Органоиды клетки¶
Органоиды — это специализированные структуры внутри клетки, выполняющие определённые функции и обладающие собственной мембранной организацией. К органоидам клетки относятся: ядро, митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, рибосомы, цитоскелет, а также специализированные органоиды, характерные для определённых типов клеток (хлоропласты, вакуоли, жгутики, реснички). В современной цитологии термин «органоид» также применяется к трёхмерным мини-органам, выращиваемым из стволовых клеток в лабораторных условиях.
¶Классификация
Органоиды принято делить на две большие группы: мембранные и немембранные.
¶Мембранные органоиды
К этой группе относятся структуры, окружённые одной или двумя липидными мембранами:
- Ядро — самый крупный органоид животной клетки, окружённый двойной мембраной с порами. Содержит генетический материал в виде ДНК, упакованной в хроматин. Отвечает за хранение и передачу наследственной информации, транскрипцию РНК.
- Митохондрии — «энергетические станции» клетки, имеющие двойную мембрану с внутренними складками (крестами). В них происходит аэробное дыхание и синтез АТФ. Клетки сердечной мышцы могут содержать до 5000 митохондрий.
- Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — система канальцев и цистерн. Гранулярная (шероховатая) ЭПС покрыта рибосомами и участвует в синтезе белков; гладкая ЭПС отвечает за синтез липидов, детоксикацию и хранение ионов кальция.
- Аппарат Гольджи — уплощённые цистерны, участвующие в модификации, сортировке и упаковке белков и липидов в везикулы.
- Лизосомы — мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты. Обеспечивают внутриклеточное пищеварение и деградацию изношенных органоидов (аутофагию).
- Пероксисомы — участвуют в окислении жирных кислот и нейтрализации пероксида водорода.
- Вакуоли — характерны преимущественно для растительных клеток, где центральная вакуоль может занимать до 90% объёма. Участвуют в поддержании тургора, хранении питательных веществ и отходов.
¶Немембранные органоиды
- Рибосомы — немембранные частицы, осуществляющие трансляцию мРНК в белок. Могут быть свободными в цитоплазме или прикреплёнными к ЭПС.
- Цитоскелет — система белковых нитей (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты), обеспечивающая форму клетки, движение органоидов и транспорт веществ.
- Клеточный центр (центриоли) — участвует в организации веретена деления и образовании ресничек и жгутиков.
¶Специализированные органоиды
- Хлоропласты — характерны для растений и водорослей, осуществляют фотосинтез. Имеют двойную мембрану и внутреннюю систему тилакоидов.
- Жгутики и реснички — органоиды движения, построенные на базальном теле из девяти периферических и двух центральных микротрубочек (9+2).
- Меланосомы, секреторные гранулы — специализированные везикулы, характерные для определённых клеточных типов.
¶Строение и происхождение
Согласно эндосимбиотической теории, митохондрии и хлоропласты произошли от свободноживущих бактерий, поглощённых древней клеткой-хозяином. В пользу этого говорят их двойная мембрана, собственная кольцевая ДНК и рибосомы, сходные с бактериальными.
¶Функции
Основные функции органоидов:
- Обеспечение жизнедеятельности клетки (синтез АТФ, белков, липидов).
- Транспорт и сортировка веществ.
- Хранение генетической информации.
- Защита и детоксикация.
- Движение и поддержание формы.
¶Органоиды в клеточной инженерии
С 2009 года, после работ Ханса Клеверса и его коллег, термин «органоид» приобрёл новое значение — так называют трёхмерные структуры, выращенные из стволовых клеток (индуцированных плюрипотентных или эмбриональных), которые имитируют строение и функции настоящих органов. Органоиды кишечника, мозга, почки, печени и поджелудочной железы используются для изучения развития, моделирования заболеваний и тестирования лекарственных препаратов. В России исследования в этой области ведутся в Институте биологии развития РАН и ряде университетских лабораторий.
¶История
Термин «органоид» (от лат. organum — орган и греч. eidos — вид) был введён в цитологию в XX веке для обозначения структур, выполняющих в клетке функции, аналогичные функциям органов в организме. Классификация органоидов была окончательно сформулирована в работах советских и зарубежных цитологов в 1960-х годах.
¶Источники
- Альбертс Б. и др. «Молекулярная биология клетки».
- Каменский А. А. «Общая биология».
- Лукашов В. В. «Биология клетки».
- Википедия: «Органоид», «Эндосимбиоз».