Основные органоиды клетки

Мы уже знаем, как устро­е­ны глав­ные ком­по­нен­ты клет­ки – био­ло­ги­че­ские мем­бра­ны, ци­то­плаз­ма и ядро, также мы на­ча­ли изу­чать мем­бран­ные ор­га­но­и­ды клет­ки, такие как, на­при­мер, эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть, ком­плекс Голь­д­жи, ли­зо­со­мы и ми­то­хон­дрии. Сей­час нам пред­сто­ит по­зна­ко­мить­ся еще с неко­то­ры­ми пред­ста­ви­те­ля­ми груп­пы мем­бран­ных ор­га­но­и­дов – пла­сти­да­ми. После чего мы пе­рей­дем к изу­че­нию немем­бран­ных ор­га­но­и­дов клет­ки.

Пла­сти­ды – дву­мем­бран­ные ор­га­но­и­ды рас­ти­тель­ных кле­ток. У со­вре­мен­ных выс­ших рас­те­ний пла­сти­ды бы­ва­ют трех видов – хло­ро­пла­сты, хро­мо­пла­сты и лей­ко­пла­сты.

Внут­рен­няя мем­бра­на этих ор­га­но­и­дов об­ра­зу­ет склад­ки. Внут­ри пла­сти­ды пред­став­ля­ют собой си­сте­му бел­ко­во-ли­пид­ных мем­бран, по­гру­жен­ных в ос­нов­ное ве­ще­ство — мат­рикс, или стро­му. Внут­рен­ние мем­бра­ны об­ра­зу­ют еди­ную (непре­рыв­ную) пла­стин­ча­тую  си­сте­му, со­сто­я­щую из за­мкну­тых упло­щён­ных ме­шоч­ков (ци­стерн), так на­зы­ва­е­мых ти­ла­ко­и­дов, ко­то­рые груп­пи­ру­ют­ся в граны  по 10–30 штук.

В со­став ти­ла­ко­и­дах на­хо­дят­ся пиг­мен­ты. Это хло­ро­фил­лы А и Б и ка­ра­ти­но­и­ды. Таким об­ра­зом, в пла­сти­дах осу­ществ­ля­ет­ся один из важ­ней­ших про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти рас­ти­тель­ной клет­ки – фо­то­син­тез.

Хло­ропласты (от греч. chlorós – зе­лё­ный и plastós – вы­леп­лен­ный, об­ра­зо­ван­ный), внут­ри­кле­точ­ные ор­га­нел­лы рас­ти­тель­ной клет­ки – пла­сти­ды, в ко­то­рых осу­ществ­ля­ет­ся фо­то­син­тез. Окра­ше­ны в зе­лё­ный цвет бла­го­да­ря при­сут­ствию в них ос­нов­но­го пиг­мен­та фо­то­син­те­за – хло­ро­фил­ла. Ос­нов­ная функ­ция хло­ро­пла­стов со­сто­ит в улав­ли­ва­нии и пре­об­ра­зо­ва­нии све­то­вой энер­гии.

Вто­рой тип пла­стид – хро­мо­пла­сты – имеют округ­лую или мно­го­уголь­ную форму и окра­ше­ны со­от­вет­ствен­но в жел­тые, крас­ные, оран­же­вые или бурые цвета. Это про­ис­хо­дит бла­го­да­ря груп­пе пиг­мен­тов-ка­ра­ти­но­и­дов. 

Раз­но­об­ра­зие окрас­ки цве­тов и пло­дов рас­те­ний обу­слов­ле­но этой груп­пой пиг­мен­тов.

Лей­ко­пла­сты – округ­лые бес­цвет­ные пла­сти­ды.  Обыч­но они на­хо­дят­ся в неосве­щен­ных ча­стях рас­те­ний, на­при­мер в клуб­нях кар­то­фе­ля. В лей­ко­пла­стах из неор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний син­те­зи­ру­ют­ся более слож­ные ве­ще­ства – по­ли­са­ха­ри­ды, белки, жиры.

Пе­ре­чис­лен­ные типы пла­стид могут пре­вра­щать­ся друг в друга. На свету в лей­ко­пла­стах об­ра­зу­ет­ся хло­ро­филл. И они пре­вра­ща­ют­ся в хло­ро­пла­сты.

Этим объ­яс­ня­ет­ся по­зе­ле­не­ние клуб­ней кар­то­фе­ля на свету. Хло­ро­пла­сты, в свою оче­редь, осе­нью утра­чи­ва­ют хло­ро­филл, и листва на де­ре­вьях пре­вра­ща­ет­ся из зе­ле­ной в зо­ло­ти­сто-баг­ря­ную.

Хро­мо­пла­сты на свету спо­соб­ны пре­вра­щать­ся в хло­ро­пла­сты. Это яв­ле­ние можно на­блю­дать, когда зе­ле­не­ют вер­хуш­ки оран­же­вых кор­не­пло­дов мор­ко­ви.

Ри­бо­со­мы. На­зва­ние этих ор­га­нелл про­ис­хо­дит от зна­ко­мо­го нам слова «ри­бо­ну­кле­и­но­вый» и гре­че­ско­го слова «сома», что зна­чит «тело». Ри­бо­со­мы вы­пол­ня­ют сбор­ку по­ли­мер­ной мо­ле­ку­лы белка. Ко­ли­че­ство ри­бо­сом в клет­ке огром­но: от 10 000 у про­ка­ри­от и до сотен тысяч у эу­ка­ри­от. Каж­дая ри­бо­со­ма со­сто­ит из двух ча­стей (субъ­еди­ниц) – боль­шой и малой, со­сто­я­щей из несколь­ких мо­ле­кул РНК и несколь­ких мо­ле­кул бел­ков. У эу­ка­ри­от ри­бо­со­мы встре­ча­ют­ся не толь­ко в ци­то­плаз­ме, но и в ми­то­хон­дри­ях и хло­ро­пла­стах. Функ­ция ри­бо­сом – син­тез белка. Очень часто они объ­еди­ня­ют­ся в груп­пы – по­ли­со­мы. Син­тез самих ри­бо­сом у эу­ка­ри­от про­ис­хо­дит в спе­ци­аль­ной внут­ри­ядер­ной струк­ту­ре — яд­рыш­ке.

Кле­точ­ный центр. Этот ор­га­но­ид на­зы­ва­ют цен­тром ор­га­ни­за­ции мик­ро­тру­бо­чек. Мик­ро­тру­боч­ки пред­став­ля­ют собой ни­те­вид­ные струк­ту­ры, об­ра­зо­ван­ные бел­ка­ми. Они под­дер­жи­ва­ют форму клет­ки – со­зда­ют ци­тос­ке­лет. Мик­ро­тру­боч­ки свя­за­ны с ци­то­плаз­ма­ти­че­ской и ядер­ной мем­бра­на­ми, они обес­пе­чи­ва­ют дви­же­ние внут­ри­кле­точ­ных струк­тур. Очень важ­ная роль от­во­дит­ся мик­ро­тру­боч­кам во время де­ле­ния – они обес­пе­чи­ва­ют дви­же­ние хро­мо­сом. Кроме того, мик­ро­тру­боч­ки вхо­дят в со­став ор­га­но­и­дов дви­же­ния – рес­ни­чек и жгу­ти­ков, ха­рак­тер­ных для неко­то­рых кле­ток, на­при­мер ин­фу­зо­рий или спер­ма­то­зо­и­дов. Кле­точ­ный центр встре­ча­ет­ся в клет­ках жи­вот­ных и низ­ших рас­те­ний. В клет­ках выс­ших рас­те­ний этот ор­га­но­ид от­сут­ству­ет.

До­пол­ни­тель­ный ма­те­ри­ал

Пла­сти­ды

Пла­сти­ды, как и ми­то­хон­дрии, могут раз­мно­жать­ся са­мо­сто­я­тель­но. Пред­по­ла­га­ют, что хло­ро­пла­сты воз­ник­ли из ци­анобак­те­рий, так как они яв­ля­ют­ся двух­мем­бран­ным ор­га­но­и­дом, имеют соб­ствен­ную ДНК и РНК, а также пол­но­цен­ный ап­па­рат син­те­за белка (при­чем ри­бо­со­мы в нем про­ка­ри­о­ти­че­ско­го типа, как и у сво­бод­ных бак­те­рий). Раз­мно­жа­ют­ся эти пла­сти­ды би­нар­ным де­ле­ни­ем, как и их пред­ки – ци­анобак­те­рии, а мем­бра­ны ти­ла­ко­и­дов до боли на­по­ми­на­ют мем­бра­ны про­ка­ри­от (на­ли­чи­ем спе­ци­фи­че­ских кис­лых ли­пи­дов). Дру­ги­ми сло­ва­ми, со­вре­мен­ная эу­ка­ри­о­ти­че­ская клет­ка – это сим­би­оз даже не од­но­го, а несколь­ких видов более при­ми­тив­ных ор­га­низ­мов.

Ри­бо­со­мы

Ри­бо­со­мы впер­вые были опи­са­ны как уплот­нен­ные ча­сти­цы, или гра­ну­лы, кле­точ­ным био­ло­гом ру­мын­ско­го про­ис­хож­де­ния Джор­джем Па­ла­де в се­ре­дине 1950-х гг. В 1974 г. он по­лу­чил Но­бе­лев­скую пре­мию по фи­зио­ло­гии и ме­ди­цине «за от­кры­тия, ка­са­ю­щи­е­ся струк­тур­ной и функ­ци­о­наль­ной ор­га­ни­за­ции клет­ки». При этом сам тер­мин «ри­бо­со­ма» по­явил­ся лишь в 1958 году. По всей ви­ди­мо­сти, ри­бо­со­мы могли сфор­ми­ро­вать­ся в ре­зуль­та­те по­сте­пен­ной эво­лю­ции из очень про­стой ма­лень­кой мо­ле­ку­лы РНК — про­то­ри­бо­со­мы, спо­соб­ной ка­та­ли­зи­ро­вать ре­ак­цию со­еди­не­ния двух ами­но­кис­лот. Все осталь­ные струк­тур­ные блоки ри­бо­со­мы по­сле­до­ва­тель­но до­бав­ля­лись к про­то­ри­бо­со­ме, по­вы­шая эф­фек­тив­ность её ра­бо­ты.