Двумембранные органоиды клетки, Биология

Что такое органоиды?

Определение 1

Органоиды — это функциональные части клетки с определенным строением и функциями.

Основа правильного функционирования клетки как элементарной единицы живого организма — наличие органелл. Их отличительная особенность заключается в постоянстве: по мере развития клетки они не исчезают.

Есть несколько типов клеточных органоидов. Классификация органоидов выглядит так:

  • одномембранные органоиды клетки;
  • двумембранные органоиды;
  • немембранные органоиды.

Замечание 1

Для жизни важны первые два типа органоидов растительной клетки, так как именно они поддерживают функционирование клетки и организма в целом.

Двумембранные органоиды клетки — это:

  • пластиды, которые больше свойственны растительным клеткам;
  • клеточное ядро. Оно есть у эукариотических клеток;
  • митохондрии, которые обеспечивают хранение энергии и окисление органических веществ.

Двумембранные органеллы являются полуавтомномными органоидами. Полуавтономные органоиды — структуры, которые отвечают за поддержание самостоятельности клетки. Это значит, что у этих органоид есть способность делиться.

Образование новых митохондрий и пластид происходит в результате деления уже существующих элементов клетки. У этих мембранных органоидов есть собственный геном. Он имеет форму кольца и в отдельных моментах похож на геном бактериальных клеток. Кодирование другой части происходит в ядре.

Эта часть поступает из цитоплазмы, чем объясняется невозможность свободного существования митохондрий и пластид вне клетки.

Эти органеллы растительной клетки также обладают собственным аппаратом синтеза белка, то есть рибосомами. Они довольно мелкие, в отличие от тех, что есть в цитоплазме, и имеют сходства с рибосомами прокариот.

Все это дало повод считать, что эти мембранные органоиды клетки (полуавтономные органоиды) ранее были прокариотами. Предполагают, что такие органоиды вступили с древними эукариотическими клетками в симбиотические отношения и поселились внутри них на постоянной основе.

Что касается внешней мембраны двухмембранных органоидов клетки, это мембрана, которая составом схожа с мембраной эукариот. Это подтверждает гипотезу, что внешняя мембрана органойда представляет собой бывшую мембрану пищеварительной вакуоли (фагосомы), в которой оказался прокариотический симбионт. В таком случае внутренняя оболочка — это его собственная мембрана.

Теперь перейдем к одномембранным органоидам клетки. К таким мембранным органеллам относят:

  • вакуоли;
  • аппарат Гольджи;
  • лизосомы;
  • эндоплазматическую сеть.

Клеточная система также включает немембранные органоиды клетки. К ним относят:

  • клеточный центр;
  • цитоскелет;
  • рибосомы.

Основные функции мембранных и немембранных органоидов

Общее свойство всех мембранных органелл — образование из биологических мембран. Важно отметить существенное отличие органоидов животной клетки и их функций от органоидов растительной клетки. В частности, растительная клетка характеризуется процессом фотосинтеза.

Замечание 2

В растительных и животных клетках бесперебойная работа органелл обеспечивается только в том случае, если обеспечивается бесперебойная работа отдельных органоидов.

Остановимся подробнее на функциях различных органоидов и частей клетки.

В растительной клетке в состав клеточной стенки входят пектины и целлюлоза. Функция органоида растительной клетки — защита клетки от неблагоприятного внешнего воздействия и обеспечения транспорта веществ в клетку через мембрану.

Ядро содержит специальные углубления и поры, а еще — две мембраны.

Определение 2

Ядро — это двумембранный органоид и основное хранилище наследственной информации клетки, который позволяет ее передавать в ходе деления клетки.

В ядре как в двумембарнном органоиде заключается комплексная генетическая информация, реализуемая в процессе деления клетки.

Ядро состоит из ядрышка, хроматин, кариоплазмы.

Также важная составляющая одномембранных и двумембранных органоидов — вакуоль. Вакуоль представляет собой слияние участков эндоплазматической сети. Их назначение — регулировать выделение и поступление разнообразных веществ в клетку.

Что касается эндоплазматического ретикулума, то это система каналов гладкого и шероховатого типа. Функция эндоплазматической сети — синтез и транспорт веществ внутрь клетки.

Определение 3

Рибосомы — основные органеллы, которые служат основной для синтеза белка.

Основной строительный материл клетки — белок. По этой причине он может самостоятельно синтезироваться даже в клетках прокариот.

Постоянный клеточный органоид — цитоплазма. Это полужидкая субстанция с целым набором органоидов. Благодаря ей обеспечивается взаимодействие между ядром и остальными частями клетки.

Клеточная мембрана образуется при помощи белка и двойного слоя липидов. Растения имеют снаружи дополнительный слой клетчатки. Мембрана характеризуется избирательной проницаемостью. Ее электронейтральность поддерживается при помощи нагнетания в клетку ионов.

Определение 4

Лизосомы — это одномембранные органоиды, осуществляющие реакцию «внутриклеточного пищеварения».

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

В лизосомах есть внутренние ферменты, благодаря которым расщепляются остатки обмена веществ, несущие токсический эффект для клеточных структур.

Говоря о митохондриях, стоит отметить, что они являются энергетическими станциями клетки. Основное клеточное окисление и накаливание энергии в виде молекул АТФ происходит именно в них. Очень часто возникает вопрос, какие органоиды клетки содержат собственную ДНК. У митохондрий, к примеру, есть собственная ДНК, а также складки внутренней мембраны (также их называют «крестами»).

Пластиды — двумембранные органоиды. Они характерны только для растительных клеток. Они отличаются тем, что имеют собственную ДНК и реализуют процесс фотосинтеза. Пластиды содержат пигмент хлорофилл: когда он «заряжается» энергией, то запускает процесс образования кислорода и различных органических веществ.

Содержащие зеленый пигмент хлорофилл пластиды называются хлоропластами (двумембранные). Лейкопласты или бесцветные пластиды отличаются тем, что накапливают крахмал, а хромопласты отвечают за накапливание каратиноидов.

Такой органоид как клеточный центр (на рисунке ниже) включает в себя центриоли и микротрубочки. Он принимает участие в образовании цитоскелета и обуславливает систему деления клетки.

Двумембранные органоиды клетки, Биология

В клетке происходит формирование различных органоидов движения, таких как реснички и жгутики. Эти органоиды движения (на рисунке) состоят из белков и встречаются одинаково часто.

Двумембранные органоиды клетки, Биология

Из всего описанного выше можно сделать вывод, что органеллы клетки — это составные ее части. Поэтому вопрос их происхождения можно рассматривать по-разному. Присутствие органоидов свидетельствует о целостности клетки и единстве органического мира.

Какие из перечисленных органоидов являются мембранными?

Это общая характеристика двумембранных и одномембранных органоидов. Также из информации легко понять, какие из перечисленных органоидов являются мембранными.

Вместо того чтобы перечислять одномембранные органоиды клетки и двумембранные, проще всего обратиться к таблице органоидов эукариотической клетки.

Таблица органоидов. Двумембранные органоиды и одномембранные в сравнительной таблице.

Двумембранные органоиды клетки, Биология

Теперь вам не составит труда самостоятельно перечислить одномембранные органоиды клетки и выбрать структуры, характерные только для растительной клетки.

§ 13-1. Двумембранные органоиды

Двумембранными органоидами клеток являются митохондрии и пластиды.

Митохондрии — органоиды, в которых протекает кислородный этап клеточного дыхания (этот процесс будет подробно рассмотрен в следующей главе).

В ходе кислородного этапа с участием О2 происходит расщепление и окисление органических соединений до неорганических веществ. При этом выделяется много энергии, которая используется для синтеза большого количества АТФ.

Поэтому митохондрии иногда называют «энергетическими станциями» клетки.

*Митохондрии могут быть округлыми, вытянутыми, нитевидными и даже разветвленными. Число митохондрий в разных клетках может составлять от одной до сотен тысяч.

Клетки, которым требуется много энергии (клетки печени, мышц и т. п.), содержат большое количество этих органоидов.

В клетках водорослей и хлорофиллоносной ткани растений число митохондрий обычно меньше, чем у животных, поскольку функцию синтеза АТФ частично выполняют хлоропласты.

Митохондрии являются динамичными органоидами. Они способны изменять свою форму, сливаться друг с другом, делиться, перемещаться в участки клетки с повышенным потреблением энергии. Митохондрии скапливаются преимущественно в тех частях клетки, где выше потребность в АТФ, например вблизи органоидов движения или миофибрилл.*

Каждая митохондрия ограничена двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство (рис. 13-1.1). Наружная мембрана митохондрии гладкая, не образует впячиваний и складок. Она отделяет органоид от гиалоплазмы и обладает высокой проницаемостью для ионов и небольших молекул. Внутренняя мембрана характеризуется гораздо меньшей проницаемостью. Она образует многочисленные складки — кристы, которые значительно увеличивают площадь ее поверхности. Внутренняя мембрана митохондрий содержит большое количество белков. В ее состав входят, например, ферменты, обеспечивающие синтез АТФ.

Содержимое митохондрии, ограниченное внутренней мембраной, называется матриксом. В матриксе содержатся различные неорганические и органические вещества, в том числе разнообразные ферменты, а также кольцевые молекулы ДНК и все виды РНК.

Следовательно, митохондрии содержат собственную генетическую информацию. В их матриксе также находятся рибосомы, в которых осуществляется реализация этой информации, т. е. синтез белков.

Митохондриальные *70S* рибосомы меньше по размерам, чем рибосомы, содержащиеся в гиалоплазме клетки. *ДНК митохондрии кодирует лишь небольшую часть белков, необходимых для функционирования этого органоида.

Большинство митохондриальных белков кодируется ДНК, расположенной в ядре клетки. Такие белки синтезируются в 80рибосомах в гиалоплазме, а затем транспортируются в митохондрию.*

Главная функция митохондрий — обеспечение клетки энергией в виде АТФ. *В клетке происходит постоянное обновление митохондрий. Новые митохондрии образуются в результате деления материнских.

Читайте также:  Трофическая структура экосистемы, биология

Этот процесс, как правило, протекает независимо от деления клетки и определяется ее энергетическими потребностями. Когда потребности клетки в энергии высоки, митохондрии интенсивно растут и размножаются путем деления.

Если потребление энергии низкое, часть митохондрий может разрушаться или переходить в неактивное состояние.*

Пластиды — это органоиды, свойственные клеткам фотосинтезирующих эукариот — растений и водорослей. В зависимости от особенностей строения, окраски и выполняемых функций у растений выделяют три основных типа пластид: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.

Внутреннее содержимое пластид называется стромой. Она окружена двумя мембранами. Между наружной и внутренней мембранами имеется межмембранное пространство. Как и у митохондрий, наружная мембрана пластид ровная, не имеет складок и обладает высокой проницаемостью для различных веществ.

Внутренняя мембрана менее проницаема и способна образовывать впячивания. В строме содержатся кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, а в *70S* рибосомах, похожих на бактериальные, осуществляется синтез белков.

*Однако, аналогично митохондриальным, большинство белков, необходимых для нормального функционирования пластид, синтезируется в гиалоплазме клетки.* 

*Все типы пластид растений имеют общее происхождение. Они развиваются из первичных пластид (пропластид) клеток образовательных тканей. Пропластиды имеют вид бесцветных пузырьков, ограниченных двумя мембранами. Их размер меньше, чем у зрелых (дифференцированных) пластид.* Пластиды разных типов способны к взаимопревращениям.

Хлоропласты — это пластиды, в которых происходит фотосинтез. У растений хлоропласты окрашены в зеленый цвет благодаря высокому содержанию зеленых пигментов хлорофиллов. Кроме хлорофиллов, хлоропласты содержат желтые, оранжевые или красные пигменты — каротиноиды. В фотосинтезирующих клетках растений обычно находится по нескольку десятков хлоропластов, имеющих форму двояковыпуклой линзы. *Число хлоропластов в клетке увеличивается за счет их деления. Особенно активно это происходит в период роста клетки.* У разных видов водорослей хлоропласты могут значительно различаться по форме, размерам, окраске и количеству в клетке.

При развитии хлоропластов их внутренняя мембрана образует впячивания, направленные в строму. Далее они отделяются от внутренней мембраны, преобразуясь в тилакоиды — плоские одномембранные мешочки.

Дисковидные тилакоиды, расположенные друг над другом, формируют граны, напоминающие стопки монет (рис. 13-1.2). Отдельные граны соединяются между собой вытянутыми в длину тилакоидами, *которые называются ламеллами*.

Мембраны тилакоидов содержат фотосинтетические пигменты, различные белки (в том числе ферменты, обеспечивающие синтез АТФ) и другие вещества.

Главной функцией хлоропластов, как вы уже знаете, является осуществление процесса фотосинтеза.

Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, не содержащие пигментов. *В лейкопластах нет гран, их внутренняя мембрана образует лишь немногочисленные отдельные тилакоиды.* В этих органоидах синтезируются и хранятся запасные питательные вещества. Поэтому особенно много лейкопластов содержится в клетках запасающей ткани.

*В зависимости от накапливающихся веществ выделяют несколько разновидностей лейкопластов. Так, амилопласты запасают крахмал, элайопласты (олеопласты) — липиды, а протеинопласты — белки. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

Этим объясняется, например, позеленение клубней картофеля под действием света.*

*Органы растений способны воспринимать силу тяжести и расти в определенном направлении по отношению к центру Земли. Так, если развивающийся проросток положить горизонтально, его корень изогнется вниз, а побег будет расти вверх (рис. 13-1.3).

Считается, что главную роль в восприятии гравитации играют амилопласты, которые содержатся в специализированных клетках корня и побега — статоцитах. Амилопласты плотнее гиалоплазмы и перемещаются в этих клетках под действием силы тяжести. Изменение положения растения вызывает смещение амилопластов в клетках, в результате чего меняется направление роста органов.

В корнях статоциты локализованы в корневом чехлике. После его удаления направление роста корня становится случайным, не зависящим от гравитации.*

Двумембранные органоиды клетки, Биология

Хромопласты — это желтые, оранжевые или красные пластиды. Их цвет обусловлен наличием пигментов каротиноидов. *Хромопласты, как и лейкопласты, не имеют гран.

* Эти пластиды обеспечивают окраску разных частей растений, например корнеплодов моркови, зрелых плодов шиповника, рябины, томата. *Изменение окраски листьев осенью, перед листопадом, связано с разрушением хлорофиллов в хлоропластах.

Каротиноиды при этом сохраняются, и хлоропласты превращаются в хромопласты.*

*Эндосимбиотическая теория возникновения митохондрий и пластид. Согласно этой теории двумембранные органоиды являются потомками симбиотических бактерий, попавших в клетку-предшественника современных эукариот на ранних этапах эволюции живой природы.

Доказательством этого является определенная автономность двумембранных органоидов. В отличие от других органелл, митохондрии и пластиды содержат собственный генетический материал — кольцевые молекулы ДНК, похожие на ДНК прокариот.

Кроме того, они имеют свой аппарат синтеза белков и образуются только в результате деления материнских митохондрий (пластид). Если митохондрии или пластиды удалить из клетки, новые в ней уже не появляются.

Анализ ДНК показал, что митохондрии, вероятнее всего, произошли от древних аэробных бактерий, а пластиды — от цианобактерий.

Считается, что в ходе эволюции митохондрии и пластиды передали бóльшую часть своей генетической информации в ядро клетки. Большинство белков, необходимых этим органоидам, синтезируется не в их собственных рибосомах, а в тех, которые располагаются в гиалоплазме клетки. Таким образом, митохондрии и пластиды, частично сохранив автономию, попали под контроль клеточного ядра.*

Митохондрии и пластиды — это двумембранные органоиды. Наружная мембрана митохондрии гладкая, а внутренняя образует складки — кристы. Внутреннее содержимое митохондрии называется матриксом. Главная функция митохондрий заключается в синтезе АТФ. У растений выделяют три основных типа пластид: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.

Внутри пластид содержится строма, окруженная двумя мембранами. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует впячивания, из которых формируются плоские мешочки — тилакоиды. В хлоропластах растений дисковидные тилакоиды образуют стопки — граны.

В хлоропластах осуществляется фотосинтез, лейкопласты накапливают запасные питательные вещества, а хромопласты обеспечивают окраску разных частей растений. Двумембранные органоиды содержат собственные молекулы ДНК, РНК, рибосомы и размножаются путем деления.

Согласно эндосимбиотической теории митохондрии и пластиды являются потомками бактерий, вступивших в симбиоз с клетками-предшественниками современных эукариот.

Двумембранные органоиды клетки, Биология 1. Распределите органоиды на три группы: одномембранные, двумембранные и немембранные. Рибосомы, лизосомы, пластиды, комплекс Гольджи, вакуоли, клеточный центр, митохондрии, эндоплазматическая сеть. 2. Как устроены митохондрии? Какую основную функцию они выполняют? 3. Клетки летательных мышц насекомых содержат по нескольку тысяч митохондрий. С чем это связано? 4. Какие типы пластид выделяют у растений? Чем они различаются? 5. Охарактеризуйте строение и функции хлоропластов. 6*. Каково происхождение митохондрий и пластид? Чем обусловлена относительная автономность двумембранных органоидов в клетке? 7*. Биологические мембраны имеют общий план строения, но могут отличаться по составу и свойствам. Так, миелиновая оболочка аксона, образованная плазмалеммой клеток глии, содержит около 75 % липидов и только 25 % белков. В цитоплазматической мембране количество липидов и белков примерно равное, а во внутренней мембране хлоропластов и митохондрий содержание белков достигает 75 %. Как вы думаете, с чем это связано?

Изучение строения и разнообразия пластид

Хлоропласты хорошо видны под микроскопом, например в клетках листа элодеи.

  1. От побега элодеи отделите молодой лист и поместите его в каплю воды на предметное стекло.
  2. Накройте лист покровным стеклом и рассмотрите под микроскопом. Обратите внимание на форму и цвет хлоропластов в клетках.

Лейкопласты удобно рассматривать в клетках эпидермиса листа традесканции.

  1. Сорвите лист традесканции и оберните его вокруг указательного пальца так, чтобы нижняя сторона листа оказалась снаружи. Другой рукой при помощи иглы аккуратно надорвите эпидермис над средней жилкой ближе к основанию листа и пинцетом снимите полоску. Отделенную полоску эпидермиса поместите в воду на предметное стекло, накройте покровным стеклом и рассмотрите под микроскопом.
  2. Как вы знаете из курса биологии 7-го класса, в состав эпидермиса листьев входят разные типы клеток. В замыкающих клетках устьиц, имеющих бобовидную форму, можно рассмотреть зеленые хлоропласты. В бесцветных или окрашенных в бледно-фиолетовый цвет клетках с хорошо видимыми ядрами заметны лейкопласты. Найдите такие клетки. Обратите внимание на мелкие шаровидные блестящие тельца, находящиеся вокруг клеточных ядер, а также в тяжах цитоплазмы. Это и есть лейкопласты.
Читайте также:  Митохондрии: строение и функции в клетке (рисунки и таблицы)

Для изучения хромопластов можно использовать мякоть зрелых плодов рябины, шиповника, томата, перца или корнеплоды моркови.

  1. С помощью иглы наберите немного окрашенной мякоти из-под кожицы и внесите ее в воду на предметное стекло.
  2. Осторожно разрыхлите мякоть иглой и накройте покровным стеклом.
  3. Рассмотрите препарат под микроскопом. Найдите и изучите хромопласты. Обратите внимание на их форму, цвет, относительные размеры, количество в клетках. Изучите особенности строения хромопластов разных видов растений, отметьте черты сходства и отличия между ними.

● Почему осенью листья меняют окраску?

● Хромопласты придают яркий цвет лепесткам цветков и созревшим плодам многих растений. Как вы думаете, для чего это необходимо?

● У растений разных видов хромопласты различаются по форме. Они могут быть игловидными, округлыми, ромбическими, серповидными и др. Как вы думаете, чем это объясняется?

Классификация двумембранных органоидов: описание, сходные признаки

Органоиды, расположенные внутри любой клетки, обеспечивают ее жизнедеятельность, служат механизмом для реализации возложенных функций. Каждый органоид имеет определенное строение и четкий набор структурных единиц.

Исходя из этого органеллы живой клетки бывают одно-, двумембранные и не имеющие мембран.

Несмотря на микроскопические размеры любой тканевой единицы – клетки, особенности ее строения постоянны, поскольку обеспечивают исполнение общеорганизменной нагрузки.

 

Что такое двумембранные органоиды

Самостоятельность клетки поддерживают двумембранные органеллы, процесс образования которых обусловлен делением существующих клеточных элементов. В двумембранных присутствует собственный геном, который характеризуется кольцевой формой и напоминает геном клетки бактерий.

Существует теория, что двумембранные органоиды имеют происхождение общее с прокариотами. Вступив в симбиоз с клетками-эукариотами, они «нашли себя» внутри последних.

Это объясняет сходство внешней мембраны органелл двумембранной природы с таковой у эукариот, а внутренней – у прокариот.

Факт также не противоречит гипотезе, утверждающей, что органоидная мембрана – не что иное, как оболочка пищеварительной вакуоли, имеющей специфическое название – фагосома.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Двумембранные органеллы существуют полуавтономно. Способность к делению – их вторая характерная особенность.

Клеточная система предусматривает существование немембранных органоидов. К ним относятся:

  • клеточный центр;
  • цитоскелет;
  • рибосомы.

Типы органоидов

Определение

Участки цитоплазмы, отделенные от гиалоплазмы мембранами, которые могут располагаться одиночно или быть связанными друг с другом, именуются органоидами.

По наличию и количеству мембран они делятся на:

  • одномембранные;
  • двумембранные;
  • немембранные.

Как мембранные, так и немембранные органеллы, характеризуются определенным составом, имеют конкретные свойства и исполняют функции. Такие объемные зоны имеют иное название – компартменты. Их расположение внутри гиалоплазмы имеет определенные закономерности.

Комплекс Гольджи, лизомомы, пероксисомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть – перечень органелл, отграниченных от гиалоплазмы мембраной, строение которой похоже на цитолеммы. Их жизнедеятельность связана с разделением либо слипанием (слиянием) мембран. Такие процессы характеризуются объединением исключительно идентичных слоев мембраны.

Пример

Наружный слой, расположенный на стыке с гиалоплазмой, идентичен цитолемме с внутренней стороны. Внутренний, граничащий с содержимым органеллы, аналогичен цитолемме с наружной стороны.

Виды двумембранных органоидов

Такие органеллы, как митохондрии, пластиды и ядро (у эукариот) имеют две мембраны. Митохондрии являются энергетическим источником для всей клетки, а пластиды играют  главную роль в фотосинтезе.

При этом, если хлоропласты, содержащие хлорофилл, являются непосредственным участником выработки кислорода на свету, то от хромопластов зависит окраска органов растений. Лейкопласты же накапливают крахмал.

Митохондрии интересны и тем, что содержат «личные» рибосомы и ДНК. С помощью них образовываются белки внутри органелл.

Для части микроорганизмов (к примеру, амебы) характерно наличие одной митохондрии. Вырабатываемой нею энергии хватает для жизнедеятельности простейшего.

В то же время жировая ткань подкожной клетчатки не имеет их вообще, поскольку в ней не происходит энергетических процессов. Половые клетки (сперматозоиды) имеют несколько митохондрий, что обеспечивает их высокую подвижность.

Большое количество этих органелл содержится в миофибрильном волокне. В таком случае говорят о митохондриальном ретикулуме – слившихся двумембранных органоидах.

Ядро внутри клетки – критерий деления их на прокариоты и эукариоты. Не содержащие ядра прокариоты хранят передающуюся по наследству генетическую информацию в определенном участке цитоплазмы, который имеет более плотную структуру. Выглядит это кольцеобразной плазмидой.

Эукариоты имеют органоид ядро, отграниченное от гиалоплазмы двумембранной оболочкой. Внутри ядра – генносодержащие структуры, которые при делении равномерно «раздают» наследственную информацию молодым клеткам.

Строение

Для описываемых органелл характерно наличие кольцевой нити ДНК, в которой содержатся гены. В них закодирована часть белков органоида. Вторая часть генной информации находится в ядре. Ее источником является цитоплазма, что объясняет причину невозможности существования митохондрий и пластид отдельно от клетки.

Слои мембраны органелл различаются по строению. Так, внешняя похожа на мембрану клеток, а внутренняя сходна с бактериальной мембраной, особенно с учетом ее липидного и белкового состава. За счет большого количества белков (в них велико содержание ферментов) в органеллах с помощью кислорода происходят интенсивные окислительные процессы и соответствующий синтез АТФ.

Примечание

Чтобы ускорить эти процессы и сделать выработку АТФ интенсивной, природа предусмотрела увеличение площади внутренней мембраны за счет расположения ее волнами (кристами).

 

Мембраны в двухмембранных органеллах отделены одна от другой межмембранным пространством. Относительно митохондрий это – матрикс, в котором расщепляются аминокислоты, остатки углеводов, жирные кислоты.

Пластиды содержат не только наружную и внутреннюю оболочки, но и мембранные мешочки. Это не что иное, как впяченная внутрь внутренняя мембрана (научное название: тилакоиды и ламеллы). Источником образования пластид являются пропластиды, для которых свойственны взаимные превращения друг в друга.

 

Оболочка ядра как бы вытекает из эндоплазматической сети. Она характеризуется сложным составом и имеет много отверстий, называемых порами. Посредством пор обе оболочки мембраны сообщаются друг с другом. В то же время здесь содержатся особые пептиды, функцией которых является определение веществ, которые проникают внутрь из внутритканевой жидкости и выводятся наружу.

Функции

Кристы на внутренней оболочке митохондрий содержат дыхательные ферменты, а также ферменты, обеспечивающие синтез АТФ. Это – гарантия эффективного клеточного дыхания.

Пример

В сердечной мышце в несколько раз больше митохондрий, чем в ткани печени. Названные органеллы, находящиеся в клетках скелетных мышц, содержат во много раз больше крист, нежели митохондрии в тканях новорожденного ребенка.

Функции митохондрий в организме строго определены. Это:

  • образование АТФ;
  • обмен энергией с участием кислорода;
  • белковый синтез (внутримитохондриальный, с использованием специфической ДНК и собственных рибосом);
  • переработка жирных кислот и углеводов, происходящая на внешней мембране и находящейся по ее периметру гиалоплазме;
  • цикл трикарбоновых кислот.

Функции пластид обеспечиваются их строением. Хлоропласты, имея ровную наружную оболочку и массу крист на внутренней, локализуют в себе пигментные вещества. Важнейшее из них – хлорофилл. Он зеленого цвета в отличие от оранжевого ксантофилла и каротина.

Внутри хлоропласта находится строма, которая необходима для темновых реакций: синтеза глюкозы. Для этого используется воды и СО2. Строма содержит молекулы ДНК кольцевой формы, РНК, рибосомы и ферменты.

Пластиды также отнесены к полуавтономным органоидам, которые могут синтезировать белок. Способны делиться.

Исходя из вышеописанных особенностей строения ядра, схематически сформулировать его функции можно следующим образом:

  1. Главная роль в хранении и передаче наследственной информации (в случае деления клетки).
  2. Контроль синтеза белка, в результате чего регулируется вся жизнедеятельность клетки.
  3. Образование субъединичных структур – рибосом.
Читайте также:  Значение физических упражнений для формирования скелета и мышц, биология

Полуавтономные двумембранные органоиды

Органоиды, в которых содержатся «личные» ДНК, а также РНК и рибосомы, которые могут образовывать белок, относятся к полуавтономным. В их компетенции превращать Е в АТФ. Митохондрии и пластиды – непосредственные представители полуавтономных двумембранных органелл.

 

Все эукариотические клетки «укомплектованы» митохондриями. Они – незаменимые участники клеточного дыхания, способны накапливать энергию в виде АТФ-молекул, содержащих макроэргические связи. Все протекающие в клетке процессы происходят с затратой энергии, содержащейся в АТФ.

Митохондрии в состоянии менять форму, а также выбирать для своего расположения активные участки цитоплазмы. Это способствует концентрации органелл там, где энергетическая потребность в них выше.

Двумембранная оболочка имеет межмембранное пространство шириной 6-10 нм. Внутренняя часть располагается кристами, на которых протекают процессы клеточного дыхания. Это – неотъемлемая часть синтеза АТФ.

В митохондриях имеются и собственные белки, ферменты, РНК и кольцевые ДНК. Они располагаются в матриксе.

Пластиды имеются в растительных клетках. Внутреннее содержимое (строма) отделено от гиалоплазмы двумембранной оболочкой. В их характеристике важно то, что в пластидах содержится аппарат, синтезирующий белок. Поэтому органелла в состоянии запасать его для себя в достаточном количестве.

Современная классификация пластид следующая:

  • хлоропласты;
  • хромопласты;
  • лейкопласты.

Сложная структура хлоропласта позволяет справиться с возложенной на органеллу серьезной функцией – фотосинтезом. Тилакоиды – развитая пузырьковая сеть мембран – собраны в граны.

Строма содержит кольцевые ДНК, РНК, рибосомы, капли липидов и белки. Запасные полисахариды (крахмал) накапливаются здесь же, крахмальными зернами. Хлоропласты имеют размер 4-5 мкм, выглядят в виде дисков и содержат каротиноиды и хлорофилл.

Клетка мезофилла может содержать 40-50 таких органелл.

Основной признак хромопластов – наличие пигмента. В них нет хлорофилла, но есть каротиноиды красного, желтого или оранжевого цвета. Для их образования расходуются хлоропласты, в которых разрушается хлорофилл, а содержащиеся структурные элементы приступают к синтезу каротиноидов. Такой процесс характерен для периода плодосозревания.

Третья разновидность пластид – лейкопласты – способны накапливать крахмал, в частности, амилопласты. Отдельные из них в состоянии образовывать белки и липиды, а также накапливать их внутри себя.

Присутствие света инициирует превращение лейкопластов в хлорополасты.

Пример

Клубень картофеля, в котором много лейкопластов, содержит много крахмала. Картофель, вынесенный на дневной свет, со временем зеленеет.

Двумембранные и одномембранные органоиды

Определение 1

Органоиды – это функциональные части клетки, которые имеют определенное строение и выполняют конкретную функцию.

Наличие органелл является основой правильного функционирования клетки как элементарной единицы живых организмов. Эти структуры постоянные и не исчезают по мере развития клетки.
Выделяют следующие типы органоидов:

  • одномембранные;
  • двумембранные;
  • немебранные.

Исследование обеих групп органоидов заслуживает особенного внимания, поскольку несмотря на собственные маленькие размеры, именно они обеспечивают поддержание всей клетки и организма в целом.

К двумембранным органоидам относят:

  • пластиды (характерны для растительной клетки);
  • клеточное ядро (имеется у эукариот);
  • митохондрии (хранят энергию и окисляют органические вещества).

Двумембранные органоиды называют полуавтономными, и они поддерживают самостоятельность клетки. Прежде всего, это значит, что эти органоиды могут делиться. Новые митохондрии и пластиды образуются путем деления уже существующих клеточных элементов. Эти органоиды имеют собственный геном.

Этот геном имеет кольцевую форму и некоторую степень схожести с геномом бактериальных клеток. 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.

Ввиду наличия такого свойства, рождается теория о том, что двумембранные органеллы, когда – то и были прокариотами. Считается, что они вступили в симбиотические взаимоотношения с древними эукариотическими клетками и поселились внутри них на постоянной основе.

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.

К одномембранным органоидам относят:

  • аппарат Гольджи;
  • вакуоли;
  • лизосомы;
  • эпс.

Рисунок 1. Строение клетки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Функции клеточных органоидов

Также в клеточной системе присутствуют немембранные органоиды, среди которых выделяют клеточный центр, цитоскелет и рибосомы.

Мембранные органеллы обладают одним общим свойством- они образованы из биологических мембран. При этом растительная клетка значительно отличается от животной, чему способствует наличие такого процесса, как фотосинтеза. При этом, как и в растительной, так и в животной клетке для обеспечения бесперебойной работы органелл необходимо обеспечить работу каждого конкретного органоида без сбоев.

Клеточная стенка растительной клетки состоит из целлюлозы и пектинов. Функция данного органоида заключается в защите клетки от неблагоприятных воздействий или обеспечение транспорта веществ внутрь клетки через мембрану.

Что касается ядра, то этот органоид имеет углубления и поры, а также две мембраны.

Определение 2

Ядро – двумембранный органоид, который является основным хранителем наследственной информации клетки, а также позволяет передавать ее при делении клетки. Именно в ядре заложена комплексная генетическая информация, которая реализуется в процессе деления клетки.

В состав ядра также входят ядрышко, кариоплазма, хроматин.

Вакуоль является не чем иным, как слиянием участков эндоплазматической сети. Они регулируют выделение и поступление различных веществ в клетку.

Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему каналов гладкого и шероховатого типа. Эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза веществ и транспорта их внутри клетки.

Рибосомы являются основной органеллой, на которой синтезируется белок. Белок, является основным строительным материалом клетки и поэтому самостоятельно синтезируется клеткой даже в клетках прокариот.

Цитоплазма клетки является постоянным клеточным органоидом и имеет вид полужидкой субстанции с набором органоидов. Цитоплазма обеспечивает взаимодействие между ядром и всеми частями клетки.

Клеточная мембрана образована мембрана двойным слоем липидов, а также белком. У растений снаружи покрыта дополнительно слоем клетчатки. Мембрана обладает свойством избирательной проницаемости и путем нагнетания в клетку ионов поддерживает ее электронейтральность.

Лизосомы являются одно мембранными органоидами, которые осуществляют реакцию «внутриклеточного пищеварения». Лизосомы содержат внутренние ферменты, которые позволяют расщеплять остатки обмена веществ, которые несут токсический эффект для любой клеточной структуры.

Митохондрии являются «энергетическими станциями клетки». В них происходит основное клеточное окисление и накаливается энергия в виде молекул АТФ. Митохондрии имеют собственную ДНК и складки внутренней мембраны или «кресты».

Пластиды также являются двумембранными органоидами и присущи только растительным клеткам. В них имеется собственная ДНК и реализуется процесс фотосинтеза. Также в пластидах находится пигмент хлорофилл, который «заряжается» энергией и позволяет запустить процесс образования кислорода и органических веществ.

Пластиды, в которых находится «зеленый пигмент» хлорофилл, называют хлоропластами. Лейкопласты или бесцветные пластиды накапливают крахмал. Хромопласты запасают каратиноиды.

Что касается клеточного центра, то это органоид состоит из центриолей и микротрубочек и участвует в формировании цитоскелета, также обуславливает систему деления клетки.

Также в клетке формируются различные органоиды движения. К ним относят реснички и жгутики, состоящие из белков. Реснички и жгутики встречаются с равной степенью вероятности.

Таким образом, органеллы клетки являются ее составными частями и можно по-разному рассматривать вопрос их происхождения. Наличие органоидов говорит о целостности клетки и единстве состава органического мира.

Ссылка на основную публикацию