Одномембранные органеллы – это компоненты клетки, которые выполняют определенную функцию и являются производными выпячивания наружной мембраны.
Строение одномембранных органелл
Эукариотическая клетка содержит одномембранные и двумембранные органеллы, которые фактически полностью отсутствует у прокариот (кроме рибосом). Эукариотическая клетка также отличается от прокариотической большими размерами и сложным строением. Линейные размеры клеток «ядерных» организмов составляют несколько десятков мкм. Например, для животных характерен размер 10 – 40 мкм, у растений 100 – 200 мкм.
К основным структурам эукариотической клетки относят:
- цитоплазматическую мембрану;
- цитоплазму;
- ядро.
Клетки эукариот также содержат различные внутренние структуры, выполняющие ряд функций.
Органеллы – это множество внутренних клеточных структур, которые имеют особенный состав, и строение.
Органеллы могут быть:
- мембранными;
- не мембранными;
- одномембранными.
Считается, что одномембранные органеллы – есть результат впячивания наружной мембраны во внутриклеточное пространство и последующего отпочкования полученных внутри клетки складок. Все одномембранные органеллы связываются между собой специфическим пузырьковым или везикулярным аппаратом. Эта связь реализуется путем отпочкования пузырька одной органеллы и его слияния с другой органеллой клетки. При этом переносится содержимое и компоненты мембраны. Совокупность таких органелл образует вакуолярную систему.
В вакуолярную систему входят:
- эндоплазматическая сеть;
- аппарат Гольджи;
- лизосомы;
- вакуоли;
- секреторные пузырьки и пероксисомы.
Рисунок 1. Одномембранные органеллы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Иногда к вакуолярной системе также причисляют ядерную оболочку, которая представляет собой слияние с одной из цистерн ЭПС и «охватывает» наследственный материал.
Эндоплазматический ретикулум – это сложная система мембран, которые образуют цистерны, соединенные между собой, их полость не сообщается с окружающей цитоплазмой.
Эндоплазматический ретикулум (сеть) бывает двух видов: гладкий (агранулярный) и шероховатый (гранулярный). Шероховатый отличается тем, что на нем расположены многочисленные гранулы, которые являются местом синтеза белка или рибосомами. Они находятся снаружи полости со стороны цитоплазмы и синтезируют белок, направляющийся в полость ЭПС по специальному ретикулулму, встраиваемому в мембрану.
Гладкий ретикулум, в свою очередь, содержит уникальные ферменты, которые синтезируют липиды для мембраны клетки. Тем самым эндоплазматический ретикулум образует все клеточные компоненты, необходимые для увеличения площади роста клеточной мембраны. От эндоплазматического ретикулума отделяются пузырьки с синтезированными белками и направляются в комплекс Гольджи.
Аппарат Гольджи – это система уплощенных мембранных цистерн, основной функцией которых является сортировка и модификация белков (их гликозирование), которые направляются на экспорт клетки или встраивается в мембрану.
Каждая группа белков, которая синтезируется на рибосомах собирается в определенном участке периферии аппарата Гольджи. В этом месте от него отделяются мембранные пузырьки, часть из которых порождает такие клеточные органеллы, как лизосомы. Оставшаяся часть направляется к цитоплазматической мембране и сливается с ней, выделяя оригинальное содержимое наружу.
Пузырьки Гольджи концентрируются на той стороне, которая примыкает к эндоплазматическому ретикулуму. Важнейшей функцией аппарата Гольджи называют выведение из клетки разнообразных секретов (гормонов, ферментов). Аппарат Гольджи очень хорошо развит внутри секреторных клеток и образует систему «экспорта» клетки.
Для аппарата Гольджи характерна формирующая (проксимальная), обращенная к ЭПС сторона, а также зрелая (дистальная сторона). Дистальная сторона продуцирует пузырьки с белками и липидами клетки в разные клеточные части, а проксимальная сторона несет эти вещества в аппарат Гольджи.
Каждая стопка комплекса Гольджи состоит их четырёх – шести цистерн и является структурно – функциональной единицей аппарата. Такую стопку называют диктиосомой. Их число в клетке колеблется от одной до нескольких сотен. В растительных клетках диктиосомы обособлены. Аппарат Гольджи располагается чаще всего ближе к ядру и клеточному центру клеток. Наружная часть аппарата Гольджи расходуется в большей степени.
Функции одномембранных органелл
Лизосомы – это мембранные пузырьки, внутри которых находятся гидролитические ферменты, имеющие возможность расщеплять белки, жиры, углеводы сложной структуры.
Внутри лизосом определяется кислая среда (рН 4,5–5,0). Это отличает лизосому от других клеточных органоидов. Такая среда формируется под влиянием специфического фермента – АТФ – синтетазы. Подобный фермент перекачивает протоны из цитоплазмы в лизосому. Лизосомы выполняют функцию клеточного пищеварения, расщепляя отработавшие компоненты клетки или вещества, поглощенные в результате фагоцитоза и пиноцитоза.
Выделяют первичные и вторичные лизосомы. Первичными называют те лизосомы, которые отпочковались непосредственно от комплекса Гольджи. Вторичными считают лизосомы, которые образуются в результате слияния первичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В подобных случаях наблюдается переваривание веществ, которые поступают в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза. В связи с этим вторичные лизосомы можно назвать пищеварительными вакуолями.
Автофагия – это процесс уничтожения клеткой ненужных структур.
Автофагия реализуется также с помощью лизосом. Процесс происходит в несколько этапов:
- подлежащая уничтожению клеточная структура окружается первичной мембраной;
- образовавшаяся везикула сливается с первичной лизосомой;
- образуется вторичная лизосома или автофагическая вакуоль.
В последствии продукты внутриклеточного пищеварения усваиваются клеткой и часть материала может так и остаться не переваренной. Все эти частицы удаляются из клетки путем экзоцитоза.
Иногда для эукариотических клеток, характерно саморазрушение или процесс автолиза. Автолиз имеет место при различных метаморфозах.
Таким образом, к основным функциям лизосом относят: внутриклеточное пищеварение и уничтожение ненужных клеточных структур.
Пероксисомы – это одномембранный органоид, который способен делится самостоятельно. При этом ДНК в данной органелле отсутствует.
В пероксисомах присутствуют ферменты, которые катализируют оксилительно – восстановительные реакции при участии перекисей. Они также играют важную роль в обезвреживании многих токсичных веществ. Белки, которые находятся в пероксисомах, поступают туда из ЭПС и кодируются в геноме ядра. На электронных микрофотографиях пероксисом часто можно видеть в них кристаллы ферментов.
Вакуоли – это одномембранные пузырьки с конкретным содержимым клетки. Для растений характерны постоянне вакуоли, занимающие практически все клеточное пространство, у животных имеются временные вакуоли, которые занимают около 5 % клеточного пространства. Для растений характерна крупная центральная вакуоль.
Тонопласт – это мембрана центральной вакуоли растительной клетки.
Растительные вакуоли отвечают за накопление воды в клетке. Также они поддерживают тургорное давление. В вакуолях накапливаются метаболиты и запасные питательные вещества, а также минеральные соли. Пищеварительные и автофагические вакуоли – разрушают органические макромолекулы; сократительные вакуоли регулируют осмотическое давление клетки и выводят ненужные вещества из клетки.
Иногда к одномембранным органоидам относят также реснички и жгутики (в зависимости от группы организмов, к которым они принадлежат). Такие органоиды участвуют в процессах клеточного движения и окружаются плазмалеммой. Иногда наряду со жгутиками клетки имеют микроворсинки для увеличения собственной поверхности с целью различных контактов.
Каркас, состоящий из 9 пар микротрубочек и центральной пары, называют аконемой. Реснички расположены на дыхательных путях человека. Микроворсинки кишечника не имеют способности к движению, а колеблется за счет перистальтики или волнообразного сокращения гладкой мускулатуры кишечника.
Таким образом, одномембранные органеллы имеют обширный клеточный функционал.
