Эндоплазматическая сеть. Аппарат Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения.
теория по биологии 🌿 цитология
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) = Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)
ЭПС – мембранное образование, которое по внешнему виду напоминает лабиринт, пронизывающий примерно половину пространства клетки. Эндоплазматическая сеть состоит из мембраны, эта сеть оплетает ядро и располагается дальше в цитоплазме, однако ретикулум замкнут из выходов в саму цитозоль не имеет.
Эндоплазматическая сеть есть двух видов: гладкая и шероховатая, она же гранулярная. На поверхностях ЭПС идет синтез двух вещей: белки и углеводы с липидами на пару. На поверхности шероховатой ЭПС синтезируются белки. Как было описано ранее, этим занимаются рибосомы, которых здесь множество. А на гладкой ЭПС – углеводы и липиды. Для того чтобы не путать попробуйте придумать ассоциации. Мне помогает вот что: липиды и углеводы – источники энергии в клетке и организме в целом. Мы их потребляем в пищу, они проходят по множеству трубок: пищевод, толстый и тонкий кишечник. Естественно, эти структуры не абсолютно гладкие, у тонкого кишечника внутренняя поверхность выстлана ресничками, а у толстого есть гаустры, но сама ассоциации трубки, источников энергии (углеводов и липидов) и гладкости помогают мне запомнить. Шероховатая ЭПС ассоциируется у меня с наждачной бумагой, на которой задерживаются частицы чего-либо. Такая бумага, в моем восприятии, усеяна множеством шариков, которые и являются рибосомами, синтезирующими белки.
Конечно, клетка, специализирующаяся на синтезе белков будет иметь преимущественно гранулярную ЭПС, а клетка, синтезирующая углеводы и липиды, будет хорошо развитую гладкую ЭПС.
После синтеза необходимых соединений на мембранах ретикулума, вещества должны попасть к местам своего использования клеткой. Не случайно ЭПС имеет такую лабиринтообразную структуру. Это как метро: с мембран = станций метро соединения = пассажиры заходят в вагоны=трубочки ЭПС и отправляются тука, куда им нужно. Люди – по делам, а липиды, углеводы и белки – на биохимические реакции или для сохранения как ресурса.
Строение и расположение в клетке эндоплазматической сети
Аппарат Гольджи = комплекс Гольджи
Аппарат Гольджи обязан своему открытию и названию итальянскому гистологу Камилло Гольджи. Этот человек первым открыл уникальное окрашивание препаратов нервной ткани, что внесло большой вклад в развитие гистологии и физиологии 19-20 века. Камилло Гольджи в 1906 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Аппарат Гольджи представляет из себя систему цистерн, предназначенных для хранения веществ клеткой. Это как большая логистическая система. В цистернах аппарата Гольджи соединения могут быть подвержены модификации, упаковке в мембранные пузырьки, а затем транспорту в этих пузырьках в пункты назначения в цитоплазме или отбраковке, то есть выводу за пределы клетки.
Вполне логично разместить такой органоид клетки рядом с ЭПС, ведь ретикулум занимается синтезом, а аппарат Гольджи – транспортом и упаковкой. Так как Эндоплазматическая сеть – структура замкнутая, то для попадания соединений в аппарат Гольджи используются мембранные пузырьки. Они отшнуровываются от ЭПС, а оптом сливаются с комплексом Гольджи.
Так как в аппарат Гольджи поступают липиды, которые здесь же накапливаются, то эта структура занимается и «ремонтом клетки». Внутри комплекса Гольджи собирается участок мембраны, которые заключается в мембранный пузырек, а потом кусочек мембраны замещает поврежденный фрагмент.
Еще аппарат Гольджи производит лизосомы – мембранные пузырьки с ферментами. Речь об этих структурах пойдет дальше.
Строение и расположение аппарата Гольджи
Лизосомы
Лизосомы представляют из себя не просто мембранные пузырьки, они наполнены пищеварительными ферментами, способными расщепить сложные соединения до более простых, подходящих клетке.
При описании клеточной мембраны упоминалось, что она пластична, в связи с этим способная к фаго-, пино — и экзоцитозу. Когда твердая частица захватывается клеткой, то частица обволакивается мембраной, получается фагосома. Если эта частица вводится в клетку для питания, то фагосома сливается с лизосомой, а ферменты лизосомы расщепляют содержимое пузырька. До слияния фагосомы и лизосомы ферменты внутри лизосомы неактивны, ведь если бы они находились в активированном состоянии, то они бы переварили и мембрану лизосомы.
Как уже говорилось ранее, лизосомы формируются в аппарате Гольджи.
Роль лизосом в жизни клетки
Клеточные включения
Клеточные включения не являются органоидами, они используются органоидами для процессов жизнедеятельности. Это просто какие-либо частички на периферии клетки, в ее цитоплазме. Часто это зерна гликогена (у животных) и крахмала (у растений), ведь в виде этих соединений запасается энергия. Также клеточные включения могут быть белками и каплями жира.
Синтез органических веществ в клетке осуществляется в ЭПС. Поэтому первой цифрой будет 2).
Пузырек ЭПС сформирован. Для дальнейшего пути ему нужно отсоединиться, 5).
После синтеза в ЭПС, вещества направляются в аппарат Гольджи, 1).
Там происходит модификация молекулы белка, 4).
В итоге, готовый белок в пузырьке направляется к плазматической мембране, 3).
1. Пластиды встречаются в клетках растительных организмов и некоторых бактерий и животных, способных как к гетеротрофному, так и автотрофному питанию. 2. Хлоропласты, так же как и лизосомы, — двумембранные, полуавтономные органоиды клетки. 3. Строма — внутренняя мембрана хлоропласта, имеет многочисленные выросты. 4. В строму погружены мембранные структуры — тилакоиды. 5. Они уложены стопками в виде крист. 6. На мембранах тилакоидов протекают реакции световой фазы фотосинтеза, а в строме хлоропласта — реакции темновой фазы.
2 — Лизосомы — одномембранные структуры цитоплазмы.
3 — Строма — полужидкое содержимое внутренней части хлоропласта.
5 — Тилакоиды уложены стопками в виде гран, а кристы — складки и выросты внутренней мембраны митохондрий.
Задание EB21524 Установите соответствие между названием органоидов и наличием или отсутствием у них клеточной мембраны: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ОРГАНОИДЫ
НАЛИЧИЕ МЕМБРАНЫ
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Мембранные и немембранные органоиды нужно только выучить, никак по-другому не получится. Не отчаивайтесь, это не так сложно:
Начать учить лучше с немембранных. Все, что связано с клеточным делением относится к немембранным органоидам.
Двумембранные: ядро и то, что связано с энергетической функцией.
Задание EB21495 Установите соответствие между функциями клеточных структур и структурами, изображёнными на рисунке: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ФУНКЦИИ
СТРУКТУРЫ
А) осуществляет активный транспорт веществ
Б) изолирует клетку от окружающей среды
В) обеспечивает избирательную проницаемость веществ
Г) образует секреторные пузырьки
Д) распределяет вещества клетки по органеллам
Е) участвует в образовании лизосом
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А
Б
В
Г
Д
Е
На первой картинке изображена мембрана, которую легко узнать по билипидному слою, а на второй — комплекс Гольджи, состоящий из продолговатых цистерн.
Мембрана защищает и осуществляет транспорт.
Комплекс Гольджи отвечает как бы за пищеварение клетки, но не участвует в непосредственном расщеплении.
Задание EB12387 Установите соответствие между функцией органоида клетки и органоидом, выполняющим эту функцию.
ФУНКЦИЯ
ОРГАНОИД
A) секреция синтезированных веществ
Б) биосинтез белков
B) расщепление органических веществ
Г) образование лизосом
Д) формирование полисом
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А
Б
В
Г
Д
Е
Функции органоидов нужно учить и понимать, только тогда это задание можно будет выполнять без проблем.
Обратимся к таблице выше.
Обычно не вызывают трудностей лизосомы. Они отвечают за внутриклеточное пищеварение. Это такие пузырьки с ферментами внутри. Они поглощают твердую частичку или каплю и переваривают ее. И вышедшие из строя органоиды они тоже уничтожают. Нам точно подходит вариант с расщеплением органических веществ. Вообще, лизосомы- маленькие разрушители, так что варианты с синтезом, формированием и прочим нам не походят. А вот защитить клетку они могут, переварив что-то нежелательное.
Если вы уже ознакомились с темой про ДНК, РНК, то должны были слышать про существование рибосомальной РНК. Как раз-такие за биосинтез белка отвечают рибосомы, процесс носит название «трансляция» или же переписывание информации с ДНК на РНК.
Осталось три варианта: начнем говорить про полисомы и про секрецию. Это не относится к лизосомам, так как не носит разрушительный характер. Обратимся к слову «полисомы». Приставка поли- значит много или сложный, есть еще часть «сомы», ее мы также встречаем в словах «лизосомы» и «рибосомы», больше нигде. Логично предположить, что относятся полисомы к рибосомам. Полисома- это комплекс рибосом.
Осталось еще образование лизосом. Сами себя они не образуют, рибосомы отвечают только за синтез белка, значит, задействован комплекс Гольджи.
Что же касается секреции, то это функция комплекса Гольджи.
Задание EB0501 Установите соответствие между структурами клеток и их функциями.
ФУНКЦИИ
СТРУКТУРА КЛЕТОК
В) разделение клетки на отделы (компартменты)
Г) активный транспорт молекул
Д) пассивный транспорт молекул
Е) формирование межклеточных контактов
1) клеточная мембрана
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Странная аббревиатура ЭПС — Эндоплазматическая сеть. Приставка «Эндо-» обозначает то, что она находится внутри. Исходя из вариантов представим себе клетку из мембраны и сети внутри.
Прикинем варианты ответов:
Пока пропустим все синтезы, о них подумаем и узнаем потом.
Разделение клетки на отделы. Очевидно, что это деление внутри клетки. Видимо, это ЭПР.
Активный или пассивный транспорт молекул. Кроме барьерной функции, мембрана еще и отвечает за транспорт веществ, как активный, так и пассивный. Казалось бы, мембрана такая устойчивая структура, но не стоит забывать о фаго- и пиноцитозе (захват мембраной твердых и жидких частиц)
Одно из свойств клеточной мембраны — выборочная проницаемость.
Формирование межклеточных контактов. Сделаем наше представление о клетке еще проще. Представим себе ткань, не важно какую. Много маленьких клеточек, которые соприкасаются своими мембранами и взаимодействуют между собой. Таким образом, в формировании межклеточных контактов участвует именно мембрана.
Вернемся к синтезу. Просто порассуждаем снова. Мембрана — это лишь оболочка клетки, структура, безусловно, важная, но именно внутри клетки, внутри мембраны находятся органоиды, каждый из которых выполняет свою функцию. Вероятнее всего, за синтезы и прочие сложные вещи будет отвечать органоид, а не мембрана, поэтому, за синтез белка и липидов отвечает ЭПC.
Комплекс или аппарат Гольджи был открыт в 1898 году Камилло Гольджи. Сам аппарат – это полиморфная, асимметричная структура в составе клетки, представляющая собой дискообразные цистерны, уложенные в виде стопок. С этими цистернами связано еще другое образование – пузырьки Гольджи, которые подходят к цистернам и сливаются с ними. Затем в другом отделе пузырьки отпочковываются от комплекса. Пузырьки иначе называют везикулами.
В растительных и животных клетках анатомически аппарат Гольджи выглядит по-разному:
Строение
Строение аппарата условно можно поделить на три отдела:
Транспорт веществ из ЭПС
Аппарат Гольджи осуществляет функцию транспорта веществ из эндоплазматической сети. Асимметричная часть аппарата находится ближе к ядру и содержит незрелые белки. Сюда регулярно подходят пузырьки. Поступление белков из эндоплазматической сети в аппарат, проходи не очень избирательно, но белки с неправильной структурой в аппарат не проникают.
При наличии специальной сигнальной аминокислотной последовательности происходит обратный транспорт белков из аппарата в ЭПС.
Преобразование белков
В мешочках комплекса Гольджи осуществляется функция преобразования протеинов. Здесь вызревают белки для секреции, трансмембранные и комплексы, входящие в состав лизосом.
Стопки цистерн содержат разный набор ферментов, которые катализируют процессы преобразования белков: белки переходят из одной цистерны в другую и подвергаются различного рода ферментно-каталитическому преобразованию. Каким образом осуществляется переход белков из одной цистерны в другую до конца не выяснено. Это представляет собой предмет изучения биохимии. Здесь протекают сложнейшие химические реакции с участием рецепторов.
Пройдя систему цистерн аппарата, белок попадает в транс-отдел. От него начинают постепенно отделяться пузырьки, наполненные сформированным белком. Нужно сказать, что каждый белок транспортируется к той органелле, для которой он был создан. В аппарате гольджи белки приобретают своеобразную метку рецепторов, благодаря которым транспортная система распознает белок и передает его в то место назначения, для которого он был создан.
Условно транс-отдел вырабатывает белки трех направлений:
Образование лизосом
Один из потоков трехнаправленного движения белка – это формирование лизосом. От транс-отдела аппарата гольджи отходят пузырьки-везикулы, которые несут ферменты в органеллу –лизосому. Лизосома – это образование из слившихся везикул, имеющая кислую реакцию и набор автолитических ферментов. Лизосомы выполняют ряд важнейших функций в клетке:
Секреция
В аппарате Гольджи созревает множество секретов клеточной структуры. Это компоненты белкой природы и также небелковые компоненты. Отсюда они транспортируются во все участки клеток. Схема секреции следующая: синтезированные в эндоплазматическом ретикулуме белки через особый компартмент попадают в аппарат Гольджи. Из аппарата Гольджи из транс-отдела отпочковываются везикулы, которые несут компоненты к органеллам и за пределы клетки.
Компоненты за пределы клетки попадают сквозь мембрану путем экзоцитозного переноса. Визикула, подходя к мембране, встраивается в нее и раскрывает свое содержимое на противоположной стороне клетки. В результате все содержимое оказывается за пределами клетки. В этом случае двойная польза – перенос компонентов и достраивание мембраны.
Видео
Разобраться в строении клетки и в том, что такое комплекс Гольджи, вам поможет это видео.
Комплекс Гольджи: строение клетки и какие выполняет функции аппарат
Эукариотическая клетка имеет мембранную структуру — комплекс Гольджи. Он предназначен для вывода веществ, которые синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме (внутриклеточный органоид). Аппарат открыл ученый Камилло Гольджи в 1898 году. Изучая растения и животных, биолог выявил, что 3 его составные части: цис-, медиа- и транс-цистерна.
Основные понятия
Аппарат Гольджи состоит из нескольких составляющих элементов: цис-, медиал- и транс-цистерна. Первая часть размещена вблизи яда. Она связана с гранулами. В ее функции входит:
Медиал-цистерна обеспечивает взаимосвязь между цис- и транс- элементами. С помощью срединной части обеспечивается перенос ацетилглюкозамина. За формирование сети аппарата отвечает транс-цистерна. Завершение гликозилирования, сортировка ферментов и веществ — дополнительные функции транс-цистерны. Она находится вдали от ядра.
Комплекс в растительных и животных клетках имеет отличительные признаки в строении. Различия наблюдаются и у одной системы на разных этапах дифференцировки клетки. К примеру, пузырьковые элементы на протяжении всего периода развития клетки выполняют следующие функции:
Признаки системы
Аппарат Гольджи представлен в виде цистерн, количество которых колеблется в пределах 3−8. Их толщина равняется 25 нм. В центральной части системы наблюдаются утолщения, а к периферии — расширения. Цистерны плотно примыкают между собой. От периферического отдела отпочковываются маленькие пузырьки.
У человека толщина комплекса меньше, чем у растений. В любом организме цистерны с пузырьками образуют диктиосому. В совокупности диктиосомы формируют сеть. Кроме особенностей строения, для комплекса характерны следующие признаки:
В процессе разрушения инородными телами комплекс делится на части. В этот период сохраняются его главные функции.
Если микротрубочки восстановились и возобновили работу, части системы соединяются. Образуется пластинчатый комплекс, который способен нормально выполнять свои функции. Аналогичное разделение наблюдается при непрямом делении.
Эндоплазматическая структура
К самостоятельным мембранным органеллам относится эндоплазматическая сеть (ЭПС). Она построена из цистерн, закрытых канальцев, непрерывной мембраны. Ее главная функция — синтез органических компонентов с помощью рибосом, находящихся на ЭПС. Общие признаки аппарата Гольджи и ЭПС:
Стенки ЭПС — однослойные структуры, которые вместе с пероксисомами, митохондриями выполняют транспортную функцию, объединяясь в мембранные органоиды. На поверхности ЭПС производятся гормоны, а их накопление наблюдается в комплексе Гольджи. После переработки они выходят наружу.
Функциональные возможности
Главная функция комплекса — вывод из клетки продуктов синтеза. Одновременно он обеспечивает протеолиз (активация белков). При синтезе пектина и гемицеллюлоза образуются гликозаминогликаны, которые являются составляющими межклеточной жидкости. В каждой цистерне созревают:
При созревании органические вещества перемещаются по органоиду. На следующем этапе завершается их формирование. Происходят 2 процесса: гликозилирование с форсфолированием. Комплекс Гольджи участвует в синтезе и накоплении слизистых компонентов (муцин), образовании гликолипидов. Передача белков осуществляется в следующих направлениях:
В комплексе с ЭПС появляются пучки везикул, в состав которых входят автолитические компоненты. При экзоцитозном переносе наблюдается сливание везикулы с мембраной и выход содержимого с внешней стороны клетки.
Комплекс Гольджи считается незаменимой структурой растительных, животных и человеческих клеток. При нормальном его функционировании обеспечивается рост и развитие организма.
Аппарат Гольджи, он же комплекс Гольджи, представляет собой один из важнейших компонентов в строении клетки. Эта клеточная органелла, названая в честь итальянского биолога Камилло Гольджи, который ее открыл в 1898 году, она имеет вид комплекса полостей, ограниченных одиночными мембранами. По сути, аппарат Гольджи это мембранная структура эукариотической клетки.
Строение
Если мы посмотрим на аппарат Гольджи в электронный микроскоп, то увидим него нечто напоминающее стопку наложенных друг на друга мешочков, около которых находится множество пузырьков. В середине каждого подобного мешка находится узкий канал, который расширяется на концах в так званые цистерны. От них в свою очередь отпочковываются пузырьки. Вокруг центральной стопки образуется система связанных между собой трубочек.
Внешняя сторона аппарат Гольджи имеет немного выпуклую форму, там наши стопки образуют новые цистерны путем слияния пузырьков отпочковывающихся от гладкой эндоплазматической сети. С внутренней стороны аппарата цистерны завершают свое созревание и также распадаются вновь на пузырьки. Подобным образом происходит перемещение цистерн (мешочков, стопок) от наружной стороны органеллы к внутренней.
Также часть комплекса Гольджи, которая располагается ближе к ядру клетки, называется «цис», а часть, которая находится ближе к мембране, называется «транс».
Так выглядит аппарат Гольджи на рисунке.
Функции
Роль аппарата Гольджи в жизни клетки разнообразна, в основном она сводится к модификации и перераспределению синтезирующих веществ и также их выведению за пределы клетки, образованию лизосом и построению цитоплазматической мембраны.
Весьма высока активность аппарата Гольджи в секреторных клетках. Белки, которые поступающие из эндоплазматической сети концентрируются в аппарате Гольджи, затем в пузырьках Гольджи переносятся к мембране.
В клетках растений при формировании клеточной стенки именно Гольджи секретирует углеводы, которые служат матриксом для нее. При помощи микротрубочек отпочковавшиеся пузырьки Гольджи перемещаются и их мембраны сливаются с цитоплазматической мембраной, а содержимое включается в клеточную стенку.
Комплекс Гольджи бокаловидных клеток (они находятся в толще эпителия слизистой оболочки кишечника и дыхательных путей) секретирует гликопротеин муцин, он образует слизь.
А в клетках кишечника именно аппарат Гольджи выполняет важную функцию по перемещению липидов. Происходит это таким образом: жирные кислоты и глицерол попадают в клетки, затем в эндоплазматической сети происходит синтез своих липидов, большая часть их которых покрывается белками и при помощи Гольджи транспортируется к клеточной мембране, пройдя через которую липиды окажутся в лимфе.
Также благодаря аппарату Гольджи происходит формирование лизосом, на которых более детально остановимся в будущей статье.
Видео
И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.
Эта статья доступна на английском языке – Golgi Apparatus (Golgi Complex).
