Познание мира

Клетка является основной единицей структуры живого вещества, связанной полупроницаемой мембраной, и способна к самовоспроизведению в среде, свободной от других живых систем. Клеточная органелла — это клеточный компонент, который может быть как мембранным, так и немембранным, присутствующим в клетке, имеющей различные структуры и функции.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана — это тонкий и нежный слой, который окружает клетку, определяя границы и поддерживая различия между цитозолем и внешней средой.

Структура клеточной мембраны

1. Клеточная мембрана представляет собой трехламинарную структуру, содержащую два слоя липида и белка.
2. Основными фосфолипидами, обнаруженными в клетке, являются фосфоглицериды, сфинголипиды и стерины.
3. Фосфолипиды представляют собой наиболее распространенный мембранный липид, имеющий полярную головную группу, содержащую гидрофильную головку и два гидрофобных углеводородных хвоста.
4. Некоторые молекулы углеводов прикрепляются к внешней поверхности клеточной мембраны либо к белку с образованием гликопротеина, либо к липидам с образованием гликолипидов.

Функции клеточной мембраны

1. Клеточная мембрана обеспечивает механическую поддержку клетки, которая помогает поддерживать форму клетки и служит защитным слоем для ее компонентов.
2. Контролирует вход и выход различных молекул.
3. Трансмембранный белок играет роль в соединении цитоскелета через липидный бислой внеклеточного матрикса.

Клеточная стенка

Стенка клетки является неотъемлемой частью клетки, которая представляет собой жесткую конструкцию.

Структура клеточной стенки

1. Структура клеточной стенки разделила бактерии на две группы: грамположительные и грамотрицательные, где грамположительные бактерии имеют более толстую клеточную стенку, а грамотрицательные — более тонкую.
2. Стенка бактериальной клетки состоит из пептидогликана, где линейные полисахаридные цепи сплетены пептидами.
3. Клеточная стенка большинства водорослей и высших растений состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и пектина, а грибы — хитина. 
4. Клеточная стенка представляет собой трехслойную структуру, состоящую из средней ламеллы, первичной клеточной стенки и вторичной клеточной стенки.
5. Средняя пластинка — это богатый пектином слой, находящийся между соседними клеточными стенками.
6. Первичная клеточная стенка находится сразу под средней пластинкой, которая образуется сразу после деления клетки, в основном состоящая из пектина и гемицеллюлозы.
7. В некоторых типах клеток на внутренней поверхности первичной клеточной стенки находится дополнительный слой, называемый вторичной клеточной стенкой, он состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.

Функции клеточной стенки

1. Клеточная стенка у бактерий определяет форму, а также предотвращает разрыв клетки в результате осмоса.
2. Клеточная стенка выступает в качестве экзоскелета растения, обеспечивая защитный слой и механическую поддержку.
3. Определяет форму растения и предотвращает засуху.
4. Действует как барьер между внутренними клеточными компонентами и внешними отсеками.

Центриоли

Центриоль представляет собой полую цилиндрическую структуру.

Строение центриолей

1. Центриоли представляют собой трубчатую структуру размером примерно 0,2 мкм × 0,5 мкм, которая открыта с обеих сторон.
2. Стенка центриоли состоит из девяти групп микрофиламентов, расположенных по кругу.
3. Каждая группа представляет собой тройку, образованную канальцами A, B и C. В канальце A -13 протофиламентов, а в канальце B и C — 10 протофиламентов.

Функции центриолей

1. Действует как центр зародышеобразования, из которого растут микротрубочки.
2. Во время деления клеток образует микротрубочки веретенообразного волокна, которые помогают в перемещении и разделении хромосом.
3. Участвует в образовании ресничек и жгутиков.

Хлоропласты

Хлоропласты — это один из видов пластид, окрашенных из-за наличия молекул пигмента.

Строение хлоропластов

1. Хлоропласт имеет овальную или дискообразную форму у высших зеленых растений и имеет различную форму, например чашевидную или подковообразную, поясообразную и ленточную в случае водорослей.
2. Это двухмембранная структура, при этом внешняя мембрана содержит меньше белка и является проницаемой, а внутренняя мембрана имеет более высокое содержание белка и избирательно проницаема. 
3. Внутреннее пространство хлоропласта заполнено матрицей, а именно стромой.
4. Внутренняя мембрана хлоропласта имеет инвагинации, несущие несколько мембранных мешочков, подобных структуре, называемой тилакоидами.
5. Гранум соединен с трубчатой ​​структурой, называемой ламеллой стромы.
6. Это диморфная органелла, т.е. существует в двух формах: граналь и аграналь.

Функции хлоропластов

1. Состоит из различных ферментов и молекул зеленого пигмента, который улавливает световую энергию для процесса фотосинтеза.
2. Состоит из ДНК, рибосомы и полного механизма синтеза белка, который помогает при наследовании.

Реснички и жгутики

Реснички и жгутики — это органеллы, имеющие схожий тип строения, но различающиеся по количеству и размеру.

Строение ресничек и жгутиков

1. Реснички и жгутики отходят от центриоли.
2. Это мельчайшие, похожие на волосы структуры, которые присутствуют внеклеточно, но происходят внутриклеточно из базальных тел.
3. Состоят из пучка микротрубочек, называемых аксонемой.

Функции ресничек и жгутиков

1. Помогают в передвижении организма.
2. У водных организмов реснички создают водный поток для получения пищи, возобновления снабжения кислородом и быстрой диффузии углекислого газа.

Цитоплазма

Цитоплазма — полужидкое содержимое клетки, её внутренняя среда, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной.

Структура цитоплазмы

1. Цитоплазма может быть разделена на цитозоль и цитоплазматическую структуру.
2. Цитозоль — это жидкая часть цитозоля, которая содержит 20-25% белка и ферментов клетки.
3. В цитоплазматической структуре подвешены живые и неживые элементы, неживая структура называется периплазмой, а живая структура называется органеллами.

Функции цитоплазмы

1. Волокна помогают поддерживать форму клеток и движение других клеточных органелл при циклозе.
2. Накапливаются пищевые и секреторные вещества в виде масляных капель, триацилглицерина, секреторных гранул, гранул гликогена и т. д.

Цитоскелет

Волокна, присутствующие в цитозоле, представляют собой цитоскелет.

Строение цитоскелета

1. Распространяется по всей цитоплазме.
2. Это сложная сеть из трех типов белковых нитей, а именно, микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты.

Функции цитоскелета

1. Отвечает за поддержание формы клеток.
2. Участвует во внутриклеточном и внеклеточном транспорте воды, ионов и небольших молекул.
3. Помогает в таких движениях, как ползание клеток по субстрату, сокращение мышц и изменение формы развивающегося эмбриона позвоночных.

Цитозоль

Цитозоль — это жидкая и растворимая часть, находящаяся вне органелл, которая является частью цитоплазмы.

Структура цитозоля

1. Цитозоль состоит из воды, белков, липидов, углеводов, различных типов молекул РНК и различных типов более мелких молекул.
2. Периферический слой цитозоля негранулированный, вязкий, прозрачный и жесткий, тогда как внутренняя часть гранулирована и прозрачна.

Функции цитозоля

1. Действует как субстрат для различных клеточных органелл для их функционирования.
2. Место для синтеза органических материалов, таких как белки, липиды, нуклеотиды и т. д.
3. Место катаболических путей, таких как гликолиз, пентозофосфатный путь и путь жирных кислот.
4. Помогает в обмене и распределении различных материалов в ячейке.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматическая сеть — это вакуоли, которые сосредоточены в эндоплазматической части цитоплазмы. Присутствует во всех эукариотических клетках, кроме зрелых эритроцитов, яиц, эмбриональных клеток и отсутствует у прокариот.

Структура эндоплазматической сети

1. Эндоплазматический ретикулум образует сеть мембранной системы, простирающуюся от ядерной мембраны до клеточной мембраны.
2. Встречается в трех различных формах: цистернах, пузырьках и канальцах. 
3. Цистерны — длинные уплощенные неразветвленные мешковидные структуры диаметром 40-50 мкм. 
4. Везикулы представляют собой овальные перепончатые структуры диаметром 25-500 мкм. 
5. Трубочки представляют собой разветвленные структуры диаметром 50-190 мкм.
6. Бывает двух типов в зависимости от наличия и отсутствия рибосом: гладкая эндоплазматическая сеть и грубая эндоплазматическая сеть. 
7. Гладкая эндоплазматическая сеть содержится в клетках, которые участвуют в метаболизме липидов и гликогена, таких как жировые клетки, интерстициальные клетки, проводящие волокна сердца, сперматоциты и лейкоциты.
8. Грубая эндоплазматическая сеть обнаруживается в тех клетках, которые активны в синтезе белка, таких как клетки поджелудочной железы, плазматические клетки, бокаловидные клетки и клетки печени.

Функции эндоплазматической сети

1. Обеспечивает ультраструктурный скелетный каркас клетки.
2. Внутриклеточный и межклеточный обмен веществами в процессе осмоса, диффузии и активного транспорта.
3. Состоит из множества ферментов, которые выполняют различные синтетические и метаболические действия.
4. Было обнаружено, что они проводят внутриклеточные импульсы, которые помогают сокращению мышц.
5. Помогает в детоксикации вредных химикатов.

Эндосомы

Эндосомы — это мембраносвязанная структура, обнаруженная в цитоплазме, образованная в процессе эндоцитоза.

Структура эндосом

1. Это везикулы, связанные с мембраной, похожие по структуре на везикулы. 
2. В основном это три типа: ранние эндосомы, поздние эндосомы и переработанные эндосомы.
3. Ранние эндосомы содержат маркеры RAB5A. 
4. Поздние эндосомы образуются из зрелых ранних эндосом, содержащих маркер RAB7A.
5. Вторичная эндосома содержит большую трубчатую сеть с маркером RAB11.

Функции эндосом

1. Играет важную роль в синтезе, сортировке и доставке макромолекул внутри клетки.
2. Действует как временная везикула для транспорта молекул для разложения в лизосомах.
3. Регуляция трансмембранного рецептора.
4. У растений эндосомы имеют решающее значение для поддержания вакуолей и роста клеток.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой клеточную органеллу, которая помогает транспортировать, модифицировать и упаковывать молекулы белков и липидов. Присутствует во всех клетках, кроме прокариотических клеток, а именно некоторых эукариотических клеток.

Структура аппарата Гольджи

1. Форма аппарата Гольджи различаются в зависимости от типа клеток.
2. Аппарат Гольджи представляет собой взаимосвязанный набор цистерн, канальцев и пузырьков.
3. Образован пузырьками эндоплазматической сети. 

Функции аппарата Гольджи

1. Играет ключевую роль в хранении клеточного белка и компонентов мембраны, а также в направлении их по назначению.
2. Помогает в формировании клеточной пластинки во время цитокинеза митоза или мейоза в растительной клетке.
3. Образование лизосом, плазматической мембраны, акросомы в сперматозоидах во время сперматогенеза и кортикальных гранул различных ооцитов в животной клетке.

Промежуточные филаменты

Промежуточные филаменты — это жесткие и прочные белковые волокна, обнаруженные в цитоплазме высших эукариотических клеток, таких как когти, рога, перья, волосы, клювы, панцири черепах и т. д.

Структура промежуточных филаментов

1. Волокнистый, похож на тканые веревки диаметром 8-10 нм, который является промежуточным звеном между микрофиламентом и микротрубочками.
2. В поперечном сечении он имеет трубчатый вид, каждая трубочка состоит из 4 или 5 протофиламентов.
3. Состоит из субъединиц, которые называются димерами, каждый димер состоит из полипептидов.
4. Это четыре типа белков промежуточных филаментов, а именно: Тип I, Тип II, Тип III и Тип IV.

Функции промежуточных нитей

1. Обеспечивает поддержку клеток, подвергающихся физическому стрессу, таких как мышечные клетки, нейроны и некоторые эпителиальные клетки.
2. Поддерживает движение клеток, обеспечивая механическую прочность вовлеченным клеткам и тканям.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой крошечные мембраносвязанные везикулы, участвующие во внутриклеточном пищеварении, в основном обнаруженные в клетках животных.

Структура лизосом

1. Лизосомы представляют собой круглую вакуолярную структуру, заполненную твердым материалом и ограниченную единичной мембраной.
2. Лизосомы образованы пузырьками телец Гольджи.
3. Содержит гидролитические ферменты, которые помогают переваривать пищу.
4. Лизосомы могут содержать до 40 типов гидролитических ферментов, некоторые из них: нуклеазы, гликозидазы, протеазы, фосфатазы, сульфатазы и др.
5. Лизосомы проявляют полиморфизм, были признаны четыре различных типа лизосом. Первичные лизосомы, гетерофагосомы, аутофагосомы и остаточные тела.

Функции лизосом

1. Переваривание крупных частиц пищи.
2. Переваривание внутриклеточных веществ, то есть белков, липидов и углеводов, и их снабжение клеткой во время голодания.
3. Мертвая клетка мембраны лизосомы разрывается и высвобождает ферменты, которые переваривают различные клеточные органеллы клетки. Такой процесс называется автолизом или самоуничтожением. Бывает во время голодания.

Микрофиламенты

Микрофиламенты — это тонкие, твердые и мельчайшие цитоскелеты. Обычно они располагаются в корковой области клетки прямо под плазматической мембраной.

Структура микрофиламентов

1. Диаметр микрофиламента составляет 7 нм.
2. Актин — главный структурный белок микрофиламента. Эти отдельные актины называются G-актином, и этот G-актин полимеризуется в благоприятных условиях с образованием F-актина. 
3. Есть три типа актина — α, β и γ. Форма актина содержится в мышечных тканях, а β и γ — в немышечных тканях.

Функции микрофиламентов

1. Помогает в делении клеток животных, образуя сужения.
2. Помогает в потоке цитоплазмы в растительных клетках, например, Nitella и Chara.
3. Играет роль в миграции клеток через ламеллиподии и филоподии. 

Микротрубочки

Микротрубочки цилиндрической формы, прямые и полые, присутствуют во всех эукариотических клетках, кроме эритроцитов человека.

Строение микротрубочек

1. Микротрубочка состоит из длинных неразветвленных полых канальцев диаметром 24-25 нм, длиной от 200 нм до нескольких микрометров со стенкой толщиной 6 нм, имеющей протофиламенты.
2. Протофиламенты образованы продольным массивом линейных белковых полимеров, называемых тубулином. Обычно их 13, но различается в зависимости от ячейки.
3. Тубулин существует в двух разных формах, а именно α-тубулин и β-тубулин, каждая из которых содержит 450 аминокислот.

Функции микротрубочек

1. Действует как структурный опор и организатор, поскольку определяет форму клетки и поддерживает внутреннюю организацию клетки.
2. Помогает определить форму развивающихся клеток во время дифференцировки клеток.
3. Играет роль в сокращении веретена и движении хромосом и центриолей, а также в движении ресничек и жгутиков.
4. Участвует в транспортировке пузырьков, белков, гранул и органелл внутри клетки.

Митохондрии

Митохондрии являются двигателем клетки, поскольку они превращают глюкозу в аденозинтрифосфат (АТФ) во время клеточного дыхания. Это полуавтономная органелла, поскольку она содержит специфическую ДНК для цитоплазматического наследования и рибосомы для синтеза белка. Он обнаружен во всех эукариотических клетках, кроме зрелых эритроцитов млекопитающих и ситовидных трубок флоэмы.

Строение митохондрий

1. Митохондрии — это клеточные органеллы с двойной мембраной, размер которых варьируется от 0,5 до 2,0 мкм.
2. Количество митохондрий варьируется от клетки к клетке.
3. В зависимости от физиологического строения он может иметь форму булавы, ракетки, пузыря или округлой формы.
4. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя — извилистая, образуя складки, известные как кристы. Кристы содержат стебельчатые частицы, называемые оксисомами.
5. Оксисомы подразделяются на стебель и основание. Область стебля содержит АТФазу, которая помогает в синтезе АТФ, а основная область помогает в системе транспорта электронов.
6. Состоит из 65-70% белков, 25-30% липидов, 0,5% РНК и небольшого количества ДНК.

Функции митохондрий

1. Выполняет самые важные функции, такие как окисление, дегидрирование, окислительное фосфорилирование и дыхательную цепь в клетке.
2. Это дыхательный орган клетки, где углеводы и жиры окисляются с образованием углекислого газа и воды.
3. Он синтезирует богатое энергией соединение аденозинтрифосфат.

Ядро

Ядро — это контролирующая единица клетки, где почти вся клеточная ДНК ограничена, реплицируется и транскрибируется. Обнаружено во всех эукариотических клетках, зрелых ситовидных трубках высших растений и эритроцитах млекопитающих. Прокариотическая клетка имеет зарождающееся ядро.

Строение ядра

1. Обычно клетка содержит одно ядро, но может варьироваться от клетки к клетке. По количеству ядер он может быть одноядерным, двухъядерным и полинуклеарным.
2. Ядра варьируются по размеру от 3 до 25 мкм в диаметре в зависимости от типа клетки.
3. Ядро состоит из ядерной мембраны, нуклеоплазмы, волокон хроматина и ядрышка.
4. Ядерная мембрана или ядерная оболочка состоит из липидов и белков, которые представляют собой двухслойную структуру, состоящую из пор, называемых ядерными порами.
5. Нуклеоплазма — это пространство между ядерной мембраной и ядрышком, которое заполнено прозрачным, полутвердым и зернистым матриксом. Он состоит из нуклеиновых кислот, белков, ферментов и минералов.
6. Хроматиновое волокно представляет собой нитевидную спиралевидную вытянутую структуру, состоящую из ДНК и белков. Эти волокна хроматина становятся хромосомами с толстой ленточной структурой во время деления клеток.
7. Ядрышко — это сферическое коллоидное ацидофильное тело, которое является местом синтеза рибосомных единиц.

Функции ядра

1. Состоит из наследственного материала: хроматин органеллы.
2. Контролирует клеточный метаболизм и другие виды деятельности посредством образования РНК.
3. Помогает в синтезе белка за счет образования рибосом.
4. Управляет дифференцировкой и репликацией клеток.

Пероксисомы

Пероксисомы — это микротела, которые распространены как в растительных, так и в животных клетках.

Структура пероксисом

1. Выглядит круглой и имеет диаметр 0,2–1,5 мкм.
2. Заключен в единичную мембрану из липидных и белковых молекул.
3. Состоит из каталаз и оксидаз, которые участвуют в окислении субстрата.

Функции пероксисом

1. Помогает в β-окислении жирных кислот, а также связан с окислением аминокислот и мочевой кислоты.
2. У растений они участвуют в фотодыхании и катализируют превращение перекиси водорода в воду и кислород.

Плазмодесмы

Плазмодесмы — это мост между цитоплазмой соседней растительной клетки.

Строение плазмодесм

1. Плазмодесмы выстланы плазматической мембраной.
2. Они образуются во время деления клеток, когда часть родительской эндоплазматической сети захватывается с образованием дочерней клетки.

Функции плазмодесм

1. Играет решающую роль в транспортировке макромолекул и микромолекул от одной клетки к другой.
2. Имеют значение в везикулярном транспорте из-за их связи с окружающими тканями.
3. Переносят молекулы питательных веществ к венам и от них.

Пластиды

Пластиды представляют собой цветные или бесцветные двухмембранные органеллы, встречающиеся только в растительных клетках и эвглене (простейшие). В клетках животных вместо пластид присутствуют хроматофоры.

Структура пластидов

1. Пластиды развиваются из протопластид, обнаруженных в меристематических регионах.
2. Он бывает трех типов по структуре и функциям: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты.
3. Лейкопласт — самый крупный бесцветный пластид, отвечающий за хранение крахмала, белков и липидов.
4. Хлоропласты — это зеленые пластиды, которые являются фотосинтетическим аппаратом органелл.
5. Хромопласт — это цветной пластид, отличный от зеленого, который придает окраску плодам, семенам, корням и цветам.

Функции пластидов

1. Хранение и синтез различных компонентов, таких как углеводы, липиды, белки и несколько анаболических ферментов. 
2. Это делает растения визуально привлекательными для насекомых и других животных, что способствует опылению и распространению семян.
3. Фотосинтез и фотодыхание.

Рибосомы

Рибосомы — это маленькие, плотные, круглые и зернистые частицы, которые свободно обнаруживаются в матриксе митохондрий, хлоропластов и цитоплазмы или остаются прикрепленными к эндоплазматической сети и ядру.

Структура рибосом

1. Рибосомы представляют собой гидратированные, пористые и сфероидные структурные органеллы, состоящие из двух субъединиц.
2. Состоит в основном из двух компонентов: 40-60% РНК и 36-37% белка, где эти два переплетаются, образуя сложную структуру.
3. Рибосома 70s обнаружена у прокариот и имеет две субъединицы, то есть 50S и 30S.
4. 80S рибосома обнаружена у эукариот и состоит из двух субъединиц, то есть 60S и 40S.
5. Ассоциация и диссоциация этих субъединиц зависят от концентрации Mg ++.

Функции рибосом

1. Это место синтеза белка.
2. Эти белки действуют как ферменты и контролируют клеточные функции.
3. Трансляция генетического материала с мРНК на белок во время трансляции ДНК.

Вакуоли

Вакуоли — это наполненные жидкостью везикулы, ограниченные единой мембраной, называемой тонопластом.

Структура вакуолей

1. Обладает липобелковой селективно проницаемой мембраной.
2. Состоит из воды, сахаров, белков, кислот и азотистых соединений, таких как алкалоиды и антоциановые пигменты.
3. Вакуоль органелл может быть найдена в виде пищевой вакуоли, газовой вакуоли, сократительной вакуоли и соковой вакуоли.

Функции вакуолей

1. Газовые вакуоли связаны с газообменом и плавучестью. 
2. Пищевые вакуоли помогают накапливать воду, минералы, сахар, аминокислоты, пигментные соединения и т. д.
3. Вакуоли сока помогают поддерживать форму клетки, действуя против тургорного давления.
4. Сократительные вакуоли выполняют осморегуляторную функцию, а также помогают в цитоплазматическом моменте у простейших. 

Везикулы

Везикулы — это связанные с мембраной мешочки, образующиеся во время экзоцитоза и фагоцитоза, которые могут присутствовать внутри или вне цитоплазмы.

Структура

1. Жидкости заключены в липидный бислой.
2. Везикулы диаметром более 100 нм считаются вакуолями.
3. Белки SNARE на его поверхности помогают распознавать определенные органеллы, к которым они должны транспортировать материалы. 
4. Основные типы везикул: лизосомы, пероксисомы, транспортные везикулы, секреторные везикулы и внеклеточные везикулы.

Функции везикул

1. Помощь в транспортировке различных биомолекул внутри и снаружи за счет слияния с плазматической мембраной.
2. Участвует в транспорте нейромедиаторов в дополнение к кальциевым каналам в синапсах нейронов.
3. Может сливаться с клеточными органеллами, такими как тельца Гольджи и лизосомы, и помогает перемещаться между ними.
4. Участвуют в управлении плавучестью.
5. Служат резервуаром для хранения белков, ферментов и гормонов.
6. В них также могут происходить различные химические реакции.
7. Они могут поглощать и участвовать в разрушении токсичных веществ.