Органела
Органела (від слова орган й давньогрець. εἶδος — вид) — зазвичай вільно-плаваюча частина еукаріотичної клітини, яка виконує специфічну функцію. Історично, органели були виявлені за допомогою різноманітних форм мікроскопії або завдяки клітинному фракціонуванню.
Рецептори та дрібні, молекулярного рівня, структури, органелами не називають. Кордон між молекулами і органелами дуже нечіткий. Так, рибосоми, які зазвичай однозначно відносять до органел, можна вважати і складним молекулярним комплексом. Все частіше до органел зараховують і інші подібні комплекси порівняних розмірів та рівня складності — протеасоми, сплайсосоми та ін. У той же час порівняні за розмірами елементи цитоскелету (мікротрубочки, товсті філаменти поперечносмугастих м'язів тощо) зазвичай до органел не відносять. Ступінь постійності клітинної структури — теж ненадійний критерій її віднесення до органел. Так, веретено поділу, що хоча і не постійно, але закономірно присутнє у всіх еукаріотичних клітинах, зазвичай до органел не відносять, а везикули, які постійно з'являються і зникають в процесі обміну речовин — відносять. Багато в чому набір органел, що перераховується до навчальних посібниках, визначається традицією.
Класифікація органел:
- мікроскопічні - видимі під світловим мікроскопом;
- субмікроскопічні - видимі лише з допомогою електронного мікроскопа.
Органели поділяються на:
- немембранні:
- центріолі
- цилій (війки) / флагелла (джгутики)
- ядерце
- рибосоми
- мембранні (обмежені мембраною):
Ці органели називають органелами загального призначення, тонофібрили клітин епітелію, міофібрили м'язових клітин і волокон, нейрофібрили нервових клітин та деякі інші називають органелами спеціального призначення.
Згідно з сучасно прийнятими теоріями, великі мембранні органели походять від стародавніх ендосимбіонтних організмів (див. Ендосимбіотична теорія):
- хлоропласти та інші пластиди, такі як родопласти та хромопласти
- мітохондрії
- пероксисоми
| Органела | Основна функція | Структура | Організми | Примітки |
|---|---|---|---|---|
| Хлоропласт (Пластиди) | фотосинтез | двомембранна | рослини, Найпростіші | мають власну ДНК; припускають що хлоропласти виникли з ціанобактерій в результаті симбіогенез і діаметр більшості клітин |
| Ендоплазматичний ретикулум | транспортація та згортання нових білків (шорсткий ендоплазматичний ретикулум), синтез ліпідів (гладкий ендоплазматичний ретикулум) | одномембранна | всі еукаріоти | на поверхні шорсткого ендоплазматичного ретикулума знаходиться велика кількість рибосом, згорнутий як мішок; гладкий ендоплазматичний ретикулум згорнутий в трубочки |
| Апарат Гольджі | сортування і перетворення білків. Утворення лізосом. | одномембранна | всі еукаріоти | асиметричний — цистерни, розташовані ближче до ядра клітини (цис-Гольджі) містять найменш зрілі білки, а відтранс-Гольджі відбруньковуються бульбашки, що містять повністю зрілі білки |
| Мітохондрія | виробництво енергії, синтез АТФ. | двомембранна | більшість еукаріотів | мають свою власну мітохондріальну ДНК; припускають, що мітохондрії виникли в результаті симбіогенезу |
| Вакуоля | запас, підтримання гомеостазу, в клітинах рослин — підтримання форми клітини (тургор) | одномембранна | еукаріоти, більш виражена у рослин | У молодих рослинних клітинах зазвичай багато дрібних вакуолей, які в міру росту клітини зливаються в одну велику центральну вакуолю [1] |
| Ядро | Збереження ДНК, транскрипція РНК | двомембранна | всі еукаріоти | містить основну частину геному |
| Рибосоми | синтез білка на основі матричних РНК за допомогою транспортних РНК | РНК/білок | еукаріоти, прокаріоти | Біогенез рибосом є складним процесом, що відбувається в ядрі еукаріотичних клітин та у цитоплазмі прокаріотів. В еукаріотах рибосомна РНК синтезується у ядерці, після чого відбувається її обробка та з’єднання з білками[2] |
| Везикули | запасають або транспортують поживні речовини | одномембранна | всі еукаріоти | Везикули відіграють роль у поширенні пухлинних клітин, регуляції імунітету та можуть використовуватися як біомаркери для діагностики раку або інших захворювань[3] |
| Лізосоми | дрібні лабільні утворення, що містять ферменти, зокрема гідролази, що беруть участь в процесах травлення фагоцитної їжі й автоліза (саморозчинення органел) | одномембранна | більшість еукараотів | Лізосомальна поверхня сильно глікозильована, що допомагає захистити себе від ферментативного гідролізу. [4] |
| Центріолі (клітинний центр) | Центр організації цитоскелету. Необхідний для процесу клітинного поділу (рівномірно розподіляє хромосоми) | немембранна | еукаріоти | |
| Меланосома | збереження пігменту | одномембранна | тварини | Меланосоми надзвичайно стійкі. Завдяки цій властивості палеонтологи можуть вивчати їх у скам'янілостях, що дозволяє реконструювати колір пір'я динозаврів або хутра вимерлих ссавців.[5] |
| Міофібрили | скорочення м'язових волокон | складно організований пучок білкових ниток | тварини | |
| Органела/Макромолекула | Основна функція | Структура | Організми |
|---|---|---|---|
| акросома | допомагає сперматозоїдам зливатися з яйцеклітиною | одномембранний компартмент | більшість тварин (включаючи губок) |
| аутофагосома | везикула, яка секвеструє цитоплазматичний матеріал та органели для деградації | двомембранний компартмент | всі еукаріоти |
| центріоль | якір для цитоскелета, організує поділ клітин, формуючи веретено поділу | білок мікротрубочок | тварини |
| війка | рух у зовнішньому середовищі або його рух; "критичний шлях сигналізації розвитку".[6] | білок мікротрубочок | тварини, найпростіші, деякі рослини |
| кнідоцист | жалення | спіральна порожниста трубочка | кнідарії |
| вічко | виявляє світло, дозволяючи здійснювати фототаксис | зелені водорості та інші одноклітинні фотосинтетичні організми, такі як евгленові | |
| глікосома | здійснює гліколіз | одномембранний компартмент | Деякі найпростіші, такі як Трипаносоми. |
| гліоксисома | перетворення жирів у цукри | одномембранний компартмент | рослини |
| гідрогеносома | виробництво енергії і водню | двомембранний компартмент | кілька одноклітинних еукаріотів |
| лізосома | розщеплення великих молекул (напр., білків + полісахаридів) | одномембранний компартмент | тварини |
| меланосома | зберігання пігменту | одномембранний компартмент | тварини |
| мітосома | ймовірно, відіграє роль у збірці залізо-сірчаних кластерів (Fe–S) | двомембранний компартмент | кілька одноклітинних еукаріотів, які не мають мітохондрій |
| міофібрила | скорочення міоцитів | пучки філаментів | тварини |
| ядерце | виробництво пре-рибосом | білок–ДНК–РНК | більшість еукаріотів |
| оцелоїд | виявляє світло і, можливо, форми, дозволяючи здійснювати фототаксис | двомембранний компартмент | представники родини Warnowiaceae |
| парентесома | не охарактеризовано | не охарактеризовано | гриби |
| пероксисома | розщеплення метаболічного пероксиду водню | одномембранний компартмент | всі еукаріоти |
| поросома | секреторний портал | одномембранний компартмент | всі еукаріоти |
| протеасома | деградація непотрібних або пошкоджених білків шляхом протеолізу | дуже великий білковий комплекс | всі еукаріоти, всі археї та деякі бактерії |
| рибосома (80S) | трансляція РНК у білки | РНК-білок | всі еукаріоти |
| стресова гранула | зберігання мРНК[7] | безмембранна
(комплекси мРНП) |
більшість еукаріотів |
| TIGER домен | кодування білків мРНК | безмембранний | більшість організмів |
| везикула | транспорт матеріалів | одномембранний компартмент | всі еукаріоти |
Інші пов'язані структури:
Прокаріоти не такі структурно складні, як еукаріоти, і колись вважалося, що вони мають мало внутрішньої організації та не мають клітинних компартментів і внутрішніх мембран; але повільно з'являються деталі про внутрішні структури прокаріотів, які спростовують ці припущення.[9] Раннім помилковим поворотом була ідея, розроблена в 1970-х роках, про те, що бактерії можуть містити складки клітинної мембрани, названі мезосомами, але пізніше було показано, що це артефакти, створені хімічними речовинами, які використовувалися для підготовки клітин до електронної мікроскопії.[10]
Однак з'являється все більше доказів компартменталізації принаймні у деяких прокаріотів.[9] Недавні дослідження показали, що принаймні деякі прокаріоти мають мікрокомпартменти, такі як карбоксисоми. Ці субклітинні компартменти мають діаметр 100-200 нм і оточені оболонкою з білків.[11] Ще більш вражаючим є опис обмежених мембраною магнетосом у бактеріях, про які повідомлялося в 2006 році.[12][13]
Бактеріальний тип Planctomycetota виявив ряд особливостей компартменталізації. План клітини Planctomycetota включає внутрішньоцитоплазматичні мембрани, які розділяють цитоплазму на парифоплазму (зовнішній простір без рибосом) і піреллулосому (або рибоплазму, внутрішній простір, що містить рибосоми).[14] Обмежені мембраною анаммоксосоми були виявлені в п'яти родах Planctomycetota "анаммокс", які виконують анаеробне окислення амонію.[15] У виді Planctomycetota Gemmata obscuriglobus було повідомлено про структуру, подібну до ядра, оточену ліпідними мембранами.[14][16]
Компартменталізація є особливістю прокаріотичних фотосинтетичних структур.[9] Пурпурні бактерії мають "хроматофори", які є реакційними центрами, що знаходяться в інвагінаціях клітинної мембрани.[9] Зелені сірчані бактерії мають хлоросоми, які є фотосинтетичними антенними комплексами, що знаходяться прикріпленими до клітинних мембран.[9] Ціанобактерії мають внутрішні тилакоїдні мембрани для світлозалежного фотосинтезу; дослідження показали, що клітинна мембрана і тилакоїдні мембрани не утворюють єдину безперервну структуру.[9]
| Органела/макромолекула | Основна функція | Структура | Організми |
|---|---|---|---|
| анаммоксосома | анаеробне окислення амонію | мембрана з ладеранових ліпідів | бактерії "Candidatus" в межах Planctomycetota |
| карбоксисома | фіксація вуглецю | бактеріальний мікрокомпартмент з білковою оболонкою | деякі бактерії |
| хлоросома | фотосинтез | світлозбиральний комплекс, прикріплений до клітинної мембрани | зелені сіркобактерії |
| джгутик | рух у зовнішньому середовищі | білковий філамент | деякі прокаріоти |
| магнетосома | магнітна орієнтація | неорганічний кристал, ліпідна мембрана | магнітотаксичні бактерії |
| нуклеоїд | підтримка ДНК, транскрипція в РНК | ДНК-білок | прокаріоти |
| пілі | Прикріплення до інших клітин для кон'югації або до твердої підкладки для створення рушійних сил. | волосоподібний придаток, що виступає (хоча частково вбудований) з плазматичної мембрани | прокаріотичні клітини |
| плазміда | обмін ДНК | кільцева ДНК | деякі бактерії |
| рибосома (70S) | трансляція РНК у білки | РНК-білок | бактерії та археї |
| тилакоїдні мембрани | фотосинтез | білки фотосистеми та пігменти | переважно ціанобактерії |
Біологи виявили в клітинах кишківника плодових мушок раніше невідомі органели — PXo-тільця, які функціонують як резервуари для зберігання фосфатів. Це відкриття спростовує думку, що такі механізми притаманні лише рослинам і бактеріям, а дефіцит цих органел пов'язують із надмірним поділом клітин.[17]
Нобелівську премію з фізіології або медицини неодноразово присуджували за дослідження, що розкрили структуру та функції клітинних органел. Ось найважливіші відкриття, що стосуються будови чи функціонування органел:
У 2016 році Йосінорі Осумі[18]отримав нагороду за відкриття механізмів, за допомогою яких клітини розщеплюють та утилізують власні компоненти (через лізосоми).
- Везикулярний транспорт.
У 2013 році Ренді Шекман, Джеймс Ротман та Томас Зюдхоф були відзначені за розкриття системи транспортування всередині клітин за допомогою везикул (бульбашок), які доставляють вантаж у потрібне місце.
- Структура та функції органел
У 1974 році Альбер Клод, Крістіан де Дюв і Джордж Паладе отримали премію за фундаментальні відкриття в структурній та функціональній організації клітини. Зокрема, Крістіан де Дюв відкрив лізосоми та пероксисоми.
У 2009 році премію з хімії присудили Венкатраману Рамакрішнану, Томасу Стейцу та Аді Йонат за дослідження структури та функцій рибосом — «фабрик» з виробництва білка в клітині.
У 1997 році Пол Боєр та Джон Вокер отримали нагороду за з'ясування ферментативного механізму, що лежить в основі синтезу аденозинтрифосфату (АТФ), який відбувається в мітохондріях.[19]
- ↑ https://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/3571/klitina-roslini#:~:text=Вакуоля%20(лат.,зливаються%20в%20одну%20центральну%20вакуолю.
- ↑ https://dverikupe.od.ua/shho-take-rybosomy-rol-funkcziyi-ta-znachennya-v-klityni-lyudyny/#:~:text=Що%20таке%20рибосоми:%20функції%2C%20структура%20та%20роль%20у%20синтезі%20білків%20в%20клітині
- ↑ https://medplatforma.com.ua/news/1469-nobelivsku-premiju-z-meditsini-prisudili-za-doslidzhennja-mekhanizmiv-shho-reguljujut-vezikuljarnijj-transport#:~:text=Везикулярний%20транспорт%20відбувається%20за%20допомогою,мембраною%2C%20які%20містять%20різні%20речовини.
- ↑ https://www.iphasebiosci.com/uk/blog/lysosomes-the-organs-of-cellular-self-digestion/#:~:text=Інформація%20*%20Новини%20*%20Зв'яжіться%20з%20нами
- ↑ https://poisknews.ru/biologiya/porazitelno-stabilny-uchenye-obedinili-dannye-o-melanosomah-sovremennyh-i-iskopaemyh-lyagushek/#:~:text=*%20Биология%20*%20Палеонтология
- ↑ Badano JL, Mitsuma N, Beales PL, Katsanis N (Вересень 2006). The ciliopathies: an emerging class of human genetic disorders. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 7: 125—48. doi:10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID 16722803.
- ↑ Anderson P, Kedersha N (Березень 2008). Stress granules: the Tao of RNA triage. Trends in Biochemical Sciences. 33 (3): 141—50. doi:10.1016/j.tibs.2007.12.003. PMID 18291657.
- ↑ Tsai Y, Sawaya MR, Cannon GC, Cai F, Williams EB, Heinhorst S, Kerfeld CA, Yeates TO (Червень 2007). Structural analysis of CsoS1A and the protein shell of the Halothiobacillus neapolitanus carboxysome. PLOS Biology. 5 (6): e144. doi:10.1371/journal.pbio.0050144. PMC 1872035. PMID 17518518.
- 1 2 3 4 5 6 Murat, Dorothee; Byrne, Meghan; Komeili, Arash (1 жовтня 2010). Cell Biology of Prokaryotic Organelles. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (10): a000422. doi:10.1101/cshperspect.a000422. PMC 2944366. PMID 20739411.
{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з номером статті як номер сторінки (посилання) - ↑ Ryter A (Січень–лютий 1988). Contribution of new cryomethods to a better knowledge of bacterial anatomy. Annales de l'Institut Pasteur. Microbiology. 139 (1): 33—44. doi:10.1016/0769-2609(88)90095-6. PMID 3289587.
- ↑ Kerfeld CA, Sawaya MR, Tanaka S, Nguyen CV, Phillips M, Beeby M, Yeates TO (Серпень 2005). Protein structures forming the shell of primitive organelles. Science. 309 (5736): 936—8. Bibcode:2005Sci...309..936K. CiteSeerX 10.1.1.1026.896. doi:10.1126/science.1113397. PMID 16081736. S2CID 24561197.
- ↑ Komeili A, Li Z, Newman DK, Jensen GJ (Січень 2006). Magnetosomes are cell membrane invaginations organized by the actin-like protein MamK (PDF). Science. 311 (5758): 242—5. Bibcode:2006Sci...311..242K. doi:10.1126/science.1123231. PMID 16373532. S2CID 36909813.
- ↑ Scheffel A, Gruska M, Faivre D, Linaroudis A, Plitzko JM, Schüler D (Березень 2006). An acidic protein aligns magnetosomes along a filamentous structure in magnetotactic bacteria. Nature. 440 (7080): 110—4. Bibcode:2006Natur.440..110S. doi:10.1038/nature04382. PMID 16299495. S2CID 4372846.
- 1 2 Lindsay, M. R.; Webb, R. I.; Strous, M; Jetten, M. S.; Butler, M. K.; Forde, R. J.; Fuerst, J. A. (2001). Cell compartmentalisation in planctomycetes: Novel types of structural organisation for the bacterial cell. Archives of Microbiology. 175 (6): 413—29. Bibcode:2001ArMic.175..413L. doi:10.1007/s002030100280. PMID 11491082. S2CID 21970703.
- ↑ Jetten, Mike S. M.; Niftrik, Laura van; Strous, Marc; Kartal, Boran; Keltjens, Jan T.; Op den Camp, Huub J. M. (1 червня 2009). Biochemistry and molecular biology of anammox bacteria. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 44 (2—3): 65—84. doi:10.1080/10409230902722783. hdl:2066/75127. PMID 19247843. S2CID 205694872. Процитовано 3 серпня 2020.
- ↑ Fuerst JA (13 жовтня 2005). Intracellular compartmentation in planctomycetes. Annual Review of Microbiology. 59: 299—328. doi:10.1146/annurev.micro.59.030804.121258. PMID 15910279.
- ↑ https://nauka.ua/news/biologi-viyavili-ranishe-nevidomi-nauci-organeli-u-klitinah-plodovih-mushok
- ↑ https://espreso.tv/article/2016/10/11/nobelivska_premiya_2016
- ↑ https://gelios.ua/ru/nobelivski-premiyi-1997-roku-laureaty-ta-revolyuczijni-dosyagnennya/
| Бібліотечні ресурси про Organelle |
 | |
|---|---|
| Словники та енциклопедії | |
| Довідкові видання | |
| Нормативний контроль |
 |
Це незавершена стаття з клітинної біології. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |