"Биология (углублённый уровень)", Высоцкая Л.В., Дымшиц Г.М., Рувинский А.О. и др./ Под ред. Шумного В.К., Дымшица Г.М.
Немембранные органеллы не окружены оболочкой, но выполняют важные задачи: рибосомы собирают белки, а клеточный центр организует микротрубочки, нужные в том числе для деления. Вместе с микрофиламентами и промежуточными филаментами микротрубочки образуют цитоскелет. Он поддерживает форму клетки, помогает перемещать органеллы и обеспечивает некоторые виды движения. Чтобы понять работу этих структур, важно различать их состав, расположение и функции.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Рибосома — немембранная органелла, на которой по информации матричной РНК собирается белок. Она состоит из большой и малой субъединиц: малая помогает распознавать последовательность мРНК, а большая участвует в соединении аминокислот. Такое разделение позволяет рибосоме точно считывать инструкцию и выполнять сборку белка.
Клеточный центр — область клетки, обычно состоящая из двух центриолей и окружающего их материала. Он организует микротрубочки — тонкие белковые трубочки цитоскелета. Благодаря этому клетка может упорядочивать внутренние структуры и формировать основу веретена деления.
Центриоль — цилиндрическая структура из микротрубочек, входящая в состав клеточного центра. Обычно её стенка образована девятью группами по три микротрубочки. Центриоли участвуют в организации микротрубочек, в частности при подготовке к делению, когда клетке нужно сформировать веретено.
Цитоскелет — система белковых нитей и трубочек в цитоплазме. Она поддерживает форму клетки, но не является неподвижным каркасом: её элементы могут перестраиваться. Поэтому цитоскелет также помогает перемещать органеллы и обеспечивает движение клетки или её частей.
Рибосома состоит из рибосомальной РНК и белков, собранных в две субъединицы. Пока белок не синтезируется, субъединицы могут быть разобщены; это позволяет клетке не поддерживать работающий комплекс без необходимости. Когда появляется мРНК, малая субъединица связывается с ней, а затем присоединяется большая. Получается рабочая рибосома, способная переводить последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот.
При синтезе белка рибосома движется вдоль мРНК и считывает её код группами по три нуклеотида. Каждому такому сочетанию соответствует аминокислота, которую доставляет транспортная РНК; рибосома соединяет аминокислоты в растущую полипептидную цепь. Когда считывание доходит до сигнала завершения, цепь освобождается, а субъединицы могут разойтись. Свободные рибосомы обычно производят белки, используемые в цитоплазме, а связанные с эндоплазматической сетью — белки, направляемые в мембраны, органоиды или за пределы клетки.
В клетках животных клеточный центр обычно расположен вблизи ядра и включает пару центриолей с окружающим материалом. Каждая центриоль имеет форму полого цилиндра: девять триплетов микротрубочек располагаются по окружности. При подготовке клетки к делению клеточный центр помогает организовать микротрубочки, которые формируют веретено деления. Его нити взаимодействуют с хромосомами и помогают разойтись их копиям; у многих растений микротрубочки организуются без типичных центриолей.
Цитоскелет складывается из элементов разного размера и состава. Микротрубочки — полые трубки из белка тубулина; они служат путями для транспорта и участвуют в делении. Микрофиламенты — тонкие нити из актина, способные быстро собираться и разбираться, поэтому они помогают менять форму клетки и создавать сокращения. Промежуточные филаменты прочнее и устойчивее: они укрепляют клетку и помогают ей выдерживать механические нагрузки.
Перестройка цитоскелета позволяет клетке менять форму там, где это нужно, вместо того чтобы оставаться жёсткой. По микротрубочкам специальные белки-переносчики перемещают грузы, например органеллы и пузырьки с веществами; микрофиламенты могут создавать усилие для перемещения клеточных частей. Во время деления микротрубочки организуются в веретено, а при движении клетки согласованная сборка и разборка нитей меняет её очертания. Разные компоненты дополняют друг друга, поэтому нарушение одного типа нитей отражается прежде всего на связанных с ним процессах.
| Органелла или структура | Основные компоненты | Расположение | Основные функции |
|---|---|---|---|
| Рибосома | Рибосомальная РНК и белки; большая и малая субъединицы | Свободно в цитоплазме или на мембранах шероховатой эндоплазматической сети | Синтез белка по матричной РНК |
| Клеточный центр | Обычно две центриоли и окружающий материал | В цитоплазме, часто вблизи ядра | Организация микротрубочек и веретена деления |
| Центриоль | Цилиндр из девяти триплетов микротрубочек | В составе клеточного центра | Участие в организации микротрубочек, особенно при делении |
| Микротрубочки | Полые трубки из тубулина | В цитоплазме, в составе цитоскелета | Внутриклеточный транспорт, поддержка организации клетки, веретено деления |
| Микрофиламенты и промежуточные филаменты | Актиновые нити; прочные нити из разных белков | В цитоплазме, в составе цитоскелета | Изменение формы, сокращение и движение; механическое укрепление клетки |
Сначала сопоставьте состав структуры с её расположением: это помогает отличить отдельную органеллу от элемента цитоскелета. Затем свяжите её строение с функцией: например, полые микротрубочки подходят для организации путей и веретена. Указание «обычно» напоминает, что устройство некоторых клеток, в частности растительных, отличается.
Задача 1. В клетке обнаружили две субъединицы, которые соединяются во время синтеза белка. Определите органеллу и укажите её функцию.
Задача 2. При подготовке клетки к делению формируется веретено деления. Объясните, какая структура клетки участвует в организации его микротрубочек.
Задача 3. В клетке нарушено образование микротрубочек, но рибосомы продолжают работать. Предположите, какие процессы могут измениться, и объясните почему.
Считать, что рибосомы окружены мембраной, — неверно: это немембранные структуры из рибосомальной РНК и белков. Ошибку легко допустить, потому что часть рибосом находится на мембранах эндоплазматической сети. Чтобы проверить себя, различайте место прикрепления и собственное строение органеллы: рибосома связана с мембраной, но мембраной не окружена.
Путать рибосому с местом хранения наследственной информации — значит смешивать инструкцию и устройство, которое её использует. Рибосома считывает мРНК и синтезирует белок, а сама информацию о наследственных признаках не хранит. Проверьте себя вопросом: что здесь служит матрицей, а что выполняет сборку? Матрица — мРНК, исполнитель — рибосома.
Сводить цитоскелет только к поддержанию формы клетки — значит упускать его динамические функции. Такое представление возникает, если представить скелет неподвижной опорой, хотя клеточные нити могут перестраиваться. Они участвуют во внутриклеточном транспорте, движении и делении. Проверка простая: назовите хотя бы один процесс, который зависит от микротрубочек помимо поддержания формы.
Считать клеточный центр и центриоль одним и тем же неверно: центриоль — лишь одна из структур клеточного центра. Путаница возникает потому, что центриоли заметны и часто обсуждаются вместе с ним. Вспомните состав: клеточный центр обычно включает две центриоли и окружающий материал. Если в ответе назван только цилиндр, описана центриоль, а не вся область.
Чтобы разобраться в немембранных органеллах, полезно вспомнить строение клетки, роль цитоплазмы и положения клеточной теории: клетка — целостная система взаимосвязанных частей. Работа рибосомы связана с биосинтезом белка и генетическим кодом: последовательность мРНК определяет порядок аминокислот. Цитоскелет и клеточный центр помогают понять, как клетка распределяет хромосомы при делении и перемещает вещества внутри себя. Эти темы дополняют друг друга: информация задаёт, какой белок собрать, а клеточные структуры выполняют процессы и обеспечивают внутреннюю организацию.
Почему рибосому считают немембранной органеллой?
У рибосомы нет окружающей её мембраны. Она состоит из рибосомальной РНК и белков, объединённых в большую и малую субъединицы.
Чем отличаются свободные рибосомы от связанных с мембранами?
Свободные рибосомы находятся в цитоплазме, а связанные располагаются на мембранах шероховатой эндоплазматической сети. Они выполняют одну и ту же основную задачу — синтезируют белок, но белки направляются в разные места клетки или за её пределы.
Из чего состоят большая и малая субъединицы рибосомы?
Обе субъединицы образованы молекулами рибосомальной РНК и белками. Малая субъединица связывается с матричной РНК и помогает считывать её код, а большая участвует в образовании связей между аминокислотами.
Как клеточный центр участвует в делении клетки?
Клеточный центр организует микротрубочки, из которых формируется веретено деления. Его нити взаимодействуют с хромосомами и помогают распределить их копии между дочерними клетками.
Какие функции цитоскелета не связаны непосредственно с поддержанием формы клетки?
Цитоскелет участвует во внутриклеточном перемещении органелл и веществ, а также в движении клетки или её частей. Микротрубочки помогают образовать веретено деления, а микрофиламенты участвуют в сокращениях и изменении формы.
§ 10. Немембранные органеллы клетки
