В область клеточного центра по цитоплазме транспортируется тубулин. Здесь из этого белка собираются элементы цитоскелета. Уже в собранном виде они направляются в различные участки цитоплазмы, где и выполняют свои функции.
Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков. Перед делением клетки центриоли удваиваются. В процессе деления клетки они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и участвуют в образовании нитей веретена деления.
В клетках высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не содержит.
Рибосомы. Органоиды, необходимые клетке для синтеза белка, – это рибосомы. Их размер составляет примерно 20 X 30 нм; в клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы состоят из двух субъединиц – большой и малой (рис. 30). Каждая субъединица является комплексом рРНК с белками. Рибосомы формируются в области ядрышек ядра, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. Они осуществляют синтез белков, а именно – сборку молекул белков из аминокислот, доставляемых к рибосоме тРНК. Между субъединицами рибосомы имеется щель, в которой располагается молекула иРНК, а на большой субъединице имеется бороздка, по которой сползает синтезируемая молекула белка. Таким образом, в рибосомах осуществляется процесс трансляции генетической информации, т. е. её перевода с «языка нуклеотидов» на «язык аминокислот».
Рибосомы могут находиться в цитоплазме во взвешенном состоянии, но чаще они располагаются группами на поверхности эндоплазматической сети клетки. Считается, что свободные рибосомы синтезируют белки, необходимые для нужд самой клетки, а рибосомы, прикреплённые к ЭПС, изготовляют белки «на экспорт», т. е. такие белки, которые предназначены для использования во внеклеточном пространстве или в других клетках организма.
Цитоплазма. Гиалоплазма. Цитоскелет. Клеточный центр. Центриоли. Рибосомы.
1. Какие функции выполняет цитоскелет?
2. Из чего состоит клеточный центр?
3. Какой процесс осуществляется в рибосомах?
§ 16. Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения
1. Почему комплекс Гольджи хорошо развит в клетках желёз внутренней секреции?
2. В каких клетках большинство органоидов отсутствует?
3. Что такое клеточные включения?
Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Эндоплазматическая сеть, или эндоплазматический ретикулум, представляет собой систему трубочек и полостей, пронизывающих цитоплазму клетки. ЭПС образована мембраной, которая имеет такое же строение, как и плазматическая мембрана. Трубочки и полости ЭПС могут занимать до 50 % объёма клетки и нигде не обрываются и не открываются в цитоплазму (рис. 31). Различают гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС. На шероховатой ЭПС расположено множество рибосом. Именно здесь синтезируется большинство белков. На поверхности гладкой ЭПС идёт синтез углеводов и липидов. Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, переносятся внутрь трубочек ретикулума и по ним транспортируются к местам накопления или использования в биохимических реакциях. Шероховатая сеть лучше развита в тех клетках, которые синтезируют белки для нужд всего организма (например, белковые гормоны), а гладкая – в тех клетках, которые синтезируют, к примеру, сахара и липиды. В гладкой ЭПС, кроме того, накапливаются ионы кальция – важные регуляторы всех функций клеток и целого организма.
Комплекс (аппарат) Гольджи. Система внутриклеточных цистерн, в которых накапливаются вещества, синтезированные клеткой, носит название комплекса (аппарата) Гольджи. Здесь же эти вещества претерпевают дальнейшие биохимические превращения, упаковываются в мембранные пузырьки и переносятся в те места цитоплазмы, где они необходимы, или же транспортируются к клеточной мембране и выходят за пределы клетки (рис. 32). Комплекс Гольджи построен из мембран и расположен рядом с ЭПС, но не сообщается с её каналами. Поэтому все вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, переносятся в комплекс Гольджи внутри мембранных пузырьков, отпочковывающихся от ЭПС и сливающихся затем с комплексом Гольджи. Ещё одна важная функция комплекса Гольджи – это сборка мембран клетки. Вещества, из которых состоят мембраны (белки, липиды), поступают в комплекс Гольджи из ЭПС, в полостях комплекса Гольджи собираются участки мембран, из которых изготовляются особые мембранные пузырьки. Они передвигаются по цитоплазме в те места клетки, где требуется достроить мембрану.
Рис. 31. Строение эндоплазматической сети: А – расположение в клетке; Б – схема участка ЭПС; В – микрофотография участка шероховатой ЭПС; Г – микрофотография участка гладкой ЭПС
Рис. 32. Схема расположения и строения аппарата Гольджи
Рис. 33. Схема переваривания пищевой частицы при участии лизосомы
Лизосомы. Когда в клетку попадают пищевые частицы, их необходимо переварить, т. е. разрушить до таких веществ, которые клетка может использовать. Для того чтобы переваривание стало возможным, фагоцитарный пузырёк, в котором находится пищевая частица, должен слиться с лизосомой. Лизосома – это маленький мембранный пузырёк диаметром 0,4–1 мкм, содержащий около 50 разных видов пищеварительных ферментов, способных расщеплять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. Все эти ферменты находятся в лизосомах в неактивном состоянии, иначе бы они разрушили мембрану лизосомы, выпели бы в цитоплазму и переварили бы содержимое самой клетки. Формируются лизосомы в комплексе Гольджи (рис. 33), где накапливаются пищеварительные ферменты.
Клеточные включения. Скопления веществ, которые клетка или использует для своих нужд, или выделяет во внешнюю среду, называют клеточными включениями. Среди клеточных включений встречаются капли жира, зёрна крахмала или гликогена, гранулы белка. Чаще всего они расположены непосредственно в цитоплазме, без отделяющих от неё мембран. Клеточные включения не способны к «самостоятельной» деятельности и используются органоидами клетки.
Эндоплазматическая сеть: гладкая, шероховатая. Комплекс Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения.
1. В каких клеточных органоидах перевариваются пищевые вещества?
2. Какую функцию в клетке выполняет эндоплазматическая сеть?
3. Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
4. Какие клеточные включения вы знаете? Какова их роль в клетке?
Лизосомы и их ферменты используются клеткой также в тех случаях, когда необходимо заменить повреждённые участки клетки. При этом повреждённый участок окружается со всех сторон двойной мембраной, а затем с этой мембраной сливается лизосома. Таким образом, ферменты проникают внутрь изолированного участка и разрушают его, чтобы на его месте мог быть построен новый. Этот процесс получил название аутофагии.
У хищных растений, сходных с нашей росянкой, в аппарате Гольджи синтезируется и накапливается клейкая слизь для ловли насекомых.
В одной клетке можно одновременно наблюдать около ста лизосом различного размера и формы. Набор ферментов в различных лизосомах одной и той же клетки также сильно различается.
§ 17. Строение клетки. Митохондрии. Пластиды. Органоиды движения
1. Какие виды пластид содержат красные и оранжевые пигменты?
2. В каких органоидах клетки содержится ДНК?
3. Приведите примеры подвижных клеток.
Митохондрии. Органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыхания и запасающие для клетки энергию в виде АТФ (т. е. в такой форме, в которой энергия доступна для использования во всех процессах клетки, требующих затрат энергии), имеют название «митохондрии». Митохондрии встречаются практически во всех клетках эукариот, за исключением некоторых паразитических простейших и эритроцитов млекопитающих. Количество митохондрий в клетке варьирует от единиц (сперматозоиды, некоторые водоросли и простейшие) до тысяч. Особенно много митохондрий в тех клетках, которые нуждаются в больших количествах энергии (у животных – клетки печени, мышечные клетки). Чаще всего митохондрии имеют шарообразную, овальную или палочковидную формы (рис. 34), но у некоторых грибов описаны гигантские разветвлённые митохондрии, в нейронах – нитевидные митохондрии. Несмотря на разнообразие формы, все митохондрии имеют единый план строения. Они образованы двумя мембранами. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные выступы и перегородки – кристы, имеющие большую поверхность. На кристах и происходят процессы клеточного дыхания, необходимые для синтеза АТФ.
