Немембранні структури клітини.

Крім компартментів, які утворені мембранами, в клітині присутні і немембранні структури. Це дрібні органоїди рибосоми та опорно-руховий апарат клітини – цитоскелет. В клітині також можуть бути присутні тимчасові і необов’язкові компоненти – включення.

Рибосоми дуже дрібні органоїди. Їх діаметр близько 20 нм (1 нанометр = ). Загальна кількість рибосом в клітині дорівнює кільком десяткам тисяч. Кожна рибосома складається з двох субодиниць – великої і малої. Виділяють рибосоми з клітини, як і інші органоїди, шляхом центрифугування. Ці досліди виявили два основних типи рибосом: 80S і 70S, де S – число Сведберга, що показує швидкість осідання рибосом в центрифузі. Рибосоми 70S присутні в клітинах прокаріот та мітохондріях і хлоропластах еукаріот, а 80S – лише в цитоплазмі еукаріот.

Рибосоми складаються приблизно з рівної кількості РНК і білка, тому їх можна назвати нуклеопротеїдами. РНК рибосом носить назву рибосомальної РНК (рРНК), яка синтезується в ядерці. В еукаріотичних клітинах можна розрізнити дві групи рибосом: вільні рибосоми і рибосоми, що приєднані до ЕПР.

Функція рибосом – синтез білкових молекул. Цей процес складний а багатоетапний. Він буде розглянутий окремо в розділі. присвяченому метаболічним процесам в клітині.

Цитоскелет. Живі клітини здатні змінювати форму, розташування органоїдів, здійснювати різноманітні рухи. Ці властивості забезпечуються системою білкових ниток – філаментами, які утворюють своєрідну опорно-рухову систему клітини. Інакше її називають цитоскелетом. Виділяють два найбільш важливі типи таких ниток: мікрофіламенти або актинові філаменти і мікротрубочки. Всі вони побудовані з білкових структур, які легко утворюють філаменти, що також легко розпадаються. Існує третій тип філаментів – проміжні філаменти, які за розмірами займають проміжне положення між мікрофіламентами та мікротрубочками.

Мікрофіламенти – це надзвичайно тонкі білкові нитки товщиною близько 5 – 7 нм. Вони побудовані з білка актину, якого найбільше в м’язових клітинах і утворюють актиновий цитоскелет. Мікрофіламенти утворюють в клітині сплетіння або пучки безпосередньо під плазматичною мембраною (рис. 44).

Рис. 44. Мікрофіламенти. Актиновий цитоскелет фибробластів миші. Забарвлення изотіоціанатом флуоресцеїна

Значно менше в клітині ниток з іншого білку м‘язів – міозину. Актин і міозин, взаємодіючи один з одним, зумовлюють рух різних структур клітини і самої клітини. Актинові і міозинові нитки також здатні і до самостійного скорочення.

Мікротрубочки являють собою порожнисті циліндричні органоїди. Їх діаметр дорівнює близько 24 нм. Стінки мікротрубочок побудовані з білку тубуліну. В клітині ці органоїди утворюють об‘єднані структури, наприклад, центріолі, війки, джгутики, базальні тільця.

Центріолі зустрічаються майже у всіх тваринних клітинах та клітинах нижчих рослин. Це порожнисті циліндри розмірами 0,3 – 0,5 мкм в довжину та 0,2 мкм в діаметрі і складаються з мікротрубочок (рис. 45). Розташовані центріолі парою поблизу ядра. Вважають, що вони забезпечують розходження хромосом в дочірні клітини. На початку поділу материнської клітини центріолі подвоюються і розходяться до полюсів. Потім між ними виникає так зване веретено поділу, яке також складається з мікротрубочок. Можливо виникнення мікротрубочок веретена забезпечується центріолями. У клітинах вищих рослин центріолі відсутні. Утворення веретена поділу тут відбувається якимось іншим шляхом, хоча навіть за допомогою електронного мікроскопу цей процес не вдалося виявити.

Рис. 45. Центріолі в тваринній клітині: зправа мікрофотографія.

В клітинах, що мають війки або джгутики, схожі з центріолями базальні тільця. Вони завжди розташовуються біля основи джгутиків та війок. Можливо базальні тільця також діють як і центріолі, утворюючі мікротрубочки. На це вказує однакова їх будова. Мікротрубочки розташовуються 9 пар по колу і дві в центрі, тобто 9 + 2 (рис.46).

Рух відповідних клітинних структур відбувається за рахунок сковзання мікротрубочок одне відносно одного. Таким способом рухаються хромосоми під час розходження до полюсів, а також відбувається рух війок та джгутиків. Мікротрубочки беруть участь у забезпеченні руху інших органоїдів. Так переміщуються пухирці апарату Гольджі, а також пухирців ЕПР. Таким же чином рухаються лізосоми та мітохондрії. В експерименті при руйнування системи мікротрубочок такий рух припинявся. Крім того мікротрубочки утворюють досить жорсткий скелет клітини – цитоскелет, що підтримує її форму.

Рис. 44. Поперечний розріз джгутика еукаріот: зліва схема будови; з права – мікрофотографія.

Проміжні філаменти – це міцні білкові структури, які скручені у вигляді канату і протидіють розтягуванню. Їх товщина дорівнює 8 – 10 нм. Найбільша кількість цих філаментів відмічається в клітинах, що потерпають від тривалих механічних навантажень. Багато їх в гладеньких м’язах, у нервових відростках. В епітеліальній тканині клітини з’єднані між собою за допомогою спеціальних міцних утворів – десмосом. До них приєднуються різні філаменти, створюючи безперервну розгалужену сітку, що надає клітині міцність.

З інших філаментів слід відмітити кератинові філаменти, які є в покривних епітеліальних клітинах всіх вищих тварин. Поступово ці клітини відмирають, але кератиновий скелет залишається, утворюючи міцний захисний шар. Таким же чином формуються нігті та волосся. Кератинові білки слугують головним захистом від втрат тепла та вологи, зумовлюють маскування, є засобом нападу та захисту.

Мікроворсинки являють собою пальчасті вирости плазматичної мембрани в деяких тваринних клітинах. Особливо їх багато в клітинах епітелію кишечнику, що збільшую загальну всисну поверхню. Кожна мікроворсинка містить пучки ниток актину та міозину, що зумовлює її скоротливість. Таке скорочення, мабуть, сприяє всмоктуванню. Рослинні клітини не мають мікроворсинок, тому що вкриті потужною клітинною стінкою.

Включення. Крім розглянутих структур клітини, в ній можуть бути присутніми інші речовини. Наприклад, в рослинних клітинах ліпідні каплі, запасні речовини – крохмаль або в тваринних клітинах глікоген. Також різноманітні метаболіти – кристали солей органічних кислот, антоціанові пігменти тощо. Вони можуть з’являтися та зникати на різних етапах життя клітини.

Висновки.

1. Клітини живих організмів мають мембранну організацію. Мембрани являють собою фософоліпідний бішар з вмонтованими в нього білковими молекулами. Така структура носить назву рідинно-мозаїчної.

2. Транспорт речовин через мембрану здійснюється пасивним та активним шляхом. Пасивний транспорт відбувається за рахунок простої дифузії. Дифузія молекул води через мембрану живої клітини носить назву осмосу. В залежності від градієнту концентрації клітина може втрачати воду – плазмоліз, або знов насмоктувати її – деплазмоліз. Різновидом пасивного транспорту є полегшена дифузія, в якій беруть участь транспортні білки. Активний транспорт здійснюється спеціальними транспортними білками. Прикладом є Na⁺ + K⁺ – насос.

3. Вміст еукаріотичної клітини поділений мембранами на відсіки – компартменти. Зовнішня мембрана носить назву плазматичної. Розрізнюють одномембранні та двомембранні компартменти.

4. ЕПР, апарат Гольджі та лізосоми функціонально являють собою одне ціле, забезпечуючи впорядкований обмін речовин.

5. Мітохондрії та пластиди виконують схожі функції, фіксуючи енергію у вигляді АТФ та інших органічних сполук. Для цього використовуються або цукри та ліпіди, або енергія сонячного світла.

6. Ядро клітини – складна структура, що контролює синтез органічних сполук в клітині та зберігає і передає спадкову інформацію наступним поколіннім.

7. Цитоскелет утворений філаментами, які зумовлюють рух окремих структур, зберігають форму клітини.

Поиск по сайту: