Back to the topics list

клітинна організація

Мета навчання

У цьому уроці ви дізнаєтеся про 12 структурних компонентів, які утворюють живу клітину, а також про функції, які кожен із них виконує.

Що таке організація клітини?

Організація клітини — це компоненти, з яких складається клітина, і те, як вони в ній розташовані. Кожен компонент називається органелою і виконує певну функцію, життєво важливу для клітини.

Клітини, основна одиниця життя, бувають двох типів:

• Прокаріотичні клітини
• Еукаріотичні клітини

Прокаріотичні клітини, не містять ядра. До їх складу входять бактерії. Ці клітини малі і тому мають більше співвідношення площі поверхні до об’єму. Таким чином, поживні речовини можуть легше досягати будь-якої частини клітини.

Еукаріотичні клітини містять ядро. До них належать гриби, найпростіші, водорості, рослини та тварини . Ці клітини більші і, отже, мають менше співвідношення площі поверхні до об’єму. Тому дифузія поживних речовин у клітинах нелегка. Тому еукаріотичним клітинам потрібні спеціалізовані внутрішні органели для здійснення метаболізму, транспортування хімічних речовин і генерування енергії в клітині.

Клітини мають різну форму і розміри. Клітку можна розділити на дві частини: клітинну стінку, клітинну мембрану та протоплазму . Протоплазма далі поділяється на цитоплазму (вся протоплазма, крім ядра) і нуклеоплазму (ядро, ДНК і РНК).

Клітинна мембрана/плазматична мембрана

Він складається з подвійного фосфоліпідного шару, який створює жорсткий бар’єр між внутрішньою частиною клітини та її зовнішнім середовищем. Подвійний фосфоліпідний шар складається з двох шарів фосфоліпідів, один із яких має гідрофільну (водолюбну) головку на зовнішній стороні та гідрофобну (ненавидить воду) внутрішню сторону. Білки, що знаходяться в біліпідному шарі, здійснюють вибірковий транспорт молекул і розпізнавання клітин.

Клітинна стінка

Не всі живі істоти мають клітинні стінки.

• Бактерії мають клітинні стінки, що містять хімічну речовину «пептидоглікан».
• Рослинні клітини мають різноманітні хімічні речовини, включені в їхні клітинні стінки. Целюлоза, неперетравлюваний полісахарид, є найпоширенішою хімічною речовиною в первинній клітинній стінці рослини. Деякі рослинні клітини також мають лігнін та інші хімічні речовини, вбудовані в їхні вторинні стінки.
• Клітини тварин не мають клітинної стінки, і замість цього вони повинні покладатися на свою клітинну мембрану для підтримки цілісності клітини. У багатьох протизанів також відсутні клітинні стінки, і вони використовують різним чином модифіковані клітинні мембрани, щоб виступати в якості кордону для внутрішньої частини клітини.

Клітинна стінка розташована поза плазматичної мембрани. Плазмодесми - це зв'язки, за допомогою яких клітини хімічно спілкуються одна з одною через свої товсті стінки. Гриби та багато протистів мають клітинні стінки, хоча вони не містять целюлози, а різноманітні хімічні речовини, такі як хітин для грибів.

Ядро

В еукаріотичних організмах ядро, як відомо, є центром управління клітиною. У ньому зберігається генетичний матеріал клітини, і тут відбуваються такі процеси, як реплікація ДНК, транскрипція та обробка РНК. У прокаріотів немає ядра, але натомість вони мають одну хромосому: шматок кільцевої дволанцюгової ДНК, розташований у ділянці клітини, яка називається нуклеоїдом.

Ядро є найбільшою органелою клітини і містить усю генетичну інформацію клітини у формі ДНК. Наявність ядра є основним фактором, який відрізняє еукаріотів від прокаріотів. Структура ядра описана нижче:

• Ядерна оболонка – дві ліпідні мембрани, усіяні спеціальними білками, які відокремлюють ядро та його вміст від цитоплазми.
• Ядерні пори – крихітні отвори, звані ядерними порами, розташовані в ядерній оболонці і допомагають регулювати обмін речовин (таких як РНК і білки) між ядром і цитоплазмою.
• Хроматин – тонкі довгі нитки ДНК і білка
• Ядерце – ядерце робить РНК іншим типом нуклеїнової кислоти

Цитоплазма

Це гелеподібна рідина на водній основі, яка займає більшу частину об’єму клітини. Цитоплазма складається в основному з води, але також містить ферменти, солі, органели та різні органічні молекули. Цитоплазма є місцем майже всієї хімічної активності, що відбувається в еукаріотичній клітині. В еукаріотичних клітинах цитоплазма відноситься до вмісту клітини, за винятком ядра. Частина цитоплазми, яка не містить жодних органел, називається «цитозолем». Цитоплазма відповідає за надання клітині її форми.

Мітохондрії

Вони є автономними тілами, що містять власну ДНК. Це двомембранна органела, де відбувається процес клітинного дихання. Вони функціонують як місця розрядки енергії та утворення АТФ. Вони діють як травна система, яка приймає поживні речовини, розщеплює їх і створює багаті енергією молекули для клітини. Мітохондрії були названі електростанцією клітини. У тварин, оскільки м’язові клітини потребують багато енергії для пересування, вони містять найбільшу кількість мітохондрій.

Ендоплазматичний ретикулум

Ендоплазматичний ретикулум (ER) - це органела, яка міститься лише в еукаріотичних клітинах. ER має подвійну мембрану, що складається з мережі порожнистих трубок, сплощених листів і круглих мішків. Ці сплощені порожнисті складки та мішечки називаються цистернами. ER знаходиться в цитоплазмі і з'єднаний з ядерною оболонкою. Існує два типи ендоплазматичної мережі:

• Smooth ER – вони не мають прикріплених рибосом. Він бере участь у синтезі ліпідів, включаючи олії, фосфоліпіди та стероїди. Він також відповідає за метаболізм вуглеводів, регуляцію концентрації кальцію та детоксикацію ліків.
• Шорсткий ER – він покритий рибосомами, що надає ендоплазматичному ретикулуму грубий вигляд. Він відповідає за синтез білка і відіграє роль у виробництві мембран. Складки, наявні в мембрані, збільшують площу поверхні, дозволяючи більшій кількості рибосом бути присутніми на ER, тим самим дозволяючи більше виробляти білок.

Рибосоми

Рибосоми складаються з РНК і білка. Вони знаходяться в цитоплазмі і є місцями, де відбувається синтез білка. Рибосоми можуть зустрічатися в цитоплазмі окремо або групами або можуть бути прикріплені до ендоплазматичного ретикулуму, утворюючи таким чином грубу ендоплазму. Рибосоми важливі для виробництва білка. Разом зі структурою, відомою як інформаційна РНК (тип нуклеїнової кислоти), рибосоми утворюють структуру, відому як полірибосома, яка важлива для синтезу білка.

тіло Гольджі

Тіло Гольджі також відоме як апарат Гольджі або комплекс Гольджі. Тіло Гольджі зустрічається в усіх рослинних і тваринних клітинах, і цим терміном називають групи сплощених дископодібних структур, розташованих поблизу ендоплазматичного ретикулуму. Кількість «апаратів Гольджі» в клітині є змінною. Клітини тварин, як правило, мають меншу кількість апарату Гольджі та більший. Рослинні клітини містять до кількох сотень менших версій. Апарат Гольджі отримує білки і ліпіди (жири) з шорсткого ендоплазматичного ретикулума. Він модифікує деякі з них і сортує, концентрує та упаковує їх у закриті краплі, які називаються везикулами. Залежно від вмісту, вони відправляються в один із трьох пунктів призначення:

• Усередині клітини до органел, які називаються лізосомами
• Плазматична мембрана клітини
• Поза клітиною

З цієї причини тіло Гольджі можна вважати «поштовим відділенням» клітини.

Везикули і лізосоми

• Везикули — це маленькі сферичні мішечки, пов’язані з мембраною, які сприяють метаболізму, транспорту та зберігання молекул. Багато везикул утворюються в тілі Гольджі та ендоплазматичному ретикулумі або утворюються з частин клітинної мембрани. Везикули можна класифікувати відповідно до їх вмісту та функції. Транспортні везикули транспортують молекули всередині клітини.
• Лізосоми утворюються тілом Гольджі і містять потужні травні ферменти, які потенційно можуть перетравлювати клітину. Лізосоми утворюються тілом Гольджі або ендоплазматичним ретикулумом. Ці потужні ферменти можуть перетравлювати клітинні структури та молекули їжі, такі як вуглеводи та білки. Лізосоми у великій кількості містяться в клітинах тварин, які поглинають їжу через харчові вакуолі. Коли клітина гине, лізосома виділяє свої ферменти і перетравлює клітину.

Вакуолі

Це одномембранні органели, які по суті є частиною зовнішнього середовища, розташованого всередині клітини. Одиночна мембрана відома в клітинах рослин як «тонопласт». Багато організмів використовують вакуолі як місця зберігання. Везикули набагато менші за вакуолі і функціонують для транспортування матеріалів як усередині клітини, так і назовні.

Пластиди

Пластиди - це органели, які зустрічаються лише в рослинах. Існує три типи:

• Лейкопласти – білі пластиди, що знаходяться в коренях
• Хлоропласти – пластиди зеленого кольору, що містяться в рослинах і водоростях
• Хромопласти – містять червоні, помаранчеві або жовті пігменти і часто зустрічаються у дозріваючих фруктах, квітах або осінньому листі

центріолі

Клітини тварин містять особливу органеллу, яка називається центріоль. Це циліндрична трубчаста структура, яка складається з мікротрубочок, розташованих у дуже певному порядку. Дві центріолі, розташовані перпендикулярно одна одній, називаються центросомою. Центросома відіграє дуже важливу роль у поділі клітини. Центріолі відповідають за організацію мікротрубочок, які розташовують хромосоми в правильному місці під час поділу клітини.

Зведена таблиця: відмінності між клітиною рослин і клітинами тварин