Клетъчни органели в животински и растителни клетки (характеристики и функции)

Клетъчните органели са вътрешните структури, които образуват клетките - под формата на "малки органи" - които изпълняват структурни, метаболитни, синтетични, производствени и енергийни функции.

Тези структури се съдържат в клетъчната цитоплазма и като цяло, всички еукариотни клетки са съставени от основен набор от вътреклетъчни органели. Те могат да бъдат диференцирани между мембранозна (настояща плазмена мембрана) и немембранна (липса на плазмена мембрана).

Всяка органела има набор от изключителни протеини, които обикновено се намират в мембраната или вътре в органелите.

Има органели, отговорни за разпространението и транспорта на протеини (лизозоми), други изпълняват метаболитни и биоенергетични функции (хлоропласти, митохондрии и пероксизоми), структура и движение на клетките (филаменти и микротубули) и са тези, които са част от повърхността клетъчна (плазмена мембрана и клетъчна стена).

Прокариотните клетки нямат мембранозни органели, докато в еукариотните клетки можем да открием и двата типа органели. Тези структури могат също да бъдат класифицирани според функцията, която изпълняват в клетката.

Органелите: мембранни и не мембранни

Мембранни органели

Тези органели имат плазмена мембрана, която позволява вътрешната среда на клетъчната цитоплазма да бъде разделена. Мембраната представя везикуларни и тубуларни форми и може да бъде нагъната като в гладката ендоплазмена ретикулум или сгъната в органелата, както в митохондриите.

Тази организация на плазмената мембрана в органелите позволява да се увеличи неговата повърхностна площ и също така да се образуват вътреклетъчни под-отделения, където се съхраняват или секретират различни вещества като протеини.

Сред органелите с мембрана намираме следното:

- Клетъчна мембрана, която ограничава клетката и другите клетъчни органели.

- Груб ендоплазмен ретикулум (RER), където се осъществява синтез на протеини и модификация на новосинтезирани протеини.

Гладък ендоплазмен ретикулум (REL), където се синтезират липиди и стероиди.

- апарат Golgi, модифицира и подготвя протеини и липиди за транспорт.

- Ендозоми, участват в ендоцитозата и също класифицират и пренасочват протеини към крайните си дестинации.

-Лизосоми, съдържащи храносмилателни ензими и участват в фагоцитоза.

- Транспортиране на молекули на материала и участие в ендоцитоза и екзоцитоза.

-Митохондрии и хлоропласти, произвеждат АТФ, като снабдяват клетката с енергия.

-Пероксизоми, участват в производството и разграждането на H 2 O 2 и мастни киселини.

Немембранни органели

Тези органели нямат плазмена мембрана, която да ги ограничава, и в тях ексклузивните протеини обикновено се сглобяват в полимерите, които са част от структурните елементи на цитоскелета.

Сред немембранните цитоплазмени органели откриваме:

-Микротубули, които съставляват цитоскелета в съчетание с актинови микрофиламенти и междинни нишки.

-Филаменти, са част от цитоскелета и са класифицирани в микрофиламенти и междинни нишки.

-Centriolos, цилиндрични структури, от които произтичат базалните тела на ресничките.

-Рибозоми, участващи в протеиновия синтез и съставени от рибозомна РНК (RNAr).

Органели в животински клетки

Животните извършват ежедневни дейности за защита, хранене, храносмилане, движение, размножаване и дори смърт. Много от тези дейности се извършват и в клетките, които образуват тези организми, и те се играят от клетъчните органели, които образуват клетката.

Като цяло, всички клетки на един организъм имат една и съща организация и използват подобни механизми за извършване на всичките си дейности. Някои клетки обаче могат да се специализират в една или няколко функции, които се различават от другите, защото имат по-голям брой или размер на определени структури или клетъчни региони.

Две основни области или отделения могат да бъдат диференцирани в клетките: ядрото, което е най-видната органела на еукариотните клетки, и цитоплазмата, която съдържа другите органели и някои включвания в цитоплазмената матрица (като разтворени вещества и органични молекули).

сърцевина

Ядрото е най-голямата органела в клетката и представлява най-забележителната характеристика на еукариотните клетки, което ги отличава от прокариотните клетки. Тя е добре ограничена от две мембрани или ядрени обвивки, които имат пори. В ядрото се намира ДНК под формата на хроматин (кондензиран и слаб) и ядрото.

Ядрените мембрани позволяват вътрешността на ядрото на клетъчната цитоплазма да бъде изолирана, в допълнение към това да служи като структура и подкрепа на споменатата органела. Тази обвивка се състои от външна мембрана и вътрешна. Функцията на ядрената обвивка е да предотврати преминаването на молекули между ядрената вътрешност и цитоплазмата.

Комплексите на порите в ядрените мембрани позволяват селективно преминаване на протеини и РНК, поддържайки стабилен вътрешен състав на ядрото и изпълняващи ключови роли в регулацията на генната експресия.

В тези органели се съдържа клетъчният геном, причината, поради който той служи за съхранение на генетичната информация на клетката. Транскрипцията и обработката на РНК и репликацията на ДНК се случват в ядрото и само транслацията се осъществява извън тази органела.

Плазмена мембрана

Плазмената или клетъчната мембрана е структура, съставена от два слоя амфипатични липиди, с хидрофобна и хидрофилна част (липиден двуслой) и някои протеини (мембранни и периферни интеграли). Тази структура е динамична и участва в различни физиологични и биохимични процеси на клетките.

Плазмената мембрана е отговорна за изолирането на клетъчната вътрешност на заобикалящата среда. Той контролира преминаването на всички вещества и молекули, които влизат и излизат от клетката чрез различни механизми като проста дифузия (в полза на градиент на концентрация) и активен транспорт, където се изискват транспортни протеини.

Груб ендоплазмен ретикулум

Ендоплазменият ретикулум е съставен от мрежа от тубули и торбички (цистерни), които са заобиколени от мембрана, която се простира от ядрото (външна ядрена мембрана). Той е и един от най-големите органели на клетките.

Необработеният ендоплазмен ретикулум (RER) има голям брой рибозоми на външната си повърхност и също така съдържа везикули, които се простират до апарата на Голджи. Той представлява системата за синтез на протеини на клетката. Синтезираните протеини преминават в RER цистерните, където се трансформират, натрупват и транспортират.

Секреторните клетки и тези с голямо количество плазмена мембрана, като неврони, имат добре развит груб ендоплазмен ретикулум. Рибозомите, които съставляват RER, са отговорни за синтеза на секретиращи протеини и протеини, които съставляват други клетъчни структури като лизозоми, апарат на Golgi и мембрани.

Гладък ендоплазмен ретикулум

Гладката ендоплазмена ретикулум (REL) участва в синтеза на липиди и няма рибозоми, свързани с мембраната. Състои се от къси тръби, които имат тенденция да имат тръбна структура. Тя може да бъде отделена от RER или да бъде продължение на нея.

Клетките, свързани с липидния синтез и стероидната секреция, имат силно развита REL. Тази органела се намесва и в процесите на детоксикация и конюгиране на вредни вещества, които са силно развити в чернодробните клетки.

Те имат ензими, които модифицират хидрофобни съединения като пестициди и канцерогенни вещества, превръщайки ги във водоразтворими продукти, които лесно се разграждат.

Апарат на Голджи

В апарата на Голджи са получени протеини, синтезирани и модифицирани в ендоплазмения ретикулум. В тази органела, тези протеини могат да претърпят други модификации, за да бъдат транспортирани до лизозоми, плазмени мембрани или предназначени за секреция. Гликопротеините и сфингомиелинът се синтезират в апарата на Голджи.

Тази органела е съставена от някои мембранни опаковки, известни като цистерни, и те имат свързани везикули. Клетки, които секретират протеини чрез екзоцитоза и тези, които синтезират мембрани и протеини, свързани с мембрани, имат много активни устройства на Golgi.

Структурата и функцията на апарата на Голджи има полярност. Частта, която е най-близо до RER, се нарича cis-Golgi мрежа (CGN) и има изпъкнала форма. Протеините от ендоплазмения ретикулум влизат в този регион, за да бъдат транспортирани в органелите.

Стекът на Голджи представлява средната област на органелите и там, където се извършват метаболитните дейности на тази структура. Зрелищният район на комплекса Голджи е известен като мрежата на транс-Голджи (TGN), има вдлъбната форма и е точката на организация и разпределение на протеините към крайните им дестинации.

лизозоми

Лизозомите са органели, които съдържат ензими, способни да разграждат протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати и липиди. Те са основно храносмилателната система на клетките, разрушаващи биологичните полимери, уловени от клетъчната външност и продуктите на клетките (аутофагия).

Въпреки че те могат да имат различни форми и размери, в зависимост от продукта, уловен за храносмилането, тези органели обикновено са плътни сферични вакуоли.

Частиците, уловени от ендоцитоза, се транспортират до ендозомите, които впоследствие узряват до лизозоми чрез агрегиране на киселинни хидролази от апарата на Голджи. Тези хидролази са отговорни за разграждането на протеини, нуклеинови киселини, полизахариди и липиди.

пероксизомите

Пероксизомите са малки органели (микроорганизми) с проста плазмена мембрана, които съдържат оксидативни ензими (пероксидази). Реакцията на окисление, провеждана от тези ензими, произвежда водороден пероксид (H 2 O 2 ).

В тези органели каталазата е отговорна за регулирането и усвояването на Н2О2 , контролирайки неговата клетъчна концентрация. Чернодробните и бъбречните клетки имат значителни количества пероксизоми, които са основните центрове за детоксикация на организма.

Броят на пероксизомите, съдържащи се в клетката, се регулира в отговор на диетата, на консумацията на някои лекарства и в отговор на различни хормонални стимули.

митохондриите

Клетките, които консумират и генерират значителни количества енергия (като например набраздените мускулни клетки), имат изобилни количества митохондрии. Тези органели играят важна роля в производството на метаболитна енергия в клетките.

Те са отговорни за производството на енергия под формата на АТФ от разграждането на въглехидрати и мастни киселини, чрез процеса на окислително фосфорилиране. Те могат също да бъдат описани като мобилни енергийни генератори, способни да се движат в клетката, осигурявайки необходимата енергия.

Митохондриите се характеризират със собствена ДНК и могат да кодират RNAt, rRNA и някои митохондриални протеини. Повечето митохондриални протеини се превеждат в рибозоми и се транспортират до митохондриите чрез действието на специфични сигнали.

Събранието на митохондриите включва протеини, кодирани от собствения им геном, други протеини, кодирани в ядрения геном и протеини, внесени от цитозола. Броят на тези органели се увеличава чрез разделяне по време на интерфейса, въпреки че тези разделения не са синхронизирани с клетъчния цикъл.

рибозоми

Рибозомите са малки органели, които участват в синтеза на протеини. Те са съставени от две субединици, насложени една върху друга, които съдържат протеини и РНК. Те играят важна роля в изграждането на полипептидни вериги по време на превода.

Рибозомите могат да бъдат намерени свободни в цитоплазмата или свързани с ендоплазмения ретикулум. Чрез активно участие в синтеза на протеини, те се свързват с mRNA в вериги от до пет рибозоми, наречени полирибозоми. Клетките, специализирани в синтеза на протеини, имат големи количества от тези органели.

Органелите в растителните клетки

Повечето от описаните по-горе органели (ядро, ендоплазматичен ретикулум, апарат на Голджи, рибозоми, плазмена мембрана и пероксизоми) са част от растителни клетки, където основно изпълняват същите функции, както в животинските клетки.

Основните органели в растителните клетки, които ги отличават от другите организми, са пластиди, вакуоли и клетъчната стена. Тези органели са заобиколени от цитоплазмена мембрана.

Клетъчна стена

Клетъчната стена е глюкопротеинова мрежа, съществуваща в почти всички растителни клетки. Той играе важна роля в клетъчния обмен на вещества и молекули и в циркулацията на вода на различни разстояния.

Тази структура се състои от целулоза, хемицелулози, пектини, лигнин, суберин, фенолни полимери, йони, вода и различни структурни и ензимни протеини. Тази органела произхожда от цитокинезата чрез вмъкване на клетъчната плоча, която е деление, образувано от сливането на Golgi везикули в центъра на митотичната фигура.

Сложните полизахариди на клетъчната стена се синтезират в апарата на Голджи. Клетъчната стена, известна още като екстрацелуларната матрица (ECM), не само осигурява твърдост и определени форми на клетката, но също така участва в процеси като клетъчен растеж, диференциация и морфогенеза и реакции на стимулиращи околната среда стимули.

вакуоли

Вакуолите са едно от най-големите органели, присъстващи в растителните клетки. Те са заобиколени от проста мембрана и са оформени като чували, съхраняват вода и резервни вещества като нишесте и мазнини или отпадъчни вещества и соли. Те са съставени от хидролитични ензими.

Те се намесват в процесите на екзоцитоза и ендоцитоза. Протеините, транспортирани от апарата на Голджи, влизат във вакуолите, които приемат функцията на лизозомите. Те също участват в поддържането на тургорното налягане и осмотичното равновесие.

пластиди

Пластидите са органели, заобиколени от двойна мембрана. Те се класифицират в хлоропласти, амилопласти, хромопласти, олеинопласти, протеинопласти, пропластидози и етиопластос.

Тези органели са полуавтономни, тъй като те съдържат собствен геном, известен като нуклеоид в матрицата на органелата или стромата, както и машина за репликация, транскрипция и транслация.

Пластидите изпълняват различни функции в растителните клетки, като синтез на вещества и съхранение на хранителни вещества и пигменти.

Видове пластиди

Хлоропластите се считат за най-важните пластиди. Те са сред най-големите органели на клетките и се намират в различни региони в него. Те присъстват в зелени листа и тъкани, съдържащи хлорофил. Участва в улавянето на слънчевата енергия и фиксирането на атмосферния въглерод в процеса на фотосинтеза.

- Амилопластите се намират в резервни тъкани. Те нямат хлорофил и са пълни с нишесте, служейки за съхранение на тези, а също и в коренната капачка участват в гравитропното възприятие.

-Хромопластите съхраняват пигменти, наречени каротини, които са свързани с оранжевите и жълтите оцветявания на есенните листа, цветята и плодовете.

- Олеинопластовите складови масла, докато протеинопластите съхраняват протеини.

-Пропластидиите са малки пластидии, открити в меристематичните клетки на корените и стъблата. Неговата функция не е много ясна, въпреки че се смята, че те са прекурсори на другите пластиди. Реформирането на proplastidia е свързано с ре-диференциацията на някои зрели пластиди.

-Етиопластосът е в котиледоните на растенията, отглеждани на тъмно. Когато са изложени на светлина, те бързо се диференцират в хлоропласти.