Особенности строения и специфика функций одномембранных органелл

Строение и функции одномембранных органелл

Особенности строения одномембранных органелл

Что собой представляют одномембранные органоиды?

В эукариотической клетке присутствуют одномембранные и двухмембранные органеллы. У прокариот, за исключением лизосом, таких органелл нет. В отличие от прокариотических, эукариотические клетки имеют больший размер и сложное строение. Что касается линейных размеров клеток «ядерных» организмов, то они равны нескольких десяткам мкм.

У животных этот показатель равен 10-40 мкм, у растений — 100-200 мкм.

Структурами эукариотической клетки являются:

• цитоплазматическая мембрана;
• ядро;
• цитоплазма.

Клеткам эукариот свойственно наличие различных внутренних структур, которые выполняют различные функции. Органеллы представляют собой множество внутренних клеточных структур с особенным составом и строением.

Органеллы бывают:

• мембранными;
• немембранными;
• одномембранными.

Одномембранные органоиды принято считать результатом впячивания наружной мембраны во внутриклеточное пространство с последующим отпочковыванием складок, полученных внутри клетки. Специфических пузырьковый или везикулярный аппарат связывает все одномембранные органеллы между собой. Такая связь происходит за счет отпачковывания пузырька одной органеллы и слияния его с другой клеточной органеллой. Также происходит перенос содержимого и компонентов мембраны. Из такой совокупности органелл формируется вакуолярная система.

Вакуолярная система состоит из:

• эндоплазматической сети;
• аппарата Гольджи;
• лизосом;
• вакуолей;
• секреторных пузырьков и пероксисом.

В некоторых случаях в вакуолярную систему включают ядерную оболочку. Она представляет собой слияние с одной из цистерн ЭПС и характеризуется «охватом» наследственного материала.

Есть два варианта эндоплазматического ретикулума (или сети):

1. Гладкий или агранулярный. В нем содержатся уникальные ферменты, синтезирующие липиды для мембраны клетки.
2. Шероховатый или гранулярный. На нем расположено множество гранул, в которых происходит синтез белка или рибосом. Гранулы располагаются снаружи полости со стороны цитоплазмы. Они отвечают за синтез белка, который направляется в полость ЭПС по специальлному ретикулуму — он встраивается в мембрану.

Из этого следует, что эндоплазматический ретикулум формирует все клеточные компоненты, которые нужны для увеличения площади роста клеточной мембраны. Пузырьки с синтезированными белками отделяются от эндоплазматического ретикулума и поступают в комплекс Гольджи.

Синтезируемые на рибосомах группы белков собираются в определенном участке периферии аппарата Гольджи: именно здесь происходит отделение от него мембранных пузырьков, часть из которых образует клеточные органеллы — лизосомы. Другая часть движется к цитоплазматической мембране, сливается с ней и выделяет наружу оригинальное содержимое.

Концентрация пузырьков Гольджи происходит на примыкающей к эндоплазматическому ретикулуму стороне. Одна из самых важных функций аппарата Гольджи — выведение из клетки различных секретов вроде ферментов, гормонов и др. Внутри секреторных клеток аппарат неплохо развит и формирует систему «экспорта» клетки.

У аппарата Гольджи присутствуют формирующая или проксимальная сторона (она обращена к ЭПС) и зрелая дистальная сторона. Дистальной стороной продуцируются пузырьки с белками и липидами клетки для различных клеточных частей. Проксимальная сторона переносит эти вещества в аппарат Гольджи.

Стопки комплекса Гольджи включают от 4 до 6 цистерн. Каждая из них является структурно-функциональной единицей аппарата.

Обычно комплекс Гольджи размещается ближе к ядру и клеточному центру. Больше расходуется наружная часть аппарата Гольджи.

Специфика функций одномембранных органелл

Лизосомы представляют собой мембранные пузырьки с гидролитическими ферментами внутри: у них есть возможность белки, жиры и углеводы сложной структуры.

Внутри лизосом находится кислая среда — ее pH 4,5-5,0. Такая особенность является отличительной чертой лизосом (этим она отличается от других клеточных органоидов). Эту среду формирует специфический фермент: АТФ-синтетаза. Этот фермент перекачивает протоны из цитоплазмы в лизосому.

Одна из функций лизосом — обеспечение клеточного пищеварения, которое происходит в результате расщепления отработавших компонентов клетки или веществ, поглощенных в ходе фагоцитоза и пиноцитоза.

Лизосомы бывают:

1. Первичными. Такие лизосомы отпачковались от комплекса Гольджи.
2. Вторичными. Эти лизосомы образованны в результате слияния первичных лизосом и эндоцитозных вакуолей. В этом случае можно говорить о переваривании веществ, поступающих в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза. Поэтому вторичные лизосомы также называют пищеварительными вакуолями.

Этот процесс происходит при участии лизосом и включает несколько этапов:

• клеточную структуру, которая должна быть уничтожена, окружает первичная мембрана;
• происходит слияние образовавшейся везикулы с первичной лизосомой;
• далее следует процесс образования вторичной лизосомы или автофагической вакуоли.

В будущем продукты внутриклеточного пищеварения усваивает клетка. При этом, часть материала может остаться неусвоенной. Удаление частиц из клетки происходит при помощи экзоцитоза.

В некоторых случаях для эукариотических клеток свойственно саморазрушение или процесс автолиза. Автолиз встречается при различных метаморфозах.

Из этого можно вывести следующие функции лизосом:

• внутриклеточное пищеварение;
• уничтожение ненужных клеточных структур.

В пероксисомах есть ферменты, отвечающие за катализацию окислительно-восстановительных реакций с участием перекисей. Также эти органоиды чрезвычайно важны для обезвреживания многих токсичных веществ. Находящиеся в пероксисомах белки поступают в них из ЭПС и кодируются в геноме ядра. Если посмотреть на электронные микрофотографии пероксисом, то можно увидеть кристаллы ферментов.

Также у растений имеется крупная центральная вакуоль.

Основная задача растительных вакуолей — накопление воды в клетке и поддержание тургорного давления. В вакуолях происходит накопление метаболитов и запасных питательных веществ, минеральные соли.

Пищеварительные и автофагические вакуоли выполняют функцию разрушения органических макромолекул. Сократительные вакуоли отвечают за регуляцию осмотического давления клетки и выведение из нее ненужных веществ.

Реснички и жгутики (в зависимости от группы организмов, к которой они относятся) в некоторых случаях тоже считаются одномембранными органоидами. Они принимают участие в процессах клеточного движения и окружены плазмалеммой.

Помимо жгутиков у клеток могут быть микроворсинки, благодаря которым увеличивается собственная поверхность (с целью разнообразных контактов).

У микроворсинок кишечника нет способности к движению: их колебания объясняются перистальтикой и волнообразным сокращением гладкой мускулатуры кишечника.

Как видно, одномембранным органеллам свойственен широкий клеточный функционал.