Двомембранні органели: мітохондрії, їх функції та будова. Пластиди, їх функції та будова.

Мітохондріїбувають різної форми: овальні, паличкоподібні, нитчасті. Оточені подвійною мембраною. Зовнішня мембрана у них гладенька, легкопроникна для багатьох речовин, що містяться у цитоплазмі; внутрішня мембрана утворює кристи, вона значно менш проникна, ніж зовнішня. В середині – окиснювальні ферменти, РНК, ДНК та рибосоми.

Основна функція мітохондрій – перетворення енергії поживних елементів на енергію АТФ. Мітохондрії мають певну часткову генетичну автономність, оскільки містять власну кільцеву ДНК. Вони мають і власну РНК-полімеразу, яка знімає копію з мітохондріальної ДНК на інформаційну РНК (і-РНК). У мітохондріях є свій апарат білкового синтезу – рибосоми. І все ж ДНК мітохондрії така мала за розміром, що не здатна вмістити всю інформацію про молекули білків, необхідних для повністю автономного існування мітохондрій. Значна частина цієї інформації записана в ядрі клітини. Ферменти, які здійснюють синтез АТФ, перебувають у внутрішній мітохондріальній мембрані.

Мітохондрії — двомембранні органели клітин еукаріотів, органели синтезу АТФ. Утворені двома мембранами близько 7 нм завтовшки. Зовнішня мембрана відокремлює мітохондрії від гіалоплазми. Звичайно вона має рівні контури і замкнена. Внутрішня мембрана відмежовує власне внутрішній вміст мітохондрії, її матрикс. Між цими мембранами є міжмембранний простір (щілина), ширина якої 10~²⁰ нм. Внутрішня мембрана робить численні випинання всередину матриксу — плоскі, іноді галузисті гребені — кристи. В матриксі мітохондрій є молекули ДНК й мітохондріальні рибосоми. Кількість мітохондрій в клітині різна (від 1 до 100 000 і більше) й залежить від її метаболічної активності. Печінкова клітина має кілька сотень мітохондрій. Площа поверхні усіх мітохондрій печінкової клітини в 4—5 разів більша від поверхні її плазматичної мембрани.

Основна функція мітохондрій пов'язана з окисненням органічних сполук і використанням вивільнюваної енергії для синтезу АТФ (енергетичні станції клітини або органели клітинного дихання). Звичайно мітохондрії скупчуються поблизу тих ділянок цитоплазми, де виникає потреба в АТФ. У клітинах на відміну від багатьох органел, мітохондрії розмножуються поділом, або фрагментацією, материнських мітохондрій. Виявлено, що в матриксі мітохондрій локалізується автономна система мітохондріального білкового синтезу. Вона представлена молекулами ДНК, вільними від гістонів, на яких відбувається синтез молекул РНК (іРНК, тРНК, рРНК). В матриксі мітохондрій спостерігається утворення рибосом (відрізняються від рибосом цитоплазми розмірами). На рибосомах синтезуються мітохондріальні білки, які не кодуються ядром. Проте більшість білків мітохондрій синтезується під контролем ядра і в цитоплазмі.

Характерними компонентами всіх клітин у рослин є пластиди. Це цитоплазматичні структури певної форми, зі специфічною внутрішньою будовою, які є носіями пігментного світлопоглинального комплексу. Пластиди є найбільшими після ядра цитоплазматичними органелами спеціального призначення. Вони чітко відмежовані від цитоплазми подвійною або одинарною мембранною оболонкою. Більшість пластид мають добре розвинену і впорядковану систему внутрішніх мембран. Розрізняють три типи пластид: зелені — хлоропласти, забарвлені в червоний, оранжевий або жовтий колір — хромопласти та безбарвні — лейкопласти.

Колір хлоропластів зумовлений наявністю в них зеленого пігменту хлорофілу. Саме хлоропласти надають зеленого кольору листкам, молодим пагонам, плодам тощо. Різні відтінки листків, а також забарвлення квіток і плодів забезпечуються хромопластами. У хромопластах містяться інші пігменти — каротиноїди. Лейкопласти (найдрібніші) позбавлені пігментів, у них накопичується крохмаль. Особливо багато лейкопластів у коренях, бульбах та інших запасальних частинах рослин.

Хлоропласти є основними органелами фотосинтетичної діяльності. Вони мають вигляд лінзоподібних, сферичних, зрідка яйцеподібних утворень розміром від 1 до 10 мкм. У клітині їх від 20 до 50. У клітинах водоростей лише один хлоропласт значних розмірів, що має вигляд диска (червоні водорості), чаші (хламідомонада), спіральної стрічки (спірогіра,) або зірчастої пластинки (пінулярія зелена з діатомових водоростей).

Зовні кожний хлоропласт має подвійну плазматичну мембрану (міжмембранний простір займає 20—30 нм) з вибірковою проникністю. Внутрішня її частина, вростаючи в матрикс (строму), утворює систему двомембранних ламел, які групуються в певних місцях і утворюють плоскі замкнені дископодібні пухирці — тилакоїди. Групи дископодібних тилакоїдів, зв'язаних один з одним так, що їхні порожнини виявляються безперервними, утворюють (подібно до купки монет) грани, з'єднані між собою системою міжгранних ламел строми (міжгранними тилакоїдами) в єдину взаємопов'язану систему.

Хлоропласти містять рибосоми, ДНК, ферменти і крім фотосинтезу здійснюють синтез АТФ із АДФ (фосфорилування), синтез та гідроліз ліпідів, асиміляційного крохмалю і білків, що відкладаються в стромі.

Завдяки наявності в хлоропластах ДНК вони, як і мітохондрії, відіграють певну роль в успадковуванні ознак (цитоплазматична спадковість).

Можливість взаємопереходу одних типів пластид в інші. Усі пластиди здатні до взаємоперетворення. З перетворенням хлоропластів на хромопласти пов'язана, зокрема, зміна кольору плодів, осіннє пожовтіння листя. Позеленіння бульб картоплі на світлі спричинюється перетворенням лейкопластів на хлоропласти.

Поняття про автономію мітохондрій і хлоропластів уклітині. Хлоропласти й мітохондрії належать до самовідновлюваних, генетично автономних органел. Здатність цих структур розмножуватися поділом або брунькуванням (зрідка) збігається з моментом поділу клітини, причому цей процес відбувається так само впорядковано, як і поділ ядра. Мітохондрії і пластиди є носіями цитоплазматичної спадковості, принципово відмінної від ядерної. Маючи власний спадковий апарат, ці органели утворюються лише внаслідок розмноження тих, що вже існують, а не збираються заново. Проте гени мітохондрій і пластид кодують синтез лише невеликої частини необхідних для них білків. Більшість білків мітохондрій і пластид кодується генами ядерної ДНК і синтезується в цитозолі.

У всьому розмаїтті органічного світу можна виділити дві форми - неклітинну і клітинну.

Неклітинні форми органічного світу. До неклітинних належать віруси, які проявляють життєдіяльність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Дуже малі розміри дозволяють їм легко проходити крізь будь-які фільтри, у тому числі каолінові, з найдрібнішими порами, тому спочатку їх називали фільтрівними вірусами. Існування вірусів було доведено в 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським (1864-1920), але побачили їх багато пізніше. Більшість вірусів субмікроскопічних розмірів, тому для вивчення їхньої будови користуються електронним мікроскопом. Найдрібніші віруси - наприклад, збудник ящуру - ненабагато перевищують розміри молекули яєчного білка, проте зустрічаються і такі віруси (збудник віспи), які можна бачити у світловий мікроскоп.

Зрілі частинки вірусів - віріони, або віроспори, складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріал - нуклеїнова кислота. Одні віруси містять дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), інші - рибонуклеїнову (РНК). На стадії віроспори ніяких проявів життя не спостерігається. Тому немає єдиної думки, чи можна віруси на цій стадії вважати живими. Деякі віруси можуть утворювати кристали подібно до неживих речовин, проте, коли вони проникають у клітини чутливих до них організмів, то виявляють всі ознаки живого. Таким чином, у формі вірусів проявляється ніби "перехідний міст", що зв'язує в єдине ціле світ організмів і неживі органічні речовини. Вірус являє собою діалектичну єдність живого і неживого: поза клітиною це речовина, у клітині це істота, тобто він одночасно і нежива речовина, і жива істота. Віроспора – лише одна із стадій існування вірусу. У житті вірусів можна виділити такі етапи: прикріплення вірусу до клітини, вторгнення в неї, латентну стадію, утворення нового покоління вірусів, вихід віроспор. У період латентної стадії вірус ніби зникає. Його не вдається побачити або виділити з клітини, але в цей період вся клітина синтезує необхідні для вірусу білки і нуклеїнові кислоти, в результаті чого утворюється нове покоління віроспор.

Віруси, які пристосувалися до паразитування у клітині бактерій, називаються фагами. За своєю будовою фаги складніші від вірусів, що паразитують у клітинах рослин і тварин. Багато фагів мають пуголовкоподібну форму, складаються з головки і хвоста. Внутрішній вміст фага – це переважно ДНК, а білковий компонент зосереджений в основному у так званій оболонці. Фаги проникаючи у певні види бактерій, розмножуються і викликають розчинення (лізис) бактеріальної клітини.

Іноді проникання фагів у клітину не супроводжується лізисом бактерії, а ДНК фага включається у спадкові структури бактерії і передається її нащадкам. Це може продовжуватися впродовж багатьох поколінь бактеріальної клітини, яка сприйняла фаг. Такі бактерії називають лізогенними. Під впливом зовнішніх факторів, особливо іонізуючого випромінювання, фаг у лізогенних бактеріях починає проявляти себе, і бактерії зазнають лізису, їх використовують для вивчення явищ спадковості на мо- пекулярному рівні.

Походження вірусів не з'ясоване. Одні вважають їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віруси походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися у зв'язку з паразитичним способом життя. Очевидно, у їхній еволюції мала місце загальна дегенерація, що призвела до біологічного прогресу. Нарешті, існує і третя точка зору: віруси – група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Одномембранні органели (гранулярна і гладенька ендоплазматичні сітки, апарат Гольджі, лізосоми, вакуолі), їх функції та будова.	\|	ЛЕКЦІЯ 2

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.