Митохондрии. Пластиды

К двухмембранным органеллам клетки относятся митохондрии, пластиды.

Митохондрии (от греч. митос — нить и хондрион — зерно) — органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыханияи обеспечивающие клетку энергией в виде АТФ (т.е. в такой форме, в которой энергия доступна для использования во всех энергозатратных процессах). Митохондрии встре­чаются во всех эукариотических клетках. Количество митохондрий в клетке варьирует от единиц (сперматозоиды, одноклеточные протисты) до тысяч. Особенно много митохондрий в тех клетках, которые нуждаются в большом количестве энергии (мышечные клетки, клетки печени). В клетках зеленых растений митохондрий меньше, чем в клетках животных, поскольку их функции (синтез АТФ) частично выполняют хлоропласты.

Митохондрии чаще всего имеют вид округлых телец, пало­чек, нитей. Они образованы двумя мембранами — наружной и внутренней (рис.). Наружная мембрана гладкая, она отделяет митохондрии от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана образует выпячивания внутрь митохондрий в виде трубчатых или гребенчатых образований – крист. За счет их образуется большая общая поверхность. На мембране крист располагаются ферменты, в том числе переносчики электро­нов и протонов. Наружная мембрана отличается высокой проницаемостью для различных веществ. Внутренняя мембрана менее про­ницаема.

Между наружной и внутренней мембрана­ми митохондрий находится так называемое перимитохондриальное пространство.

Внутреннее пространство митохондрий заполне­но полужидким веществом — матриксом. В нем содержатся различные белки, в том числе фер­менты, ДНК (кольцевые молеку­лы), все типы РНК, аминокисло­ты, ряд витаминов, рибосомы, гранулы, образованные солями кальция и магния. ДНК обеспечивает некоторую ге­нетическую автономность мито­хондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра.

На поверхности внутренней мембраны имеются грибовидные образования - АТФ-сомы. В них со­держится комплекс ферментов, необходимых для синтеза АТФ.

Функция митохондрий — синтез АТФ, происходящий за счет энергии, высвобождающейся при окислении органических соединений. При этом начальные этапы этого процесса происходят в матриксе, а последующие, в частности синтез АТФ, — на внутренней мембране.

Митохондрии в клетке постоянно обновляются. Например, в клетках печени продолжительность жизни митохондрий составляет около 10 дней. Увеличение количества митохондрий в клетке происходит путем их деления.

Пластиды (от греч. пластидес — создающие, образующие) — органеллы клеток рас­тений и фототрофных протистов. Для растений характерно три вида пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты (от греч. хлорос — зеленый) – органоиды, осуществляющие фотосинтез. Они имеют зеленый цвет, что обусловлено присутстви­ем в них светочувствительных пигментов — хлорофиллов а и b. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого, желто­го либо красного цвета). В одной клетке листа может нахо­диться 15—20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей — лишь 1—2 гигантских хлороплас­та различной формы (вспомните, например, строение хламидомонады, хлореллы или спирогиры).

Хлоропласты — это тельца, имеющие форму двояковыпуклой линзы. Как и митохондрии, хлоропласты образованы двумя мембранами. Наружная мембрана покрыва­ет хлоропласт. Внутренняя мембрана образует уплощенные замкнутые дисковидные образования — тилакоиды. Несколько таких тилакоидов, лежащих друг над дру­гом, образуют грану.

В мембранах тилакоидов расположены светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преоб­разовании энергии света.

Между наружной и внутренней мембранами хлоропластов имеется небольшое про­странство.

Внутренняя среда хлоропласта — строма (матрикс). В ней содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевые молекулы), РНК, рибосомы и запасные вещества (ли­пиды, зерна крахмала), а также ферменты, участву­ющие в фиксации углекислого газа.

Основная функция хлоропластов — осуществление фотосинтеза. Кроме того, в них происходит синтез АТФ, некоторых липидов, белков мембраны тилакоидов и ферментов, катализирующих реакции фотосинтеза.

Как и митохондрии, хлоропласты могут делиться, благодаря чему их количество в клетке увеличивается.

В клетках растений могут содержаться бесцветные пластиды — лейкопласты и окрашенные — хромо­пласты.

Лейкопласты (от греч. лейкос — белый) не имеют гран и не содержат пигментов (рис.). В них отклады­ваются запасные питательные вещества — крахмал, белки, жиры. В матриксе лейкопластов содержатся ДНК, рибосомы, а также ферменты, обеспечивающие син­тез и расщепление запасных веществ (крах­мала, белков и др.). Некоторые лейкопласты могут быть полностью заполнены крахмалом. Такие лейкопласты называются крахмальными зернами.

Хромопласты (от греч. хроматос — краска) отличаются от других пластид своеобразной формой и окраской. Они бывают дисковидными, серповидными, ромбическими, пирамидальными и т.д. (рис.). Хромопласты содержат каротиноиды, которые придают им жел­тую, оранжевую и красную окраску.

При­сутствием этих пигментов в хромоплас­тах объясняется окраска плодов томатов, рябины, ландыша, шиповника, корне­плодов моркови. Внут­ренняя система мембран в хромопластах отсутству­ет.

Необходимо отметить, что одновременно в клетках могут содержаться пластиды только одного типа.

Пластиды разных типов имеют общее происхождение: все они возникают из первичных пластид образовательной ткани, имею­щих вид мелких (до 1 мкм) пузырьков. Пластиды одного типа могут превращаться в плас­тиды другого. Так, на свету в первичных пластидах формируется внутренняя мембранная система, синте­зируется хлорофилл и они превращаются в хлоропласты. Это же характерно и для лейкопластов, которые могут превращаться в хлоропласты или хромопласты. Например, клубни картофеля, в клетках которых в большом количестве содержатся лейкопласты, на свету приобретают зеленую окраску. При старении листьев, стеблей, созревании плодов в хлоропластах разрушается хлорофилл и внутренняя мембранная система, и они превращают­ся в хромопласты. Однако хромопласты никогда не превращаются в пластиды других типов, так как яв­ляются конечным этапом развития пластид.

 1. Каковы строение и функции митохондрий? 2. Какие типы пластид вам известны? 3. Каковы строение и функции хлоропластов? 4. Каковы строение и функции лейкопластов и хромопластов? 5. Какие взаимосвязи возможны между пластидами разных типов? 6. Могут ли листья с осенней окраской снова стать зелеными? Свой ответ обоснуйте. 7. Что общего и отличного в строении и функциях митохондрий и хлропластов? 8. В чем заключается автономия митохондрий и хлоропластов в клетке?

Дата добавления: 2014-01-04