Страница 9 из 16
представляет собой сложную систему многочисленных мелких полостей и канальцев. Их объем может составлять до половины объема клетки. Особенно развита эндоплазматическая сеть в клетках с интенсивным обменом веществ. Доля мембран органоидов в общей площади клеточных мембран составляет: плазматическая мембрана 2-5% ЭПС 50-60% комплекс Гольджи 7-10% мембраны митохондрий 20-40% мембраны лизосом 0,4% Стенки эндоплазматической сети являются мембранами, сходными по строению с наружной. Часть мембран ЭПС – шероховатые (гранулированные), другие – гладкие.
К поверхности шероховатых мембран прикреплено множество мелких круглых телец – рибосом, которые и придают мембранам шероховатый вид. Рибосомы активно участвуют в синтезе белков. На мембранах шероховатой ЭПС осуществляется и синтез мембранных липидов, из белков и липидов здесь происходит формирование клеточных мембран гладкой ЭПС, которая является вторичной по отношению к шероховатой.
На мембранах гладкой сети расположены ферментные системы, участвующие в синтезе жиров и углеводов. Гладкие мембраны преобладают в клетках печени, сальных желез и семян растений. Основная функция эндоплазматической сети – синтез и транспорт органических веществ в цитоплазме клетки к различным органоидам, где эти вещества используются или накапливаются в виде клеточных Ядерная оболочка включений.
Мембрана эндоплазматической сети выполняет еще и разделительную функцию для ферментных систем. Она обеспечивает их последовательное вступление в биохимические реакции, происходящие в клетке. Рибосома и полисома Схема строения эндоплазматической сети Полости Рибосомы Рибосомы представляют собой мельчайшие (около 0,02 мкм)
округлые немембранные органоиды, состоящие из двух частей (субъединиц). Рибосомы имеются во всех клетках. Основная их часть прикреплена к мембранам ЭПС, другие располагаются свободными группами. В состав рибосом входят белки и рибосомальные РНК. Функция рибосом – синтез белка. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы функционируют либо поодиночке, либо объединяются в целые комплексы – полисомы, включающие до нескольких десятков рибосом.
В каждой клетке содержатся тысячи рибосом. Субъединицы рибосом формируются в клеточном ядре, выводятся в цитоплазму, где и соединяются в целостные функциональные рибосомы при участии катионов кальция. Рибосомы прокариот отличаются от рибосом эукариот. На их различии основано действие некоторых лекарственных препаратов-антибиотиков (эритромицина, стрептомицина и пр.) для борьбы с бактериальными инфекциями.
Эти препараты подавляют синтез белка, осуществляемый рибосомами, исключительно в прокариотических клетках бактерий. Митохондрии (<греч. mitos нить + chondros зернышко) содержатся в цитоплазме практически всех типов эукариоти-ческих клеток одноклеточных и многоклеточных организмов. Они могут быть сферическими, овальными и нитевидными. Средний их размер – от 0,2 до 10 мкм.
Митохондрии хорошо различимы в световой микроскоп, а их внутреннее устройство изучают с помощью электронного микроскопа. Оболочка митохондрий состоит из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки – кристы (<лат. crista гребень). Складки увеличивают площадь мембраны, повышая ее активность в биохимических процессах.
Количество крист внутренней мембраны может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, в зависимости от функциональной активности клетки. Больше всего их в митохондриях клеток мышц. На внутренней мембране расположены ферментные комплексы, осуществляющие реакции полного окисления органических веществ до углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которую митохондрии запасают в виде химических связей синтезируемых ими молекул АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).
Благодаря этой функции митохондрии называют энергетическими органоидами, «силовыми станциями» клетки. Митохондрия: 1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя мембрана, 3 – рибосомы, 4 – ДНК, 5 – включения, 6 – кристы Наибольшее количество митохондрий содержится в клетках, несущих большую нагрузку (мышечные клетки) или активно участвующих в процессах синтеза (печень)
, также требующих существенных энергозатрат в виде АТФ. Клетки человека могут содержать от сотен митохондрий (соматические клетки) до сотен тысяч (яйцеклетки). Пространство, ограниченное внутренней оболочкой митохондрии, заполнено вязкой жидкостью – матприксом. Здесь расположены небольшие кольцевые молекулы митохондриальной ДНК, рибосомы и ферменты.
Рибосомы матрикса синтезируют все необходимые для митохондрий белки, в том числе и ферменты, осуществляющие синтез других важных соединений (углеводов, жиров и пр.). Новые митохондрии образуются путем деления имеющихся. Их жизненный цикл довольно краткий, например, в клетках печени они живут около 10 дней. Митохондрии также принимают участие в ионном балансе и нейтрализации токсичных веществ (аммиака)
, образующихся в процессе жизнедеятельности клетки. Пластиды обладают способностью синтезировать и накапливать питательные вещества. Эти органоиды содержит только цитоплазма клеток растений, в клетках животных и грибов пластид не бывает. Существует три основных типа пластид: зеленые – хлоропласты (<греч. chloros зеленый); красные, оранжевые и желтые – хромопласты (<греч. chroma цвет); бесцветные – лейкопласты (<греч. leukos белый).
Хлоропласты содержатся почти во всех клетках зеленых растений и разнообразных водорослей, на которые падает свет, но особенно много их в клетках листьев. Обычно они имеют форму дисков диаметром 4-6 мкм. В клетке высших растений содержится 20-50 хлоропластов. Зеленый цвет растениям придает магниисодержащии пигмент хлорофилл (<греч. phyllon лист)
, для образования которого необходим солнечный свет. Хлоропласт ДНК Хлоропласты – основной органоид клетки, в котором происходит фотосинтез – образование простых органических соединений из неорганических (например, глюкозы из углекислого газа и воды). Благодаря наличию хлорофилла в хлоропластах происходит превращение солнечной энергии в энергию химических связей синтезируемой АТФ.
Синтез АТФ в хлоропластах происходит существенно эффективнее, чем в митохондриях. Тилакоид Грана Рибосомы Молекулы АТФ обеспечивают энергетическое снабжение всех процессов жизнедеятельности растений, в том числе и наблюдаемое визуально раскрытие цветочков и их поворот вслед за солнцем. По строению хлоропласты напоминают митохондрии.
Их внутренняя мембрана имеет около 50 складок – гран. Для равномерной освещенности граны расположены в шахматном порядке. Каждая грана состоит из стопки плоских мешочков с хлорофиллом – тилакоидов. Пространство между гранами заполнено особой жидкостью – стромой, содержащей рибосомы, кольцевые пластидные ДНК и различные включения. Рибосомы формируют все необходимые для хлоропластов белки, в том числе и ферменты, осуществляющие образование хлорофилла и весь процесс фотосинтеза.
Включения в хлоропластах обычно состоят из крахмальных зерен. Часть образующихся в процессе фотосинтеза углеводов присоединяется к молекулам крахмала. Размер зерен (0,2-7 мкм) увеличивается днем на ярком свету, когда в хлоропластах идет активный фотосинтез, и уменьшается ночью, когда преобладает отщепление моносахаридов от крахмала и использование их в качестве источника энергии.
Размножаются хлоропласты подобно митохондриям — делением, не связанным с процессом деления самой клетки. Хромопласты находятся в стеблях, листьях, плодах и цветках растений. Наличие в них цветных пигментов – каротиноидов – придает окраску лепесткам цветов и плодам. Характерная окраска привлекает насекомых и животных, способствуя опылению цветов и распространению семян.
Лейкопласты – бесцветные пластиды, запасающие питательные вещества (крахмал, белки, липиды). Лейкопласты содержатся в цитоплазме клеток неокрашенных частей растений (корнях, клубнях, стеблях). Пластиды способны к взаимопревращениям. На свету лейкопласты картофеля превращаются в хлоропласты, этим и объясняется позеленение его клубней. Осенью хлоропласты переходят в хромопласты, поэтому плоды и листья краснеют и желтеют.