Основные органеллы клетки и их функции

Разница между клеточными органеллами и клеточными включениями

Определение

Органеллы клетки относятся к связанным с мембраной компартментам или структурам в клетке, которая выполняет особую функцию, в то время как клеточные включения относятся к неживому материалу в протоплазме клетки, таким как пигментные гранулы, жировые капли или питательные вещества. Это основное различие между клеточными органеллами и клеточными включениями.

Вхождение

Кроме того, клеточные органеллы встречаются исключительно у эукариот, тогда как клеточные включения встречаются как в эукариотических, так и в прокариотических клетках.

Жизнь / неживых

Клеточные органеллы являются живыми компонентами, тогда как клеточные включения неживые

Это важное различие между клеточными органеллами и клеточными включениями

Мембранно-связанная или нет

Другое различие между клеточными органеллами и клеточными включениями заключается в том, что клеточные органеллы представляют собой мембраносвязанные структуры, в то время как клеточные включения не заключены в мембраны.

переписка

Клеточные органеллы выполняют уникальную функцию внутри клетки, в то время как клеточные включения образуются в результате функционирования клеточных органелл. Следовательно, клеточные включения в основном служат отсеками для хранения.

Биохимические реакции

Процесс биохимической реакции также объясняет разницу между клеточными органеллами и клеточными включениями. То есть; уникальные биохимические реакции происходят внутри клеточных органелл, в то время как клеточные включения содержат конечные продукты этих биохимических реакций.

Саморепликацию

Саморепликация — это еще одно различие между клеточными органеллами и клеточными включениями. Клеточные органеллы являются самореплицирующимися, в то время как клеточные включения не являются самореплицирующимися.

Примеры

Клеточные органеллы включают ядро, митохондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, центриоли, микротрубочки, филаменты и т. Д. Являются клеточными органеллами, в то время как клеточные включения включают пигменты, гранулы гликогена и липидов и различные секреторные продукты.

Заключение

Клеточные органеллы представляют собой мембраносвязанные структуры, которые подвергаются уникальным биохимическим реакциям внутри клетки. Некоторые клеточные органеллы включают ядро, митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и т. Д. С другой стороны, клеточные включения хранят побочные продукты клеточных органелл и питательные вещества, включая гликоген, липиды и секреторные продукты. Следовательно, основное различие между клеточными органеллами и клеточными включениями заключается в их структуре и функции.

§ 10. Клеточная теория. Общий план строения клетки

Общий план строения клеток. Все клетки имеют единый принцип организации. Содержимое каждой из них отделено от внеклеточной среды цитоплазматической мембраной (плазмалеммой), а внутри находится цитоплазма с различными органоидами и генетический материал в виде ДНК. Однако в связи с особенностями строения клеток все клеточные формы жизни делятся на две группы — прокариоты, или доядерные, и эукариоты, или ядерные.

Как вы знаете, к прокариотам относятся бактерии, а к эукариотам — протисты, грибы, растения и животные. Клетки прокариот устроены сравнительно просто. Такие клетки не имеют ядра, их генетический материал (ДНК) находится непосредственно в цитоплазме. В эукариотических клетках есть ядро, отделенное от цитоплазмы двойной мембраной. Именно в нем содержатся молекулы ДНК.

Основными структурными компонентами клеток являются поверхностный аппарат, цитоплазма, а у эукариот также ядро (рис. 10.3, 10.4).

Поверхностный аппарат клетки является барьером, отделяющим ее содержимое от внеклеточной среды. Он обеспечивает обмен веществ, взаимодействие клетки с внешней средой и окружающими клетками. Поверхностный аппарат состоит из цитоплазматической мембраны и надмембранного комплекса.

Цитоплазматическая мембрана — основная часть поверхностного аппарата, характерная для всех клеток. Надмембранный комплекс клеток бактерий, грибов, растений и многих водорослей представлен прочной клеточной стенкой. Она обеспечивает защиту от внешних воздействий, придает клетке определенную форму. Надмембранным комплексом клеток животных является гликокаликс — тонкий слой, который состоит из молекул олиго- и полисахаридов, связанных с белками и липидами цитоплазматической мембраны.

Цитоплазма — это все внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра, ограниченное цитоплазматической мембраной. Цитоплазма состоит из жидкой части — гиалоплазмы и погруженных в нее цитоскелета и органоидов. Гиалоплазма представляет собой раствор, содержащий различные органические и неорганические вещества. Она объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие.

Цитоскелет эукариот является механическим каркасом цитоплазмы, обеспечивающим поддержание и изменение формы клеток, внутриклеточные движения и т. п. Долгое время считалось, что цитоскелетом обладают только эукариотические клетки, однако на сегодняшний день установлено, что он имеется и в прокариотических.

Органоиды (органеллы) — постоянные специализированные структуры цитоплазмы, которые осуществляют определенные функции, жизненно необходимые для клетки. В зависимости от строения выделяют немембранные, одномембранные и двумембранные органоиды. Мембранные органоиды характерны только для клеток эукариот.

Немембранными органоидами являются рибосомы, клеточный центр, миофибриллы, *жгутики и реснички*. К одномембранным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли, к двумембранным — митохондрии и пластиды.

Ядро — важнейшая структура эукариотической клетки, ее информационный центр. В ядре содержатся молекулы ДНК, обеспечивающие хранение и реализацию наследственной информации, а также ее передачу дочерним клеткам при делении.

*Необязательными компонентами клетки являются включения. Они могут появляться и исчезать в зависимости от внешних условий и характера обмена веществ. Включения могут находиться непосредственно в гиалоплазме или внутри органоидов, например вакуолей. Выделяют несколько типов включений. Трофические включения представляют собой запасные питательные вещества — капли липидов, крахмальные зерна, гранулы гликогена и т. д. Секреторными включениями называют биологически активные вещества, которые синтезируются клеткой и подлежат выведению из нее (гормоны, некоторые ферменты, слизь и др.). Пигментные включения придают клеткам определенную окраску, как, например, гранулы меланина. К экскреторным включениям относят такие конечные продукты клеточного метаболизма, как кристаллы мочевой кислоты, оксалата кальция и т. п.*

Особенности

Особенности строения лизосомы обуславливают то, что она может локализовать в себе вторичные метаболиты, белки, пигменты и ионы в растениях. Если ее деятельность нарушена, то пострадает весь организм. Сбои будут способствовать появлению и развитию различных болезней. Так, когда мембранные пузырьки лопаются, ферменты, содержащиеся в них, попадают в гиалоплазму (подобное случается при некрозах, а также вследствие излучения). Разрывы приводят к чрезмерной активности гидролаз.

Лизосома, строение и функции которой могут иметь различные вариации, обладает порой разным химическим составом и структурой, формой и размерами. Она присутствует в клетках не только растений, животных, но и грибов, участвуя в аутофагоцитозе и переваривании твердых частиц.

Химический состав, организация и функции поверхностных структур бактериальной клетки: капсулы, чехлы, фимбрии, пили

Поверхностные структуры –структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.

Многие микроорганизмы продуцируют на поверхности клетки слизистое вещество. В зависимости от толщины слизистого слоя принято различать микрокапсулу,макрокапсулу, слизь.

Микрокапсула–толщиной до 0,2 мкм, прочно связана с клеточной стенкой. Макрокапсулапредставлена слоем слизи толщиной более 0,2 мкм.

Слизь–вещество, которое окружает клетку, имеет аморфный вид, легко отделяется от поверхности клетки, по толщине превосходит диаметр клетки.

Все они не являются обязательными структурами бактериальной клетки.

Химическая природа капсул и слизи: полисахариды, полипептиды, реже – целлюлоза.

Капсулы и слизи выполняют следующие функции: защитную – предохраняют клетку от действия неблагоприятных факторов внешней среды; создают дополнительный осмотический барьер; способны выступать в качестве фактора вирулентности; служат барьером для бактериофагов; являются источником запасных питательных веществ; объединяют клетки в цепочки, колонии; обеспечивают прикрепление клеток к субстрату.

Чехлы имеют сложную тонкую структуру; в их составе выявляют несколько слоев разного строения, имеют сложный химический состав.

Между капсулами, чехлами и слизистыми слоями обнаружено много переходных форм, что не позволяет точно отличить их друг от друга.

Ворсинки, или фимбрии, – поверхностные структуры, которые состоят из белка пилина и не выполняют функцию движения. По размерам они короче и тоньше жгутиков. Число фимбрий на поверхности клетки колеблется от 1–2 до нескольких тысяч. Различают два типа фимбрий: общие и специфические.

Фимбрии общего типавыполняют функцию прикрепления клетки к поверхности субстрата. Специфические ворсинки – половые пили, обнаруженные у клеток так называемых доноров. Они имеют вид полых белковых трубочек длиной от 0,5 до 10 мкм.

· Поверхностные структуры –это структуры, расположенные снаружи цитоплазматической мембраны. К ним относятся: клеточная стенка, жгутики, капсулы, слизистые слои, чехлы, различные ворсинки.

· Химическая природа капсул и слизи:

– В большинстве случаев капсула образована полисахаридами (например, у бактерий вида Streptococcusmutans, некоторых бактерий родов Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacteriumи др.).

– Капсулы же других видов бактерий состоят из полипептидов, представленных полимерами, в которых содержится много D- и L-форм глутаминовой кислоты. Примером такой капсулы является капсула бактерий Bacillusanthracis.

– Для ряда бактерий выявлена способность синтезировать капсулу, состоящую из волокон целлюлозы. Так построена капсула у бактерий Sarcinaventriculi.

– Слизи по химической природе являются полисахаридами. Особенно обильное их образование наблюдается у многих микроорганизмов при их росте на среде с сахарозой. Например, молочнокислые бактерии Leuconostocmesenteroidesбыстро превращают раствор, содержащий тростниковый сахар, в декстрановый гель, за что их на сахарных заводах называют «бактериями лягушачьей икры».

Рис. 1 – Капсулы пурпурной серобактерии (А) и азотфиксирующей бактерии (Б); клетки суспензированы в туши

· Практическое значение капсул и слизей: Капсульные полисахариды, образуемые бактериями, имеют большое практическое значение.

Так, ксантан, внеклеточный полисахарид бактерий Xanthomonascampestris, используется в составе смазок, при добыче нефти, в пищевой промышленности для улучшения вкусовых свойств консервированных и замороженных продуктов, соусов, кремов, а также в изготовлении косметики.

· Чехлы обычно имеют и более сложный химический состав. Например, чехол бактерий Sphaerotilisnatansсодержит 36 % углеводов, 11 – гексозамина, 27 – белков, 5,2 – липидов и 0,5 – фосфора. Чехлы ряда бактерий, метаболизм которых связан с окислением восстановленных соединений металлов, часто инкрустированы их окислами.

Функции

По своему значению эти органеллы не может заменить ни один другой. Настолько велико значение выполняемых ими задач. Основная функция лизосом – расщепление микро- или макромолекул (эндогенного или экзогенного происхождения). В зависимости от морфологии и особенностей поглощаемых молекул различают несколько задач:

Переваривание макрочастиц, захваченных путём эндоцитоза (бактерий, микроорганизмов, клеток более мелких размеров).
Аутофагия. Переваривание органеллой частей клетки и отработанного или сломанного материала.
Аутолиз или самопереваривание. Процесс, приводящий к полному уничтожению клетки.
Растворение внеклеточных структур. Свойственно остеокластам – клеткам костной ткани.
Выделительная функция. Выведение переработанных компонентов за пределы наружной мембранной оболочки.

Аутофагия

Часто происходит при обновлении клеточных структур или расщеплении белковых компонентов. Осуществляется аутолизосомами, разрушающими остатки клеточных структур, которые впоследствии участвуют в других внутриклеточных процессах. Иногда процесс помогает для избегания переспама в растительной клетке. Различают несколько типов аутофагии:

Микроаутофагия. Процесс переработки синтезированных внутри веществ. При недостатке энергии или питательных веществ микропузырьки, наполненные ферментами, начинают разрушать некоторые белки, органоиды.
Макроаутофагия. С ее помощью проводится обновление клеточных структур и органелл.
Шаперонзависимая. При этом типе аутофагии полуразрушенные белковые компоненты транспортируются в полость органоида для дальнейшей утилизации.

Самопереваривание

Автолиз проходит при разрушении мембранных оболочек пузырьков и освобождении гидролаз в полость самой клетки, где они инактивируются. Энзимы работают в кислой среде, а цитоплазма имеет нейтральную рН. При расщеплении оболочек всех органелл начинается процесс автолиза. Выделяют два вида самопереваривания: обычный и патологический.

Первый проходит при развитии организма или дифференцировке некоторых клеток (сопровождает процесс полного превращения у личинок насекомых и рассасывание хвостов у головастиков). Примером второго может служить полное разрушение тканей организма после смерти или другие патологические процессы, связанные с отмиранием клеток.

Гетерофагия (внутриклеточное пищеварение)

Одно из основных условий, необходимых для полноценного существования многих простейших. Гетерофагия – способ переваривания и усвоения питательных веществ микроорганизмов. Пузырьки в этом случае соединяются с вакуолями. При полостном пищеварении частицы попадают в организм посредством пино- или фагоцитоза. В растительной клетке в лизосомах могут накапливаться пигментные вещества, ионы, белки. У многоклеточных функцию гетерофагии выполняют лейкоциты и микрофаги – элементы иммунной системы.

Внимание! Везикулы с ферментами играют очень важную роль. При нарушении их работы могут развиваться до 50 различных заболеваний, передающихся по наследству. Главным образом, они связаны с ошибками при синтезе ферментов или их мутаций, вследствие чего начинается накопление вторичных метаболитов

Примерами заболеваний являются болезнь Гоше, болезнь Тея-Сакса

Главным образом, они связаны с ошибками при синтезе ферментов или их мутаций, вследствие чего начинается накопление вторичных метаболитов. Примерами заболеваний являются болезнь Гоше, болезнь Тея-Сакса.

Лизосомы, строение, функции в клетке

Важные органеллы лизосомы и их виды

https://youtube.com/watch?v=WSdDlT9CrGc

Образование лизосом

Лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Ферменты (по-сути белки) лизосом синтезируются на шероховатой эндоплазматической сети, после чего транспортируются в Гольджи с помощью везикул (пузырьков, ограниченных мембраной). Здесь белки модифицируются, приобретают свою функциональную структуру, упаковываются в другие пузырьки – первичны лизосомы, – которые отрываются от аппарата Гольджи. Далее, превращаясь во вторичные лизосомы, выполняют функцию внутриклеточного переваривания. В некоторых клетках первичные лизосомы секретируют свои ферменты за пределы цитоплазматической мембраны.

Фагоцитоз и аутофагия

Помимо деградирующих молекул, поглощаемых эндоцитозом, лизосомы переваривают материал, полученный двумя другими путями — фагоцитозом и аутофагией. При фагоцитозе специализированные клетки, такие как макрофаги, поглощают и разрушают крупные частицы, включая бактерии, клеточный мусор и старые клетки, которые необходимо удалить из организма.

Такие крупные частицы попадают в фагоцитарные вакуоли (фагосомы), которые затем сливаются с лизосомами, в результате чего происходит переваривание их содержимого. Образующиеся таким образом лизосомы (фаголизосомы) могут быть довольно крупными и неоднородными, так как их размер и форма определяются содержанием перевариваемого материала.

При фагоцитозе крупные частицы, например, бактерии, попадают в фагоцитарные вакуоли или фагосомы. В аутофагии внутренние органеллы, например, митохондрии, заключены в мембранные фрагменты из ER.

Лизосомы также отвечают за аутофагию — постепенный оборот собственных компонентов клетки. Первым шагом аутофагии, по-видимому, является включение органеллы (например, митохондрии) в мембрану, полученную из ER. Образовавшийся пузырёк затем сливается с лизосомой, его содержимое переваривается.

Строение животных клеток

Схема строения клетки животных

Используйте приведенные ниже ссылки, чтобы получить более подробную информацию о различных органеллах, которые содержатся в клетках животных.

Центриоли – самовоспроизводящиеся органеллы, состоящие из девяти пучков микротрубочек и встречающиеся только в клетках животных. Они помогают в организации деления клеток, но не являются существенными для этого процесса.
Реснички и Жгутики – необходимы для передвижения клеток. В многоклеточных организмах реснички функционируют для перемещения жидкости или веществ вокруг неподвижной клетки, а также для передвижения клетки или группы клеток.
Эндоплазматический ретикулум – сеть мешочков, которая производит, обрабатывает и переносит химические соединения внутри и снаружи клетки. Он связан с двуслойной ядерной оболочкой, обеспечивающей трубопровод между ядром и цитоплазмой.
Эндосомы – мембранно-связанные везикулы, образованные совокупностью сложных процессов, известных как эндоцитоз, и обнаружены в цитоплазме практически любой клетки животных. Основным механизмом эндоцитоза является обратное тому, что происходит во время экзоцитоза или клеточной секреции.
Комплекс (аппарат) Гольджи – отдел распределения и доставки химических веществ клетки. Он модифицирует белки и жиры, встроенные в эндоплазматический ретикулум, а также подготавливает их к экспорту за пределы клетки.
Промежуточные филаменты – широкий класс волокнистых белков, которые играют важную роль как структурных, так и функциональных элементов цитоскелета. Они функционируют как элементы, которые помогают поддерживать форму и жесткость клетки.
Лизосомы – осуществляют пищеварительные функции, перерабатывая клеточные отходы.
Микрофиламенты – нити из глобулярных белков, называемые актином. Эти филаменты являются преимущественно структурными по своей функции и важным компонентом цитоскелета.
Микротрубочки – прямые, полые цилиндры, присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток (у прокариот их нет) и выполняющие различные функции, от транспортировки до структурной поддержки.
Митохондрии – продолговатые органеллы, которые находятся в цитоплазме каждой эукариотической клетки. В клетке животных они являются основными генераторами энергии, превращая кислород и питательные вещества в энергию.
Ядро – высокоспециализированная органелла, которая служит в качестве информационно-административного центра клетки. Эта органелла имеет две основные функции: 1) хранение наследственного материала клетки или ДНК; 2) координиция деятельность клетки, которая включает в себя рост, посредственный метаболизм, синтез белка и размножение (деление клеток).
Пероксисомы – группа связанных одной мембраной сферических органелл, встречающиеся в цитоплазме.
Плазматическая мембрана – защитный слой клетки, который также регулируют прохождение молекул внутрь и из клеток.
Рибосомы – крошечные органеллы, состоящие из приблизительно 60% РНК и 40% белка. У эукариот рибосомы состоят из четырех нитей РНК. В прокариотах они включают три нити РНК.

Мне нравится2Не нравится1

Функции лизосом

Лизосомы действуют как «мусорщики» клетки. Они принимают участие в рециркуляции органического материала клетки и внутриклеточного переваривания макромолекул.

Некоторые клетки, такие как лейкоциты, имеют гораздо больше лизосом, чем другие. Эти клетки уничтожают бактерии, мертвые клетки, раковые клетки и посторонние вещества посредством клеточного переваривания. Макрофаги поглощают вещество фагоцитозом и заключают его в везикулу, называемую фагосом.

Лизосомы в макрофаге сливаются с фагосомой, высвобождая свои ферменты и формируя так называемую фаголисосому. Интернализованный материал переваривается в фаголисосоме. Лизосомы также необходимы для деградации внутренних клеточных компонентов, таких как органеллы. Во многих организмах лизосомы участвуют в запрограммированной гибели клеток.

Аппарат Гольджи

Это органелла растительных и животных клеток. Впервые она была обнаружена итальянским ученым Камилло Гольджи в 1898 году и названа его именем. Эта органелла важна для правильной жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Также как ЭР, аппарата Гольджи представляет собой систему мембран, собранных определенным образом. Они напоминают стопки цистерн, мешочков и полостей, которые образовываются в результате слияния двух мембран. Такая стопка имеет свое название – диктиосома. Число диктиосом в органелле может быть от 4 до 7.

Весь аппарат Гольджи по своей структуре и функции делится на 3 отдела:

цис-отдел осуществляет фосфорилирование белков;
медиальный или срединный отдел – происходит сортировка и модификация веществ;
транс-отдел отвечает за синтез полисахаридов. Здесь же идет образование трех групп белков – секреторных, регенерационных и лизосомных. Отсюда же идет выход из клетки сформировавшихся пузырьков.

Таким образом аппарата Гольджи выполняет три основные функции. Первая, и самая главная – это синтез секретов (вещества желез организма), которые потом выделяются железой наружу. Поскольку в большинстве случаев – это белки, то аппарат Гольджи модифицирует первичные, так называемые незрелые белки, в готовые секреты.

Вторая функция – это производство гликолипидов, которые входят в состав нервной ткани и всех клеточных мембран.

И третья функция – это производство лизосом. Аппарата Гольджи формирует первичные лизосомы – своеобразный пузырек с содержащимися внутри ферментами. Уже выйдя в плазму клетки, они сливаются с другими веществами (жидкими или твердыми) и превращаются во вторичные лизосомы.

Клеточная стенка (оболочка)

Клеточная стенка — это жесткая структура, расположенная снаружи плазмалеммы и представляющая собой внешний покров клетки. Присутствует у прокариотических клеток и клеток грибов и растений.

❖ Состав клеточной стенки: целлюлоза у клеток растений и хитин у клеток грибов (структурные компоненты), белки, пектины (которые участвуют в образовании пластинок, скрепляющих стенки двух соседних клеток), лигнин (скрепляющий целлюлозные волокна в очень прочный каркас), суберин (откладывается на оболочку изнутри и делает ее практически непроницаемой для воды и растворов) и др. Наружная поверхность клеточной стенки эпидермальных клеток растений содержит большое количество карбоната кальция и кремнезема (минерализация) и покрыта гидрофобными веществами восками и кутикулой (слоем вещества кутина, пронизанным целлюлозой и пектинами).

❖ Функции клеточной стенки: служит внешним каркасом, поддерживает тургор клеток, выполняет защитную и транспортную функции.