Двумембранные органоиды: строение и функции
Что общего между меланхоличной улиткой, стремительно летящей птицей и мальчиком, играющим на скрипке? Вы думаете, ничего? И все-таки есть то, что объединяет не только их, но и все другие живые организмы между собой. Это клеточное строение тела.
Клетка – элементарная частица жизни на Земле, состоящая из структурных частей, называемых органоидами. Одномембранные и двумембранные, или же совершенно лишенные оболочки органоиды, выполняют в клетке определенные функции.
В нашей статье мы изучим их подробнее.
Откуда клетка берет энергию для того, чтобы расти, делиться и даже двигаться? Посмотрите на строение органеллы митохондрии, которую называют клеточной силовой станцией. Все предельно просто и совершенно.
Двумембранные органоиды представляют собой удлиненные тельца, покрытые двумя мембранами. Внутренняя оболочка имеет выросты – кристы. Они погружены в коллоидный раствор – матрикс. Химический анализ показал, что в его составе находятся магниевые и кальциевые соли, рибонуклеиновые кислоты, множество рибосом, и даже собственное вещество наследственности.
ДНК двумембранных органелл имеет вид кольца и, по сути, является плазмидой, по строению аналогичной наследственному материалу прокариотов.
На кристах уютно примостились многочисленные ферменты, окисляющие органические вещества. Химические реакции, происходящие на выростах митохондрий, относятся к третьему этапу энергетического обмена.
Его результатом является синтез 36 молей АТФ, образующихся при расщеплении одного моля глюкозы.
Выделившаяся при этом энергия накапливается в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты. Она является главным энергетическим запасом, который расходуется на процессы клеточной жизнедеятельности, такие как, например, митоз, ростовые процессы, перемещение веществ цитоплазмы.
Многие представители простейших организмов, например, амеба, имеют одну крупную митохондрию. Вырабатываемых ею молекул АТФ оказывается достаточно для сравнительно невысокого уровня обмена веществ и консервативного способа жизни животного.
Клетки подкожной жировой клетчатки бедны на митохондрии. Это и понятно: низкая активность жировой ткани, выполняющей защитную и запасающую функцию, не требует значительного расходования энергии.
У сперматозоида млекопитающих в его промежуточном отделе, находящемся позади шейки, расположены несколько митохондрий. Накапливаемой ими энергии в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты должно хватить на поступательные и вращательные движения хвоста.
Для сперматозоида жизненно важно обладать высокой скоростью, позволяющей ему первым проникнуть в яйцеклетку.
Еще одни высокоактивные клетки, например миофибриллы скелетных мышц, содержат в своей цитоплазме так много двумембранных органоидов, что они, сливаясь между собой, формируют митохондриальный ретикулум. Синтезируемая ним энергия, используется для проведения мышечных сокращений белков актина и миозина при физических нагрузках организма.
Если митохондрии, о которых речь шла ранее, являются обязательными органеллами всех видов клеток, то о хлоропластах такое не скажешь. Они – типичные представители внутреннего строения растительных организмов.
Эти двумембранные органоиды растительной клетки именуют зелеными пластидами. Окраска стеблей, листьев, незрелых плодов обусловлена присутствием в хлоропластах хлорофилла – пигмента зеленого цвета. Внутренняя мембрана образует тонкие пластинчатые структуры – тилакоиды.
Они компактно упакованы в стопки, которые называются гранами. Отдельные их участки функционируют, как антенны, улавливающие и фокусирующие безграничные потоки солнечной энергии.
Она преобразуется в двумембранном органоиде, хлоропласте, в химический вид энергии, запасаемый в форме макроэргических связей в молекулах АТФ.
В этом процессе важная роль принадлежит ионам магния, входящим вместе с многоатомным спиртом фитолом в состав хлорофилла.
Под действием квантов света электроны последнего энергетического уровня атома магния переходят в возбужденное состояние. При этом они на доли секунды занимают более высокий энергетический уровень.
Возвращаясь на прежние орбитали, электроны отдают часть энергии активным центрам гран. Запускается механизм проведения реакций световой фазы фотосинтеза.
Появление зеленых пластид в цитоплазме растительной клетки ознаменовало собой возникновение такого процесса, как кислородное дыхание. Оно стало происходить с использованием молекул O2, выделяющихся из двумембранных органоидов в световой фазе фотосинтеза.
Накопление кислорода в атмосфере планеты вызвало глобальное изменение газового состава атмосферы Земли. Это, в конечном итоге, привело к выходу животных организмов на сушу.
Для своего обмена веществ они стали использовать молекулы O2, находящиеся не в воде, а в воздухе.
Таким образом, благодаря двумембранным органеллам – хлоропластам, кардинально изменилась картина развития жизни на нашей планете.
Биологические системы в присутствии молекул кислорода, находящихся в воздухе, стали быстро распространяться как в литосфере, так и в атмосфере Земли. Оставшиеся в воде растения – водоросли, клетки которых содержат хлоропласты, продолжают процесс фотосинтеза. Они обогащают гидросферу кислородом и органическими соединениями, обеспечивая жизнедеятельность организмов – гидробионтов.
Другие виды пластид, окрашивающие плоды, семена, венчики цветков во все возможные оттенки радуги – это хромопласты и лейкопласты. Первая группа содержит такие пигменты, как каротин, фукоксантин, ксантофилл, дающих оранжевый, красный, фиолетовый цвета.
Лейкопласты же вообще лишены пигментов. Они встречаются, например, в кожуре томатов молочной спелости. От зеленых пластид они отличаются, прежде всего, отсутствием тилакоидов и гран. Особенностью двумембранных лейкопластов является то, что они вмещают в себя множество ферментов класса протеаз и амилаз, способных расщеплять белки и крахмал.
Хромопласты и лейкопласты – органеллы, устроенные проще, чем хлоропласты, и развиваются они из зеленых пластид – двумембранных органоидов, о которых мы упоминали ранее.
Ядро
Органелла, о которой пойдет речь далее, настолько важна, что ее отсутствие или наличие в клетке позволило разделить все существующие живые организмы на две группы. Это прокариоты и эукариоты.
Первая группа в своих клетках не содержит ядра и хранит наследственную информацию в виде кольцеобразной плазмиды в уплотненном участке цитоплазмы.
Другая группа, а к ней относится большинство организмов, имеет двумембранные органоиды – ядра, хранящие генное вещество.
Во время деления материнской клетки наследственная информация поровну распределяется между дочерними клетками, чьи ядра содержат идентичное количество хромосомного материала.
Каково строение оболочки самой важной органеллы клетки? Опытным путем доказано, что удалив из клетки ядро, мы, тем самым, обрекаем ее на гибель. Оболочка двумембранных органоидов, ядер, имеет сложный состав и является продолжением эндоплазматической сети. Вся ее поверхность пронизана отверстиями – порами, в которых внешняя и внутренняя мембраны переходят друг в друга.
Однако поры – это не обычные отверстия. Они содержат специальные сигнальные пептиды, осуществляющие фейс-контроль над веществами, поступающими в цитоплазму клетки из межклеточной жидкости и удаляющимися из клетки наружу. Не только ядро, но и другие двумембранные органоиды имеют аналогичное строение своей оболочки.
После рассмотрения строения и функций митохондрий и хлоропластов, остается открытым вопрос их появления в клетке.
Гипотетически можно предположить, что они возникли у первичных прокариотов, вступивших в особую форму симбиоза с бактериями, обитавшими в теле безъядерной клетки – прокариота.
Такая идея принята многими учеными – биологами, считающими, что фотосинтез и окисление питательных соединений происходили в прокариотических клетках задолго до появления первых ядерных организмов, содержащих двумембранные органоиды.
В нашей статье мы изучили строение двумембранных органоидов, их функции, а также значение в жизнедеятельности растительных и животных клеток.
Источник: https://www.nastroy.net/post/dvumembrannyie-organoidyi-stroenie-i-funktsii
Презентация на тему “Двумембранные органоиды клетки”
- Скачать презентацию (0.4 Мб)
- 10 загрузок
- 4.0 оценка
ВКонтакте
Одноклассники
Твиттер
Телеграм
Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
Презентационная работа по биологии на тему: “Двумембранные органоиды клетки”, с помощью которой школьники познакомятся со строением подобной клетки, с ее органоидами, а также функциями, которые выполняют эти органоиды в клетке.
Краткое содержание
- Двумембранные органоиды
- Митохондрии
- Пластиды
- Пластиды растительной клетки
- Хлоропласты
- Строение хлоропласта
- Закрепление
- Слайд 2
- Обобщить и углубить знания о строении эукариотической клетки;
- Продолжить формирование знаний об особенностях строения и функциях двумембранных органоидов клетки.
- Слайд 3
Имеют кольцевую ДНК, собственную РНК, собственные рибосомы
- Слайд 5
- Мембраны
- Матрикс
- Наружная
- Внутренняя
- Внутреннее полужидкое содержимое митохондрии
- Образует выросты (кристы)
- ДНК РНК белок рибосомы
- Диаметр митохондрий 0,4 – 1 мкм.
- Могут быть разной формы: спиральными, округлыми, вытянутыми, чашевидными
- Слайд 6
- На внутренней мембране располагаются ферменты, обеспечивающие клеточное дыхание.
- Клетки, расходующие большое количество энергии содержат много митохондрий.
- В одной клетке печени количество митохондрий может достигать 2500
- Слайд 7
- Органоиды, присуще только растительным клеткам
- Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует выросты
- Пластиды размножаются путем деления, кроме того, они могут превращаться в пластиды другого типа
- Слайд 11
хлоропласты
- 2 мембраны
- Уплощенные тельца
- Округлой или неправильной
- формы
- Матрикс (строма)-
- Полужидкая среда
- Наружная (гладкая)
- Внутренняя
- Образует граны
- Складки мембраны (в виде Стопки монет)
- На складках – тилакоиды (пузырьки)
- Пигмент хлорофилл
- Ферменты, синтезирующие
- АТФ
- ДНК РНК
- рибосомы
- ферменты для синтеза орг. веществ
- Слайд 12
Строение хлоропласта
- Слайд 14
Все пластиды генетически родственны друг другу и могут превращаться друг в друга
Существует эндосимбиотическаягипотеза, согласно которой органоиды были некогда свободноживущими прокариотами, случайно проникнув в клетку вступили с ней в симбиоз. В пользу этого:
- Собственная кольцевая ДНК
- Собственные рибосомы
- Собственный биосинтез белка, отличный от биосинтеза белка клетки
- Слайд 15
- Почему в клетках зародыша кристы митохондрий единичны?
- Могут ли быть одинаковыми митохондрии тренированных и нетренированных людей? Каким образом проявится это отличие?
- Какие особенности организации пластид и митохондрий обуславливают их способность к полуавтономному существованию?
Посмотреть все слайды
Источник: https://pptcloud.ru/biologiya/dvumembrannye-organoidy-kletki
Органоиды клетки и их функции
Содержание:
Органоиды клетки, они же органеллы, представляют собой специализированные структуры собственно клетки, отвечающие за различные важные и жизненно необходимые функции. Почему же все-таки «органоиды»? Просто тут эти компоненты клетки сопоставляются с органами многоклеточного организма.
Также порой под органоидами понимается исключительно лишь постоянные структуры клетки, которые находятся в ее цитоплазме.
По этой же причине ядро клетки и ее ядрышко не называют органоидами, равно как и не являются органоидами клеточная мембрана, реснички и жгутики.
А вот к органоидам, входящим в состав клетки относятся: хромосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, лизосомы. По сути это и есть основные органоиды клетки.
Если речь идет о животных клетках, то в число их органоидов также входят центриоли и микрофибриллы. А вот в число органоидов растительной клетки еще входят только свойственные растениям пластиды. В целом состав органоидов в клетках может существенно отличатся в зависимости от вида самой клетки.
Рисунок строения клетки, включая ее органоиды.
Также в биологии существует такое явление как двумембраные органоиды клетки, к ним относятся митохондрии и пластиды. Ниже мы опишем свойственные им функции, впрочем, как всех других основных органоидов.
А теперь коротко опишем основные функции органоидов животной клетки. Итак:
- Плазматическая мембрана – тонкая пленка вокруг клетки состоящая из липидов и белков. Очень важный органоид, который обеспечивает транспортировку в клетку воды, минеральных и органических веществ, удаляет вредные продукты жизнедеятельности и защищает клетку.
- Цитоплазма – внутренняя полужидкая среда клетки. Обеспечивает связь между ядром и органоидами.
- Эндоплазматическая сеть – она же сеть каналов в цитоплазме. Принимает активное участие в синтезе белков, углеводов и липидов, занимается транспортировкой полезных веществ.
- Митохондрии – органоиды, в которых окисляются органические вещества и синтезируются молекулы АТФ с участием ферментов. По сути митохондрии это органоид клетки, синтезирующий энергию.
- Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты) – как мы упоминали выше, встречаются исключительно у растительных клеток, в целом их наличие является главной особенностью растительного организма. Играют очень важную функцию, например, хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, у растения отвечают за явление фотосинтеза.
- Комплекс Гольджи — система полостей, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Осуществляют синтез жиров и углеводов на мембране.
- Лизосомы — тельца, отделенные от цитоплазмы мембраной. Имеющиеся в них особые ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул. Также лизосома является органоидом, обеспечивающим сборку белка в клетках.
- Вакуоли — полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ; они регулируют содержание воды в клетке.
В целом все органоиды являются важными, ведь они регулируют жизнедеятельность клетки.
И в завершение тематическое видео про органоиды клетки.
Источник: http://www.poznavayka.org/biologiya/organoidyi-kletki-i-ih-funktsii/
Двумембранные органеллы
Митохондрии ( греч. «митос» – нить и «хондрион» – гранула) Присутствует во всех эукариотических клетках. Размеры митохондрий от 0,2-0,4 до 1-7 мкм. Длина нитевидных форм достигает 15 – 20 мкм.
Количество митохондрий зависит от функции клетки. Их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии.
Пример: в клетке печени крысы 2500 митохондрий; а в мужской половой клетке некоторых моллюсков – 20-22; митохондрий больше в грудной мышце хорошо летающих птиц, чем в грудной мышце нелетающих.
Внутри митохондрий находится полужидкий матрикс, который содержит РНК, ДНК, белки, липиды, углеводы, ферменты, АТФ и др. вещества, в матриксе имеются также рибосомы. Оболочка митохондрий состоит из двух мембран:
ü наружная мембрана – гладкая;
ü внутренняя мембрана образует выросты – кристы.
Внутренняя мембрана, ограничивающая матрикс митохондрий, образует кристы. Чем больше крист присутствует в митохондриях, тем интенсивнее протекают окислительно – восстановительные процессы.
Функции митохондрий связаны с тем, что на кристах находятся дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ (АТФ-сомы). Благодаря этому митохондрии обеспечивают клеточное дыхание.
Пример: митохондрии клетки сердечной мышцы содержат втрое больше крист, чем митохондрии клетки печени. В митохондриях мышц крист очень много, в эмбриональных клетках кристы единичны.
Митохондрии называются «энергетическими станциями клетки». Здесь происходит синтез универсального источника энергии АТФ. АТФ транспортируется ко всем участкам клетке, где необходима энергия.
Эта энергия заключена в молекуле АТФ, в виде макроэргических связей, и выделяется при превращении АТФ в АДФ.
Последняя снова поступает в митохондрии, где в ходе восстановительных реакций переходит в АТФ.
Митохондрии тесно связаны с мембраной ЭПС, каналы которой часто открываются прямо в митохондрии. При повышенной нагрузке на орган и усилении синтетических процессов контакты между митохондриями и ЭПС становятся особенно многочисленными.
Число митохондрий может увеличиваться путем деления. Способность митохондрий к размножению обусловлена присутствием в них молекулы ДНК, напоминающей кольцевую хромосому бактерий. Митохондрии могут менять форму; могут быть спиральными, округлыми, вытянутыми, чашевидными и т.д.
Функции митохондрий:
1) осуществление синтеза АТФ;
2) в митохондриях протекает кислородный этап энергетического обмена.
3) осуществление синтеза белков. Митохондрии обладают автономной системой синтеза белка, т.е. имеют свою специфическую ДНК, митохондриальную РНК и свои рибосомы;
4) расщепление углеводов и жирных кислот, причем, на наружной мембране и в окружающей ее гиалоплазме идут процессы анаэробного окисления (гликолиз), а на внутренней мембране митохондрий происходят превращения в цикле трикарбоновых кислот и каскадный перенос электронов на кислород.
Пластиды –двумембранные органоиды, присутствующие в растительных клетках.В зависимости от содержания пигмента различают несколько видов пластид:
ü хлоропласты (зеленые пластиды);
ü хромопласты (желтые и оранжевые пластиды);
ü лейкопласты (бесцветные пластиды).
Хлоропластыосуществляют фотосинтез, ограничены двумя мембранами.
Внешняя мембрана пластиды имеет гладкую поверхность, а внутренняя образует выросты – тилакоиды (наиболее развиты в хлоропластах).
В мембране тилакоидов локализованы пигменты фотосинтеза, из которых наиболее важным является хлорофилл (зеленый). Есть также желто – оранжевые (ксантофилл и каротин) и др.
Уложенные в стопки тилакоиды образуют граны. Число тилакоидов в 1 гране от нескольких единиц до 50 и более.
В состав граны, кроме замкнутых дисков тилакоидов, входят участки ламелл (плоские мембранные структуры, лежащие параллельно друг другу и связанные между собой).
Отдельные граны хлоропласта связаны между собой ламеллами стромы. Число гран в хлоропластах может достигать 40 – 60 .
На внутренней мембране хлоропласта осуществляются световые реакции фотосинтеза (восприятие света хлорофиллом, синтез АТФ, фотолиз воды, сопровождающиеся выделением кислорода).
Внутреннее содержимое хлоропласта называется стромой, в строме осуществляются темновые реакции фотосинтеза – синтез глюкозы из углекислого газа и воды. В строме хлоропласта находятся кольцевые молекулы ДНК, рибосомы, РНК, различные ферменты.
Пластиды, как и митохондрии, способны к синтезу собственных белков. Они относятся к полуавтономным органеллам. Хлоропласты способны к делению.
Хлоропласты образуются из пропластид – мельчайших бесцветных недифференцированныхных телец, обнаруженных в спорах, яйцеклетках, эмбриональных клетках.
Хромопласты– окрашенные пластиды, в фотосинтезе не участвуют.
Содержат различные пигменты, обусловливающие яркую окраску цветков и плодов, что способствует привлечению насекомых – опылителей цветов. Хромопласты образуются из хлоропластов или реже из лейкопластов (в моркови).
Хлоропласт теряет хлорофилл и внутреннюю мембранную структуру и накапливают каратиноиды. Эти явления происходят при созревании плодов.
Лейкопласты– бесцветны, не содержат пигментов, приспособлены для хранения запасов питательных веществ, например крахмала (аминопласты); липидов (элайопласты); белков (протеинопласты).
Лейкопластов особенно много в корнях, семенах, корневищах и они отличаются от хлоропластов тем, что содержат мало ламелл, но под влиянием света способны образовывать тилакоидные структуры и приобретать зеленую окраску. Пластиды могут переходить друг в друга.
Пример: картофель (морковь) может позеленеть, если его хранить на свету.
Содержат ДНК и РНК, и размножаются делением надвое. Формы и размеры хлоропласт очень разнообразны. Чаще – это овальные тельца длиной 510 мкм и 2 – 3 мкм в диаметре.
В зависимости от степени освещенности хлоропласты способны перемещаться в толще цитоплазмы, таким образом, чтобы слабый свет воздействовал на возможно большую фотосинтезирующую поверхность (усиление фотосинтеза), а сильный – на минимальную (защита от разрушительного действия прямых солнечных лучей). В последнем случае хлоропласты располагаются вдоль клеточных стенок, параллельно световому потоку.
Дата добавления: 2016-06-15; просмотров: 3997;
Источник: https://poznayka.org/s15544t1.html
Клетка Органоиды Одномембранные двумембранные немембранные
Клетка
Органоиды • Одномембранные двумембранные немембранные • Аппарат Гольджи пластиды рибосомы • ЭПС митохондрии клеточный центр • Вакуоли ядро жгутики и реснички • лизосом
Ядро и ядрышко
Аппарат Гольджи • Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) — мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикуломе. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего в 1897 году.
Митохондрии • Митохондрии – это органеллы размером с бактерию (около 1 х 2 мкм). Они найдены в большом количестве почти во всех эукариотических клетках. Обычно в клетке содержится около 2000 митохондрий, общий объем которых составляет до 25% от общего объема клетки.
Митохондрия ограничена двумя мембранами – гладкой внешней и складчатой внутренней, имеющей очень большую поверхность. Складки внутренней мембраны глубоко входят в матрикс митохондрий, образуя поперечный перегородки – кристы.
Пространство между внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством.
Лизосомы • Лизосома — (от греч. λύσις — растворяю и sōma — тело) клеточный оорганоид размером 0, 2 — 0, 4 мкм, один из видов везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома (эндомембранной системы клетки). Разные виды лизосом могут рассматриваться как отдельные клеточные компартменты.
ЭПС • Эндоплазматическая сеть является системой синтеза и транспорта органический веществ в цитоплазме клетки, представляющая собой ажурную конструкцию из соединенных полостей, канальцев и трубочек. Они ограничены мембраной, сходной по строению с плазматической.
Рибосомы • . Рибосома – не простой органоид. Это крупный внутриклеточный ансамбль макромолекул, который отвечает в клетке трансляцию – процесс биосинтеза полипептидных цепей на матрице информационной РНК. В состав рибосомы входит собственная, рибосомальная РНК (р. РНК), а также белки.
Цитозоль • . Цитозоль (англ. cytosol) или внутриклеточная жидкость, матрикс цитоплазмы, гиалоплазма — жидкость, находящаяся внутри клеток. У эукариот матрикс цитоплазмы отделен клеточными мембранами от содержимого органоидов, например, матрикса митохондрий. Содержимое клетки за исключением плазматической мембраны и ядра называют цитоплазмой
Центриоль • Центрио ль — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий тельца в структуре клетки, размер которых находится на границе разрешающей способности светового микроскопа.
Цитоскелет • Цитоскеле т — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот.
Это динамичная, изменяющаяся структура, в функции которой входит поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям, экзо- и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление.
Пероксисома • Пероксисома (лат. peroxysoma) — обязательная органелла эукариотической клетки, ограниченная мембраной, содержащая большое количество ферментов, катализирующих окислительновостановительной реакции (оксидазы. D-аминокислот, уратоксидазы и каталазы). Имеет размер от 0, 2 до 1, 5 мкм, отделена от цитоплазмы одной мембраной.
Пластиды • Пластиды —органоиды эукариотических растений, прокариотов и некоторых фотосинтезирующих простейших (например, эвглены зеленой). Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:
Гладкий эндоплазматический ретикулум • Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) (лат. reticulum — сеточка) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.
Соотношение между растительной и животной клеткой
Источник: http://present5.com/kletka-organoidy-odnomembrannye-dvumembrannye-nemembrannye/
Двумембранные органоиды клетки
Двумя мембранами окружены особые органеллы эукариот — митохондрии и пластиды.
Митохондрии осуществляют кислородный этап дыхания, играя роль «энергетических станций» клетки.
Пластиды бывают трех типов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл и осуществляют фотосинтез. Хромопласты содержат пигменты из группы каротиноидов, которые придают им окраску от красного до желтого; их наличие обеспечивает окраску плодов и других органов растений.Лейкопласты — бесцветные пластиды, накапливающие зерна крахмала.
Двумембранные органеллы называют также полуавтономными, подчеркивая большую степень их самостоятельности в клетке. Прежде всего, это означает, что они могут делиться. Новые митохондрии и пластиды образуются только путем деления существующих. У этих органелл имеется собственный геном — кольцевая молекула ДНК, напоминающая ДНК бактерий.
Она содержит гены, кодирующие часть белков органеллы. Другая часть кодируется в ядре и поступает из цитоплазмы (поэтому митохондрии и пластиды не могут жить свободно, вне клетки). Также эти органеллы имеют свой собственный аппарат синтеза белка, то есть рибосомы.
Эти рибосомы более мелкие, чем в цитоплазме, и также похожи на рибосомы прокариот.
Все эти факты указывают на то, что двумембранные органеллы — это и есть прокариоты, которые когда-то вступили в симбиоз с древней эукариотической клеткой, поселившись внутри нее. Эукариоты часто фагоцитируют те или иные организмы, но не переваривают их, и они остаются жить в вакуолях.
Часто в таких случаях встречается симбиоз, например у кораллов с некоторыми типами водорослей.
Подобным же образом в эукариотической клетке поселились прокариоты — предки митохондрий, аэробные (способные к кислородному дыханию) бактерии из группы альфа-протеобактерий, а у растений — еще и предки хлоропластов — цианобактерии (зеленые прокариоты-фотосинтетики).
Когда в атмосфере накопился кислород, использование его для дыхания стало давать конкурентное преимущество. Кислородное окисление дает огромный выигрыш в энергии по сравнению с бескислородным. Поэтому симбиоз с предками митохондрий оказался полезным. Митохондрии имеются в клетках большинства эукариот (кроме тех, что утратили их вторично при переходе в бескислородные экологические ниши).
Цианобактерии обладали прогрессивным типом фотосинтеза, что дало преимущество «приютившим» их организмам. Все растения имеют тот же механизм фотосинтеза, что и цианобактерии, так как именно за счет симбиоза с ними «научились» фотосинтезировать.
Внешняя мембрана двумембранных органелл сходна по составу с мембранами эукариот, внутренняя сходна с мембранами прокариот. Это согласуется с гипотезой о том, что внешняя мембрана органеллы — это бывшая мембрана пищеварительной вакуоли (фагосомы), где оказался прокариотический симбионт, а внутренняя — это его собственная мембрана.
Такой внутренний симбиоз называют эндосимбиозом, а эту теорию происхождения двумембранных органелл — теорией эндосимбиогенеза.
Рис. 1. Теория эндосимбиогенеза: мембрана эукариот обозначена синим цветом, а мембраны прокариот-симбионтов — красным и зеленым; черным обозначена ДНК, точками — рибосомы
Рис. 2. Митохондрия: мембрана эукариотного происхождения обозначена синим цветом, а мембрана прокариоты-симбионта — красным; черным обозначена ДНК, точками — рибосомы
Рис. 3. Хлоропласт: мембрана эукариотного происхождения обозначена синим цветом, а мембрана цианобактерии-симбионта — зеленым. У цианобактерии уже имелись внутренние впячивания, образовавшие мешочки — тилакоиды, на мембране которых происходит фотосинтез. Черным обозначена ДНК, точками — рибосомы
Строение митохондрии:1 — наружная мембрана;
2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК.
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.
Строение пластид: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — строма; 4 — тилакоид; 5 — грана; 6 — ламеллы; 7 — зерна крахмала; 8 — липидные капли.
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.
Все типы пластид образуются из пропластид, а также могут превращаться друг в друга.
Рис. 5. Взаимопревращения пластид
Система внутренних мембран хлоропласта включает в себя совокупность мембранных каналов, называемых ламеллами, и интенсивно окрашенные образования, называемыегранами.
Граны представляют собой стопки плоских мембранных пузырьков —тилакоидов, в мембранах которых содержится хлорофилл и осуществляются светозависимые реакции фотосинтеза. Внутренняя полость хлоропласта называетсястрома.
Она заполнена раствором ферментов, осуществляющих темновые (светонезависимые) реакции фотосинтеза.
По материалам © Издательство “Лицей” © Пименова И.Н., Пименов А.В.;
Сайта “Фоксфорд”
Источник: http://dya4ckova.blogspot.com/2015/10/blog-post_68.html
Фламинго-НН
Двухмембранные органоиды окружены двумя мембранами. Это митохондрии ипластиды.
Митохондрии (греч. mítos — нить и chondríon— зернышко, крупинка) — двухмембранный органоид цитоплазмы эукариотических клеток. Митохондрии встречаются почти во всех клетках (кроме зрелых эритроцитов млекопитающих).
Основная функция митохондрии состоит в выработке энергии в форме АТФ, поэтому их еще называют «энергетическими станциями клетки».
Форма, размеры и количество митохондрий
Форма, размеры и количество митохондрий различаются не только в клетках организмов разных видов, но и в зависимости от физиологического состояния клеток и их принадлежности к тому или иному органу или ткани.
Митохондрии из клеток разных организмов
По форме различают гранулярные (округлые) и нитевидные митохондрии. Размеры митохондрий сильно варьируют; однако диаметр составляет обычно около 0,5 мкм, а длина колеблется, достигая у нитчатых форм 60 мкм.
В разных типах клеток может быть от 50 до 500 митохондрий. В клетках, требующих больших затрат энергии (например, в нейронах, в мышечной ткани), число митохондрий особенно велико и может достигать нескольких тысяч. Увеличение числа митохондрий происходит в результате их деления.
Деление митохондрий: справа видна делящаяся перетяжкой митохондрия
Митохондрии независимо от их величины и формы имеют универсальное строение.
Митохондрии окружены двумя мембранами, разделенными пространством в 10 — 20 нм.
Внешняя мембрана гладкая, она отделяет внутренннее содержимое митохондрии от гиалоплазмы.
Внутренняя мембрана образует складки — кристы. В этих складчатых мембранах находятсяферменты окислительного фосфорилирования, осуществляющие синтез АТФ — основного высокоэнергетического вещества клетки. Чем больше крист — тем активнее митохондрия, так как складки увеличивают активную работающую площадь.
Внутренняя среда митохондрии — матрикс — имеет тонкозернистое строение и содержит свободные митохондриальные ДНК и рибосомы прокариотического типа.
Благодаря этому, митохондрии способны самостоятельно синтезировать белки для собственных нужд.
Митохондрии обладают в значительной степени самостоятельной жизнедеятельностью: они могут перемещаться, сливаться друг с другом, делиться, расти (увеличиваться в размерах).
По современным представлениям, митохондрии в процессе эволюции могли возникнуть в результате инфицирования (теория симбиогенеза) примитивных клеток аэробными бактериеподобными организмами, которые затем приспособились к внутриклеточному существованию и взяли на себя функцию дыхания.
У прокариот митохондрии отсутствуют, их функции выполняет клеточная мембрана.
Митохондрии в клетках живых существ отвечают за выработку энергии. Они обладают собственным генетическим аппаратом и передаются по материнской линии.
Пластиды (греч. plástides — создающие, образующие; от греч. plastós — вылепленный) — двумембранные органоиды растительных клеток.
По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:
Хлоропласты (греч. chlorós — зеленый) — пластиды, имеющие зеленую окраску, поскольку они несут пигменты зеленого цвета — хлорофиллы. В хлоропластах осуществляются процессы фотосинтеза.
Форма, размеры и количество хлоропластов
У сосудистых растений хлоропласты — тельца линзообразной формы диаметром 3—10 мкм и толщиной 2—5 мкм. В клетке обычно содержится от 10 до 70 хлоропластов и занимают они 20—30% объема растительной клетки.
Хлоропласты в клетках высших растений
Клетки водорослей содержат один или несколько хлоропластов различных форм: шарообразные, чашевидные, лентовидные спирально закрученные и т. д. Обычно хлоропласты водорослей называют хроматофорами (греч.chroma — краска и phoros — несущий).
Лентовидный спирально закрученный хроматофор в клетке водоросли
Лейкопласты (греч. leukós — белый) — неокрашенные пластиды; как правило, выполняют функцию запасания питательных веществ. Например, в лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал.
Хромопласты (греч. chroma — цвет, краска) — пластиды, окрашенные в желтый, оранжевый или красный цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них особых пигментов —каротиноидов. Хромопласты определяют окраску венчиков цветов, корнеплодов, осенних листьев и созревших плодов.
Хромопласты, в отличие от лейкопластов и хлоропластов, не имеют внутренней мембранной структуры.
Пластиды развиваются из пропластид — относительно мелких бесцветных или бледно-зеленых органоидов. Пластиды обладают собственным генетическим аппаратом, представляющим собой кольцевые молекулы ДНК. Имеются гипотезы симбиотического происхождения пластид в клетках эукариот.
Все типы пластид в развивающейся клетке образуются из органоидов-предшественников —пропластид. В процессе развития клетки число пластид увеличивается за счет деления их путем образования перетяжек.
Лейко- и хлоропласты могут превращаться друг в друга и в хромопласты, которые являются конечным этапом развития — этапом старения. Мы наблюдаем это при пожелтении и покраснении созревающих плодов или листьев осенью.
В темноте хлоропласты способны обесцвечиваться, превращаясь в лейкопласты.
Источник: http://flamingo-nn.ucoz.com/load/obshhaja_biologija/uchenie_o_kletke/dvukhmembrannye_organoidy/26-1-0-232
Загрузка...
