Двомембранні органели клітини.Матеріал для учнів 10 класу.

  

Двомембранні органели. Цитоскелет

Терміни й поняття: мітохондрії, кристи, пластиди, хлоропласти, хромоплас-ти, лейкопласти, тилакоїд, цитоскелет, мікротрубочки, мікрофібрили.

Іл. 12.1. Схема будови мітохондрії:

1 — кристи: 2 — матрикс; 3 — внутрішня мембрана; 4— зовнішня мембрана

Двомембранні органели. Крім органел, що побудовані з одного шару плазматичної мембрани, у клітинах тварин, рослин і грибів обов’язково є органели, тіло яких побудоване з двох шарів — зовнішнього та внутрішнього.Ці органели пов’язані з енергетичнимипроцесами, що відбуваються у клітинах.

Мітохондрії (від грец. мітос — нитка, хондріон — гранула) — невід’ємні компоненти будь-якої клітини тварин,рослин та грибів (іл. 12.1). До складу

клітини може входити від двох-трьох до кількох тисяч мітохондрій, зокрема — у клітинах печінки ссавця їх близько 2,5 тисяч. Число мітохондрій залежить від фізіологічної активності клітини: що більше роботи вона виконує, то більше в ній мітохондрій.

Звичайні за розміром мітохондрії добре помітні у світловий мікроскоп: вони нагадують зернятка, палички або тоненькі нитки. У клітинах, що містять дуже багато мітохондрій, утворюється справжня мережа, яку називають гігантською мі-тохондрією. Внутрішню будову мітохондрій вивчено за допомогою електронногомікроскопа. Зовнішня мембрана мітохондрії регулює надходження і виведення речовин. А на внутрішній мембрані відбуваються хімічні реакції, унаслідок яких вивільняється енергія.

Для того щоб більш повно використовувати об'єм мітохондрії, внутрішня мембрана утворює складки — кргістгі (від лат. кріста — гребінь, плюмаж). Проміжки між кристами заповнені густою рідиною — матриксом, який містить іониК⁺ і Са²⁺, а також ферменти, завдяки яким відбуваються синтез АТФ. Крім того, умітохондріях є ДНК, РНК і власні рибосоми. Молекули ДНК мають кільцеву форму. Рибосоми в мітохондріях за розмірами значно менші за ті, що містяться в цитоплазмі. Така організація мітохондрій забезпечує їм достатню незалежність від цитоплазми, адже вони самі здатні синтезувати власні білки, рости й розмножуватисьу результаті поділу материнської мітохондрії на дві дочірні.

Функції мітохондрій. Мітохондрії — це енергетичні станції клітин. Із цитоплазми до мітохондрій надходять багаті на енергію органічні сполуки: моносахариди, жири, амінокислоти. Тут вони окиснюються Оксигеном і розщеплюються до найпростіших неорганічних сполук, зокрема С0_о та Н,0. Частина енергії, вивільненої у процесі розщеплення органічних речовин, розсіюється у вигляді теплоти, а решта — акумулюється шляхом синтезу молекул АТФ.

Пластиди. Ці органели властиві лише рослинам і бувають кількох типів. Пластиди (від грец. пластос — виліплений) мають єдине походження, подібну будову й можуть взаємно перетворюватись. Особливість будови, яка поєднує їх з мітохондрія-ми, — це подвійна мембрана та генетичний апарат у вигляді молекули ДНК, що маєформу кільця. Нові пластиди утворюються, подібно до мітохондрій, шляхом поділунавпіл старих. Зовнішня мембрана виконує захисну функцію, а внутрішня утворюєсистему мембран, на яких відбуваються складні біохімічні процеси, зокрема фотосинтезу. Розрізняють кілька типів пластид, усі вони можуть перетворюватися з одного типу пластид на інший.

Реакції фотосинтезу відбуваються в пластидах зеленого кольору — хлоропластах (від грец. хлорос — зелений), що пов’язано з наявністю в них особливого пігменту — хлорофілу (від грец. хлорос — зелений,філлон — листок) (іл. 12.2). Вони містятьсяв клітинах листків, стебел, плодів, оцвітини

й інших клітин органів рослин зеленого кольору. їх добре помітно у світловий мікроскоп, найчастіше вони овальної форми. Кожна клітина зазвичай має 20-40 хлоропластів, тоді як у клітинах водоростей наявний переважно один хлоропласт.

Хлоропласт, як і інші пластиди, має подвійну мембрану (іл. 12.3). При цьому внутрішня мембрана утворює цілу систему мембран. Її основою є тилакоїд (від грец.тилакос — мішечок, еідос — вигляд), якийскладається з одношарової мембрани, а заформою нагадує плаский мішечок і міститьхлорофіл. Тилакоїди складені у грани, щонагадують стопки монет, і сполучаютьсяспеціальними каналами.

Весь простір між тилакоїдами заповнений рідким умістом — матриксом, який у хлоропластів має назву строма (від грец. строма — підстилка). Хлоропласти містять рибосоми, ДНК, ферменти, вони здатні синтезувати білки, ліпіди та крохмаль,що зумовлює їх відносну незалежність від інших клітинних структур. У хлоропластах містяться також крохмальні зерна та жирові включення, що є енергетичним запасом клітини. Під впливом різних чинників, а також під час старіння клітини внутрішня структурахлоропластів спрощується, і вони перетворюютьсяна пластиди інших типів.

Лейкопласти (від грец. леукос — білий і пласт) — це безбарвні пластиди (іл. 12.4). Зазвичай вони концентруються в незабарвлених підземних частинах рослин, а також у насінні, стрижні стебла. Лейкопласти синтезують і накопичують білки,крохмаль і жири. Те, що вони є просто місцем зберігання речовин, зумовлює їх просту будову. Такіпластиди не мають тилакоїдної організації. Піддією світла лейкопласти перетворюються на хлоропласти.

Хромопласти (від грец. хрома — колір і пласт) містять пігменти каротиноїди (від лат. карота —морква та еідос — вигляд), які бувають оранжевого,червоного або коричневого кольору й відповідно забарвлюють квітки, старі листки, плоди та навіть корені рослин (морква, буряк) (іл. 12.5). Внутрішнійпростір хромопластів, на відміну від хлоропластів,не має складної системи мембран, у ньому трапляються лише окремі тилакоїди.

Цитоскелет. Кожна клітина, особливо тваринна, яка не має клітинних стінок, підтримує сталість своєї форми завдяки цитоскелету, що міститься в цитоплазмі живої клітини й побудований зі спеціальних білків (іл. 12.6). Головними елементом цитоскелета клітини є мікротрубочки й мікрофіламенти (від мікрос — малий та фі-ламентос — нитка). Зазвичай вони формуютьсвоєрідний каркас, який дозволяє клітинам зберігати форму.

Саме мікротрубочки утворюють псевдо-події амеби та забезпечують сталість форми нейронів, для яких характерні довгі вирости — аксони. Особливо багато мікротрубочок в епітеліальних клітинах. Мікротрубочки — цепорожнисті витягнуті утворення з білка, щоза формою нагадують саме трубочки. Їх можна побачити лише в електронний мікроскоп(іл. 12.7).

В усіх без винятку клітинах мікротрубочки побудовані з особливих білків. Під час поділу клітини з мікротрубочок формується мітотичний апарат клітини, який забезпечує рівний розподіл генетичного матеріалу між двомадочірніми клітинами.

Джгутики та війки еукаріотних одноклітинних істот також побудовані з мікротрубочок.

Кожен джгутик або війка складаються з двох центральних мікротрубочок, а також із дев'яти периферійних груп, до кожної з яких входить дві мікротрубочки (іл. 12.8). Біляоснови кожної війки чи джгутика розміщене базальне тільце. Ця структура такожскладається з дев'яти пар радіально розташованих мікротрубочок.

Іл. 12.8. Будова джгутика: 1 — мембрана джгутика; 2 — периферичні групи з двох мікротрубочок; 3 — пара центральних мікротрубочок;

4 — радіальна шпиця; 5 — внутрішні «ручки»; 6 — зовнішні «ручки»

Клітинний центр. Особливою органелою клітин організмів, здатних до активного руху, є центросома, або клітинний центр (іл. 11.1). Таку назву пояснюють тим, що ця структура зазвичай міститься у центральній частині клітини поблизу ядра і їїдобре помітно у світловий мікроскоп. Саме тут — центр організації та формування мікротрубочок.

Клітинний центр відіграє важливу роль у процесі розмноження клітин, забезпечуючи поділ материнської клітини на дві рівнозначні частини. Побудований він із двох центріолей (іл. 12.9), які відтворюються шляхом подвоєння, причому цей процес зазвичай збігається з поділом клітини.

Руховий апарат клітини. Основу рухового апарату клітини становлять мікрофібрили (від грец. мікрос — маленький і лат. фібрила — нитка), щоодним кінцем прикріплені до зовнішньої плазматичної мембрани, а іншим — до будь-якої органели чимакромолекули. Таким чином вони утворюють щосьна зразок «м’язового» апарату клітини, який забезпечує переміщення окремих органел і рух цитоплазми.Вони тонші за мікротрубочки та мають ниткоподібну форму.

Мікрофібрили побудовані з білків й здатні до скорочення та розтягування. Їх наявність у клітинахтварин дає їм змогу змінювати форму. Особливі мікрофібрили — міофібрили — обов’язково наявні в скелетних і серцевих м’язовихклітинах.

Розрізняють волокна тонші, які складаються з білка актину, й товщі, які складаються з міозину. Саме взаємодія цих білків і спричиняє м’язові скорочення.

Особливу роль у житті клітин відіграють органели з подвійною клітинною мембраною — мітохондрії та пластиди. Вони мають між собою багато спільного, адже їм властивий свій генетичний апарат. Крім того, вони здатні розмножуватися поділом навпіл і відповідають за енергетичні процеси, що відбуваються в клітинах. Мітохондрії — це двомембранні органоїди клітини, які містяться в усіх клітинах рослин, тварин та грибів. Пластиди притаманні лише клітинам рослин. Пластиди, щомістять хлорофіл (хлоропласти), мають найбільш складну будову, в них відбувається фотосинтез. Цитоскелет — це особливий клітинний апарат, головним чином тваринних клітин.Він складається з мікротрубочок і мікрофіламентів. Функція цитоскелета — з одного боку,підтримання сталої форми клітин, з іншого — зміна форми клітин, переміщення органел вцитоплазмі та рух самої цитоплазми.

Ціла низка органоїдів клітини побудовані не з клітинної мембрани, а з особливих білків (цитоскелет) або рРНК (рибосоми). Крім того, деякі з них (включення) є тимчасовими компонентами клітини.

1. Які органели називають двомембранними? 2. У чому полягають функції мітохондрій? 3. Що подібного і що відмінного в будові пластид і мітохондрій?4. Укажіть, які пігменти містяться у хлоропластах, а які — в хромопластах? 5. Щотаке цитоскелет і в яких клітинах він особливо розвинутий? 6. У яких істот немає клітинного центру? 7. За допомогою яких структур клітини можуть змінюватисвою форму? 8. Де в клітині зосереджені рибосоми? 9. Яка роль міофібрил?

• Чому окиснення органічних речовин у мітохондріях, за якого вивільняєтьсязначна кількість енергії, відбувається без підвищення температури в клітині?

• Чому у квіткових рослин немає клітинного центру?