Органоиды (греч. órganon — орган и éidos — вид), или органеллы (лат. organella — уменьшительное от греч. órganon) — постоянные структуры эукариотических клеток.
К органоидам относят клеточный центр, рибосомы, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, эндоплазматическую сеть, лизосомы, вакуоли и цитоплазматические микротрубочки. Каждый органоид осуществляет определенные функции, жизненно необходимые для клетки.
Органоиды разделяют на немембранные (не имеющие мембран), одномембранные(окруженные одной мембраной) и двухмембранные (окруженные двумя мембранами).
Немембранные органоиды
Немембранные органоиды — это органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно: рибосомы и органоиды, построенные на основе микротрубочек —клеточный центр и органоиды движения (жгутики и реснички).
Рибосома — мельчайший органоид сферической или слегка овальной формы, диаметром 8 — 23 нм. Можно сказать, что рибосомы представляют собой гигантские объединения молекул —нуклеопротеиды, состоящие из молекул рРНК, связанных с белками.
Рибосомы впервые были описаны как уплотненные частицы, или гранулы, американским цитологом румынского происхождения Джорджем Паладе в середине 1950-х годов. Термин «рибосома» был предложен Ричардом Робертсом в 1958 году взамен множества различных названий, которые существовали для обозначения этих частиц (микросомы, микросомные частицы, микросомные рибонуклеопротеидные частицы, гранулы Паладе). В составе рибосомы различают большую и малую субъединицы, которые синтезируются в ядрышке из рибосомальных белков и рРНК и поступают в цитоплазму, где и формируют рибосому.
Рибосомы могут располагаться в цитоплазме свободно или быть связанными с мембранами эндоплазматической сети. Свободные рибосомы могут быть единичными, но нередко с одной молекулой иРНК может быть ассоциировано несколько рибосом, такая структура называетсяполирибосомой, или полисомой.
Полирибосомы, или полисомы, — находящиеся в живых клетках и синтезирующие белок комплексы, каждый из которых состоит из молекулы иРНК и нескольких связанных с ней рибосом.
Полисомы образуются при последовательном присоединении рибосом к иРНК. Двигаясь по иРНК, рибосомы «считывают» информацию, заложенную в одной и той же молекуле иРНК. При этом каждая рибосома синтезирует одну полипептидную цепь согласно нуклеотидной последовательности иРНК.
Синтез белка в клетке осуществляется преимущественно полисомами, а не одиночными рибосомами.
Основная функция рибосом — синтез белка.
Рибосомы эукариотических клеток крупнее, чем рибосомы прокариот. Синтез рРНК и рибосомных белков у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре — ядрышке. Сборка субъединиц в единую рибосому осуществляется в цитоплазме.
Рибосомы эукариот и прокариот
| Характерные особенности |
Рибосомы прокариотического типа |
Рибосомы эукариотического типа |
|---|---|---|
| Диаметр | 8 нм | 23 нм |
| Молекулярная масса | 2,5 х 106 | 4,2 х 106 |
| Соотношение РНК и белка | 3: 2 | 1:1 |
| Состав большой субъединицы | 2 молекулы рРНК и 34 молекулы белка | 3 молекулы рРНК и 49 молекул белка |
| Состав малой субъединицы | 1 молекула рРНК и 21 молекула белка | 1 молекула рРНК и 33 молекулы белка |
| Скорость осаждения в ультрацентрифуге | 70 S | 80 S |
| Примерное количество в клетке | 104 | 105 |
Микротрубочки — полые цилиндрические структуры клеток эукариотических организмов, основной компонент которых — белок тубулин. Длина микротрубочек варьирует, диаметр сечения около 25 нм.
Микротрубочки входят в состав как временных, так и постоянных структур клетки. К временным относится, например, веретено деления, а к постоянным — реснички, жгутики и центриоли клеточного центра.
Микротрубочки образуют внутренний каркас клетки (цитоскелет), участвуют в поддержании формы клетки и расположения органоидов в цитоплазме, входят в состав ресничек и жгутиков, используются в качестве «рельсов» для транспортировки частиц и т. д. Из микротрубочек состоят также центриоли и веретено деления, микротрубочки участвуют в митотическом и мейотическом расхождении хромосом.
Микротрубочки полярны: на одном конце может происходить самосборка микротрубочки, на другом — разборка. Сборка и разборка микротрубочек связана с затратами энергии.
Микротрубочки являются динамическими структурами, в клетке они постоянно строятся и разбираются. Такая нестабильность микротрубочек играет важную физиологическую роль. Например, при делении клетки микротрубочки растут очень быстро и способствуют правильной ориентации хромосом и образованию митотического веретена.
Клеточный центр — немембранный органоид, постоянная структура животных клеток. Отсутствует в клетках растений.
Клеточный центр состоит из двух центриолей. При образовании митотического веретена деления центриоли расходятся к полюсам клетки, обеспечивая равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.
Веретено деления — структура, возникающая в клетках эукариотических организмов в процессе деления ядра.
Веретено деления: микротрубочки прикрепляются к центромерам хромосом
Веретено деления состоит из микротрубочек. Часть микротрубочек идет от центриолей к хромосомам, другие микротрубочки заканчиваются свободно в цитоплазме. Веретено деления обеспечивает согласованное расхождение хромосом к полюсам клетки.
После деления клетки каждая из вновь образовавшихся клеток получает пару центриолей: перед началом деления клетки происходит удвоение центриолей (от каждой центриоли отпочковывается новая центриоль) и центриоли расходятся к полюсам.
Электронная микрофотография клеточного центра: видны две центриоли, перпендикулярно ориентированные друг к другу
В результате образуются два клеточных центра — по одному на каждую вновь образовавшуюся клетку, при этом каждый клеточный центр состоит из двух центриолей.
Центриоль — небольшой немембранный органоид (диаметр 0,2 мкм, длина 0,3 — 0,5 мкм), представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью триплетами микротрубочек, состоящих из молекул белка тубулина.
В животных клетках две центриоли образуют клеточный центр. Эти структуры, расположенные под прямым углом друг к другу, обычно находятся вблизи ядра. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя веретено деления. После деления каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путем синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.
В клетках растений центриолей нет, и митотическое веретено образуется там при их отсутствии.
Органоиды движения — реснички и жгутики. Это выросты мембраны диаметром около 0,25 мкм, содержащие внутри микротрубочки. Такие органоиды имеются у многих клеток: у простейших, одноклеточных водорослей, зооспор, сперматозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, например в дыхательном эпителии.
Реснички — многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны. Жгутики — единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.