Розділ «Тема 13. ОДНОМЕМБРАННІ ОРГАНЕЛИ»

Будова та функції ендоплазматичної сітки

Серед органел клітини найрізноманітнішими є одномембранні органели. Це оточені мембранами відсіки цитоплазми у вигляді пухирців, трубочок, мішечків. До одно- мембранних органел відносять ендоплазматичну сітку, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі, пероксисоми тощо. Загалом вони можуть займати до 17% об'єму клітини. Одномембранні органели утворюють систему синтезу, сегрегації (відокремлення) та внутрішньоклітинного транспорту макромолекул.

Ендоплазматична сітка, або ендоплазматичний ретикулум (від лат. reticulum – сітка) – одномембранна органела еукаріотичних клітин у вигляді замкненої системи канальців і плоских мембранних мішечків-цистерн. Вперше ЕПС була відкрита американським вченим К. Портером у 1945 році за допомогою електронного мікроскопа. ЕПС є органелою, яка ділить цитоплазму на компартменти і пов'язана з плазмалемою та ядерними мембранами. За участю ЕПС формується ядерна оболонка в період між поділами клітин.

Будова. ЕПС утворюють цистерни, трубчасті мембранні канальці, мембранні міхурці-везикули (транспортують речовини, що синтезуються) і внутрішня речовина – матрикс з великою кількістю ферментів. Ретикулум містить білки і ліпіди, серед яких багато фосфоліпідів, а також ферменти синтезу ліпідів, вуглеводів. Мембрани ЕПС, подібно до компонентів цитоскелету, полярні: з одного кінця вони нарощуються, а з іншого – розпадаються на окремі фрагменти. Розрізняють два види ендоплазматичної сітки: шорстку (гранулярну) і гладку (агра- нулярну). Шорстка ЕПС має рибосоми, які утворюють комплекси з іРНК (поліри- босоми, або полісоми), і присутня у всіх живих еукаріотичних клітинах (за винятком сперматозоїдів і зрілих еритроцитів), однак ступінь її розвитку різний і залежить від спеціалізації клітин. Так, сильно розвинену шорстку ЕПС мають залозисті клітини підшлункової залози, гепатоцити, фібробласти (клітини сполучної тканини, які продукують білок колаген), плазмоцити (продукують імуноглобуліни). Гладка ЕПС не має рибосом і є похідною від шорсткої. Вона переважає в клітинах надниркових залоз (здійснює синтез стероїдних гормонів), у м'язових клітинах (бере участь в обміні Кальцію), клітинах основних залоз шлунку (участь у виділенні хлоридної кислоти).

Функції. Гладка і шорстка ЕПС виконують спільні функції: 1) розмежувальну – забезпечує упорядкований розподіл цитоплазми; 2) транспортну – здійснюється перенесення в клітині необхідних речовин; 3) синтезуючу – утворення мембранних ліпідів. Крім того, кожен з різновидів ЕПС виконує свої спеціальні функції.

Будова ЕПС 1 – вільні рибосоми; 2 – порожнини ЕПС; З – рибосоми на мембранах ЕПС; 4 – гладка ЕПС

Види та функції ЕПС

Комплекс Гольджі, його будова та функції

Комплекс Гольджі, або апарат Гольджі, – це одномембранна органела еукаріотичних клітин, основними функціями якої є зберігання та виведення надлишків речовин з клітин організму й утворення лізосом. Відкрито цю органелу в 1898 році італійським фізиком К. Гольджі.

Будова. Побудована з мішечків, які називають цистернами, системою трубочок і міхурців різних розмірів. Цистерни комплексу Гольджі (КГ) також полярні: до одного полюса підходять міхурці з речовинами, які відриваються від ЕПС (зона формування), з іншого полюса – міхурці з речовинами відокремлюються (зона дозрівання). У клітинах комплекс Гольджі розміщений, здебільшого, поблизу ядра. КГ є в усіх еукаріотичних клітинах, але його будова у різних організмів може бути різною. Так, у рослинних клітинах виділяють декілька структурних одиниць, які називають диктіосомами. Мембрани комплексу Гольджі синтезуються гранулярною ЕПС, яка прилягає до нього. Під час поділу клітини КГ розпадається на окремі структурні одиниці, які випадково розподіляються між дочірніми клітинами.

Функції. Комплекс Гольджі виконує досить таки різноманітні і важливі функції, пов'язані з утворенням і перетворенням складних речовин. Ось деякі з них:

1) участь у побудові біологічних мембран – наприклад, у клітинах найпростіших за допомогою його елементів формуються скоротливі вакуолі, у сперматозоїді утворюється акросомса;

2) утворення лізосом – синтезовані в ЕПС ферменти-гідролази упаковуються в мембранний міхурець, який відділяється в цитоплазму;

3) утворення пероксисом – формуються тільця з ферментом-каталазою для руйнування пероксиду Гідрогену, який утворюється при оскисненні органічних речовин і є отруйною для клітин сполукою;

4) синтез сполук поверхневого апарату – утворюються ліпо-, гліко-, мукопротеїди, які входять до складу глікокаліксу, клітинних стінок, слизових капсул;

5) участь у секреції речовин з клітини – у КГ відбувається дозрівання секреторних гранул, у міхурці, і переміщення цих міхурців у напрямку плазмолеми.

Лізосоми, будова та функції

Вакуолі та їх значення для клітин

Вакуолі – одномембранні оргонели, заповнені рідиною. Утворюються вакуолі з міхурців ЕПС або КГ. Розташовуються в цитоплазмі прокаріотичних клітин (наприклад, газові вакуолі), клітинах тварин (наприклад, травні та скоротливі вакуолі), рослин (осморегуляторні, запасаючі вакуолі). Особливо добре розвинені вакуолі в клітинах рослин, де займають більшу частину клітини. Мембрана, що їх оточує, називається тонопластом, а водний вміст – клітинним соком. Хімічний склад і концентрація клітинного соку дуже мінливі і залежать від виду рослини та функцій вакуолей. Клітинний сік запасаючих вакуолей містить глюкозу, фруктозу, сахарозу, органічні кислоти (яблучну, лимонну), деякі амінокислоти й гідрофільні білки та ін. Добре розвинені ці вакуолі в клітинах кавуна, винограду, цукрового буряка, яблук тощо. У клітинному соку багатьох рослин з родин макових, пасльонових містяться алкалоїди, які захищають їх від поїдання тваринами. У вакуолях часто накопичуються та ізолюються продукти обміну. Наприклад, оксалат Кальцію відкладається у вигляді кристалів різної форми. У клітинному соку рослин можуть міститися і такі сполуки, як антоціани. Антоціани – це група рослинних водорозчинних пігментів, які за своєю хімічною будовою є глікозидами. Вони дуже поширені в природі, мають червоний, оранжевий, фіолетовий, синій кольори і тому визначають забарвлення багатьох плодів (сливи, черешні), коренеплодів (буряк, редиска), квітів (медунка, жоржини), листків (бегонії) рослин. Колір антоціанів може змінюватися залежно від pH середовища: у кислому забарвлення червоне, у нейтральному – фіолетове, у лужному – синє. Тому медунка під час свого цвітіння змінює забарвлення від рожевого до синього.