Мітохондрії - студопедія
Мітохондрії - органели клітини зазвичай витягнутої мешочковідной форми розмірами в довжину 4 - 7 мкм і в діаметрі 0,5 - 2,0 мкм з еластичною подвійний мембра-ної і драглистоподібного матриксом. Внутрішня мембрана утворює ряд виростів (крист). розділяють порожнину мітохондрії (мaтpuкc) на ряд відсіків, що з'єднуються між собою. Між мембранами в так називаються ваемого перімітохондріальном просторі знаходиться рідина (енхілема). Матрикс мітохондрій містить велику кількість ферментних систем, які беруть участь в процесі дихання. На кристах також располо-дружина частина дихальних ферментів. Мембрани мітохон-дріі містять велику кількість білка (65%) і липи-дов (35%). Ліпіди мембран мітохондрій дуже багаті ненасиченими жирними кислотами.
У живій клітині постійно відбувається оновлення мітохондрій, час індивідуального життя яких коливається від кількох годин до кількох діб. Мітохондрії утворюються не тільки з окремих іні-циал, а й шляхом ділення сформувалися мито-Хондрит перетяжками або брунькуванням.
Мітохондрії є енергетичними центру-ми клітини. У них відбувається окислення органічних речовин в процесі дихання до СО2. і Н2 О і запасу-ня енергії в макроергічних зв'язках молі-кули АТФ.
Пероксисоми і Гліоксисома. У рослинах присутні округлі органели діаметром 0,2 - 1,5 мкм, обмежені елементарної мембраною і містять гранулярний матрикс помірної електронної щільності. Вони отримали назву мікротел. У деяких мікротелах виявляється білковий Кристалоїди, що складається з трубочок діаметром близько 6 нм. Кількість мікротел в клітці близько до числа мітохондрій. У клітинах рослин виявлені два типи мікротел, що виконують різні фізіологічні функції: пероксисоми і Гліоксисома.
Пероксисоми численні в клітинах листя, де вони тісно пов'язані з хлоропластами. У них окислюється синтезируемая в хлоропластах в ході фотосинтезу гліколева кислота і утворюється амінокислота гліцин, яка в мітохондріях перетворюється в серії. У листі вищих рослин пероксисоми беруть участь в Фотодихання,
Гліоксисома з'являються при проростанні насіння, в яких запасаються жири, і містять ферменти, необхідні для перетворення жирних кислот в цукру: системи (b-окислення жирних кислот і гліоксилатний цикл). При роботі ферментних систем пероксисом і гліоксісом утворюється пероксид водню, який руйнується міститься в цих органелах каталазой.
Сферосоми. Це сферичні, сильно заломлюють світло освіти діаметром 0,5 мкм. Вони містять ліпіди і тому їх називають також ліпідними краплями (олеосомамі). У сферосомах виявлені такі ферменти, як ліпаза і естераза. У них зберігаються запаси ліпідів клітини. При проростанні насіння, що запасають жири, сферосоми функціонують в комплексі з Гліоксисома в процесах глюконеогенезу.
Вакуолярная система. Вакуоль - типовий органоид рослинної клітини. У меристематичних клітинах вакуолі представлені дрібними бульбашками; для зрілих клітин характерна велика центральна вакуоль. Вакуолярная система рослин формується кількома шляхами. З розширених цистерн ЕР утворюються провакуолі, злиття яких призводить до виникнення більших вакуолей і створення вакуолярної мембрани - тонопласта, який таким чином є похідним ЕР. Тонопласт може утворювати инвагинации, що призводить до включення в вакуоль ділянок цитоплазми. Гідролітичні ферменти, що містяться у виниклій вакуолі, розщеплюють полімери до низькомолекулярних речовин.
Важливу роль у становленні вакуолей грають явища автофагії. Процес починається з оточення мембраною ЕР ділянки цитоплазми (автофагіческая вакуоль). Діяльність кислих гідролаз в замкнутому мембраною просторі призводить до деградації полімерного вмісту і надходженню води. Вакуолі, що виникли в результаті автофагії, можуть зливатися з вакуолями, що утворилися іншими шляхами.
Вакуолярного сік має складний склад і включає органічні речовини і мінеральні солі. Крім орга-нічних кислот, вуглеводів, амінокислот і білків, які можуть бути - вдруге використані в обміні речовин, клітинний сік містить феноли, таніни, алкалоїди, антоціани, які виводяться з обміну речовин клітини в вакуоль і таким шляхом ізолюються від цитоплазми. Більшість ферментів вакуолей - гідролази з оптимумом активності при кислому рН, що дозволяє розглядати вакуолі рослинних клітин в якості вторинних лізосом. Кислотність вакуолярного соку 5,0 - 6,5 одиниць рН, але може бути рівною 1,0 (бегонія) або 2,0 (лимон).
Речовини доставляються в вакуоль за допомогою розмаїтості-них систем транспорту, що функціонують в тонопластом. До них відноситься АТР-залежна Н + -помпа, виносять іони Н + з цитоплазми в вакуоль (див. Рис. 1.3). Її діяльність забезпечує надходження в вакуоль аніонів органічних кислот, Сахаров, а також вхід і вихід іонів К +. Переносники, локалізовані в тонопластом, обумовлюють накопи-ня в вакуолях амінокислот та інших сполук.
Важливо відзначити, що вакуоль може служити місцем отло-вання запасних білків (алейроновие зерна). Процес вакуолі-зації - необхідна умова росту клітин розтягненням.
Апарат Гольджі. У рослинних клітинах апарат Гольджі (АГ) представлений діктіосоми, везикулами і межцістернимі утвореннями. Сплощені цистерни - діктіосоми розташовані пачками по кілька штук. Вони обмежені мембраною товщиною 7 - 8 нм. На регенераційному полюсі АГ відбувається новоутворення диктиосом з мембран гладкого ЕР. На секреторному полюсі формуються секреторні пухирці (везикули), що містять призначені для секреції речовини. У клітці рослин містяться від декількох до сотень АГ.
У діктіосоми АГ утворюються глікопротеїни і гліколіпіди і здійснюється накопичення та мембранна «упаковка» з'єднань, необхідних для синтезу полімерів клітинної стінки і різних рослинних слизу. За допомогою везикул Гольджі вуглеводні компоненти доставляються до плазмалемме. Мембрана пухирців вбудовується в плазмалему, сприяючи її зростанню і оновленню. Секретуються речовини виявляються в клітинній стінці. Мембрани АГ є сполучною ланкою між мембранами ЕР і плазмалеммой.
Ендоплазматичнийретикулум. Ендоплазматичнийретикулум (ЕР), або ендоплазматична сітка (ЕС), являє собою систему каналів, бульбашок і цистерн, обмежену мембраною товщиною 5-6 нм. ЕР може містити на своїй поверхні рибосоми (гранулярний, або шорсткий, ЕР) або не містити їх (гладкий, або гладкий, ЕР). Поверхня мембран ЕР в клітці більше інших мембранних утворень, а обсяг порожнин може досягати 16% об'єму клітини. Ендоплазматична мережа - дуже лабільна структура. Несприятливі зовнішні впливи (недолік кисню та ін.) Викликають концентричні закручування мембран ретикулума.
У мембранах ЕР локалізовані редокс-ланцюга двох типів, за участю яких відбуваються детоксикація шкідливих для клітини з'єднань і перетворення насичених жирних кислот в ненасичені. У гладкому ЕР утворюються вуглеводи, ліпіди, терпеноїди. У гранулярному ретикулуме синтезуються мембранні білки, ферменти, необхідні для синтезу полісахаридів клітинних стінок, структурний білок і ферменти клітинних стінок, інші секретуються білки. За системою ЕР переносяться речовини всередині клітини. Він бере участь також в міжклітинних взаємодіях у рослин через плазмодесми.
Рибосоми. Рибосоми здійснюють синтез білків - трансляцію матричної, або інформаційної, РНК (мРНК). На електронних фотографіях вони виглядають округлими частками діаметром 20 - 30 нм. Кожна рибосома складається з двох нуклеопротеінових субодиниць. У цитоплазмі рослинних клітин знаходяться 80 S рибосоми, що складаються з 40 і 60 S субодиниць, в хлоропластах - 70 S рибосоми, а в мітохондріях - 78 - 80 S рибосоми, відмінні від цитоплазматичних і хлоропластних. Субодиниці рибосом, утворені в полісом, надходять в цитоплазму, де відбувається збірка рибосом на молекулі мРНК.
Рибосоми в цитоплазмі можуть бути вільними, прикріпленими до мембран ендоплазматичної, до зовнішньої мембрани ядерної оболонки або утворюють полірібосомние (полісомние) комплекси. Полірібосоми виникають тому, що одну молекулу мРНК можуть одночасно транслювати кілька рибосом. Полірібосоми руйнуються при впливі на рослини несприятливих факторів зовнішнього середовища (наприклад, посухи, нестачі кисню). У процесі синтезу білка, що здійснюється рибосомами, беруть участь компоненти, утворені в ядрі, полісом, в цитоплазмі, мітохондріях і хлоропластах.
Микротрубочки і мікрофіламенти (цитоскелет). У зовнішньому кортикальном шарі цитоплазми неделящихся рослинних клітин локалізовані мікротрубочки. Їх зовнішній діаметр 30 нм, внутрішній - близько 14 нм. Вони орієнтир-вани паралельно один одному і перпендикулярно поздовж-ної осі клітини. При розподілі клітини мікротрубочки складають основу структури веретена, пучки трубочок прикріплюються також до кінетохор хромосом. У монадних водоростей мікротрубочки входять до складу джгутиків, забезпечуючи їх рухливість. Все мікротрубочки мають єдиний план будови і складаються з глобулярного кислого білка тубулшш, субодиницею якого є димер, що складається з двох глобулярних мономерів (a- і b-тубулінів). У мікротрубочками димери білка розташовуються по спіралі. Трубка утворена 13 субодиницями тубуліну. Цитоплазматичні мікротрубочки легко дисоціюють на субодиниці (розбираються) і збираються знову. Для складання мікротрубочок сприятливий кислий рН середовища, присутність магнію, GTP і АТР. Розбирання прискорюється підвищенням кон-центрації Са 2+ і низькою температурою.
У цитоплазмі рослинних клітин виявлені також філаментні структури, що складаються з нем'язові актину. Це скоротливий білок, подібний за молекулярною масою з актином м'язів і близький йому за амінокислотним складом. Він може знаходитися в мономерной (глобулярні, Г-актин) або в полімерній формі подвійної спіралі (фібрилярний, Ф-актин). Мікрофіламенти актину взаємодіють з мікротрубочками кортикального шару і плазмалеммой. Вони беруть участь в просторової організації метаболічних процесів, що протікають в розчинній фазі цитоплазми, і є основою її рухової активності.
Ядро. В рослинній клітині ядро має діаметр близько 10 мкм. Воно може бути сферичним, подовженим або лопатевим. Внутрішній вміст ядра (нуклеоплазма) обмежена ядерною оболонкою, що складається з двох елементарних мембран - внутрішньої і зовнішньої. Ядерна оболонка пронизана порами діаметром 10-20 нм, через які транспортуються нуклеїнові кислоти і білки. Із зовнішнього мембраною ядерної оболонки можуть бути безпосередньо пов'язані елементи ендоплазматичної. У нуклеоплазмі локалізовані ділянки хроматину, що складається з комплексу ДНК, РНК і білків. У клітинах, що діляться хроматин організовується в хромосоми, число яких специфічно для кожного виду рослин. Кількість ДНК в одному ядрі постійно для кожного виду (крім випадків мейозу і полиплоидии). Геном рослин відрізняється від генома тварин великою кількістю ДНК. У нуклеоплазмі ядра містяться також ферменти і кофактор, необхідні для забезпечення процесів реплікації і транскрипції ДНК, молекули різних РНК, ферменти, фосфорилюється і ацетилюється-щие ядерні білки, ферменти гліколізу і ін.
Ядро чітко видно в ядрі під світловим і електронним мікроскопами. Воно формується на певних ділянках ДНК, які називаються ЯДЕРЦЕВОГО організатором. В хроматині ядерця знаходяться ділянки ДНК, відповідальні за синтез рибосомних РНК (рРНК).
В цілому ядро є місцем зберігання генетичної інформації клітини і реплікації ДНК. У ньому відбувається процес транскрипції ДНК в РНК різних типів. У тісній взаємодії з цитоплазмою ядро бере участь в забезпеченні експресії генетичної інформації і контролює процеси життєдіяльності клітини.