Что делают органоиды

Клетка поджелудочной железы, которая производит пищеварительные ферменты, набита рибосомами: ведь каждый фермент является белком, а белки собираются на рибосомах.

Путь одного белка

Проще всего выучить органоиды, если проследить путь одного продукта через клетку. Допустим, клетка твоей поджелудочной железы производит пищеварительный фермент, который будет выведен в кишечник. Инструкции хранятся в ядре, самом крупном органоиде, где находится ДНК. С одного гена снимается копия в виде матричной РНК, и она выходит из ядра через поры в ядерной оболочке, двойной мембране, окружающей ядро.

Внутри ядра есть более тёмный участок, ядрышко. Само оно белки не производит. Оно собирает из рибосомной РНК и белков две половины рибосом, которые затем выходят через те же поры. Рибосомы считывают матричную РНК и соединяют аминокислоты в том порядке, который в ней записан. Одни рибосомы свободно плавают в цитозоле и производят белки, которые там и остаются. Другие сидят на наружной стороне шероховатой эндоплазматической сети.

Шероховатая ЭПС и аппарат Гольджи

Шероховатая ЭПС представляет собой систему складчатых мембранных листов, соединённых с ядерной оболочкой. Рибосомы на её поверхности в электронном микроскопе выглядят как шипы, отсюда и название. Белок, предназначенный на экспорт, поступает внутрь ЭПС прямо во время синтеза. Там он сворачивается и может получить боковые цепи, например сахара. В клетках, которые выделяют много белка, например в клетках печени, много шероховатой ЭПС. Гладкая ЭПС соединена с шероховатой, но рибосом на ней мало или нет совсем. Она производит липиды и стероидные гормоны, расщепляет некоторые лекарства и яды и запасает ионы кальция. В мышечных клетках особая гладкая ЭПС выпускает кальций, который запускает каждое сокращение.

Затем белок покидает ЭПС в маленьком мембранном пузырьке, транспортной везикуле, и отправляется в аппарат Гольджи, стопку уплощённых мешочков. Везикулы прибывают к стороне, обращённой к ЭПС, цис-стороне. Пока белок проходит через стопку, к нему добавляются новые сахара и небольшие химические метки, которые работают как адрес доставки. На дальней, транс-стороне он упаковывается в секреторную везикулу. Эта везикула сливается с клеточной мембраной и выпускает фермент наружу. У клеток слюнных желёз и иммунных клеток, вырабатывающих антитела, секреция большая, и аппарат Гольджи у них крупный. В растительных клетках аппарат Гольджи также производит часть полисахаридов для клеточной стенки. Нажми «Пуск» в модели и посмотри, как везикулы движутся от аппарата Гольджи к мембране.

Переработка и энергия

Лизосомы представляют собой маленькие мешочки, полные пищеварительных ферментов. Ферменты лучше всего работают в кислой среде, а внутри лизосомы среда кислее, чем в цитоплазме, поэтому в других местах ферменты не могут причинить вреда. Лизосомы расщепляют белки, сахара, жиры, нуклеиновые кислоты и изношенные органоиды. У лейкоцита, который называется макрофагом, мембрана обволакивает бактерию и отшнуровывается в виде пузырька, затем с ним сливается лизосома и переваривает микроба.

Вся эта работа требует энергии. Митохондрии производят большую часть АТФ клетки путём клеточного дыхания, при котором используется кислород и выделяется углекислый газ. Углекислый газ, который ты выдыхаешь, получается именно в этих реакциях. У каждой митохондрии две мембраны; внутренняя образует складки, кристы, которые увеличивают поверхность для производства АТФ. Разрежь митохондрию в модели, и ты увидишь эти складки. Мышечные клетки, которым нужно много энергии, набиты митохондриями. В митохондриях и хлоропластах есть собственные ДНК и рибосомы. Это подсказка об их происхождении, к которой мы вернёмся в следующем уроке.

Биологи часто подытоживают это так: «форма следует за функцией». Части клетки соответствуют её работе. Клетка поджелудочной железы полна рибосом и шероховатой ЭПС, мышечная клетка полна митохондрий, а у клетки, выстилающей тонкую кишку, мембрана собрана в крошечные пальчики, микроворсинки, которые увеличивают поверхность для всасывания пищи.