Строение клетки и органеллы
Строение клетки касается того, как клетки физически организованы, от плазматической мембраны, которая их ограничивает, до окруженных мембраной органелл, которые компартментализируют химические процессы эукариотической жизни.
Definition
Органелла — это специализированная субклеточная структура, обычно окруженная мембраной у эукариот, которая выполняет определенный набор функций; строение клетки — это пространственная организация этих компонентов в пределах плазматической мембраны.
Scope
Эта область охватывает архитектуру прокариотических и эукариотических клеток, ядро и организацию его генома, эндомембранную систему, которая синтезирует и направляет белки и липиды, а также органеллы, преобразующие энергию, — митохондрии и хлоропласты. Она рассматривает органеллы как функциональные компартменты, чьи мембраны создают различные химические среды.
Sub-topics
Core questions
- Чем прокариотические и эукариотические клетки отличаются по своей внутренней организации?
- Почему компартментализация мембранами дает эукариотическим клеткам функциональное преимущество?
- Как геном упакован и организован внутри ядра?
- Как возникли митохондрии и хлоропласты, и почему они сохраняют свои собственные геномы?
Key theories
- Клеточная теория
- Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток, клетка является основной структурной и функциональной единицей жизни, и все клетки возникают из ранее существовавших клеток.
- Эндосимбиотическое происхождение органелл
- Митохондрии и хлоропласты произошли от свободноживущих бактерий, поглощенных предковой клеткой-хозяином, что объясняет их двойные мембраны, собственную кольцевую ДНК и рибосомы бактериального типа.
Mechanisms
Эукариотические клетки разделены внутренними мембранами на компартменты, каждый из которых поддерживает свой уникальный состав. Ядро хранит и организует ДНК и обменивается молекулами с цитоплазмой через комплексы ядерных пор. Эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, эндосомы и лизосомы образуют связанную секреторную и деградационную сеть, соединенную везикулярным транспортом. Митохондрии и хлоропласты преобразуют энергию через свои внутренние мембраны и ограничены двойными мембранами, что соответствует их эндосимбиотическому происхождению.
Clinical relevance
Понимание архитектуры органелл лежит в основе большей части клеточной и молекулярной биологии, от интерпретации данных микроскопии и клеточного фракционирования до соотнесения субклеточной локализации с функцией. Представленное здесь описание является дескриптивным и не предписывающим.
History
Микроскопия, начиная с Гука и ван Левенгука, позволила обнаружить клетки; клеточная теория Шлейдена и Шванна формализовала их как единицу жизни. Электронная микроскопия и клеточное фракционирование XX века, примером которых является работа Паладе по секреторному пути и открытие де Дювом лизосомы, позволили картировать органеллы, в то время как Маргулис возродила эндосимбиотическую теорию для митохондрий и хлоропластов.
Key figures
- Robert Hooke
- Theodor Schwann
- George Palade
- Lynn Margulis
- Christian de Duve
Related topics
Seminal works
- alberts2014
- palade1975
Frequently asked questions
- В чем основное структурное различие между прокариотическими и эукариотическими клетками?
- Эукариотические клетки имеют ядро, окруженное мембраной, и другие окруженные мембраной органеллы, которые компартментализируют их химические процессы, тогда как прокариотические клетки лишены ядра и окруженных мембраной органелл.
- Почему митохондрии имеют собственную ДНК?
- Митохондрии произошли от когда-то свободноживущих бактерий, поглощенных предковой клеткой, и они сохраняют небольшой остаточный геном, который кодирует несколько белков, используемых в преобразовании энергии.