Цитоплазма и ее основные компоненты - органеллы и включения

В цитоплазме находится целый ряд структур, каждая из которых имеет закономерные особенности строения и поведения в различные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур - органоидов, или органелл, - обладает определенной функцией. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, - митохондрии, клеточный центр, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы, а также органоиды, присущие только определенным типам клеток, - миофибриллы, реснички и ряд других. Органоиды - постоянные, жизненно важные составные части цитоплазмы клеток.

В цитоплазме откладываются также различные вещества - включения. Включениями называют непостоянные структуры цитоплазмы (а иногда и ядра), которые в отличие от органоидов то возникают, то исчезают в процесс е жизнедеятельности клетки. Плотные включения называют гранулами, жидкие - вакуолями. В процессе жизнедеятельности в клетках накапливаются продукты обмена веществ (пигменты, белковые гранулы в секреторных клетках) или запасные питательные вещества (глыбки гликогена, капли жира).

4. Состав, строение и функции некоторых органоидов клетки:

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬэто органоид, который представляет собой разветвленную сеть каналов и полостей в цитоплазме клетки, расположенную вокруг ядра и образованную мембранами. Особенно много каналов этой сети в клетках с интенсивным обменом веществ. В среднем объем эндоплазматической сети составляет от 30 до 50% всей клетки.

Различают два вида мембран эндоплазматической сети: гладкие и шероховатые. На мембранах гладкой эндоплазматической сети находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Основная функция шероховатых мембран эндоплазматической сети - синтез белков, который осуществляется в рибосомах, прикрепленных к мембранам.

По каналам транспортируются вещества, в том числе синтезированные на мембранах. Мембраны эндоплазматической сети выполняют еще одну функцию - пространственного разделения ферментных систем, что необходимо для их последовательного вступления в биохимические реакции.

РИБОСОМЫпредставляют собой сферические частицы диаметром 15,0-35,0 нм, состоящие из двух субъединиц. Они содержат примерно равное количество белков и РНК. Рибосомы имеются во всех клетках, как прокариотических, так и эукариотических. Основная функция рибосом — синтез белка.

Рибосомальная РНК (р-РНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК одной или нескольких хромосом в зоне ядрышка. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или быть прикрепленными к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут "работать" поодиночке или объединяться в комплексы - полирибосомы. В таких комплексах рибосомы связаны одной молекулой и-РНК.

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ Основной структурный элемент комплекса Гольджи - гладкая мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, крупные вакуоли или мелкие пузырьки.

Синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки, полисахариды, жиры транспортируются к комплексу Гольджи, конденсируются внутри его структур и «упаковываются» в виде секрета, готового к выделению, либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности. Здесь же формируются и лизосомы, участвующие во внутриклеточном пищеварении. Аппарат Гольджи является самой изменяющейся органелллой в клетке.

МИТОХОНДРИИ Эти органоиды имеются практически во всех типах эукариотических клеток одноклеточных и многоклеточных организмов. Митохондрии имеют различную форму - сферических, овальных и цилиндрических телец, могут быть нитевидной формы. Размеры их составляют от 0,2 до 1 мкм в диаметре и до 7 мкм длины. Длина нитевидных форм достигает 15-20 мкм. Количество митохондрий в разных тканях неодинаково и зависит от функциональной активности клетки: их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Так, митохондрий больше в грудной мышце хорошо летающих птиц, чем у не летающих. Число митохондрий может быстро увеличиваться путем деления, что обусловлено наличием молекулы ДНК в их составе.

Стенка митохондрий состоит из двух мембран - наружной и внутренней. Наружная - гладкая, а от внутренней вглубь органоида отходят перегородки, или крuсты (от лат. crista - гребень). На мембранах крист располагаются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене. Количество гребней, определяющее площадь поверхности мембраны, занятую прикрепленными к ней ферментами, зависит от функции клеток. В митохондриях мышц гребней очень много, они занимают всю внутреннюю полость органоида. В клетках зародыша кристы единичны. Основная функция митохондрий - синтез универсального источника энергии - АТФ.

ЛИЗОСОМЫ - небольшие овальные тельца диаметром около 0,4 мкм, окруженные одной трехслойной мембраной. В лизосомах находится около 30 различных ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие вещества. Расщепление веществ с помощью ферментов называется лизосом (от лат. lysis - расщепление), откуда и происходит название органоида. Лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи либо непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и наливают в их полость свое содержимое.

Таким образом, одна из особенностей функции лизосом - участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ. Кроме того, лизосомы могут разрушать структуры самой клетки при ее отмирании, в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародышевых тканей на постоянные, и в ряде других случаев. По-видимому, переваривание структур, образованных самой клеткой, играет важную роль в нормальном обмене веществ клеток. Однако пока неизвестно, каким образом лизосомы "распознают" внутриклеточный материал, подлежащий разрушению.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР Состоит из двух очень маленьких телец цилиндрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называются центриолями. Стенка центриоли состоит из 9 пучков, включающих по три микротрубочки, диаметр их - 24 нм.

Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Их воспроизведение, по-видимому, осуществляется путем самосборки из белковых субъединиц.

Клеточный центр играет важную роль в клеточном делении: от центриолей начинается рост веретена деления. Кроме этого, ученые полагают, что ферменты клеточного центра принимают активное участие в процессе перемещения дочерних хромосом к разным полюсам в анафазе митоза.

ЦИТОСКЕЛЕТ Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является развитие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме.

Опорные элементы цитоплазмы определяют форму клетки, обеспечивают движение внутриклеточных структур и перемещение всей клетки. В некоторых типах клеток элементы цитоскелета хорошо выражены на протяжении почти всего жизненного цикла. Они занимают постоянное место в цитоплазме и различимы при небольшом увеличении микроскопа или лупы. В других случаях цитоскелет мобилен - легко перестраивается обеспечивая быстрое изменение формы клетки, образование ложноножек и т.д.

ЖГУТИКИ и РЕСНИЧКИ Это органоиды движения, характерные как для одноклеточных организмов (жгутиковые и инфузории), так и для некоторых клеток многоклеточных организмов (клетки некоторых эпителиев, сперматозоиды). Жгутики и реснички имеют общий план строения. Движение жгутиков и ресничек обусловлено скольжением микротрубочек каждой пары друг относительно друга, при котором затрачивается большое количество энергии в виде АТФ.