§ 8 Органоиды клетки и их функции

Все органоиды клеток делятся на две группы: мембранные и немемб­ранные.

Большинство внутриклеточных структур принадлежит к мембранным орга­ноидам, у которых содержимое отделено от цитоплазмы биологическими мем­бранами. К ним относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, мито­хондрии, лизосомы, пластиды. Немембранными органоидами, которые образо­ваны без участия мембран, являются рибосомы, микротрубочки, клеточный центр. Все названные органоиды имеются в клетках эукариот. В клетках прока­риот содержатся лишь рибосомы. Рассмотрим кратко строение и функции ор­ганоидов.

Мембранные органоиды

Эндоплазматическая сеть — это сложная система в виде трубочек, мешоч­ков, плоских цистерн разных размеров. Они объединены в единую замкнутую полость и отграничены от содержимого цитоплазмы биологической мембра­ной, образующей многочисленные складки и изгибы. Из плоских цистерн в клет­ках растений образуются вакуоли.

Эндоплазматическая сеть разделяет цитоплазму на отдельные отсеки, в которых одновременно могут проходить различные химические процессы, не мешая друг другу. Различают шероховатую и гладкую эндоплазматическую сеть. «Шероховатость» вызвана многочисленными рибосомами, усеивающи­ми поверхность мембран, где происходит процесс синтеза белков в клетке. Гладкая эндоплазматическая сеть синтезирует различные липиды и углево­ды. Эндоплазматическая сеть не только синтезирует и накапливает в своих цистернах различные вещества, но и участвует в их внутриклеточной транспор­тировке.

Комплекс Гольджи состоит из цистерн, трубчатых структур, вакуолей и транспортных пузырьков. В клетке может быть один комплекс или несколь­ко. Его основная функция — накопление и «упаковка» химических соединений, синтезируемых в клетке. Комплекс Гольджи взаимодействует с эндоплазматической сетью, получая от нее новообразованные белки и другие выделяемые клеткой вещества. В структурах комплекса Гольджи эти вещества накапливают­ся, сортируются и могут долгое время храниться в цитоплазме как запас, пока клетка их не востребует.

Лизосома (от греч. lysis — «растворение» и soma — «тело») — округлый од­ноцветный органоид. Лизосомы наполнены специальными пищеварительны­ми ферментами. Основная функция лизосом — внутриклеточное пищеварение. Продукты переваривания поступают в цитоплазму клетки.

Обычно лизосомы сливаются с вакуолью, содержащей пищевые частицы. В результа­те в клетке образуется так называемая пищеварительная вакуоль. В ней и происходит переваривание. Ферменты, встречающиеся в лизосомах, способны разрушить прак­тически любые природные полимерные органические соединения. При помощи лизосом разрушаются отмирающие части клетки или различные чужеродные вещества, проникшие в клетку. Они могут участвовать в удалении целых клеток, межклеточного вещества, органа или его частей (например, разрушение хвоста у головастиков, раз­жижение тканей в очаге воспаления).

Митохондрия (от греч. mitos — «нить» и chondrion — «зернышко», «крупин­ка») — небольшой органоид овальной формы. Стенка митохондрий образована двумя мембранами — наружной и внутренней. Внутренняя мембрана образует много складок, называемых кристами. Митохондрии имеют собственную ДНК и способны к делению. Эти органоиды участвуют в процессах клеточного кис­лородного дыхания и преобразуют энергию, которая при этом освобождается, в форму, доступную для использования другими структурами клетки. Поэтому митохондрии часто называют энергетическими станциями клетки.

Пластида (греч. plastides — «создающий») — органоид, свойственный только растительным клеткам. Различают три вида пластид в зависимости от окраски: зеленые — хлоропласты, желтые и оранжевые — хромопласты и бесцветные — лейкопласты. Цвет пластид придает характерную зеленую или красно-желтую окраску клетке и органам растений. Зеленый цвет хлоропластов обусловливает пигмент хлорофилл — главный фотосинтезирующий пигмент. В хлоропластах на свету осуществляется процесс фотосинтеза. По строению пластиды сходны с митохондриями — они также окружены двойной мембраной, причем внутренняя образует много складчатых выростов, собранных в стоп­ки — граны. Как и митохондрии, пластиды содержат собственную ДНК и спо­собны к делению.

Немембранные органоиды

Рибосома (от «рибонуклеиновая кислота» и греч. soma — «тело») — органо­ид, выполняющий «сборку» полимерной молекулы белка. Количество рибосом в клетке огромно — от 10 тысяч у прокариот до многих сотен тысяч у эукариот. Каждая рибосома образуется из двух частей (субъединиц) — большой и малой, состоящих из четырех молекул РНК и нескольких молекул белков. У эукариот рибосомы встречаются не только в цитоплазме, но и в митохондриях и хлоро­пластах. Функция рибосом — синтез белка. Обычно они объединяются в груп­пы, так называемые полисомы (греч. polys — «многочисленный»).

Микротрубочка — полая цилиндрическая структура. Микротрубочки под­держивают форму клетки — создают цитоскелет. Они связаны с цитоплазматической и ядерной мембранами, обеспечивают движение внутриклеточных структур. Кроме того, микротрубочки входят в состав органоидов движения — ресничек и жгутиков, характерных для некоторых клеток (например, инфузорий, спер­матозоидов). Они также входят в состав клеточного центра, играя важную роль в клеточном движении: «растаскивают» хромосомы в ходе деления клетки.

Несмотря на свои чрезвычайно малые размеры, клетка является слож­ной биологической системой. Типичной клетки не существует, но у всего многообразия клеток много общего.

Сравнивая клетки растений, животных и бактерий, можно увидеть их об­щие черты (см. рис. 10, 11).

1. Поясните, почему органоиды называют специализированными структурами клетки.

2*. Докажите, что клетка — это элементарная живая система (биосис­тема).

3*. Вы узнали, что клеткам эукариот и прокариот свойственны сход­ные черты. О чем свидетельствует этот факт?

Лабораторная работа № 1 (см. Приложение, с. 229).