3 Основные клеточные органеллы и их функции.

К основным клеточным органеллам относятся: митохондрии; эндоплазматический ретикулум; пластинчатый комплекс Гольджи; рибосома; также относятся некоторые постоянные структуры цитоплазмы, лишенные мембран: микротрубочки; микрофиламенты; центриоль.

Митохондрии – органеллы размером с бактерию, являются силовыми станциями эукариотических клеток, мобилизующими энергию окисления пищи на образование АТФ. Они представляют собой структуры округлой или палочковидной формы толщиной от 1 до 5 мкм, длиной 5-10 мкм (рис.1).

Рисунок 1 – Митохондрия Рисунок 2 - Пластинчатый комплекс Гольджи

В большинстве животных клеток их количество колеблется от 150 до 1500, однако в женских половых клетках их число достигает сотен тысяч.

Их оболочка состоит из двух мембран, различающихся по молекулярному составу, набору ферментов и функциям. Внутренняя мембрана образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой формы (тубулы). Пространство, ограниченное внутренней мембраной образует матрикс органеллы, в котором обнаруживаются зерна диаметром 20-30 нм, содержащие соли кальция и магния, полисахариды, например, гликоген.

В матриксе находится собственный аппарат биосинтеза белка митохондрии. Он представлен 2-6 копиями кольцевойДНК, лишенной гистонов, рибосомами, набором т-РНК и ферментами редупликации ДНК, транскрипции и трансляции наследственной информации. По основным свойствам, структуре, размерам и организации собственного наследственного материала этот аппарат сходен с таким же аппаратом у прокариот и отличается от аппарата биосинтеза белка у эукариотических клеток. Все эти данные позволили выдвинуть гипотезу о симбиотическом происхождении митохондрий. С другой стороны, нуклеотидные и аминокислотные последовательности рРНК, тРНК и большинства белков митохондрии закодированы в ДНК клеточного ядра и образуются вне органеллы, в цитоплазме.

Основная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из органических веществ энергии путем их окисления и накоплении энергии в биологически утилизируемой форме в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). В осуществлении энергетической функции участвуют все структурные компоненты митохондрии, но ведущая роль принадлежит внутренней мембране. Побочными функциями митохондрий являются синтез стероидных гормонов и некоторых аминокислот (глутаминовой).

Эндоплазматический ретикулум – это сеть переплетающихся пузырьков и окруженных мембранами полостей самой различной формы и величины. Выделяют 2 разновидности: шероховатая (гранулярная) и гладкая (агранулярная). Мембраны шероховатой эндоплазматической сети с цитоплазматической стороны тесно усажены гранулами и рибосомами, которые, служат местом белкового синтеза. Основная функция лишенного рибосом гладкого эндоплазматического ретикулума заключается в метаболизме липидов. Однако стоит отметить, что функции эндоплазматической сети до конца не выяснены.

Пластинчатый комплекс Гольджи – это система ограниченных мембранами пузырьков с достаточно характерной организацией, расположением и функцией, что позволяет считать его особой клеточной органеллой.

Комплекс Гольджи образован совокупностью диктиосом – от нескольких десятков до нескольких тысяч на клетку (рис. 2). Диктиосомa представлена стопкой из 3 – 12 уплощенных дискообразных цистерн, от краев которых отшнуровываются пузырьки.

В пластинчатом комплексе образуются первичные лизосомы, которые представляют собой пузырьки диаметром до 2 мкм, они содержат набор ферментов кислых гидролаз, катализирующих гидролитическое (в водной среде) расщепление нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов. Лизосомы имеют оболочку из одной мембраны, покрытой иногда снаружи волокнистым слоем белка. Функция лизосом — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и структур.

В цистернах диктиосом синтезируются полисахариды, образуются комплексы этих соединений с белками (гликопротеиды) и жирами (гликолипиды), которые затем можно обнаружить в гликокаликсе плазмолеммы.

Рибосома имеет размер порядка 30 нм и состоит из двух субчастиц. На матричной РНК одновременно могут находиться несколько рибосом, образующих, наподобие нитки бус, полисому, которые служат местом активного синтеза белка. Они свободно располагаются в основном веществе цитоплазмы или прикреплены к мембранам шероховатой цитоплазматической сети.

Постоянные структуры цитоплазмы, лишенные мембран:

Микротрубочки – трубчатые образования различной длины диаметром 4 нм, которые обнаруживаются в свободном состоянии в цитоплазме или как структурные элементы центриолей, митотического веретена, жгутиков и ресничек

Микрофиламенты - длинные, тонкие образования, обнаруживаемые по всей цитоплазме, но нередко концентрирую­щиеся под плазмолеммой и вблизи ядерной оболочки.

Центриоль имеет вид полого цилиндра диаметром около 150 нм и длиной 300—500 нм. Ее стенка образована 27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. В функцию центриолей входит образование нитей митотического веретена. Они поляризуют процесс деления клетки, обеспечивая закономерное расхождение хроматид (дочерних хромосом) в анафазе митоза.

Таким образом, клетка представляет собой систему, включающую специализированные структурные образования и две несмешивающиеся друг с другом фазы:

- водную фазу со всеми переходами от жидкого до твердого состояния, называемую цитоплазматическим матриксом или основным веществом,

- мембранную систему – относительно жидкую липопротеидную фазу, пронизывающую цитоплазматический матрикс.