Розділ «Тема 14. НЕМЕМБРАННІОРГАНЕЛИ. ОРГАНЕЛИ РУХУ. ЯДРО»

Будова, хімічна організація та функції рибосом

Рибосоми – немембранні універсальні органели, до складу яких входять рРНК та білки. Відкриті в 1955 році Джорджем Палладе. Про важливість цих органел в клітині свідчить той факт, що в 2009 році американські вчені В. Рамакрішнан, Т. Стейц і А. Йонат за вивчення структури рибосом отримали Нобелівську премію з хімії.

У клітині дозрілі рибосоми знаходяться переважно в компартментах, де активно здійснюється біосинтез білків. Вони можуть бути вільно розташованими в цитоплазмі, прикріпленими до мембран зернистої ЕПС, на ядерній оболонці, у пластидах і мітохондріях. Знаходяться в прокаріотичних і еукаріотичних клітинах, за винятком еритроцитів ссавців. З огляду на масу і поширення розрізняють два види рибосом:

1) малі рибосоми (70S) – містяться в клітинах прокаріотів, а також у пластидах і мітохондріях еукаріотів; такі рибосоми не приєднані до мембран і мають діаметр 15 нм;

2) великі рибосоми (80S) – містяться в цитоплазмі клітин еукаріотичного типу; такі рибосоми мають діаметр близько 22 нм і пов'язані з мембранами гранулярної ЕПС.

Будова. Структурна організація рибосом принципово однакова. Кожна із цих органел складається з двох субодиниць: великої та малої. Субодиниці рибосом, зазвичай, позначаються одиницями Сведберга (S), що є мірою швидкості седиментації під час центрифугування, і залежать від маси, розміру та форми частинки. У рибосомах еукаріотів ці велика і мала субодиниці мають константу седиментації Сведберга, відповідно, 60S і 40S. Поєднуються обидві субодиниці поперечними сторонами за допомогою йонів Магнію (Мд2+) з утворенням вузької щілини. Рибосоми в еукаріот синтезуються в ядерці. Матрицею для рРНК є ділянки ДНК. У прокаріот рибосоми утворюються в цитоплазмі внаслідок простого поєднання компонентів.

Хімічна організація. Рибосоми містять рибосомальну РНК (рРНК) і білок: 40– 60% рРНК і 60–40% білка. У рибосомах знаходиться близько 80–90% всієї РНК клітини. Кожна субодиниця містить по одній або дві молекули рРНК у вигляді клубка, щільно упакованого білками, що створюює рибонуклеопротеїдний комплекс. При зниженні концентрації йонів Магнію в розчині може настати зміна конформації РНК і розгортання тяжа. Непрацюючі рибосоми постійно обмінюються субодиницями. Збираються вони лише в момент синтезу білків і формують разом із іРНК полісоми, або полірибосоми. Рибосоми можуть розміщуватися в цитоплазмі клітини поодиноко, тоді вони функціонально неактивні. Збирання рибосом на іРНК відбувається на початку синтезу білка. Кількість рибосом залежить від метаболічної активності клітини. Особливо багато полісом є в клітинах, які швидко діляться, та в таких, що продукують велику кількість білків. Кількість рибосом у таких клітинах може досягти 50 тисяч, що становить близько 25% маси всієї клітини.

Функції. Методом мічених амінокислот виявлено, що в рибосомах відбувається синтез білків. Поліпептидні молекули білка синтезуються таким чином, що певні амінокислоти в рибосомі з'єднуються одна з одною у відповідній послідовності. Тому інформаційна РНК, яка кодує порядок розміщення амінокислот, має переміщуватися по рибосомі. Чим більше рибосом містить полісома, тим більше молекул поліпептидів буде синтезуватися на ній одночасно. Синтез білка на рибосомах починається з прикріплення рибосоми до певної ділянки іРНК.

Клітинний центр та його функції

Клітинний центр (центросома) – немембранна органела еукаріотичнчх клітин, що складається з центріолей. Уперше виявлена в 1888 році Теодором Бовері, який назвав її "особливим органом клітинного поділу". У клітині, яка перебуває на початку інтерфази, ця органела знаходиться біля ядра. Вона виявлена в усіх клітинах тварин (за винятком яйцеклітин), у водоростей (вищі рослини його не мають) і в клітинах грибів.

Будова. Клітинний центр складається, як правило, з двох центріолей, розташованих під прямим кутом одна до одної. Перебувають вони в ділянці світлої цитоплазми (центросфери), від якої розходяться мікротрубочки. Аномальне збільшення кількості центріолей характерне для багатьох ракових клітин. Кожна центріоля клітинного центру має вигляд порожнистого циліндра діаметром близько 0,15 мкм і довжиною 0,5 мкм. Стінки циліндра формує віночок з 9 груп мікротрубочок (по 3 мікротрубочки в групі, тобто з 9 триплетів), розміщених по колу. Наприкінці інтерфази біля кожної материнської центріолі утворюється дочірня, дещо коротша, розміщена перпендикулярно до материнської. Таким чином, перед мітозом клітина містить дві пари центріолей.

Функції. Активна роль клітинного центру виявляється при поділі клітини. Центріолі розходяться до полюсів клітини і організовують розміщення мікротрубочок у структуру, яка має назву веретена поділу. Центріолі беруть участь в утворенні мікротрубочок цитоскелета. Крім участі в поділі ядра, клітинний центр відіграє важливу роль у формуванні еукаріотичних джгутиків і війок. Його центріолі формують базальне тіло, що лежить в основі джгутиків. У організмів, позбавлених центріолей (наприклад, у сумчастих грибів, покритонасінних рослин), джгутики не розвиваються. Отже, для клітинного центра характерними є дві функції: участь у поділі клітини та організація цитоскелета.

Органели руху та їх різноманітність

Будова та функції ядра

Ядро – неодмінна частино еукаріотичних клітин. У 1825 році Я. Пуркіньє вперше спостерігав ядро в яйцеклітині курки, у 1831-1833 роках Р. Броун описав ядро в клітинах рослин. Згодом, у 1838-1839 роках, Т. Шванн описав ядро в клітинах тварин. Так було доведено, що ядро є обов'язковим компонентом клітин еукаріотів.

Кількість. У більшості клітин одне ядро, є багатоядерні (наприклад, клітини печінки, мозку людини) і без'ядерні (наприклад, зрілі еритроцити). У деяких одноклітинних тварин (інфузорії) є ядра 2 тилів: генеративні (забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації) та вегетативні (регулюють біосинтез білків).

Форма і розміри. Здебільшого ядра мають кулясту або еліпсоподібну форму, рідше неправильну (наприклад, у лейкоцитів). Форма ядра залежить від форми й розмірів клітини та від функцій, які вона виконує. Ця ознака ядра може змінюватися з віком клітини й залежить від її стану. Розміри ядра можуть бути різними, зазвичай від 8 до 25 мкм у діаметрі, в окремих клітинах досягає 1 мм (яйцеклітини риб). Співвідношення об'ємів ядра і цитоплазми називається ядерно-цитоплазматичним співвідношенням. Зміна цього параметра є чинником клітинного поділу або причиною порушення обміну речовин у клітині.

Будова. В ядрі виділяють поверхневий апарат і внутрішнє середовище. Поверхневий апарат складається з двох мембран, які формують ядерну оболонку. Порожнина між зовнішньою і внутрішньою мембранами називається перинуклеарним простором і в ньо-. му можуть накопичуватися йони Кальцію, які беруть участь в регуляції роботи ядра. В певних місцях внутрішня і зовнішня мембрани з'єднуються навколо отворів, які називаються ядерними порами. Кількість пор змінюється залежно від функціонального стану клітини. Кожна пора прикрита особливими тільцями – поросомами, які регулюють транспортування речовин між ядром і цитоплазмою. Зовнішня мембрана ядра має зв'язок з гранулярною ЕПС. Зсередини ядерна оболонка вкрита ядерною пластинкою, що зумовлює форму й об'єм ядра.

Внутрішнє середовище ядра складається з таких основних компонентів, як каріо- плазма, ядерця і хроматин. Каріоплазма є внутрішнім вмістом ядра, який за складом та властивостями подібний до цитоплазми і забезпечує взаємодію між структурами ядра. Ядерця – це щільні структури, які складаються з рибонуклеопротеїдних комплексів. внутрішньоядерцевого хроматину та гранул (попередників субодиниць рибосом). Ядерця формуються на певних ділянках (вторинні перетяжки) окремих хромосом, які разом називаються ядерцевими організаторами. У ядерцях утворюються велика та мала субодиниці рибосом, які виходять через пори в цитоплазму і поєднуються в тільця для біосинтезу білків. У ядрі може бути одне або декілька ядерець. Хроматин – генетичний матеріал, основу якого складають нуклеопротеїдні комплекси. Вони побудовані з ниток ДНК і білків-гістонів у співвідношенні 1:1.3 хроматину формуються хромосоми. Є два види хроматину: еухроматин і гетерохроматин. Еухроматин – менш компактна форма, а гетерохроматин – більш компактна форма хроматину. Установлено, що еухроматин містить у собі активні гени, а гетерохроматин виконує переважно структурну функцію.