Цитоплазма. Классификации органелл. Структура и функции органелл общего значения.

• Цитоплазма включает гиалоплазму, органеллы и включения.
• Органеллы делят на общего и специального значения, а также на мембранные и немембранные.
• Мембранные: ЭПС (грЭПС — синтез белков, аЭПС — липиды, детоксикация, Ca2+), комплекс Гольджи (модификация, сортировка, упаковка), лизосомы (внутриклеточное переваривание), пероксисомы (окисление, обезвреживание H2O2), митохондрии (дыхание, АТФ).
• Немембранные: рибосомы (синтез белка), клеточный центр (центриоли, организация микротрубочек), цитоскелет (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты — опора, движение, транспорт).

Цитоплазма — это обязательный компонент клетки, отделенный от внешней среды плазмолеммой и окружающий ядро. Она включает в себя гиалоплазму, органеллы и включения.

Классификации органелл:

Органеллы — это постоянные, обязательные структуры цитоплазмы, выполняющие специфические функции. Их классифицируют по нескольким признакам.

1. По функциональному значению:

• Органеллы общего значения: присутствуют практически во всех клетках и выполняют жизненно важные функции (например, митохондрии, рибосомы, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, клеточный центр).
• Специальные органеллы: обнаруживаются только в специализированных клетках и обеспечивают выполнение их особых функций (например, реснички, жгутики, миофибриллы).

2. По наличию мембраны:

• Мембранные: имеют в своей структуре биологическую мембрану. К ним относятся митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы.
• Немембранные: не имеют мембранного строения. К ним относятся рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, реснички.

Структура и функции органелл общего значения:

Мембранные органеллы — это органеллы, имеющие в своем составе одну или несколько биологических мембран, которые образуют замкнутые отсеки (компартменты) в цитоплазме.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС):

Система сообщающихся канальцев, цистерн и пузырьков.

• Виды: гранулярная (грЭПС) и агранулярная (аЭПС).
• Строение: мембранная органелла, состоящая из системы цистерн, трубочек и пузырьков.
• Гранулярная ЭПС (грЭПС): на ее поверхности расположены рибосомы. Обеспечивает синтез и начальные этапы модификации белков (на экспорт или для мембран).
• Агранулярная (гладкая) ЭПС (аЭПС): не имеет рибосом. Участвует в синтезе липидов и стероидов, детоксикации вредных веществ и депонировании ионов кальция.
• Функции: грЭПС — синтез белков на экспорт и мембранных белков; аЭПС — синтез липидов, стероидов, детоксикация, депо ионов Са2+.

Комплекс Гольджи:

Мембранная органелла, состоящая из стопки уплощенных цистерн (диктиосомы), пузырьков и вакуолей.

• Строение: имеет полярное строение (цис- и транс-поверхности).
• Функции: модификация, сортировка и упаковка продуктов синтеза, образование лизосом, секреторных везикул, формирование гликокаликса.

Лизосомы:

Мелкие мембранные пузырьки.

• Строение: окружены одной мембраной, содержат набор гидролитических ферментов, активных в кислой среде.
• Функции: являются аппаратом внутриклеточного переваривания, осуществляя расщепление захваченных клеткой веществ (гетерофагия) и собственных изношенных компонентов (аутофагия).

Пероксисомы:

Мелкие мембранные пузырьки.

• Строение: окружены одной мембраной, содержат окислительные ферменты (каталазу, пероксидазу).
• Функции: окисление жирных кислот, обезвреживание токсичных веществ, в частности перекиси водорода.

Митохондрии:

Двумембранные органеллы.

• Строение: это двумембранные органеллы. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует многочисленные складки — кристы, которые значительно увеличивают ее поверхность. На кристах расположены ферментные комплексы дыхательной цепи и АТФ-синтетаза (грибовидные частицы). Внутреннее пространство — матрикс — содержит ферменты цикла Кребса, собственную кольцевую ДНК и рибосомы.
• Функция: являются "энергетическими станциями" клетки. В них происходит процесс клеточного дыхания (окислительное фосфорилирование), в результате которого энергия, заключенная в органических веществах (глюкозе, жирных кислотах), преобразуется в энергию макроэргических связей АТФ. АТФ используется клеткой для всех энергозатратных процессов.

Немембранные органеллы не имеют в своей структуре биологических мембран и, как правило, состоят из белков и/или нуклеиновых кислот.

Рибосомы:

Могут быть свободными в цитоплазме или прикрепленными к мембранам грЭПС.

• Строение: мелкие частицы, состоящие из двух субъединиц (большой и малой), построенных из рРНК и белков.
• Функции: биосинтез белка (трансляция).

Клеточный центр (цитоцентр):

Немембранная органелла. Состоит из двух взаимно перпендикулярных цилиндрических структур — центриолей, окруженных плотным веществом — центросферой.

• Строение: каждая центриоль построена из 9 триплетов микротрубочек.
• Функции: является центром организации микротрубочек, формирует веретено деления при митозе, участвует в образовании ресничек и жгутиков.

Цитоскелет:

Динамическая сеть белковых филаментов, пронизывающая цитоплазму эукариотических клеток.

• Виды: микротрубочки, микрофиламенты (актиновые), промежуточные филаменты (кератиновые, виментиновые, десминовые, нейрофиламенты).
• Строение: каждая центриоль построена из 9 триплетов микротрубочек.

Компоненты:

1. Микротрубочки: полые цилиндры диаметром ~25 нм, построенные из белка тубулина. Они нестабильны и постоянно полимеризуются и деполимеризуются.
2. Микрофиламенты (актиновые филаменты): тонкие нити диаметром ~7 нм, состоящие из белка актина. Особенно много их под плазмолеммой, где они образуют кортикальную сеть.
3. Промежуточные филаменты: прочные белковые филаменты диаметром ~10 нм. В отличие от микротрубочек и микрофиламентов, они более стабильны, а их белковый состав тканеспецифичен (например, кератины в эпителии, виментин в соединительной ткани, десмин в мышцах, нейрофиламенты в нейронах).

Функции:

• Опорная: поддержание формы клетки и ее полярности, создание каркаса.
• Двигательная: обеспечение клеточных движений (амебоидное движение, циклоз), участие в мышечном сокращении, формирование сократительного кольца при цитотомии.
• Транспортная: участие во внутриклеточном перемещении органелл и пузырьков (микротрубочки служат "рельсами").
• Участие в межклеточных контактах: промежуточные филаменты прикрепляются к десмосомам, обеспечивая механическую прочность тканей.