Что такое органоиды клетки в биологии. Строение и функции клетки
Все живые существа состоят из клеток – элементарных и фундаментальных частиц. Чем отличаются животные от растений, из чего они состоят и каково – все это можно узнать из данной статьи.
Все живые существа (люди, животные, растения) крайне сложны по своему строению, но их объединяет одна фундаментальная часть – клетка.
Это самостоятельная биосистема, обладающая главными особенностями и свойствами живого организма, т.е. она может расти, меняться, делиться, перемещаться и приспосабливаться к окружающей среде . Кроме этого, клетки также обладают:
- особенным строением;
- упорядоченными структурами;
- обменом веществ;
- набором определенных функций.
Существует целая наука, занимающаяся изучением этих частиц – цитология. Ее задачей является изучение не только одноклеточных организмов, таких как бактерии и вирусы, но и структурных единиц больших и сложных объектов, таких как люди, растения и животные.
Общая организация их крайне похожа – они все обладают ядром, а также определенным набором органелл.
Клетки и их функции разнообразны по своим параметрам. У них разная форма и размеры, у каждой своя работа в организме. Но есть у них и общие черты – химическое строение и организационный принцип структур. Каждая молекула содержит в себе определенные органеллы или органоиды – постоянные структуры или их составные части.
Полезно знать ! В организме человека всего 220 миллиардов клеток, из них около 20 миллиардов постоянных и 200 миллиардов замещаемых.
Не все еще изучено, многие вопросы касательно строения и функций этих частиц остаются открытыми и дискуссии о них продолжаются. Например, относятся ли лизосомы и к органеллам или нет?
Классификация
Клетки классифицируют в зависимости от типа их компонентов. Как уже было сказано, каждая из них содержит определенные органеллы внутри – функциональные части, и классифицируют структурную единицу в зависимости от этих частей. Выделяют:
- Немембранные – внутри нет никаких органоидов, которые были бы окружены пленкой.
- Мембранные — внутри присутствуют органоиды, которые окружены двумя или более пленками (например, митохондрии).
Мембранные в свою очередь подразделяются на:
- одномембранные – органоиды клетки и их внутренние частицы отделены одной биологической пленкой. К ним относятся комплекс Гольджи и пр.;
- двумембранные органоиды – у этих частей ядро скрыто за двумя пленками.
Мембрана помогает сохранить органеллу от цитоплазмы и придать ей форму, при этом они могут быть различными по своему составу из-за разного количества протеинов. Кроме них в растительных молекулах встречается и (стенка), которая расположена с внешней стороны единицы, выполняющая опорную функцию.
Органеллы
Органоиды – это постоянные составляющие, которые пребывают в плазме клетки, благодаря им она может существовать, быть целой и выполнять свои заложенные природой обязанности. К таким частицам относятся:
- комплекс Гольджи;
- структуры, образующие цитоскелет;
- рибосомы;
- лизосомы.
А вот ядро органеллой не является, точно так же как перепонки с ресничками и жгутиками.
Органоиды животной клетки также содержат микрофибриллы, а органоиды растительной клетки — пластиды.
Сам по себе состав органоидов отличный, т.е. у каждой свой, обусловлен он типом самой структурной единицы и ее ролью в организме. Цитология разделяет единицы по этому признаку на:
- Прокариотов – клетки, в которых нет ядра. К этому типу относятся всевозможные вирусы, бактерии и простые водоросли. В них присутствует только цитоплазма и одна хромосома (молекула ДНК).
- Эукариотов – клетки с ядром, которое состоит из нуклеопротеидов (белок + ДНК) и прочих органоидов. К эукариотам принадлежат все основные живые организмы.
Все вместе клеточные структуры обеспечивают эффективную и непрерывную деятельность, благодаря взаимосвязи между своими составляющими структурная частица организма получает возможность развиваться. Строение и функции органоидов клетки следует рассмотреть отдельно.
Строение
Каждая отдельная органелла имеет свое строение, способствующее эффективному выполнению определенных функций структурной единицы. Таблица ниже содержит органеллы растительной частицы и их строение.
Органоид | Структура |
Цитоскелет, который состоит из микроскопических трубочек филаментов | Микротрубочки – это небольшие цилиндры (их диаметр не более 24 нм, при этом длина может достигать 1 мм), состоящие из белка тубулина, который не сокращается и разрушается от действия алкалоидов. Располагаются трубочки в гиалоплазме, клеточном центре и ресничках. Микрофиламенты – это нити, которые находятся под пленкой и в своем составе имеют белок актин и миозин. |
Митохондрии | Могут иметь разную форму – от сфер до нитей. Внутри них находятся складки в 0,2-0,7 мкм, а внешняя их оболочка состоит из 2-х слоев, при этом внешняя полностью гладкая, а внутренняя – с небольшими наростами. |
Рибосома | Небольшая частица чаще всего в форме сферы или эллипса. Ее диаметр не превышает 30 нм. Состоит из двух частей и встречается во всех типах структурных единиц. |
Ядро | Состоит из пористой оболочки, сферического ядрышка, нитевидных плотных хромосом и полужидкой кариоплазмы. Находится отдельно от всех остальных частиц, но при этом взаимосвязано с ними. |
ЭПС или эндоплазматическая сеть | Система оболочек, образующая каналы и полости внутри цитоплазмы. В зависимости от типа может быть гладкой или гранулированной. |
Хлоропласты | Зеленые гладкие овальной формы частицы, у которых две трехслойные мембраны. |
Комплекс Гольджи | У растений – это комплекс отдельных частиц с мембраной, у животных – аппарат из цистерн, каналов и пузырей. Главным звеном является диктиосома, причем их число в аппарате может варьироваться. |
Лизосомы | Круглые частицы диаметром в 1 мкм. На их поверхности находится мембрана, а внутри – комплекс ферментов. |
Клеточный центр | Частица состоит из 2 центриолей цилиндрической формы с микротрубочками и центросферы. |
Органоиды движения | Состоят из жгутиков и ресничек, которые выглядят как наросты, а также нитевидных образований. |
Вакуоль | Небольшие полости внутри клеточной жидкости, в которых содержится сок, и скапливаются все полезные вещества. |
Мембрана из плазмы | Это тонкая пленка, которая окружает частицу и состоит из белковых и липидных соединений. |
Важно! Все эти органеллы содержатся в цитоплазме – полужидкой зернистой среде.
Таким образом, каждая отдельная органелла обладает индивидуальным строением, которое обеспечивает выполнение ее основных функций.
Функции
Каждая отдельная частица внутри выполняет свою работу. Их взаимосвязь обеспечивает жизнедеятельность не только данного структурного подразделения, но и всего организма в целом.
Органоиды | Функции |
Цитоскелет | Принимает участие в движении цитоплазмы и мембраны. Кроме того, его составные части:
|
Эндоплазматическая сеть | Активно участвует в синтезе белковых, углеводных и липидных соединений. Основная ее функция – это перемещение полезных веществ внутри и за пределами частицы. |
Мембрана из плазмы | Занимается доставкой воды, а также минералов и прочих полезных веществ. Также удаляет вредные продукты жизнедеятельности. |
Митохондрии | Синтезируют энергию. |
Комплекс Гольджи | Полости, которые взаимосвязаны и отделены от цитоплазмы оболочкой. Производят синтез жиров и углеводов. |
Лизосомы | Содержат особые ферменты, которые позволяют быстро расщеплять сложные молекулы и собирать белок. |
Ядро | Участвует в процессе синтеза РНК, содержит важнейшие молекулы ДНК. Является главным элементом и обеспечивает жизнеспособность. |
Вакуоли | Занимаются регуляции жидкости внутри структурной единицы. |
Хлоропласты | Содержат внутри себя хлорофилл. |
Клеточный центр | Он обеспечивает равномерное распределение хромосом при делении и является центром цитоскелета. |
Мельчайшими единицами живого. Однако многие высокодифференцированные клетки эту способность утратили. Цитология как наука В конце 19 в. главное внимание цитологов было направлено на подробное изучение строения клеток, процесса их деления и выяснение их роли как важнейших единиц, обеспечивающих физическую основу наследственности и процесса развития. Развитие новых методов. Вначале при...
Как «прекрасный май, который цветет лишь однажды, и никогда более» (И. Гете), исчерпала себя и была смещена христианским Средневековьем . 2. Клетка как структурная и функциональная единица живого. Состав и строение клетки Современная клеточная теория включает следующие положения: 1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, ...
0,05 - 0,10 Кальций Магний Натрий Железо Цинк Медь Йод Фтор 0,04 - 2,00 0,02 - 0,03 0,02 - 0,03 0,01 - 0,015 0,0003 0,0002 0,0001 0,0001 Содержание в клетке химических соединений Соединения (в %) Неорганические Органические Вода Неорганические вещества 70 - 80 1,0 - 1,5 Белки Углеводы Жиры Нуклеиновые кислоты 10 - 20 0,2 ...
И эти два органоида, как отмечено выше, представляют единый аппарат синтеза и транспортировки образующихся в клетке белков. Комплекс Гольджи. Комплекс Гольджи – органоид клетки, названный так по имени итальянского ученого К. Гольджи, который впервые увидел его в цитоплазме нервных клеток (1898) и обозначил как сетчатый аппарат. Сейчас комплекс Гольджи обнаружен во всех клетках растительных и...
Строение клетки и функции ее органов
Главные органоиды |
Строение |
|
1. Цитоплазма |
Внутренняя полужидкая среда мелкозернистой структуры. Содержит ядро и органоиды. |
1. Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов. 2. Выполняет транспортную функцию. |
Система мембран в цитоплазме, образующая каналы и более крупные полости. |
1. Осуществляет реакции, связанные с синтезом белков, углеводов, жиров. 2. Способствует переносу и циркуляции питательных веществ в клетке. |
|
3. Рибосомы |
Мельчайшие клеточные органоиды. |
Осуществляет синтез белковых молекул, их сбору из аминокислот. |
4. Митохондрии |
Имеют сферическую, нитевидную, овальную и др. формы. Внутри митохондрии находятся складки (дл. от 0,8 до 7 мк). |
1. Обеспечивает клетку энергией. Энергия освобождается при распадении АТФ. 2. Синтез АТФ осуществляется ферментами на мембранах митохондрии. |
5. Хлоропласты |
Имеет форму дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной. |
Используют световую энергию солнца и создают органические вещества из неорганических. |
6. Комплекс Гольджи |
Состоит из крупных полостей и системы, отходящих от них трубочек, образующих сеть, от которой постоянно отделяются крупные и мелкие пузырьки. |
Принимает продукты синтетической деятельности клетки и веществ, поступивших в клетку из внешней среды (белки, жиры, полисахариты). |
7. Лизосомы |
Небольшие округлые тельца (диам. 1 мк) |
Выполняют пищеварительную функцию. |
8. Клеточный центр |
Состоит из двух маленьких телец - центриолей и центросферы - уплотненного участка цитоплазмы. |
1. Играет важную роль при делении клеток. 2. Участвует в образовании веретена деления. |
9. Органоиды движения клеток |
1. Реснички, жгутики имеют одинаковое ультратонкое строение. 2. Миофибриллы состоят из чередующихся темных и светлых участков. 3. Псевдоподии. |
1. Выполняют функцию движения. 2. За счет их происходит сокращение мышц. 3. Передвижение за счет сокращения особого сократительного белка. |
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТИД РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ |
||
Лейкопласты |
Хлоропласты |
Хромопласты |
Бесцветные пластиды (содержатся в корнях, клубнях, луковицах). |
Зеленые благодаря ряду пигментов, прежде всего хлорофилла, развиваются на свету, в них происходит синтез углеводов (содержатся в листьях и др. зеленых частях растений). |
Желтые, оранжевые, красные и бурые, образуются в результате накопления каротиноидов или представляют конечную стадию развития хлоропластов (содержатся в цветках, плодах, овощах). |
Жизненный цикл клетки
Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл - это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл - комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении (рис. 2.10).
Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1-1,5 ч, 02-периода интерфазы -2-5 ч, S-периода интерфазы - 6-10 ч.
Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.
Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом - ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукари-отической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях). Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним.
Обмен веществ - поступление в клетку веществ, их усвоение и выведение продуктов жизнедеятельности. Вещества из внешней среды поступают через цитоплазматическую мембрану н по каналам эндоплазматическои сети или непосредственно по гиалоплазме транспортируются к клеточным органоидам и ядру. Их дальнейшие превращения происходят под воздействием многочисленных ферментов, которые синтезируются в клетке на рибосомах эндоплазматическои сети.
Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ферменты, их роль в реакциях обмена веществ.
1. Метаболизм - совокупность химических реакций в клетке: расщепления (энергетический обмен) и синтеза (пластический обмен). Зависимость жизни клетки от непрерывного поступления веществ из внешней среды в клетку и выделения продуктов обмена из клетки во внешнюю среду. Обмен веществ - основной признак жизни.
2. Функции клеточного обмена веществ: 1) обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2) снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, их транспорт и др.).
3. Энергетический обмен - окисление органических веществ (углеводов, жиров, белков) и синтез богатых энергией молекул АТФ за счет освобождаемой энергии.
4. Пластический обмен - синтез молекул белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, жиров из глицерина и жирных кислот, нуклеиновых кислот из нуклеотидов, использование на эти реакции энергии, освобождаемой в процессе энергетического обмена.
5. Ферментативный характер реакций обмена. Ферменты - биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Ферменты - в основном белки, у некоторых из них есть небелковая часть (например, витамины). Молекулы ферментов значительно превышают размеры молекул вещества, на которые они действуют. Активный центр фермента, его соответствие структуре молекулы вещества, на которое он действует.
6. Разнообразие ферментов, их локализация в определенном порядке на мембранах клетки и в цитоплазме. Подобная локализация обеспечивает последовательность реакций.
7. Высокая активность и специфичность действия ферментов: ускорение в сотни и тысячи раз каждым ферментом одной или группы сходных реакций. Условия действия ферментов: определенная температура, реакция среды (рН), концентрация солей. Изменение условий среды, например рН, - причина нарушения структуры фермента, снижения его активности, прекращения действия.
Элементарной и функциональной единицей всего живого на нашей планете является клетка. В данной статье Вы подробно узнаете об её строении, функциях органоидов, а также найдёте ответ на вопрос: «Чем отличается строение клеток растений и животных?».
Строение клетки
Наука, которая изучает строение клетки и её функции, называется цитологией. Несмотря на свои незначительные размеры, данные части организма имеют сложную структуру. Внутри находится полужидкое вещество, именуемое цитоплазмой. Здесь проходят все жизненно важные процессы и располагаются составляющие части - органоиды. Узнать об их особенностях Вы сможете далее.
Ядро
Самой важной частью является ядро. От цитоплазмы его отделяет оболочка, которая состоит из двух мембран. В них имеются поры, чтобы вещества могли попадать из ядра в цитоплазму и наоборот. Внутри находится ядерный сок (кариоплазма), в котором располагается ядрышко и хроматин.
Рис. 1. Строение ядра.
Именно ядро управляет жизнедеятельностью клетки и хранит генетическую информацию.
Функциями внутреннего содержимого ядра являются синтезирование белка и РНК. Из них образуются особые органеллы - рибосомы.
Рибосомы
Располагаются вокруг эндоплазматической сети, при этом делая её поверхность шероховатой. Иногда рибосомы свободно располагаются в цитоплазме. К их функциям относится биосинтез белка.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Эндоплазматическая сеть
ЭПС может иметь шероховатую либо гладкую поверхность. Шероховатая поверхность образуется за счёт наличия рибосом на ней.
К функциям ЭПС относится синтез белка и внутренняя транспортировка веществ. Часть образованных белков, углеводов и жиров по каналам эндоплазматической сети поступает в особые ёмкости для хранения. Называются эти полости аппаратом Гольджи, представлены они в виде стопок «цистерн», которые отделены от цитоплазмы мембраной.
Аппарат Гольджи
Чаще всего располагается вблизи ядра. В его функции входит преобразование белка и образование лизосом. В данном комплексе хранятся вещества, которые были синтезированы самой клеткой для потребностей всего организма, и позднее выведутся из неё.
Лизосомы представлены в виде пищеварительных ферментов, которые заключены с помощью мембраны в пузырьки и разносятся по цитоплазме.
Митохондрии
Эти органоиды покрыты двойной мембраной:
- гладкая - наружная оболочка;
- кристы - внутренний слой, имеющий складки и выступы.
Рис. 2. Строение митохондрий.
Функциями митохондрий является дыхание и преобразование питательных веществ в энергию. В кристах находится фермент, который синтезирует из питательных веществ молекулы АТФ. Это вещество является универсальным источником энергии для всевозможных процессов.
Клеточная стенка отделяет и защищает внутреннее содержимое от внешней среды. Она поддерживает форму, обеспечивает взаимосвязь с другими клетками, обеспечивает процесс обмена веществ. Состоит мембрана из двойного слоя липидов, между которыми находятся белки.
Сравнительная характеристика
Растительная и животная клетка отличаются друг от друга своим строением, размерами и формами. А именно:
- клеточная стенка у растительного организма имеет плотное строение за счёт наличия целлюлозы;
- у растительной клетки есть пластиды и вакуоли;
- животная клетка имеет центриоли, которые имеют значение в процессе деления;
- наружная мембрана животного организма гибкая и может приобретать различные формы.
Рис. 3. Схема строения растительной и животной клетки.
Подытожить знания про основные части клеточного организма поможет следующая таблица:
Таблица «Строение клетки»
Органоид |
Характеристика |
Функции |
Имеет ядерную оболочку, внутри которой содержится ядерный сок с ядрышком и хроматином. |
Транскрипция и хранение ДНК. |
|
Плазматическая мембрана |
Состоит из двух слоёв липидов, которые пронизаны белками. |
Защищает содержимое, обеспечивает межклеточные обменные процессы, реагирует на раздражитель. |
Цитоплазма |
Полужидкая масса, содержащая липиды, белки, полисахариды и пр. |
Объединение и взаимодействие органелл. |
Мембранные мешочки двух типов (гладкие и шероховатые) |
Синтез и транспортировка белков, липидов, стероидов. |
|
Аппарат Гольджи |
Располагается возле ядра в виде пузырьков или мембранных мешочков. |
Образует лизосомы, выводит секреции. |
Рибосомы |
Имеют белок и РНК. |
Образуют белок. |
Лизосомы |
В виде мешочка, внутри которого находятся ферменты. |
Переваривание питательных веществ и отмерших частей. |
Митохондрии |
Снаружи покрыты мембраной, содержат кристы и многочисленные ферменты. |
Образование АТФ и белка. |
Пластиды |
Покрыты мембраной. Представлены тремя видами: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты. |
Фотосинтез и запас веществ. |
Мешочки с клеточным соком. |
Регулируют давление и сохраняют питательные вещества. |
|
Центриоли |
Имеет ДНК, РНК, белки, липиды, углеводы. |
Участвует в процессе деления, образуя веретено деления. |
Что мы узнали?
Живой организм состоит из клеток, которые имеют достаточно сложное строение. Снаружи она покрыта плотной оболочкой, которая защищает внутреннее содержимое от воздействия внешней среды. Внутри находится ядро, регулирующее все происходящие процессы и хранящее генетический код. Вокруг ядра расположена цитоплазма с органоидами, каждый из которых имеет свои особенности и характеристику.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 1282.
Клетка, особенно эукариотическая, представляет собой сложную открытую систему. Части этой системы, выполняя разные функции, обеспечивают ее целостность. Функциональность органоидов взаимосвязана и направлена на поддержание целостности клетки, сопротивление разрушающему воздействию окружающей среды, развитие клетки, ее деление.
Ниже в форме таблицы приведены функции основных органоидов клетки эукариот. У прокариот нет ядра и мембранных органоидов. Функции последних выполняют впячивания цитоплазматической мембраны, на которых располагаются ферменты. По ссылкам можно получить более подробную информацию о строении и функциях клеточных органелл.
- Управление биохимическими процессами в клетке, за счет экспрессии определенных генов
- Удвоение генетической информации перед делением
- Синтез РНК, сборка субъединиц рибосом
Гиалоплазма (цитоплазма без органоидов и включений):
- Среда для протекания многих биохимических реакций
- Движение гиалоплазмы обеспечивает перемещение органоидов и веществ
- Объединяет части клетки в единое целое
Клеточная мембрана - цитоплазматическая мембрана (Строение клеточной мембраны , Функции клеточной мембраны):
- Барьерная функция – отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды
- Транспортная функция; обеспечивает в том числе избирательный транспорт веществ
- Ферментативная функция, которую выполняют многие белковые молекулы и комплексы, погруженные в мембрану
- Рецепторная функция
- Фаго- и пиноцитоз (у ряда клеток)
Функции клеточной стенки (Строение и функции клеточной стенки):
- Каркасная функция
- Препятствие растяжению и разрыву
- Определяет форму клеток
- Транспортная функция: клеточная стенка формирует сосуды ксилемы, трахеид, ситовидных трубок
- Оболочки всех клеток обеспечивают растению опору, играют своего рода роль скелета
- Иногда место запаса питательных веществ
- Синтез полипептидных цепей за счет обеспечения связи между молекулами мРНК, тРНК и др., которые занимают в рибосоме «свои» места.
- Энергетическая станция клетки - синтез молекул АТФ за счет окислительно-восстановительных реакций; при этом потребляется кислород и выделяется углекислый газ.
- Фотосинтез - синтез органических веществ из неорганических с использованием световой энергии. При этом поглощается углекислый газ и выделяется кислород.
Эндоплазматическая сеть (Строение и функции эндоплазматической сети):
- Мембрана ЭПС - место крепления существенной часть рибосом, синтезирующих полипептиды; после синтеза белок оказывается в каналах ЭПС, где происходит его созревание.
- В каналах ЭПС происходит синтез липидов и углеводов
- Транспорт веществ в комплекс Гольджи
- «Дозревание» (модификация) синтезированных в клетке веществ
- Выведение их за пределы клетки
- Построение клеточной мембраны
- Образование лизосом
- Расщепление поступивших в клетку питательных веществ
- Разрушение ненужных клетке органоидов
- Автолиз (саморазрушение) клетки
Функции пероксисом :
- Разложение ядовитого для клеток пероксида водорода на кислород и воду.
Функции клеточного центра (Строение клеточного центра):
- Образование веретена деления при митозе и мейозе
- Образование микротрубочек, базальных телец жгутиков и ресничек