Митохондрии

Митохондрии (см. Рис. 1) имеются во всех эукариотических клетках. Они участвуют в процессах клеточного дыхания и запасают энергию в виде макроэргических связей молекулы АТФ, то есть в доступной форме для большинства процессов, связанных с затратой энергии в клетке.

Впервые митохондрии в виде гранул в мышечных клетках наблюдал в 1850 г. Р. Кёлликер (швейцарский эмбриолог и гистолог). Позднее, в 1898 г., Л. Михаэлис (германский биохимик и химик-органик) показал, что они играют важную роль в дыхании.

Рис. 1. Митохондрии

Число митохондрий в клетках не постоянно, оно зависит от вида организма и типа клетки. В клетках, потребность которых в энергии велика, содержится много митохондрий (в одной печеночной клетке их может быть около 1000), в менее активных клетках митохондрий гораздо меньше. Чрезвычайно сильно варьируются также размеры и формы митохондрий. Они могут быть спиральными, округлыми, вытянутыми и разветвленными. Их длина колеблется от 1,5 мкм до 10 мкм, а ширина – от 0,25 до 1 мкм. В более активных клетках митохондрии крупнее.

Митохондрии способны изменять свою форму, а некоторые могут перемещаться в более активные участки клетки. Такое перемещение способствует накоплению митохондрий в тех местах клетки, где выше потребность в АТФ.

Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран (см. Рис. 2). Наружную мембрану отделяет от внутренней небольшое расстояние (6-10 нм) – межмембранное пространство. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки – кристы. Кристы существенно увеличивают поверхность внутренней мембраны. На кристах происходят процессы клеточного дыхания, необходимые для синтеза АТФ. Митохондрии являются полуавтономными органеллами, содержащими компоненты, которые необходимы для синтеза собственных белков. Внутренняя мембрана окружает жидкий матрикс, в котором находятся белки, ферменты, РНК, кольцевые молекулы ДНК, рибосомы.

Рис. 2. Структура митохондрии

Митохондриальные болезни

Митохондриальные заболевания – это группа наследственных заболеваний, связанных с дефектами функционирования митохондрий, а, следовательно, с нарушениями энергетических функций в клетках эукариот, в частности человека.

Митохондриальные заболевания передаются детям обоих полов по женской линии, поскольку зиготе от сперматозоида передается одна половина ядерного генома, а от яйцеклетки – вторая половина ядерного генома и митохондрии.

Эффекты таких заболеваний очень разнообразны. Из-за различного распределения дефектных митохондрий в разных органах у одного человека это может привести к заболеванию печени, у другого – к заболеванию мозга, причем болезнь может нарастать с течением времени. Небольшое количество дефектных митохондрий в организме может привести  лишь к неспособности человека выдерживать физическую нагрузку, соответствующую его возрасту.

В общем случае митохондриальные заболевания проявляются серьезнее при локализации дефектных митохондрий в мозге, мышцах, клетках печени, так как эти органы требуют большого количества энергии для выполнения своих функций.

В настоящее время лечение митохондриальных заболеваний находится в стадии разработки, но распространенным терапевтическим методом служит симптоматическая профилактика с помощью витаминов.

Пластиды

Пластиды характерны исключительно для растительных клеток. Каждая пластида состоит из оболочки, состоящей из двух мембран. Внутри пластиды можно наблюдать сложную систему мембран и более или менее гомогенное вещество – строму. Пластиды являются полуавтомными органеллами, так как содержат белоксинтезирующий аппарат и могут частично обеспечить себя белком.

Пластиды обычно классифицируют на основании содержащихся в них пигментов. Различают три типа пластид.

1. Хлоропласты (см. Рис. 3) – это пластиды, в которых протекает фотосинтез. Они содержат хлорофилл и каротиноиды. Обычно хлоропласты имеют форму диска диаметром 4-5 мкм. В одной клетке мезофилла (середина листа) может находиться 40-50 хлоропластов, а в квадратном миллиметре листа – около 500 000.

Рис. 3. Хлоропласты

Внутренняя структура хлоропласта сложная (см. Рис. 4). Строма пронизана развитой системой мембран, имеющих форму пузырьков – тилакоидов. Тилакоиды образуют единую систему. Как правило, они собраны в стопки – граны, напоминающие столбики монет. Тилакоиды отдельных гран связаны между собой тилакоидами стромы, или ламеллами. Хлорофиллы и каротиноиды встроены в тилакоидные мембраны. В строме хлоропластов находятся кольцевые молекулы ДНК, РНК, рибосомы, белки, липидные капли. Там же происходят первичные отложения запасного полисахарида – крахмала, в виде крахмальных зерен.

Рис. 4. Структура хлоропласта

Крахмальные зерна – это временные хранилища продуктов фотосинтеза. Они могут исчезнуть из хлоропластов, если поместить растение на 24 часа в темноту. Появятся они снова через 2-3 часа, если вынести растение на свет.

Как известно, фотосинтез делится на две фазы: световую и темновую (см. Рис. 5). Световая фаза происходит на тилакоидах мембраны, а темновая – в строме хлоропласта.

Рис. 5. Фотосинтез

2. Хромопласты – пигментированные пластиды (см. Рис. 6). Они не содержат хлорофилл, но содержат каротиноиды, которые окрашивают плоды, цветки, некоторые корни и старые листья в красные, желтые и оранжевые цвета.

Хромопласты могут образовываться из хлоропластов, которые при этом теряют хлорофилл и внутренние мембранные структуры и начинают синтезировать каротиноиды. Такое происходит при созревании плодов.

Рис. 6. Хромопласты

3. Лейкопласты – непигментированные пластиды (см. Рис. 7). Некоторые из них могут накапливать крахмал, например амилопласты, другие могут синтезировать и накапливать белки или липиды.

На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты. Так, например, происходит с клубнем картофеля, который содержит много лейкопластов, накапливающих крахмал. Если вынести клубень картофеля на свет, он позеленеет.

Рис. 7. Лейкопласт

Каротиноиды. Использование в практической деятельности человека

Каротиноиды – это широко распространенная и многочисленная группа пигментов. К ним относятся вещества, которые окрашивают в желтый, оранжевый и красный цвета. Каротиноиды содержатся в цветках растений, в некоторых корнях, в созревающих плодах.

Каротиноиды синтезируются не только высшими растениями, но и водорослями, некоторыми бактериями, мицелиальными грибами и дрожжами.

Присутствуют каротиноиды в организмах некоторых членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но они не синтезируются внутри организма, а поступают вместе с пищей. Например, розовая окраска фламинго обусловлена поеданием маленьких красных рачков, в которых содержатся каротиноиды.

В течение многих лет каротиноиды используются в практической деятельности человека. Они применяются в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и в медицине. При добавлении бета-каротина в пищевой продукт он не только насыщает продукт определенным цветом (желтым), но и витаминизирует его (насыщает витамином А). В медицине каротин используется для лечения авитаминоза по витамину А.

Гипотеза симбиогенеза

По поводу происхождения эукариотических клеток большинство исследователей придерживается гипотезы симбиогинеза.

Идея о том, что эукариотическая клетка (клетка животных и растений) представляет собой симбиотический комплекс, была предложена Мережковским (русский ботаник, зоолог, философ, писатель), подтверждена Фаминцыным (русский ботаник), а гипотеза в ее современном виде представлена Линн Маргулис (американский биолог).
нцепция состоит в том, что органеллы (например, митохондрии и пластиды), которые отличают эукариотическую клетку от прокариотической, изначально были свободноживущими бактериями и захвачены крупной клеткой прокариот, которая их не съела, а превратила в симбионтов. Далее к поверхности клетки-хозяина прикрепилась другая группа симбионтов – жгутикоподобных бактерий, которые резко увеличили подвижность хозяина, а соответственно, шансы на выживание.

Несмотря на то что эта гипотеза выглядит достаточно фантастичной, тем не менее в современном мире есть подтверждение того, что она имеет право на существование: у некоторых инфузорий в качестве симбионтов выступают хлореллы (одноклеточные водоросли), причем инфузории переваривают любую другую одноклеточную водоросль, которая попала в ее организм, кроме хлореллы.

Сходство митохондрий и хлоропластов со свободными прокариотическими клетками (со свободными бактериями)

1. У митохондрий и хлоропластов имеются кольцевые молекулы ДНК, что свойственно бактериальной клетке.

2. Митохондрии и хлоропласты имеют мелкие рибосомы, такие же как в прокариотической клетке.

3. Обладают белоксинтезирующим аппаратом.

Источник: interneturok.ru

Как нарисовать растительную клетку?

• Жизненные формы стали активно размножаться методом деления телесной оболочки, на части. Далее образовались организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, в ядре содержится информация о наследственности, и подается в цитоплазму. Так появились первые растения, животные и грибы.
• Относятся данные виды к классу – ядерных организмов. Все живые организмы, состоят из множества клеток, объединенных в целостный механизм, благодаря которому – осуществляется ход развития данного организма. У растений, имеющих многоклеточные части – функции физиологических процессов в клетках, разделены по степени их назначения и расположения в теле. Клетки растений, в отличие от животных, обладают упругой оболочкой, всесторонне окутывающей внутренний слой. Природное строение клетки имеет обтекаемую форму, которую часто изображают плоской, в схематическом рисунке.

• Оболочка растительной клетки является достаточно сложной конфигурацией. Внешний слой растительной клетки укрыт непроницаемым слоем клетчатки – клеточной стенкой, имеющей мелкие поры. Дальше располагается тонкая пленочная оболочка, охватывающая  внутренность клетки – плазматическая мембрана.
• Жидкое вещество в клетке – цитоплазма, составленная из вакуолей – частиц, наполненных жидким содержимым. В центральной зоне клетки или возле мембраны, размещено – ядро, тельце, имеющее внутри ядерный сок и ядрышко. Ядро также, окаймлено отдельной пленкой и соседствует с пластидами, маленькими телами, расположенными вокруг него по цитоплазме.

Клеточное строение растений — из чего состоит живая растительная клетка: оболочка, цитоплазма, ядро, рибосомы, органоиды, структура

Клетка – важная часть организма, снабженная системой мембранных структур и биополимеров, отвечающих за энергетические и метаболические процессы. Благодаря своему внутреннему механизму, клетка является поддерживающим и продуцирующим элементом для всего организма. Следует отметить, что клетка лишена наличия раскрытых мембран – они всегда имеют замкнутый вид, полностью обрамляют клеточные зоны.

Растительная клетка имеет следующее описание:

• Внешняя мембрана – плазмалемма. Тонкий пленочный покров, образованный из воды, белков и фосфолипидов. Оболочка имеет прочную влажную и эластичную поверхность, со способностью к ускоренному воссозданию собственных границ. Ее строение, одинаково характерно для всех растительных мембран. Клеточная мембрана окружена плотным каркасом – клеточной стенкой. Это водоустойчивый полисахарид – клетчатка. Данная поверхность, защищает клетку от внешних воздействий и контролирует баланс веществ, поступающих внутрь клетки, способствует обмену энергией, участвует в питании, соединении клеток и фагоцитозе, следит за нормой жидкости и выведением остаточных продуктов жизнедеятельности.

• Эндоплазматическая сеть – мелкие каналы, которые устланы мембраной и пронизывают непрерывно весь покров. Эта особенность, помогает передавать питательные элементы, от одной клетки к другой. Данный способ передачи задействован в распространении информации и химических реакций между клетками.

• Поры – проходы, располагающиеся во втором ярусе прослойки. В этой части, присутствует только первичная пленка и срединная диафрагма, которых принято называть поровой мембраной и замыкающей пленкой поры. В последней зоне присутствуют плазмодесменные каналы. Функцией пор является упрощение транспортировки влаги и питательных элементов между клетками. Произрастают поры в межклеточной перегородке.
• Оболочка клетки – четко сформированная поверхность, полисахаридного вида, являющаяся результатом работы цитоплазмы. За ее формирование отвечают – эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. В состав цитоплазмы входит бесцветная коллоидная система – гиалоплазма, создающая трансформацию золя в вещество геля. Ее основная задача состоит в группировании всех клеточных соединений в один механизм и  предоставление благоприятных условий, для процессов метаболизма в них.
• Матрикс или гиалоплазма цитоплазмы – внутриклеточная природа. Содержит в составе воду и биополимеры: полисахариды, белки разностороннего характера. По химическому и действующему свойству, липиды, нуклеиновую кислоту, нуклеотиды, аминокислоты, моносахариды. Коллоидная среда, основанная на соединении воды и биополимеров, может иметь консистенцию в виде геля или золя – разжиженной субстанции. Ее водянистая или гелеобразная структура, заполняет полностью полость клетки, а так же может наблюдаться в отдельных участках. Также в гиалоплазме обитают органеллы и другие введения, сообщающиеся между собой.  Как правило, их месторасположение обусловлено видом клетки. Будучи статичной сферой, гиалоплазма, при помощи оболочки способна взаимодействовать с внешней межклеточной атмосферой и отвечает за  деятельность органелл и клеток.

• Органоиды – составные части цитоплазмы. Являются неизбежными элементами в формировании цитоплазмы. Их микроскопический размер и форма обусловлены, а отсутствие или нарушение приводит клетку к гибели. Рассмотреть органоиды, можно только при наличии электронного микроскопа. Некоторые виды органоидов, склонны к репродукции и делению.

Как выглядит живая растительная клетка под микроскопом: что находится в цитоплазме растительной клетки?

Органоиды клетки

Строение ядра

1. Ядро – наиболее выраженная часть и большая клеточная органелла. Впервые обследовано и изучено в 1831 году, биологом Брауном. Имеет различную конфигурацию, от овальной формы до линзовидной формы. Клетка, в которой нет ядра прекращает выработку веществ и свой рост. Наличие ядра является жизненно важным составляющим клетки. Отсутствие ядра — инициирует избыток продуктов разложения, и запускает процесс омертвения клетки. Нельзя получить новое ядро, без наличия старого, просто так из цитоплазмы ядро не восстанавливается, его получают только методом деления уже существующего ядра. Внутреннее пространство ядра заполнено ядерным соком, в котором плавают составные части: одно или более ядрышек, гистоны, молекулы ДНК.
2. Ядрышко – состоит из специальных белков и РНК. Занимается вырабатыванием рибосом, отвечающих за синтезирующие свойства белка в клетке.

Комплекс Гольджи

• Данный органоид, одинаково содержится во всех  эукариотических видах растительных клеток. Выступает в виде плоских мембранных мешочков, сложенных в несколько ярусов. Мешочки утолщаются от центра к концу плоскости и создают губчатые ответвления, отъединяющие небольшие пузырьки.
• Располагаются преимущественно возле ядра. Пузырьки осуществляют транзит специальных гранул между клетками, предназначены для выработки лизосом.
• Заключать вещества в пузырьки и отправлять в цитоплазму, где они распределяются на две категории: одни — для внутреннего использования, другие – для вывода наружу. Помогает растительной клетке обустраивать стенки ее границ.

Лизосомы

• Это небольшие пузырьки – органеллы овальной формы, окруженные мембраной, численность, которых зависит от жизнеспособности клетки.
• Их задача – регулировать пищеварительную систему внутри клетки. Функциональную деятельность лизосом, можно наблюдать в процессе проращивания семян.

Вакуоль

• Одна из основных частей в клеточном строении. По форме напоминает некий плоский контейнер в структуре цитоплазмы, который наполнен жидким содержимым: водный раствор минеральных солей, пигменты, органические и аминокислоты,  углеводы.
• Между цитоплазмой и вакуолью образуется специфическая пластина – тонопласт. В клетках молодых растений цитоплазма занимает все внутреннее пространство. Затем в период взросления, в полости цитоплазмы образуются вакуоли, наполненный соком. Цитоплазма приобретает, губчатый вид.
• В следующем этапе, между некоторыми вакуолями происходит слияние, слои цитоплазмы отходят от центра к оболочке, а в середине формируется одна крупная вакуоль. Минеральный и органический водный состав вакуоли, определяет осмотические качества, позволяя контролировать попадание и выведение из клетки жидкости, молекул обмена веществ и ионов.
• Совокупность с цитоплазмой и ее пластинками – вакуоль формирует хорошую осмотическую организацию. Это ярко выражено в определенных способностях растений: давление тургора, высасывающая функция, осмотическая возможность.

Пластиды

• Органоиды, которые занимают второе место по величине, после ядра. Образуются только у растительных организмов, исключением являются грибы. Пластиды целостны в своем генезисе и изолированы двойной пластинкой от цитоплазмы.
• Отдельные виды, обладают внутренней системой пластин, которая достаточно сформирована. Пластиды участвуют в функциях метаболизма и занимают весомую позицию в этом процессе.

Бесцветные пластиды – лейкопласты

• Элементы цитоплазмы с четкими очертаниями своей формы. Имеют маленький размер и более округлое строение тельца, две мембраны, где внутренняя часть создает до трех выростов. Попадаются в клетках корней и клубней.
• Выполняют функцию накопителя питательных субстанций – крахмальных зерен. Некоторые особи, способны накапливать жиры.
• Особенность лейкопластов — создавать запасы, иногда формирует отложения кристаллических форм белка или бесформенных включений. При попадании света на лейкопласты меняется внутреннее строение, превращая их в хлоропласты.

Хлоропласты

• Это органеллы микроскопического размера с наличием двух мембран: внешняя мембрана – гладкой текстуры, а внутренняя – состоит из  двухслойных оболочек. Хлоропласты представляют собой элемент овальной формы, зеленого цвета.
• Хлоропласты – свойственные пластиды, для растительных клеток. Являются органеллами, способными производить свободный кислород и углеводы, из неорганических веществ, методом фотосинтеза. Разные типы растений, обладают своим размером хлоропластов, их средняя величина достигает 6 мкм.
• Чем выше сорт растения, тем сложнее составляющая конструкция хлоропластов. Данные органеллы, могут передвигаться по течению цитоплазмы, а также движением, активно реагируют на освещение, сгущаются со стороны источника света. Создают собственные белковые соединения.
• В осенний период трансформируются в хромопласты, благодаря чему, можно наблюдать покраснение или желтизну листвы и плодов. Вещество, наполняющее хлоропласты – хлорофилл, способствует восприятию солнечной энергии и окрашиванию растений в зеленый цвет.

Хромопласты

• Образуются из хлоропластов или лейкопластов. Чаще, имеют сферическую форму, а те, что сформировались от хлоропластов – кристаллическую, каратеноиды. Их наличие, разбивает зеленый хлорофилл.
• При помощи характерных пигментов придают желтый, красный и оранжевый окрас.

Митохондрии

• Еще один вид органелл, свойственный растительной клетке.
• Строение митохондрий не постоянное, их вид может приобретать форму жгутиков, зерна или палочек. Первые упоминания об этой органелле, датируются 1894 годом, элементы обнаружил немецкий анатом Альтман. А позднее, немецкий гистолог дал им название – митохондрии. И только в середине 20 века найденные органеллы, были изучены детально, при содействии электрического микроскопа.
• Известно, что митохондрии относятся к строению из двух мембран. Наружная пластинка – гладкая, а внутренняя – формирует выросты разной структуры, подобие трубчатой ткани. В матриксе полужидком веществе, заполняющем митохондрию, находятся рибосомы, липиды и ферменты, РНК и ДНК. Размножаются они методом деления.
• Продолжительность жизни – до 10 дней. Митохондрия – это энергетическое и дыхательное средоточие процессов. В ходе работы полужидкого вещества, окислительного и кислородного видоизменения, при содействии ферментов совершается переработка органических материй и получение энергии. Эта энергия обеспечивает составление АТФ.
• Скопление энергетического потенциала уходит на поддержание развития и роста.

Рибосомы

• Органоиды, грибовидной или закругленной формы, составленные из двух непохожих  компонентов. Не обладают наличием мембранного строения. Каждая частица рибосомы, способна разделяться на две единицы и порождать белок, после воссоединения в целостную рибосому.
• Образуются органоиды в ядре, после чего выходят в цитоплазму и крепятся к внешней стенке пластины эндоплазматической сети, иногда устраиваются в произвольном порядке.
• Рибосомы могут работать индивидуально или группироваться – это зависит от вида производимого белка. Объединенные группы рибосом, называются полирибосомы.

Эндоплазматическая сеть

• Система пластин, составляющих сеть трубочек, пузырьков, канальцев, цистерн, находящихся в цитоплазме. Образует мембраны, универсальной конфигурации, соединенные в одну целостную систему с внешней пластиной, при помощи ядерного покрова и внешней клеточной оболочкой.
• Распознаются ЭС по структуре: гладкая система – лишена рибосом, а шершавая – обладает ими. Осуществляет доставку полезных веществ внутрь и в смежные клетки. Разделяет на несколько секторов клетку. В каждом из секторов, синхронно совершаются всевозможные реакции и процессы жизнедеятельности.
• Шершавый тип ЭС – принимает участие в образовании белка. Сложные молекулы белка, сформированные в каналах эндоплазматической сети, решают задачи доставки АТФ и синтеза жиров. Эндоплазматическая сеть была выявлена английским ученым Портером, в 1945 году.

Источник: heaclub.ru

Пластиды растительной клетки: общие сведения

Пластида (plastid): самореплицирующаяся цитоплазматическая органелла клеток растений, содержащая собственную ДНК и рибосомы. 

Это бесцветные или окрашенные тельца в протоплазме растительных клеток, представляющие собой сложную систему внутренних мембран (мембранные органеллы) и выполняющие различные функции. Бесцветные пластиды называют лейкопластами , различно окрашенные (желтого, оранжевого или красного цвета) — хромопластами , зеленые — хлоропластами . В клетке высших растений содержится около 40 хлоропластов в которых происходит фотосинтез. Они, как уже было сказано, способны к автономному размножению, не зависящему от деления клетки. Размеры и форма митохондрий и хлоропластов, наличие в их матриксе кольцевых двухцепочных ДНК и собственных рибосом делают эти органеллы похожими на бактериальные клетки. Существует теория симбиотического происхождения эукариотической клетки , согласно которой предки современных митохондрий и хлоропластов были когда-то самостоятельными прокариотическими организмами.

Пластиды характерны только для растений. Они не найдены у грибов и у большинства животных, исключая некоторых фотосинтезирующих простейших.

Предшественниками пластид являются пропластиды , мелкие, обычно бесцветные образования, находящиеся в делящихся клетках корней и побегов . Если развитие пропластид в более дифференцированные структуры задерживается из-за отсутствия света, в них может появиться одно или несколько проламеллярных телец (скопления трубчатых мембран). Такие бесцветные пластиды называются этиопластами . Этиопласты превращаются в хлоропласты на свету, а из мембран проламеллярных телец формируются тилакоиды . В зависимости от окраски, связанной с наличием или отсутствием тех или иных пигментов, различают три основных типа пластид (см. выше) — хлоропласты, хромопласты и  лейкопласты. Обычно в клетке встречаются пластиды только одного типа. Однако установлено, что одни типы пластид могут переходить в другие.

Пластиды — относительно крупные образования клетки. Самые большие из них — хлоропласты — достигают у высших растений 4-10 мкм длины и хорошо различимы в световой микроскоп. Форма окрашенных пластид чаще всего линзовидная или эллиптическая. В клетках встречаются, как правило, несколько десятков пластид, но у водорослей, где пластиды нередко крупны и разнообразны по форме, число их иногда невелико (1-5). Такие пластиды называются хроматофорами . Лейкопласты и хромопласты могут иметь различную форму.

Хлоропласты встречаются во всех зеленых органах растений, лейкопласты весьма обычны в клетках органов, скрытых от солнечного света, — корнях, корневищах, клубнях, а также в ситовидных элементах некоторых покрытосеменных. Хромопласты содержатся в клетках лепестков многих растений, зрелых окрашенных плодах (томаты, шиповник, рябина), иногда — в корнеплодах (морковь).

Строение пластид может быть рассмотрено на примере хлоропластов ( рис. 10 ). Они имеют оболочку, образованную двумя мембранами: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана вдается в полость хлоропласта немногочисленными выростами. Мембранная оболочка отграничивает от гиалоплазмы клетки матрикс хлоропласта, так называемую строму. Как строма, так и выросты внутренней мембраны формируют в полости хлоропласта сложную систему мембранных поверхностей, отграничивающих особые плоские мешки, называемые тилакоидами, или ламеллами . Группы дисковидных тилакоидов связаны друг с другом таким образом, что их полости оказываются непрерывными. Эти тилакоиды образуют стопки (наподобие стопки монет), или граны . Тилакоиды стромы объединяют граны между собой. В мембранах тилакоидов сосредоточен главнейший пигмент зеленых растений — хлорофилл и вспомогательные пигменты — каротиноиды . Внутренняя структура хромопластов и лейкопластов проще. Граны в них отсутствуют.

В строме хлоропластов содержатся ферменты и рибосомы , отличающиеся от рибосом цитоплазмы меньшими размерами. Часто имеются один или несколько небольших зерен первичного ассимиляционного крахмала . Генетический аппарат хлоропластов автономен, они содержат свою собственную ДНК .

Основная функция хлоропластов — фотосинтез. Центральная роль в этом процессе принадлежит хлорофиллу , точнее — нескольким его модификациям. Световые реакции фотосинтеза осуществляются преимущественно в гранах , темновые — в строме хлоропласта . И хлоропласты , и митохондрии способны синтезировать собственные белковые молекулы, так как обладают собственной ДНК .

Помимо фотосинтеза, в хлоропластах осуществляется синтез АТФ и АДФ (фосфорилирование), синтез и гидролиз липидов , ассимиляционного крахмала и белков , откладывающихся в строме.

В лейкопластах пигменты отсутствуют, но здесь может осуществляться синтез и накопление запасных питательных веществ, в первую очередь крахмала , иногда белков , редко жиров . Очень часто в лейкопластах формируются зерна вторичного запасного крахмала .

Красноватая или оранжевая окраска хромопластов связана с присутствием в них каротиноидов . Считается, что хромопласты — конечный этап в развитии пластид, иначе говоря, это стареющие хлоропласты и лейкопласты . Наличие хромопластов отчасти определяет яркую окраску многих цветков, плодов и осенних листьев.

Источник: medbiol.ru

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), — одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПС. Мембраны с одной стороны связаны с цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной ядерной мембраной. Различают два вида ЭПС: 1) шероховатая (гранулярная), содержащая на своей поверхности рибосомы, и 2) гладкая (агранулярная), мембраны которой рибосом не несут.

Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую, 2) разделение цитоплазмы клетки на компартменты ( «отсеки»), 3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС), 4) синтез белка (шероховатая ЭПС), 5) место образования аппарата Гольджи.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-х–6-ти «цистерн», является структурно-функциональной единицей аппарата Гольджи и называется диктиосомой. Число диктиосом в клетке колеблется от одной до нескольких сотен. В растительных клетках диктиосомы обособлены.

Аппарат Гольджи обычно расположен около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра).

Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) модификация поступивших органических веществ, 3) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) секреция белков, липидов, углеводов, 5) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом. Секреторная функция является важнейшей, поэтому аппарат Гольджи хорошо развит в секреторных клетках.

Лизосомы

Лизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятся собственно лизосомами. Лизосома может содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом.

Различают: 1) первичные лизосомы, 2) вторичные лизосомы. Первичными называются лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи. Первичные лизосомы являются фактором, обеспечивающим экзоцитоз ферментов из клетки.

Вторичными называются лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В этом случае в них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза, поэтому их можно назвать пищеварительными вакуолями.

Автофагия — процесс уничтожения ненужных клетке структур. Сначала подлежащая уничтожению структура окружается одинарной мембраной, затем образовавшаяся мембранная капсула сливается с первичной лизосомой, в результате также образуется вторичная лизосома (автофагическая вакуоль), в которой эта структура переваривается. Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.

Автолиз — саморазрушение клетки, наступающее вследствие высвобождения содержимого лизосом. В норме автолиз имеет место при метаморфозах (исчезновение хвоста у головастика лягушек), инволюции матки после родов, в очагах омертвления тканей.

Функции лизосом: 1) внутриклеточное переваривание органических веществ, 2) уничтожение ненужных клеточных и неклеточных структур, 3) участие в процессах реорганизации клеток.

Вакуоли

Вакуоли — одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ. В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи. Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которые затем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну большую центральную вакуоль. Центральная вакуоль может занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоиды оттесняются при этом к клеточной оболочке. Мембрана, ограничивающая растительную вакуоль, называется тонопластом. Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком. В состав клеточного сока входят водорастворимые органические и неорганические соли, моносахариды, дисахариды, аминокислоты, конечные или токсические продукты обмена веществ (гликозиды, алкалоиды), некоторые пигменты (антоцианы).

В животных клетках имеются мелкие пищеварительные и автофагические вакуоли, относящиеся к группе вторичных лизосом и содержащие гидролитические ферменты. У одноклеточных животных есть еще сократительные вакуоли, выполняющие функцию осморегуляции и выделения.

Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды, 2) регуляция водно-солевого обмена, 3) поддержание тургорного давления, 4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5) окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян, 6) см. функции лизосом.

Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную сеть клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга.

Митохондрии

Форма, размеры и количество митохондрий чрезвычайно варьируют. По форме митохондрии могут быть палочковидными, округлыми, спиральными, чашевидными, разветвленными. Длина митохондрий колеблется в пределах от 1,5 до 10 мкм, диаметр — от 0,25 до 1,00 мкм. Количество митохондрий в клетке может достигать нескольких тысяч и зависит от метаболической активности клетки.

Митохондрия ограничена двумя мембранами. Наружная мембрана митохондрий (1) гладкая, внутренняя (2) образует многочисленные складки — кристы (4). Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы (5), участвующие в процессах синтеза молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом (3). В матриксе содержатся кольцевая ДНК (6), специфические иРНК, рибосомы прокариотического типа (70S-типа), ферменты цикла Кребса.

Митохондриальная ДНК не связана с белками («голая»), прикреплена к внутренней мембране митохондрии и несет информацию о строении примерно 30 белков. Для построения митохондрии требуется гораздо больше белков, поэтому информация о большинстве митохондриальных белков содержится в ядерной ДНК, и эти белки синтезируются в цитоплазме клетки. Митохондрии способны автономно размножаться путем деления надвое. Между наружной и внутренней мембранами находится протонный резервуар, где происходит накопление Н⁺.

Функции митохондрий: 1) синтез АТФ, 2) кислородное расщепление органических веществ.

Согласно одной из гипотез (теория симбиогенеза) митохондрии произошли от древних свободноживущих аэробных прокариотических организмов, которые, случайно проникнув в клетку-хозяина, затем образовали с ней взаимовыгодный симбиотический комплекс. В пользу этой гипотезы свидетельствуют следующие данные. Во-первых, митохондриальная ДНК имеет такие же особенности строения как и ДНК современных бактерий (замкнута в кольцо, не связана с белками). Во-вторых, митохондриальные рибосомы и рибосомы бактерий относятся к одному типу — 70S-типу. В-третьих, механизм деления митохондрий сходен с таковым бактерий. В-четвертых, синтез митохондриальных и бактериальных белков подавляется одинаковыми антибиотиками.

Пластиды

Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов, хлоропласты — зеленые пластиды.

Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Длина хлоропластов колеблется в пределах от 5 до 10 мкм, диаметр — от 2 до 4 мкм. Хлоропласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана (1) гладкая, внутренняя (2) имеет сложную складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом (4). Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет, называется граной (5). В хлоропласте содержится в среднем 40–60 гран, расположенных в шахматном порядке. Граны связываются друг с другом уплощенными каналами — ламеллами (6). В мембраны тилакоидов встроены фотосинтетические пигменты и ферменты, обеспечивающие синтез АТФ. Главным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл, который и обусловливает зеленый цвет хлоропластов.

Внутреннее пространство хлоропластов заполнено стромой (3). В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты цикла Кальвина, зерна крахмала (7). Внутри каждого тилакоида находится протонный резервуар, происходит накопление Н⁺. Хлоропласты, также как митохондрии, способны к автономному размножению путем деления надвое. Они содержатся в клетках зеленых частей высших растений, особенно много хлоропластов в листьях и зеленых плодах. Хлоропласты низших растений называют хроматофорами.

Функция хлоропластов: фотосинтез. Полагают, что хлоропласты произошли от древних эндосимбиотических цианобактерий (теория симбиогенеза). Основанием для такого предположения является сходство хлоропластов и современных бактерий по ряду признаков (кольцевая, «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, способ размножения).

Лейкопласты. Форма варьирует (шаровидные, округлые, чашевидные и др.). Лейкопласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует малочисленные тилакоиды. В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты синтеза и гидролиза запасных питательных веществ. Пигменты отсутствуют. Особенно много лейкопластов имеют клетки подземных органов растения (корни, клубни, корневища и др.). Функция лейкопластов: синтез, накопление и хранение запасных питательных веществ. Амилопласты — лейкопласты, которые синтезируют и накапливают крахмал, элайопласты — масла, протеинопласты — белки. В одном и том же лейкопласте могут накапливаться разные вещества.

Хромопласты. Ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя или также гладкая, или образует единичные тилакоиды. В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты — каротиноиды, придающие хромопластам желтую, красную или оранжевую окраску. Форма накопления пигментов различная: в виде кристаллов, растворены в липидных каплях (8) и др. Содержатся в клетках зрелых плодов, лепестков, осенних листьев, редко — корнеплодов. Хромопласты считаются конечной стадией развития пластид.

Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самым привлечение опылителей и распространителей семян.

Все виды пластид могут образовываться из пропластид. Пропластиды — мелкие органоиды, содержащиеся в меристематических тканях. Поскольку пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету), хлоропласты — в хромопласты (пожелтение листьев и покраснение плодов). Превращение хромопластов в лейкопласты или хлоропласты считается невозможным.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные органоиды, диаметр примерно 20 нм. Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой, на которые могут диссоциировать. Химический состав рибосом — белки и рРНК. Молекулы рРНК составляют 50–63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Различают два типа рибосом: 1) эукариотические (с константами седиментации целой рибосомы — 80S, малой субъединицы — 40S, большой — 60S) и 2) прокариотические (соответственно 70S, 30S, 50S).

В составе рибосом эукариотического типа 4 молекулы рРНК и около 100 молекул белка, прокариотического типа — 3 молекулы рРНК и около 55 молекул белка. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы). В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК. Прокариотические клетки имеют рибосомы только 70S-типа. Эукариотические клетки имеют рибосомы как 80S-типа (шероховатые мембраны ЭПС, цитоплазма), так и 70S-типа (митохондрии, хлоропласты).

 

Субъединицы рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.

Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки (синтез белка).

Цитоскелет

Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами. Микротрубочки — цилиндрические неразветвленные структуры. Длина микротрубочек колеблется от 100 мкм до 1 мм, диаметр составляет примерно 24 нм, толщина стенки — 5 нм. Основной химический компонент — белок тубулин. Микротрубочки разрушаются под воздействием колхицина. Микрофиламенты — нити диаметром 5–7 нм, состоят из белка актина. Микротрубочки и микрофиламенты образуют в цитоплазме сложные переплетения. Функции цитоскелета: 1) определение формы клетки, 2) опора для органоидов, 3) образование веретена деления, 4) участие в движениях клетки, 5) организация тока цитоплазмы.

Клеточный центр

Клеточный центр включает в себя две центриоли и центросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Перед делением клетки центриоли расходятся к противоположным полюсам, и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. Они формируют веретено деления, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками. В клетках высших растений (голосеменные, покрытосеменные) клеточный центр центриолей не имеет. Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы, они возникают в результате дупликации уже имеющихся центриолей. Функции: 1) обеспечение расхождения хромосом к полюсам клетки во время митоза или мейоза, 2) центр организации цитоскелета.

Органоиды движения

Присутствуют не во всех клетках. К органоидам движения относятся реснички (инфузории, эпителий дыхательных путей), жгутики (жгутиконосцы, сперматозоиды), ложноножки (корненожки, лейкоциты), миофибриллы (мышечные клетки) и др.

Жгутики и реснички — органоиды нитевидной формы, представляют собой аксонему, ограниченную мембраной. Аксонема — цилиндрическая структура; стенка цилиндра образована девятью парами микротрубочек, в его центре находятся две одиночные микротрубочки. В основании аксонемы находятся базальные тельца, представленные двумя взаимно перпендикулярными центриолями (каждое базальное тельце состоит из девяти триплетов микротрубочек, в его центре микротрубочек нет). Длина жгутика достигает 150 мкм, реснички в несколько раз короче.

Миофибриллы состоят из актиновых и миозиновых миофиламентов, обеспечивающих сокращение мышечных клеток.

 

Источник: licey.net