"Биология. Биологические системы и процессы (углублённый уровень)", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Немембранные органоиды — структуры клетки, у которых нет собственной мембранной оболочки. К ним относят рибосомы, элементы цитоскелета и клеточный центр; они состоят главным образом из белков и РНК. Эти структуры синтезируют белок, поддерживают форму клетки, перемещают вещества и органоиды, участвуют в делении и движении. Понимание их строения помогает объяснить работу всей эукариотической клетки.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Немембранные органоиды — клеточные структуры, не окружённые собственной мембраной. В их составе преобладают белки и РНК, поэтому они могут непосредственно собираться, разбираться и связываться с другими клеточными структурами.
Рибосома — немембранный органоид из рибосомной РНК и белков, обеспечивающий синтез белка. Она считывает информацию с матричной РНК и соединяет аминокислоты в заданной последовательности.
Цитоскелет — система белковых волокон и трубочек, поддерживающая форму клетки и обеспечивающая внутриклеточное движение. Он не является неподвижным каркасом: его элементы постоянно образуются, удлиняются и разрушаются.
Клеточный центр — органоид, включающий центриоли и окружающий их материал. Он организует микротрубочки, помогает расположить структуры клетки и участвует в образовании веретена деления.
Мембрана отделяет содержимое органоида от цитоплазмы и создаёт особую внутреннюю среду. У немембранных структур такой оболочки нет, потому что их основу составляют белковые комплексы и молекулы РНК, способные взаимодействовать с цитоплазмой напрямую. Поэтому рибосома может присоединяться к матричной РНК, а элементы цитоскелета — быстро связываться с мембранами, органоидами и двигательными белками.
Рибосома состоит из малой и большой субъединиц. У эукариот их компоненты формируются в ядрышке: там синтезируется рРНК и соединяется с белками, поступающими из цитоплазмы, после чего субъединицы выходят в цитоплазму. Когда рибосома связывается с мРНК, субъединицы объединяются и последовательно присоединяют аминокислоты к растущей белковой цепи.
Несколько рибосом могут одновременно двигаться по одной молекуле мРНК, образуя полисому. Это выгодно, потому что одна и та же информация считывается многократно без нового создания мРНК. В результате клетка быстро получает много одинаковых белковых молекул, хотя каждая отдельная рибосома собирает свою цепь.
Клеточный центр обычно содержит две центриоли, расположенные примерно под прямым углом друг к другу, и окружающий их перицентриолярный материал. Каждая центриоль имеет цилиндрическую форму и построена из микротрубочек, объединённых в девять триплетов. При подготовке к делению центриоли удваиваются, а клеточный центр формирует полюса веретена деления.
В цитоскелет входят микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Микротрубочки построены из тубулина и образуют внутренние пути для транспорта, микрофиламенты из актина участвуют в изменении формы и сокращении, а промежуточные филаменты из прочных белков укрепляют клетку. Реснички и жгутики имеют наружную плазматическую мембрану, но внутри содержат аксонему с девятью периферическими парами и двумя центральными микротрубочками — схемой «9 + 2»; скольжение микротрубочек с помощью динеина превращается в изгиб и движение.
В таблице сначала определите, из каких белков или РНК состоит структура, затем найдите её положение и функцию. Строки о ресничках и жгутиках показывают, что наружная мембрана не отменяет немембранную природу их внутреннего двигательного аппарата.
| Органоид | Основные компоненты | Где расположен | Основные функции | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Рибосома | рРНК и белки | В цитоплазме, на шероховатой ЭПС, в митохондриях и пластидах | Синтез белка | Состоит из малой и большой субъединиц; образует полисомы |
| Клеточный центр | Две центриоли и перицентриолярный материал | В цитоплазме, обычно рядом с ядром | Организация микротрубочек и веретена деления | Центриоли расположены примерно перпендикулярно |
| Микротрубочки | Белок тубулин | В цитоплазме, ресничках, жгутиках и веретене деления | Поддержание формы, транспорт, движение хромосом | Полые динамичные трубочки |
| Микрофиламенты | Белок актин | Под плазматической мембраной и в цитоплазме | Изменение формы, движение, сокращение | Тонкие нити, взаимодействуют с миозином |
| Промежуточные филаменты | Волокнистые белки | В цитоплазме и ядерной оболочке | Механическая прочность и фиксация структур | Прочнее и стабильнее многих других элементов цитоскелета |
| Реснички и жгутики | Микротрубочки, динеин, плазматическая мембрана | На поверхности некоторых эукариотических клеток | Движение клетки или жидкости по её поверхности | Аксонема обычно имеет схему «9 + 2» |
Распределите рибосому, лизосому, центриоль, микротрубочку и митохондрию по группам мембранных и немембранных органоидов. Основанием классификации должно быть не назначение структуры, а наличие собственной мембраны. Это позволяет не спутать органоид с отдельным элементом его строения.
Ответ: мембранные — лизосома и митохондрия; немембранные — рибосома, центриоль и микротрубочка.
Объясните, почему нарушение работы рибосом уменьшает количество белка, а полисомы повышают скорость его образования. Нужно связать функцию рибосомы с мРНК и понять, что именно повторяется при работе полисомы.
Ответ: нарушение рибосом снижает синтез белка, а полисома ускоряет получение одинаковых белковых молекул с одной мРНК.
Предскажите последствия разрушения микротрубочек в делящейся клетке и в клетке с ресничками. Сначала определим, какую работу выполняют микротрубочки в каждом случае, а затем перенесём последствия их разрушения на функцию клетки.
Ответ: разрушение микротрубочек может остановить нормальное расхождение хромосом и движение ресничек, поэтому пострадают деление и перемещение клетки или жидкости.
Считать рибосому мембранным органоидом из-за двух субъединиц — ошибка. Слово «субъединица» обозначает часть белково-РНКового комплекса, а не мембранный слой; проверка проста: у рибосомы нет липидной оболочки.
Путать клеточный центр с центриолью также нельзя. Центриоль — один цилиндр, тогда как клеточный центр включает пару центриолей и окружающий материал; мысленно представьте «две центриоли плюс зона вокруг них».
Иногда весь цитоскелет отождествляют с микротрубочками. Так происходит из-за их заметной роли в делении, но полный состав включает ещё микрофиламенты и промежуточные филаменты; проверьте, назвали ли вы три типа элементов.
Реснички и жгутики не следует считать самостоятельными мембранными органоидами. Их снаружи покрывает участок плазматической мембраны, а основу движения создаёт немембранный комплекс микротрубочек; разделяйте оболочку и внутренний аппарат.
Перед изучением темы нужны знания о строении эукариотической клетки, различии мембранных и немембранных структур, а также о белках и РНК. Рибосомы связывают этот материал с синтезом белка и трансляцией. Цитоскелет и клеточный центр помогают понять клеточный цикл, митоз, движение клеток, мышечное сокращение и транспорт веществ внутри клетки.
Почему рибосомы относят к немембранным органоидам?
Рибосома не окружена собственной мембраной: она состоит из рибосомной РНК и белков. Две её субъединицы соединяются на матричной РНК во время синтеза белка.
Чем клеточный центр отличается от центриоли?
Центриоль — одна цилиндрическая структура из микротрубочек. Клеточный центр включает пару центриолей и окружающий их материал, который организует микротрубочки.
Есть ли цитоскелет у растительных клеток?
Да, у растительных клеток есть микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Они участвуют в поддержании формы, внутриклеточном транспорте и делении, хотя типичный клеточный центр с центриолями у высших растений обычно отсутствует.
Почему реснички и жгутики считают немембранными структурами, если они покрыты мембраной?
Их наружная мембрана является участком плазматической мембраны клетки, а не собственной оболочкой органоида. Основу реснички или жгутика образует немембранный комплекс микротрубочек.
Какие немембранные органоиды участвуют в делении клетки?
В делении участвуют микротрубочки цитоскелета и клеточный центр. Клеточный центр организует микротрубочки веретена деления, которые распределяют хромосомы между дочерними клетками.
§15. Немембранные органоиды клетки
