та проміжні нитки.

-Центріолі, циліндричні структури, з яких випливають базальні тіла війок.

-Рибосоми, беруть участь у синтезі білка і складаються з рибосомної РНК (рРНК).

Органели в клітинах тварин

Тваринна клітина (Джерело: Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) похідна робота: Mel 23 розмова через Wikimedia Commons)

Тварини здійснюють щоденну діяльність із захисту, годування, травлення, руху, розмноження і навіть загибелі. Багато з цих заходів також здійснюються всередині клітин, що складають ці організми, і здійснюються клітинними органелами, що складають клітину.

Взагалі всі клітини організму мають однакову організацію і використовують подібні механізми для здійснення всієї своєї діяльності. Однак деякі клітини можуть настільки спеціалізуватися на одній або декількох функціях, що вони відрізняються від інших тим, що мають більшу кількість або розмір певних клітинних структур або регіонів.

У клітинах можна диференціювати дві основні області або відділи: ядро, яке є найвидатнішим органеллю еукаріотичних клітин, і цитоплазму, що містить інші органели та деякі включення в цитоплазматичному матриці (наприклад, розчинники та органічні молекули).

Основні

Ядро є найбільшою органелою в клітині і являє собою найвидатнішу характеристику еукаріотичних клітин, будучи тим, що відрізняє їх від клітин прокаріотів. Він добре розмежований двома ядерними мембранами або оболонками, що мають пори. Всередині ядра знаходиться ДНК у вигляді хроматину (конденсованого та розслабленого) та ядерця.

Ядерні мембрани дозволяють виділяти внутрішню частину ядра клітинної цитоплазми, крім того, що вона служить будовою та опорою зазначеної органели. Цей конверт складається із зовнішньої та внутрішньої мембрани. Функція ядерної оболонки полягає в тому, щоб запобігти проходженню молекул між ядерними нутрощами і цитоплазмою.

Порові комплекси в ядерних мембранах дозволяють вибірково проходити білки та РНК, зберігаючи внутрішній склад ядра стабільним, а також виконуючи ключову роль у регуляції експресії генів.

Клітинний геном міститься в цих органелах, саме тому він слугує сховищем генетичної інформації клітини. Транскрипція та обробка РНК та реплікація ДНК відбуваються всередині ядра, і лише трансляція відбувається за межами цього органели.

Плазматична мембрана

Пластична мембрана

Плазма або клітинна мембрана - це структура, що складається з двох шарів амфіпатичних ліпідів, з гідрофобною та гідрофільною частиною (ліпідний двошаровий) та деякими білками (інтегральна мембрана та периферія). Ця структура є динамічною і бере участь у різних фізіологічних та біохімічних процесах у клітинах.

Плазматична мембрана відповідає за те, щоб утримувати клітинні нутрощі від навколишнього середовища. Він контролює проходження всіх речовин і молекул, які потрапляють і виходять з клітини за допомогою різних механізмів, таких як проста дифузія (на користь градієнта концентрації) та активний транспорт, де необхідні транспортні білки.

Грубий ендоплазматичний ретикулум

Ендоплазматичний ретикулум складається з мережі канальців і мішків (цистерн), які оточені мембраною, що виходить від ядра (зовнішня ядерна мембрана). Це також одна з найбільших органел у клітинах.

Шорсткий ендоплазматичний ретикулум (RER) має велику кількість рибосом на своїй зовнішній поверхні, а також містить везикули, що поширюються на апарат Гольджі. Він входить до системи синтезу білка клітини. Синтезовані білки переходять у резервуари RER, де вони трансформуються, накопичуються та транспортуються.

Секреторні клітини і клітини з великою кількістю плазматичної мембрани, такі як нейрони, мають добре розвинений шорсткий ендоплазматичний ретикулум. Рибосоми, що складають RER, відповідають за синтез секреторних білків і білків, що складають інші клітинні структури, такі як лізосоми, апарат Гольджі та мембрани.

Гладкий ендоплазматичний ретикулум

Гладкий ендоплазматичний ретикулум (REL) бере участь у синтезі ліпідів і не має пов'язаних з мембраною рибосом. Він складається з коротких канальців, що мають трубчасту структуру. Він може бути окремим від RER або бути його розширенням.

Клітини, пов'язані з синтезом ліпідів та стероїдною секрецією, мають високорозвинені РЕЛ. Ця органела також бере участь у процесах детоксикації та кон'югації шкідливих речовин, будучи високо розвиненими в клітинах печінки.

У них є ферменти, які модифікують такі гідрофобні сполуки, як пестициди та канцерогени, перетворюючи їх у водорозчинні продукти, які легко руйнуються.

Апарат Гольджі

В апарат Гольджі надходять білки, синтезовані та модифіковані в ендоплазматичному ретикулумі. У цій органелі ці білки можуть зазнавати інших модифікацій, щоб остаточно транспортуватися до лізосом, плазматичних мембран або призначених для секреції. Глікопротеїни та сфінгомієлін синтезуються в апараті Гольджі.

Ця органела складається з деяких видів мішків, оточених мембраною, відомою як цистерни, і вони містять супутні везикули. Клітини, які виділяють білки шляхом екзоцитозу, і ті, що синтезують мембранні та мембранні асоційовані білки, мають високоактивний апарат Гольджі.

Будова та функції апарату Гольджі представляють полярність. Найближча до RER ділянка називається мережею cis-Golgi (CGN) і має опуклу форму. Білки з ендоплазматичного ретикулума потрапляють в цю область для транспортування всередині органели.

Стек Гольджі становить середню область органели і там відбувається метаболічна діяльність цієї структури. Область дозрівання комплексу Гольджі відома як транс-Гольджі мережа (TGN), вона має увігнуту форму і є точкою організації та розподілу білків до їх кінцевих напрямків.

Лізосоми

Частина клітини, включаючи лізосому

Лізосоми - це органели, які містять ферменти, здатні руйнувати білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи та ліпіди. Вони в основному являють собою клітину травної системи, деградуючи біологічні полімери, захоплені ззовні клітини, та власні продукти клітини (автофагія).

Хоча вони можуть бути різної форми та розміру, залежно від продукту, відзнятого для травлення, ці органели, як правило, є щільними кулястими вакуолями.

Частинки, захоплені ендоцитозом, транспортуються до ендосом, які згодом дозрівають у лізосоми шляхом агрегації кислотних гідролаз з апарату Гольджі. Ці гідролази відповідають за руйнування білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів та ліпідів.

Пероксисоми

Графічне зображення пероксисоми.
Джерело: Rock 'n Roll

Пероксисоми - це невеликі органели (мікротіла) з простою плазматичною мембраною, які містять окислювальні ферменти (пероксидази). Реакція окислення, проведена цими ферментами, виробляє перекис водню (H ₂ O ₂ ).

У цих органелах каталаза відповідає за регулювання та перетравлення H ₂ O _2, контролюючи її клітинну концентрацію. Клітини печінки та нирок мають значну кількість пероксисом, вони є основними центрами детоксикації в організмі.

Кількість пероксисом, що містяться в клітині, регулюється у відповідь на дієту, споживання певних препаратів та у відповідь на різні гормональні подразники.

Мітохондрії

Мітохондрії. Знято та відредаговано з: LadyofHats.

Клітини, які споживають і генерують значну кількість енергії (наприклад, смугасті м’язові клітини), мають велику кількість мітохондрій. Ці органели відіграють вирішальну роль у виробленні метаболічної енергії в клітинах.

Вони відповідають за виробництво енергії у вигляді АТФ від деградації вуглеводів та жирних кислот, через процес окислювального фосфорилювання. Вони також можуть бути охарактеризовані як мобільні генератори живлення, здатні рухатися по клітині, забезпечуючи необхідну енергію.

Мітохондрії характеризуються тим, що містять власну ДНК і можуть кодувати тРНК, рРНК та деякі мітохондріальні білки. Більша частина мітохондріальних білків перекладається на рибосоми та транспортується до мітохондрій дією специфічних сигналів.

Збірка мітохондрій включає білки, кодовані їхнім власним геном, інші білки, закодовані в ядерному геномі, та білки, імпортовані з цитозолу. Кількість цих органел збільшується діленням під час інтерфази, хоча ці поділи не синхронізовані з клітинним циклом.

Рибосоми

Рибосоми - це невеликі органели, які беруть участь у синтезі білка. Вони складаються з двох субодиниць, накладених одна на одну, що містять білки та РНК. Вони відіграють важливу роль у побудові поліпептидних ланцюгів під час трансляції.

Рибосоми можуть бути вільними в цитоплазмі або пов'язані з ендоплазматичним ретикулумом. Беручи активну участь у синтезі білків, вони зв'язуються мРНК в ланцюгах до п'яти рибосом, званих полірібосомами. Клітини, що спеціалізуються на синтезі білка, мають велику кількість цих органел.

Органели в рослинних клітинах

Морфоанатомія рослинної клітини (Джерело: Ævar Arnfjörð Bjarmason / галерея через Wikimedia Commons)

Більшість описаних раніше органел (ядро, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, рибосоми, плазматична мембрана та пероксисоми) є частиною рослинних клітин, де вони в основному виконують ті ж функції, що і в клітинах тварин.

Основними органелами рослинних клітин, що відрізняють їх від інших організмів, є пластиди, вакуолі та клітинна стінка. Ці органели оточені цитоплазматичною мембраною.

Клітинна стінка

Клітинна стінка - це глюкопротеїнова мережа, яка існує практично у всіх клітинах рослин. Він відіграє важливу роль у клітинному обміні речовин і молекул і в циркуляції води на різних відстанях.

Ця структура складається з целюлози, геміцелюлози, пектинів, лігніну, суберину, фенольних полімерів, іонів, води та різних структурних та ферментативних білків. Ця органела зароджується в цитокінезі шляхом вставки клітинної пластинки, яка є перегородкою, утвореною злиттям везикул Гольджі в центрі мітотичної фігури.

Складні полісахариди клітинної стінки синтезуються в апараті Гольджі. Клітинна стінка, також відома як позаклітинний матрикс (ECM), не тільки надає клітині в'язкість і певні форми, але й бере участь у таких процесах, як ріст клітин, диференціювання та морфогенез та реакції на стимули навколишнього середовища.

Вакуолі

Вакуолі - одна з найбільших органел, присутніх у клітинах рослин. Вони оточені простою мембраною і мають форму мішків, що зберігають воду та резервні речовини, такі як крохмаль та жири чи відходи речовин та солі. Вони складаються з гідролітичних ферментів.

Вони втручаються в процеси екзоцитозу та ендоцитозу. Білки, що транспортуються з апарату Гольджі, потрапляють у вакуолі, які беруть на себе функцію лізосом. Вони також беруть участь у підтримці тургорного тиску та осмотичного балансу.

Пластиди

Пластиди - органели, оточені подвійною мембраною. Їх класифікують на хлоропласти, амілопласти, хромопласти, олеїнопласти, протеїнопласти, пропласти та етіопласти.

Ці органели є напівавтономними, оскільки містять власний геном, відомий як нуклеоїд в матриці або стромі органели, а також механізми реплікації, транскрипції та трансляції.

Пластиди виконують різні функції рослинних клітин, такі як синтез речовин та зберігання поживних речовин та пігментів.

Види пластид

Хлоропласти вважаються найважливішими пластидами. Вони є одними з найбільших органел у клітинах і зустрічаються в різних регіонах всередині нього. Вони присутні в зелених листках і тканинах, містять хлорофіл. Вони втручаються у захоплення сонячної енергії та фіксацію атмосферного вуглецю в процесі фотосинтезу.

-Амілопласти знаходяться в запасних тканинах. У них не вистачає хлорофілу і повно крохмалю, який служить сховищем для них, а також бере участь у гравітропному сприйнятті в кореневій шапці.

-Хромопласти зберігають пігменти під назвою каротини, які асоціюються з помаранчевим та жовтим забарвленнями осіннього листя, квітів та плодів.

-Олейнопласти зберігають олії, тоді як протеїнопласти зберігають білки.

-Пропластидії - це невеликі пластиди, що знаходяться в меристематичних клітинах коренів і стебел. Їх функція не дуже чітка, хоча, як вважають, вони є попередниками інших пластид. Реформація пропластидів пов’язана з повторною диференціацією деяких зрілих пластид.

-Етіопласти зустрічаються в сім’ядолях рослин, вирощених у темний час доби. При впливі світла вони швидко диференціюються в хлоропласти.

Список літератури

1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Вступ до клітинної біології. Panamerican Medical Ed.
2. Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D., & Sharrack, B. (2004). Основи нервової системи. Ельзев'є,
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Клітина. (с. 397-402). Марбан.
4. Флорес, RC (2004). Біологія 1. Редакція Progreso.
5. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Клітинна та молекулярна біологія. Мексика. Редакційна Пірсон освіта.
6. Лодіш, Х., Берк, А., Зіпурський, С. Л., Мацудайра, П., Балтімор, Д., Дарнелл, Дж. (2003). Молекулярна клітинна біологія. П’яте видання. Нью-Йорк: WH Freeman.
7. Маглуар, К. (2012). Зламування іспиту з біології AP. Огляд Прінстона.
8. Пірс, BA (2009). Генетика: концептуальний підхід. Panamerican Medical Ed.
9. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Гістологія. Редакція Médica Panamericana.
10. Сандовал, Е. (2005). Методи, застосовані для вивчення анатомії рослин (т. 38). УНАМ.
11. Шеффлер, І. (2008). Мітохондрії. Друге видання. Вілі
12. Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2015). Біологія: Єдність і різноманітність життя. Нельсон Освіта.
13. Стілле, Д. (2006). Клітини тварин: найменші одиниці життя. Дослідження науки.
14. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Вступ до мікробіології. Panamerican Medical Ed.