1. Каковы строение и функции ядра?
Ядро — наиболее важный компонент эукариотических клеток. Ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного сока (кариоплазмы), содержащего хроматин и ядрышки.
Ядерная оболочка образована двумя мембранами (на-ружной и внутренней) и содержит многочисленные поры, через которые между ядром и цитоплазмой происходит об-мен различными веществами.
Ядерный сок — полужидкое вещество, которое нахо-дится под ядерной оболочкой. В ядерном соке находятся ядрышки (1-2) и хромосомы. Хромосомы видны только в делящихся клетках. В неделящихся клетках — это нити, каждая из которых состоит из ДНК и белка. Число хромо-сом постоянно для каждого вида.
Ядрышко — небольшое округлое тельце. Его функция — синтез молекул рРНК и соединение с их с белками, т.е. формирование больших и малых частиц — рибосом. Яд-рышки видны только в неделящихся клетках, во время де-ления они разрушаются.
Хромосомы — (от греч. «хрома» — краска, «сома» — те-ло) — важнейшая составная часть ядра, образованы ДНК и белками. В неделящейся клетке хромосомы в световой микроскоп не видны, они имеют форму длинных, очень тонких нитей. Число, размер и форма хромосом в клетках каждого биологического вида постоянно.
Функции ядра:
а) Осуществляет хранение и реализацию генетической информации, управление процессом биосинтеза белка.
б) Участвует в репликации и распределении наследст-венной информации между дочерними клетками, а следо-вательно, в регуляции клеточного деления и процессов развития организма.
в) Образование рибосом из рРНК и белков.
2. Каково строение митохондрий, какие функции они выпол-няют?
Митохондрии — внутриклеточные органоиды, оболочка которых состоит из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует выросты, называемые кристами. Внутри митохондрий находится полужидкий матрикс, который содержит РНК, ДНК, белки, липиды, углеводы, ферменты, АТФ и др. вещества. В матриксе имеются рибосомы.
Функции митохондрий связаны с тем, что на внутрен-ней мембране имеются дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ. Благодаря этому митохондрии обеспечивают клеточное дыхание и синтез АТФ.
Митохондрии могут сами синтезировать белки, т.к. в них есть собственные ДНК, РНК и рибосомы. Размножаются митохондрии делением надвое.
3. Какое строение имеют хлоропласты, в клетках каких ор-ганизмов они находятся, какие функции выполняют?
Хлоропласты — органоиды, присущие только расти-тельным клеткам. Имеют две мембраны. Внутренняя мем-брана образует выросты — тилакоиды. Тилакоиды форми-руют стопки — граны, которые объединяются друг с другом внутренней мембраной. В мембранах тилакоидов находит-ся хлорофилл, а в промежутках между гранами в матриксе (строме) хлоропласта находятся рибосомы, РНК, ДНК. Рибосомы хлоропластов синтезируют белки. Основная функция хлоропластов — обеспечение процесса фотосин-теза, в мембранах тилакоидов идет световая фаза, а в стро-ме хлоропластов — темновая фаза фотосинтеза.
4. Каково строение и функции ЭПС?
ЭПС (эндоплазматическая сеть) — это сеть каналов, пронизывающая всю цитоплазму. Она есть во всех клетках кроме клеток бактерий и эритроцитов. Стенки этих кана-лов представляют собой мембраны, контактирующие со всеми органоидами клетки. ЭПС и органоиды вместе со-ставляют единую внутриклеточную систему, которая осу-ществляет обмен веществ и энергии в клетке и обеспечива-ет внутриклеточный транспорт веществ. Различают гладкую и гранулярную (шероховатую) ЭПС. Гранулярная ЭПС состоит из мембранных мешочков (цистерн), покры-тых рибосомами, благодаря чему она кажется шероховатой. ЭПС без рибосом — гладкая. На рибосомах синтезируются белки. На мембранах гладкой ЭПС синтезируются липиды и углеводы, которые также поступают внутрь каналов ЭПС.
ЭПС выполняет Функции:
а) Участвует в синтезе органических веществ. Материал с сайта
б) Транспортирует синтезированные вещества в аппа-рат Гольджи.
в) Разделяет клетку на отсеки.
5. Каковы строение и функции аппарата Гольджи?
Комплекс Гольджи — это сложная сеть полостей, трубо-чек и пузырьков вокруг ядра. Он состоит из трех основных компонентов: группы мембранных полостей, системы трубо-чек, отходящих от полостей, и пузырьков на концах трубочек.
Выполняет следующие функции:
а) В пузырьках накапливаются вещества, которые син-тезируются и транспортируются по ЭПС, здесь они под-вергаются химическим изменениям.
б) Измененные вещества упаковываются в мембранные пузырьки, которые выделяются клеткой в виде секретов.
в) Часть пузырьков выполняет функцию лизосом, кото-рые участвуют в переваривании частиц, попавших в клетку в результате фаго- и пиноцитоза.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском
На этой странице материал по темам:
- каково строение и функции оболочки ядра?
- эпс пластиды функцыи
- эпс строение
- строение и функции эпс кратко
- функция лизосом
1. Распределите органоиды на три группы: одномембранные, двумембранные и немембранные.
Рибосомы, лизосомы, пластиды, комплекс Гольджи, вакуоли, клеточный центр, митохондрии, эндоплазматическая сеть.
Одномембранные: лизосомы, комплекс Гольджи, вакуоли, эндоплазматическая сеть.
Двумембранные: пластиды, митохондрии.
Немембранные: рибосомы, клеточный центр.
2. Как устроены митохондрии? Какую функцию они выполняют?
Митохондрии могут иметь вид округлых телец, палочек, нитей. Это двумембранные органоиды. Наружная мембрана гладкая, она отделяет содержимое митохондрии от гиалоплазмы и отличается высокой проницаемостью для различных веществ. Внутренняя мембрана менее проницаема, она образует кристы – многочисленные складки, направленные внутрь митохондрий. За счёт крист площадь поверхности внутренней мембраны существенно увеличивается. Внутренняя мембрана митохондрий содержит ферменты, участвующие в процессе клеточного дыхания и обеспечивающие синтез АТФ. Между наружной и внутренней мембранами имеется межмембранное пространство.
Внутреннее пространство митохондрий заполнено гелеобразным матриксом. В нём содержатся различные белки, в том числе ферменты, аминокислоты, кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК и другие вещества, а также рибосомы.
Функция митохондрий – синтез АТФ за счёт энергии, высвобождающейся в процессе клеточного дыхания при окислении органических соединений. Начальные этапы окисления веществ в митохондриях происходят в матриксе, а последующие – на внутренней мембране. Таким образом, митохондрии являются «энергетическими станциями» клетки.
3. Какие типы пластид вам известны? Чем они различаются? Почему осенью листья меняют окраску с зелёной на жёлтую, красную, оранжевую?
Основные типы пластид – хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.
Хлоропласты имеют зелёную окраску т.к. содержат основные фотосинтетические пигменты – хлорофиллы. Также в хлоропластах содержатся оранжевые, жёлтые или красные каротиноиды. Обычно хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Хорошо развита внутренняя мембранная система, тилакоиды собраны в стопки – граны. Главная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза.
Лейкопласты – бесцветные пластиды. Они не имеют гран и не содержат пигментов. В лейкопластах откладываются запасные питательные вещества – крахмал, белки, жиры.
Хромопласты имеют оранжевый, жёлтый или красный цвет, что связано с содержанием в них каротиноидов. Форма хромопластов разнообразная – дисковидная, серповидная, ромбическая, пирамидальная и т.п. В этих пластидах отсутствует внутренняя мембранная система. Хромопласты обусловливают яркую окраску зрелых плодов (например, томатов, рябины, шиповника) и некоторых других органов растений (например, корнеплодов моркови).
При старении листьев растений в хлоропластах происходит разрушение хлорофилла, внутренней мембранной системы, и они превращаются в хромопласты. Поэтому осенью листья меняют окраску с зелёной на жёлтую, красную, оранжевую.
4. Охарактеризуйте строение и функции хлоропластов.
Хлоропласты – зелёные пластиды, их цвет обусловлен наличием основных фотосинтетических пигментов – хлорофиллов. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты – оранжевые, жёлтые или красные каротиноиды.
Чаще всего хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Это двумембранные органоиды, между наружной и внутренней мембранами есть межмембранное пространство. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует впячивания, которые превращаются в замкнутые дисковидные образования – тилакоиды. Стопки лежащих друг над другом тилакоидов называются гранами.
В мембранах тилакоидов расположены фотосинтетические пигменты, а также ферменты, которые участвуют в преобразовании энергии света. Внутренняя среда хлоропласта – строма. В ней содержатся кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК, рибосомы, запасные вещества (липиды, зёрна крахмала) и различные белки, в том числе ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.
Основная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза. Кроме того, в них происходит синтез АТФ, некоторых липидов и белков.
5. Клетки летательных мышц насекомых содержат по нескольку тысяч митохондрий. С чем это связано?
Главная функция митохондрий – синтез АТФ, т.е. митохондрии являются "энергетическими станциями" клетки. Для работы летательных мышц необходимо большое количество энергии, поэтому каждая клетка содержит несколько тысяч митохондрий.
6. Сравните хлоропласты и митохондрии. Выявите черты их сходства и различия.
Сходство:
● Двумембранные органоиды. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует многочисленные впячивания, служащие для увеличения площади поверхности. Между мембранами имеется межмембранное пространство.
● Имеют собственные кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК и рибосомы.
● Способны к росту и размножению путём деления.
● В них осуществляется синтез АТФ.
Различия:
● Впячивания внутренней мембраны митохондрий (кристы) имеют вид складок или гребней, а впячивания внутренней мембраны хлоропластов образуют замкнутые дисковидные структуры (тилакоиды), собранные в стопки (граны).
● Митохондрии содержат ферменты, участвующие в процессе клеточного дыхания. Внутренняя мембрана хлоропластов содержит фотосинтетические пигменты и ферменты, участвующие в преобразовании энергии света.
● Основная функция митохондрий – синтез АТФ. Основная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза.
И (или) другие существенные признаки.
7. Докажите на конкретных примерах справедливость утверждения: «Клетка представляет собой целостную систему, все компоненты которой находятся в тесной взаимосвязи друг с другом».
Структурные компоненты клетки (ядро, поверхностный аппарат, гиалоплазма, цитоскелет, органоиды) относительно обособлены друг от друга, и каждый из них выполняет специфические функции. Тем не менее, все клеточные компоненты тесно взаимосвязаны, и клетка представляет собой единое целое.
Наследственная информация клетки хранится в ядре, а реализуется на рибосомах в виде конкретных белков. Структурные компоненты рибосом (субъединицы) формируются в ядре. Некоторые рибосомы находятся в свободном состоянии в гиалоплазме, другие же прикрепляются к мембранам ЭПС и ядра. Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, поступают для хранения и модификации в комплекс Гольджи. От цистерн комплекса Гольджи отшнуровываются экзоцитозные пузырьки и лизосомы. Из пузыревидных расширений ЭПС и пузырьков комплекса Гольджи формируются вакуоли. Цитоплазматическая мембрана участвует в отборе веществ, необходимых клетке. Некоторые из них могут быть использованы только после предварительного расщепления с помощью лизосом. Часть полученных веществ служит источником энергии для клетки, подвергаясь расщеплению в гиалоплазме, а затем – в митохондриях. Другие вещества используются в качестве материала для синтеза более сложных соединений. Эти процессы протекают в различных частях клетки – в гиалоплазме, ЭПС, комплексе Гольджи, на рибосомах, а энергию, необходимую для всех процессов биосинтеза, поставляют митохондрии (в виде АТФ). Внутриклеточный транспорт частиц и органоидов обеспечивают микротрубочки, сборку которых инициирует клеточный центр. Гиалоплазма объединяет все внутриклеточные структуры, обеспечивая их различные взаимодействия.
И (или) другие примеры, иллюстрирующие взаимосвязь структурных компонентов клетки.
8. В чём заключается относительная автономность митохондрий и хлоропластов в клетке? Чем она обусловлена?
Относительная автономность митохондрий и хлоропластов обусловлена наличием собственного генетического аппарата (молекул ДНК) и системы биосинтеза белка (рибосом и всех типов РНК). Поэтому митохондрии и хлоропласты самостоятельно синтезируют ряд белков (в том числе ферментов), необходимых для их функционирования. В отличие от других органоидов, митохондрии и хлоропласты способны к размножению путём деления. Однако эти органоиды не являются полностью автономными, т.к. в целом их состояние и функционирование контролируется ядром клетки.
9. В чём проявляется взаимосвязь и взаимозависимость митохондрий и рибосом?
С одной стороны, на рибосомах происходит синтез белков из аминокислот, а энергию, необходимую для осуществления этого процесса, поставляют митохондрии в виде АТФ. Кроме того, митохондрии имеют собственные рибосомы, их рРНК кодируется митохондриальной ДНК и сборка субъединиц осуществляется непосредственно в матриксе митохондрий. С другой стороны, все белки, входящие в состав митохондрий и необходимые для функционирования этих органоидов, синтезируются на рибосомах.
1. Каковы строение и функции митохондрий?
Митохондрии - двумембранные органоиды эукариотических клеток, в которых осуществляется кислородный этап расщепления органических веществ до конечных продуктов с высвобождением энергии, запасаемой в молекулах АТФ. Это округлые, палочковидные или нитевидные образования. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует выпячивания внутрь митохондрии - кристы, что увеличивает ее общую поверхность. На внутренней мембране встроены грибовидные образования - АТФ-сомы, содержащие комплекс ферментов для синтеза АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено коллоидным веществом - матриксом, содержащим кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, рибосомы, ферменты, аминокислоты, соли и др.
2. Какие типы пластид вам известны?
Пластиды - органоиды растительных клеток и фототрофных протистов. Для растений характернытри вида пластид: хлоропласты (зеленые), лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (желтые или оранжевые).
3. Каковы строение и функции хлоропластов?
Хлоропласты - двумембранный органоид округлой или овальной формы. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует уплощенные замкнутые дискообразные образования - тилакоиды. Несколько лежащих друг над другом тилакоидов собраны в стопки - граны, соединенные между собой мембранными каналами. В мембранах тилакоидов встроены светочувствительные пигменты, переносчики электронов и протонов. Во внутренней полужидкой среде хлоропластов - строме - содержатся кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, рибосомы, ферменты, запасные вещества. Функции хлоропластов: осуществление фотосинтеза, синтез специфических белков для внутреннего использования и ферментов, катализирующих реакции фотосинтеза.
4. Что представляют собой лейкопласты? Хромопласты?
Лейкопласты - бесцветные пластиды, не имеющие гран и не содержащие пигментов. В состав жидкого содержимого лейкопластов входят ДНК, рибосомы, а также ферменты, обеспечивающие синтез запасных веществ (крахмала, белков, жиров). Основная функция - запасание питательных веществ.
Хромопласты - пластиды с желто-оранжевыми пигментами. Функция - запасание питательных веществ.
5. 6. Какие взаимосвязи возможны между пластидами разных типов? Могут ли листья с осенней окраской снова стать зелеными? Ответ обоснуйте.
Пластиды разных типов могут взаимно превращаться друг в друга, за исключением хромопластов, которые являются конечным этапом развития пластид. В хлоропластах клеток листьев с осенней желтой окраской разрушены хлорофилл и внутренняя мембранная система, из-за чего они снова позеленеть не могут.
7,8. Что общего в строении и функциях митохондрий и хлоропластов? Чем они отличаются? В чем заключается автономия митохондрий и хлоропластов в клетке?
Общее в строении и функциях митохондрий и хлоропластов - двумембранная организация, наличие в их коллоидной внутренней среде кольцевых молекул ДНК, рибосом, РНК, аминокислот, а следовательно, способность к синтезу белков и ферментов, необходимых для функционирования самих органоидов. Благодаря наличию собственной ДНК митохондрии и хлоропласты обладают некоторой генетической автономией, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра. Отличие заключается в разных выполняемых функциях: в митохондриях синтезируется АТФ; в хлоропластах - органические вещества в процессе фотосинтеза.
Митохондрии. Митохондрии (греч. "митос" – нить, "хондрион" – гранула) – это обязательный органоид каждой клетки всех многоклеточных и одноклеточных организмов. В разных клетках размеры и форма митохондрий чрезвычайно сильно варьируют. По форме митохондрии могут быть округлыми, овальными, палочковидными, нитевидными или сильно разветвленными тельцами, которые обычно хорошо видны в световой микроскоп. Форма митохондрий может варьировать не только в клетках разных организмов, разных органов и тканей одного и того же организма, но и в одной и той же клетке в разные моменты ее жизнедеятельности. Митохондрии меняют свою форму и при разнообразных воздействиях на клетку. Размеры митохондрий в большинстве исследованных клеток так же варьируют, как и их форма. Число митохондрий находится в соответствии с функциональной активностью клетки. Установлено, например, что в клетках грудной мышцы хорошо летающих птиц митохондрий значительно больше, чем в клетках этой же мышцы у птиц нелетающих.
Варьирует и расположение митохондрий в разных клетках. Во многих клетках митохондрии распределены довольно равномерно по всей цитоплазме, что свойственно нервным клеткам, некоторым эпителиальным клеткам, многим простейшим и т. д. Однако в ряде клеток митохондрии локализуются в каком-либо определенном участке, обычно связанном с наиболее активной деятельностью.
Тонкое строение митохондрий было выявлено только с помощью электронного микроскопа. Митохондрия ограничена внешней мембраной, которая имеет такое же строение, как и наружная цитоплазматическая мембрана клетки. Под наружной мембраной располагается внутренняя мембрана, которая также имеет типичное трехслойное строение. Между внешней и внутренней мембранами находится узкое щелевидное пространство. Внешняя и внутренняя мембраны составляют оболочку митохондрии. От внутренней мембраны отходят выросты, направленные во внутреннее пространство митохондрии, - гребни, или кристы. Кристы располагаются параллельно друг другу и ориентированы в поперечном направлении по отношению к продольной оси митохондрии.
Внутреннее пространство митохондрии, в котором располагаются кристы, также заполнено гомогенным веществом, носящим название матрикса. Вещество матрикса более плотной консистенции, чем окружающая митохондрию цитоплазма. В последнее время в матриксе митохондрий были обнаружены рибосомы. Число крист неодинаково в митохондриях различных клеток. Так, в клетке сердечной мышцы, скелетной мышцы, эпителия почки количество крист обычно большое, и они плотно располагаются по отношению друг к другу. Детали строения митохондрий, и особенно число, форма и расположение крист, могут варьировать, но основной план их строения остается одинаковым в разнообразных клетках тканей и органов самых различных организмов.
Функции митохондрий. Функции митохондрий были детально изучены лишь в последнее время благодаря применению биохимических и других методов. Митохондрии часто называют основной "энергетической станцией" клетки благодаря тому, что они содержат ферменты, окисляющие углеводы, некоторые аминокислоты, а также жирные кислоты. В результате этих реакций освобождается энергия, которая непосредственно клеткой не используется, но накапливается в АТФ, которая синтезируется в митохондриях. Реакции освобождения энергии связаны с элементарными частицами, расположенными на поверхности наружной и внутренней мембран митохондрий. Эти частицы выполняют, по-видимому, различные функции: 1) осуществляют окислительные реакции, в результате которых освобождаются электроны; 2) переносят электроны вдоль цепи соединений, участвующих в синтезе АТФ; 3) катализируют реакции синтеза, получающие энергию от АТФ.
Митохондрия – это органоид клетки, в котором вырабатывается основная масса энергии клетки, сконцентрированная в АТФ и используемая затем в разнообразных процессах синтеза и во всех видах клеточной деятельности (движение, дыхание, рост, продукция секретов и т. д.).
В последние годы были получены убедительные данные о том, что в митохондриях происходит синтез белка, который осуществляется в рибосомах, располагающихся в матриксе митохондрий. Есть также указания на синтез жирных кислот и некоторых других веществ в митохондриях. Из этого следует, что митохондрии представляют не только энергетические центры, но и важное место биосинтетических процессов в клетке наряду с ядром и рибосомами цитоплазмы.
Пластиды. Пластиды – особые органоиды растительных клеток, в которых осуществляется синтез различных веществ, и в первую очередь фотосинтез.
В цитоплазме клеток высших растений имеется три основных типа пластид: 1) зеленые пластиды – хлоропласты; 2) окрашенные в красный, оранжевый и другие цвета хромопласты; 3) бесцветные пластиды – лейкопласты. Все эти типы пластид могут переходить один в другой. У низших растений, например у водорослей, известен один тип пластид – хроматофоры. Процесс фотосинтеза у высших растений протекает в хлоропластах, которые, как правило, развиваются только на свету.
Снаружи хлоропласты ограничены двумя мембранами: наружной и внутренней. В состав хлоропластов высших растений, по данным электронной микроскопии, входит большое количество гран, расположенных группами. Каждая грана состоит из многочисленных круглых пластин, имеющих форму плоских мешочков, образованных двойной мембраной и сложенных друг с другом наподобие столбика монет. Граны соединяются между собой посредством особых пластин или трубочек, расположенных в строме хлоропласта и образующих единую систему. Зеленый пигмент хлоропластов содержат только граны; строма их бесцветна.
Хлоропласты одних растений содержат лишь несколько гран, других – до пятидесяти и больше.
У зеленых водорослей процессы фотосинтеза осуществляются в хроматофорах, которые не содержат гран, и продукты первичного синтеза – различные углеводы – часто откладываются вокруг особых клеточных структур, называемых пиреноидами.
Окраска хлоропластов зависит не только от хлорофилла, в них могут содержаться и другие пигменты, например каротин и каротиноиды, окрашенные в разные цвета – от желтого до красного и коричневого, а также фикобилины. К последним относится фикоцианин и фикоэритрин красных и сине-зеленых водорослей.
Хромопласты обычно окрашены в желтый, оранжевый, красный или бурый цвета. Сочетание хромопластов, содержащих разные пигменты, создает большое разнообразие окрасок цветков и плодов растений.
Следующий тип пластид – лейкопласты. Они бесцветны. Местом их локализации служат неокрашенные части растений. Примером лейкопластов могут служить так называемые амилопласты клубней картофеля и многих других растений. В амилопластах происходит вторичный синтез вторичного крахмала из моно- и дисахаридов. Следовательно, основная функция пластид – это синтез моно-, ди- и полисахаридов, но теперь они известны и как органоиды, в которых синтезируются белки.
Пластиды развиваются из особых клеточных структур, носящих название пропластид. Пропластиды – это бесцветные образования, внешне похожие на митохондрии, но отличающиеся от них более крупными размерами и тем, что всегда имеют удлиненную форму. Снаружи пластиды ограничены двойной мембраной, небольшое количество мембран находится также в их внутренней части.
Пластиды размножаются путем деления, и контроль над этим процессом осуществляется, по-видимому, ДНК, содержащейся в них же. При делении происходит перетяжка пластиды, но разделение пластид может происходить и путем образования перегородки. Способность пластид к делению обеспечивает их непрерывность в ряду клеточных поколений. При половом и бесполом размножении растений происходит передача пластид дочерним организмам, причем у большинства растений пластиды передаются по материнской линии.
Переходная зона находится в области пересечения жгутика с плазмалеммой. В центре переходной зоны лежит аксиальная гранула, от которой отходит две одиночные микротрубочки, которые идут вдоль оси жгутика до самого конца. На периферии переходной зоны лежит базальный диск, в котором утрачивается одна из трех микротрубочек каждого триплета, и триплеты превращаются в дублеты.
В основе главного стержня жгутика лежит аксонема – система параллельно ориентированных микротрубочек. Типичная аксонема представлена цилиндром, стенки которого образованы девятью дублетами микротрубочек; вдоль оси аксонемы тянутся две одиночные микротрубочки.
По мере приближения к кончику дублеты постепенно утрачивают одну из двух микротрубочек, а затем исчезают полностью. Заканчивается жгутик двумя центральными микротрубочками, покрытыми мембраной.
Изгибание жгутика происходит за счет изменения расстояния между дублетами микротрубочек или между одиночными микротрубочками. При этом расходуется энергия АТФ.
У ряда организмов обнаружены некоторые отклонения от типичной организации жгутиков: центральные трубочки или отсутствуют, или имеется лишь одна. У некоторых групп эукариот жгутики и реснички отсутствуют (покрытосеменные растения, нематоды, членистоногие, часть одноклеточных гетеротрофных протистов, водорослей и большинство голосеменных растений).
26. Рибосомы – это немембранные органоиды, обеспечивающие биосинтез белков с генетически обусловленной структурой.
Рибосомы в комплексе с внутриклеточными мембранами впервые выделил А. Клод (1940), их детальное описание сделал Дж. Палладе (1955). В 1956-1958 гг. рибосомы были выделены в чистом виде, а Р.Б. Робертс (1958) предложил сам термин «рибосома». В 1955-1959 гг. было доказано, что на рибосомах синтезируются полипептиды. Изучение структуры рибосом практически завершилось в 1980-е гг.
Рибосомы - аппарат синтеза белка и полипептидных молекул. Каждая рибосома состоит из малой и большой субъединиц. Каждая субъединица рибосомы состоит из рРНК и специфических белков, которые образуются в ядрышке. Сборка субъединиц в единую рибосому осуществляется в цитоплазме. В эукариотической клетке часть цитоплазматических рибосом функционирует в цитоплазматическом матриксе, а часть – на поверхности гранулярной эндоплазматической сети. При биосинтезе белка обычно образуются полисомы – комплексы из одной молекулы иРНК (мРНК) и связанных с ней десятков рибосом. Рибосомы, связанные с микротрабекулами, синтезируют белки для внутренних нужд клетки (белки-ферменты, структурные белки), прикрепленные к ЭПР синтезируют белки "на экспорт".
В одной клетке содержится несколько десятков тысяч рибосом. Однако в клетках, ведущих интенсивный биосинтез белков, число рибосом может увеличиваться до сотен тысяч. Большая часть рибосом эукариотической клетки находится в цитоплазме, меньшая часть – в митохондриях и пластидах (у растений).
Рибосомы эукариотической клетки имеют размеры 25×20×20 нм; прокариотической клетки – 20×17×17 нм. Рибосомы митохондрий и пластид по своей структуре сходны с рибосомами прокариотических клеток.
В малой субъединице рибосом содержится 1 молекула рРНК, а в большой – 3 (в эукариотических клетках), или 2 (в прокариотических клетках). Целостная прокариотическая рибосома содержат около 55 белковых молекул, а эукариотическая – около 100.
27.Клеточный центр - цитоцентр, центросома, центриоли. В неделящейся клетке клеточный центр состоит из двух основных структурных компонентов:
диплосомы;
центросферы.
Диплосома состоит из двух центриолей - материнской и дочерней, расположенных под прямым углов друг к другу. Каждая центриоль состоит из микротрубочек, образующих структуру в виде полого цилиндра (диаметром 0,2 мкм, длиной 0,3-0,5 мкм). Микротрубочки с помощью "ручек" объединяются в триплеты (по три трубочки), образуя 9 триплетов.
Центросфера - бесструктурный участок гиалоплазмы вокруг диплосомы, от которого радиально отходят микротрубочки (лучистая сфера).
Функции клеточного центра :
образование веретена деления в профазе митоза;
положение центриолей в некоторых эпителиальных клетках предопределяет их полярную дифференцированность;
участие в формировании микротрубочек клеточного каркаса;
В начале интерфазы в клетке имеется одна диплосома. В S-периоде интерфазы происходит удвоение центриолей: материнская и дочерняя центриоли расходятся, и у каждой центриоли закладывается новая центриоль. В результате образуется две диплосомы на клетку.
28. Эндоплазматическая сеть (ЭПС ), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы замкнутой внутриклеточной мембраной.
ЭПС открыли К. Портер, А. Клод и Е.Фулман (1945 г.) с помощью электронного микроскопа.
Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) имеется у всех эукариот и существует в виде двух типов: гранулярного (шероховатого) эндоплазматического ретикулума и агранулярного (гладкого) эндоплазматического ретикулума. Мембраны эндоплазматического ретикулума тесно связаны с ядерной оболочкой, внутренние полости цистерн и трубочек эндоплазматического ретикулума связаны с перинуклеарным пространством.
Основной функцией ЭПС является биосинтез и транспортировка различных веществ . От цистерн и трубочек ЭПС отшнуровываются одномембранные мелкие пузырьки, дальнейшая судьба и функции которых зависят от их содержимого.
Шероховатая ЭПС (гранулярный ЭПР ) представлен системой плоских цистерн, канальцев или отдельных везикул, на поверхности которых расположены рибосомы.
Функции гранулярной эндоплазматической сети:
синтез белков, предназначенных для выведения из клетки («экспортные белки");
отделение (сегрегация) синтезированного продукта от гиалоплазмы;
конденсация и модификация синтезированного белка;
транспорт синтезированных продуктов в цистерны комплекса;
синтез клеточных мембран.
Синтезированные полипептиды поступают в полость ретикулума через специальные поры – каналы, контролируемые специфическими белками–рецепторами. В полости гранулярного ЭПР полипептиды модифицируются: отщепляется начало полипептидной цепи, образуются белковые гранулы, полипептиды образуют комплексы с другими веществами и т.д.
29. Гладкая ЭПС (агранулярный ЭПР ) образована системой разветвленных трубочек. В полости агранулярного ЭПР происходит биосинтез липидов и полисахаридов . В агранулярном ретикулуме сократимых клеток происходит накопление ионов кальция, а в агранулярном ретикулуме печени происходит детоксикация ядовитых веществ.
Функции гладкой эндоплазматической сети:
участие в синтезе гликогена;
синтез липидов;
дезинтоксикационная функция - нейтрализация токсических веществ.
В цитоплазме могут быть обе разновидности эндоплазматической сети, но обычно преобладает одна форма, что и обуславливает функциональную специфичность клетки. Следует помнить, что названные две разновидности являются не самостоятельными формами эндоплазматической сети, так как можно проследить переход гранулярной эндоплазматической сети в гладкую и наоборот.
30. Комплекс Гольджи (аппрарат Гольджи, пластинчатый комплекс, сетчатый аппарат) – это система плоских цистерн и временных вакуолей. Назван в честь К. Гольджи, который в 1898 г. обнаружил его в нервных клетках.
Основой аппарата Гольджи является диктиосома – стопка уплощенных одномембранных цистерн. Количество диктиосом в клетке может достигать 20. Если диктиосомы расположены независимо друг от друга, то такая структура аппарата Гольджи называется диффузной. Если диктиосомы связаны между собой каналами в единую трехмерную систему, то такая структура называется сетчатой.
В зоне аппарата Гольджи наблюдается множество мелких вакуолей. Часть вакуолей имеет ретикулярное происхождение, то есть они образуются путем отшнуровывания от эндоплазматического ретикулума. Другая часть вакуолей (обычно более крупных) образуется путем отшнуровывания от цистерн аппарата Гольджи.
В цистернах аппарата Гольджи завершается модификация экспортных белков. От аппарата Гольджи отшнуровываются секреторные вакуоли и первичные лизосомы.
Функции комплекса Гольджи:
транспортная - выводит из клетки синтезированные в ней продукты;
конденсация и модификация веществ, синтезированных в гранулярной эндоплазматической сети;
образование лизосом;
участие в обмене углеводов;
синтез молекул, образующих гликокаликс плазмалеммы;
синтез, накопление и выведение муцина (слизи);
У одноклеточных организмов расширенные цистерны аппарата Гольджи образуют сократительные вакуоли. В передней части сперматозоидов расширенная цистерна аппарата Гольджи образует акросому, которая содержит литические ферменты, растворяющие оболочки яйцеклетки.
31. Лизосомы – это одномембранные пузырьки диаметром 0,1...0,5 мкм, содержащие гидролитические ферменты (протеазы, нуклеазы, липазы и кислые фосфатазы). Открыты биохимиком К.Де Дювом (1955). Представляют собой тельца, ограниченные липидной мембраной и содержащие электронноплотный матрикс, состоящий из набора гидролитических белков-ферментов (50 гидролаз), способных расщеплять любые полимерные соединения (белки, липиды, углеводы и их комплексы) на мономерные фрагменты. Маркерным ферментом лизосом является кислая фосфатаза.
Функция лизосом - обеспечение внутриклеточного пищеварения, то есть расщепления как экзогенных, так и эндогенных веществ.
Классификация лизосом:
первичные лизосомы - электронноплотные тельца;
вторичные лизосомы - фаголизосомы, в том числе аутофаголизосомы;
третичные лизосомы или остаточные тельца.
Первичные лизосомы образуются при отшнуровывании от периферической части аппарата Гольджи. Их размеры очень малы (около 0,1 мкм). Первичные лизосомы сливаются с фагосомами (фагоцитарными вакуолями), образуя вторичные лизосомы (пищеварительные вакуоли). Вторичные лизосомы могут сливаться между собой. Вещества, поглощенные клеткой, подвергаются гидролизу, продукты которого через мембрану вторичной лизосомы поступают в цитоплазматический матрикс. Лизосома, содержащая непереваренные вещества, превращается в остаточное тельце . Остаточные тельца выводятся из клетки путем экзоцитоза или остаются в ее составе вплоть до гибели клетки.
Первичные лизосомы могут изливать свое содержимое за пределы клетки (при внеклеточном пищеварении) или превращаться в автолизосомы. Автолизосомы (фагосомы) образуются при слиянии первичных лизосом и отработанных внутриклеточных структур: фрагментов эндоплазматической сети, митохондрий, пластид, рибосом, включений и т.д. Автолизосомы выполняют функцию внутриклеточных чистильщиков, их количество возрастает при повреждении клеток, при стрессах, при различных генетических и инфекционных заболеваниях.
32. Вакуоли растительных клеток – это заполненные жидкостью крупные одномембранные полости. Первично вакуоли образуются при слиянии мелких пузырьков, отшнуровывающихся от эндоплазматической сети. В ходе функционирования вакуолей в их состав могут включаться пузырьки, отшнуровывающиеся от аппарата Гольджи. Мембрана крупных вакуолей имеет собственное название – тонопласт . Содержимое вакуолей называется клеточным соком . В состав клеточного сока входят неорганические соли, пигменты, растворимые углеводы, органические кислоты, некоторые белки.
Функции вакуолей разнообразны: регуляция водно-солевого режима, накопление пигментов (например, антоциана), накопление алкалоидов, таннидов, латекса, минеральных солей, некоторых отходов жизнедеятельности.
33. Митохондрии – двумембранные органоиды, обеспечивающие синтез АТФ. наиболее. Впервые обнаружены в виде гранул в мышечных клетках в 1850 году, более детально описаны1882 г. немецкими гистологами В. Флеммингом в 1882 г. и Р. Альтманом в 1894 г.
По своему строению они представляют собой овальные, округлые, вытянутые или разветвленные тельца, но преобладают овально-вытянутые. Число митохондрий в клетке непостоянно. В клетке их содержится в количестве от нескольких сот до 1-2 тысяч; они занимают 10-20 % её внутреннего объёма. Сильно варьируют так же размеры (от 1 до 70 мкм). При этом ширина их относительно постоянна (0,5-1 мкм). Митохондрии способны изменять форму и перемещаться.
Ультраструктура митохондрий. Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран; между ними - межмембранное пространство шириной 10-20 нм, представляющее собой единый замкнутый объём. На некоторых участках наружная и внутренняя мембраны митохондрии слипаются, формируя участки, через которые в матрикс митохондрии поступают белки, синтезированные в цитозоле и имеющие специфические сигнальные пептиды.
Ограниченное внутренней мембраной пространство называется матриксом . В матриксе содержится большая часть ферментов, участвующих в цикле Кребса, протекает окисление жирных кислот, располагаются митохондриальные ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки - кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности и, например, в клетках печени составляет около трети всех клеточных мембран. В некоторых клетках (клетки коркового вещества надпочечника) внутренняя мембрана образует не складки, а трубочки - трубчато-везикулярные кристы.
Характерной чертой состава внутренней мембраны митохондрий является присутствие в ней кардиолопина - особого фосфолипида, содержащего сразу четыре жирные кислоты и делающего мембрану абсолютно непроницаемой для протонов. Ещё одна особенность внутренней мембраны митохондрий - очень высокое содержание белков (до 70 % по массе), представленных транспортными белками, ферментами дыхательной цепи, а также крупными АТФ-синтетазными комплексами.
Наружная мембрана митохондрий отделяет митохондрию от цитоплазмы, замкнута сама на себя и не образует каких-либо впячиваний. Также наружная мембрана имеет маленькие отверстия, образованные специальным каналообразующим белком - порином, через которые могут проникать небольшие молекулы и ионы массой до до 5 кДа. Кроме того, для наружной мембраны характерно присутствие ферментов: монооксигеназы, ацил-СоА-синтетазы и фосфолипазы А 2 . Внутренняя мембрана таких отверстий не имеет; на ней, на стороне, обращенной к матриксу, располагаются особые молекулы АТФ-синтетазы. При прохождении через них протонов происходит синтез АТФ. В основании частиц, заполняя собой всю толщу мембраны, располагаются компоненты дыхательной цепи.
Наружная и внутренняя мембраны в некоторых местах соприкасаются, там находится специальный белок-рецептор, способствующий транспорту митохондриальных белков, закодированных в ядре, в матрикс митохондрии. В матриксе митохондрии находятся ферментные системы окисления пирувата, а также ферменты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса). Кроме того, здесь же находится митохондриальная ДНК и собственный белоксинтезирующий аппарат митохондрии.
Функции митохондрий – образование энергии в виде АТФ. Источником образования энергии в митохондрии (ее «топливом») является пировиноградная кислота (пируват), которая образуется из углеводов, белков и липидов в гиалоплазме. Окисление пирувата происходит в митохондриальном матриксе в цикле трикарбоновых кислот, а на кристах митохондрий осуществляется перенос электронов, фосфорилирование АДФ и образование АТФ. Образующаяся в митохондриях и, частично, в гиалоплазме АТФ является основной формой энергии, используемой клеткой для выполнения различных процессов.
Гипотезы происхождения митохондрий. Существует точка зрения, что митохондрии в историческом развитии вначале представляли собой самостоятельные прокариотические организмы, а затем внедрились в цитоплазму клеток, где и ведут автономное существование. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что в митохондриях имеется самостоятельный генетический аппарат (митохондральная ДНК) и синтетический аппарат (митохондриальные рибосомы). ДНК митохондрий наследуются почти исключительно по материнской линии. Каждая митохондрия имеет несколько участков нуклеотидов в ДНК, идентичных во всех митохондриях (то есть в клетке много копий митохондриальных ДНК), что очень важно для митохондрий, неспособных восстанавливать ДНК от повреждений (наблюдается высокая частота мутаций). Мутации в митохондриальной ДНК являются причиной целого ряда наследственных заболевааний человека.
34. Хлоропласты (греч. chloros - зеленый) - основная форма пластид. Они осуществляют фотосинтез. У растений хлоропласты содержатся не только в мезофилле, но и в клетках коровой паренхимы, флоэмы.
Морфология и ультраструктура хлоропластов. Форма, число, расположение в клетке хлоропластов весьма разнообразны. У зеленых водорослей может быть один хлоропласт на клетку, у эвгленовых и динофлагеллят молодые клетки содержат от 50 до 80 хлоропластов, старые - 200-300. Хлоропласты водорослей могут быть чашевидными, лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми и т.д.
В клетках разных растений содержится от 10 до 30 хлоропластов. В гигантских клетках палисадной ткани махорки их обнаружено около тысячи.
Хлоропласты растений представляют собой линзовидные образования, ширина которых составляет 2 - 4 мкм, длина - 5 мкм и более. Хлоропласт окружен двумя мембранами, которые разделены узким межмембранным (перипластидным) пространством шириной около 20 - 30 нм. Наружная мембрана обладает высокой проницаемостью, внутренняя - менее проницаема и несет специальные транспортные белки. Внутренняя мембрана окружает большую центральную область - строму .
Строма хлоропласта содержит разнообразные ферменты, рибосомы, ДНК и РНК. В строме хлоропластов располагаются небольшие мембранные мешочки – тилакоиды. Мембрана тилакоидов включает в свой состав пигмент-белковые комплексы, прежде всего основной пигмент растений - хлорофилл, существующий в нескольких формах, каротиноиды, из которых наиболее обычны каротины и ксантофиллы. Кроме того, в тилакоидную мембрану включены компоненты электрон-транспортных цепей. Внутренние полости тилакоидов создают внутренний компартмент хлоропласта - тилакоидное пространство . Тилакоиды образуют стопки - граны, в одной стопке от нескольких штук до 50 и более тилакоидов. Размер гран в зависимости от числа тилакоидов в них может достигать 0,5 мкм, в этом случае они доступны для наблюдений с помощью светового микроскопа. На один хлоропласт приходится 40 - 60 гран. Тилакоиды в гранах располагаются на расстоянии около 20 нм. В состав гран кроме тилакоидов входят участки тилакоидов стромы.
У водорослей кроме хлорофилла и каротиноидов присутствуют: фикоцианин, фикоэритрин, фукоксантин, часто маскирующие основную зеленую окраску.
Еще одна особенность строения хлоропластов водорослей, - присутствие в них пиреноидов (греч. pyrenoideus - имеющий вид косточки). Это плотное образование белковой природы, вокруг которого концентрируется крахмал. Пиреноиды характерны для хлоропластов зеленых водорослей.
Функция хлоропластов - фотосинтез, образование органических веществ из диоксида углерода и воды за счет энергии солнечного света. Разнообразные реакции, протекающие при фотосинтезе, можно разделить на две большие группы. Первая - это реакции фотосинтетического переноса электронов, или световые реакции. Вторая - реакции фиксации углерода, или темповые реакции . Световые реакции осуществляются в тилакоидах. Темновые реакции происходят в строме хлоропласта.
Количество хлоропластов в клетке поддерживается двумя способами: путем деления и за счет преобразования лейкопластов. В ходе этого процесса усложняется внутренняя ламеллярная структура пластиды, возникают граны, увеличиваются их число и размер. Одновременно увеличиваются размеры пластиды.
Лейкопласты (греч. leucos - белый) - бесцветные пластиды, содержащиеся в клетках органов растений, лишенных окраски. Часто это запасающие органы и ткани. Лейкопласты представляют собой округлые образования, наибольший размер которых составляет 2 - 4 мкм. Они окружены оболочкой, состоящей из двух мембран, внутри которой находится белковая строма. Строма лейкопластов содержит небольшое число пузырьков и плоских цистерн - ламелл. Основная функция лейкопластов – вторичный синтез веществ.
Лейкопласты способны превращаться в хлоропласты, процесс их развития связан с увеличением размеров, усложнением внутренней структуры и образованием зеленого пигмента - хлорофилла. Такая перестройка пластид происходит, например, при позеленении клубней картофеля. Лейкопласты способны также переходить в хромопласты, например в корнеплоде моркови. В некоторых тканях, таких, как эндосперм зерновки злаков, в корневищах и клубнях лейкопласты превращаются в хранилище запасного крахмала - амилопласты. Гранулы крахмала полностью заполняют всю его полость.
Процесс развития различных пластид представляет собой монотропно направленный ряд, т.е. идущий в одном направлении:
лейкопласт → хлоропласт → хромопласт
Онтогенетические переходы одной формы в другую необратимы; хромопласт не может сформировать ни хлоропласта, ни лейкопласта. Точно так же хлоропласт не может вернуться в состояние лейкопласта.
Хромопласты - желто-оранжевые пластиды. Они имеют овальную, ромбовидную или заостренную в виде полумесяца форму. Образуются из хлоропластов, при деградации последних, реже – из лейкопластов, минуя стадию зеленых пластид, как в корне моркови.
Роль хромопластов в клетке неясна. Но для растительных организмов в целом эти пластиды играют важную биологическую роль. Органы растений, в которых прекращаются процессы фотосинтеза, становятся привлекательными для насекомых, птиц, других животных, которые опыляют растения и распространяют плоды и семена. При осеннем пожелтении листьев разрушение хлоропластов и образование хромопластов приводит к утилизации белков и азотсодержащих соединений, которые перед листопадом оттекают в другие органы растения.
36. Пластиды (греч. plastides - созидающие, образующие) - это двумембранные органоиды, встречающиеся у фотосинтезирующих эукариотических организмов - растений, одноклеточных и многоклеточных водорослей. У растений существует комплекс различных пластид, отличающихся строением и функциями.
Всем пластидам свойствен ряд общих черт. Они имеют свой генетический аппарат и окружены оболочкой, состоящей из двух элементарных мембран. Все пластиды развиваются из пропластид. Пропластиды представляют собой мелкие органоиды, присутствующие в клетках меристемы, судьба которых определяется потребностями дифференцированных клеток.
Выделяют три основных типа пластид: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Все они представляют собой генетически связанный ряд.
Происхождение пластид. Биохимические данные дают основания считать, что хлоропласты - это потомки фотосинтезирующих цианобактерий, ко¬торые были захвачены путем эндоцитоза свободноживущими эукариотическими клетками и перешли к симбиозу с ними. Генетический аппарат хлоропластов и аппарат белкового син¬теза хорошо изучены как у растений, так и у водорослей. Следует подчеркнуть, что гены хлоропластов у растений, имею¬щих даже отдаленное родство, практически одинаковы и обнару¬живают большое сходство с бактериальным геномом. Это рассмат-ривается как одно из убедительных доказательств теории эндосимбионтов. В частности, ДНК хлоропластов кольцевая, как у бак¬терий, и включает около 120 генов, что существенно меньше, чем в бактериальной клетке. Белки, кодируемые в хлоропластах, очень похожи на бактериальные, а некоторые группы генов с близ¬кими функциями организованы одинаково как в хлоропластах растений, так и в кишечной палочке, и у цианобактерий. Анализ нуклеотидного состава ДНК хлоропластов печеночного мха и табака показал их почти полное сходство. По-видимому, геном хлоропластов остается почти неизменным по меньшей мере несколько сотен миллионов лет, именно столько лет назад разо¬шлись эволюционные пути этих ветвей живых организмов. Белоксинтезирующий аппарат хлоропластов также близок к бактериальному. Рибосомы пластид типа 70 S, как у бактерий, и, более того, рибосомы хлоропластов могут использовать тРНК бак¬терий при синтезе белка.
38. Ядро клетки – это место хранения, воспроизведения и начальной реализации наследственной информации в эукариотической клетке.
Впервые ядро клетки зарисовал Ф. Фонтана (1781 г.), затем Я. Пуркинье (1825 г.), но только Р. Браун (1831-1833 гг.) дал ему название nucleus и доказал, что ядро имеется во всех растительных и животных клетках. В 1833 г. Р. Броун опубликовал результаты своих микроскопических наблюдений над орхидеями. В их клетках он обнаружил и описал постоянные шаровидные структуры, которые обозначил термином «ядро» (греч. karion - ядро, лат. nucleus - ядро). Позднее ядра были найдены во всех эукариотических клетках. Объем ядра составляет около 10 % общего объема клетки.
Ядро может иметь различную форму: округлую, эллипсоидальную, продолговатую (палочковидную, нитевидную), сегментированную. Например, в зернистых лейкоцитах ядро подразделяется на сегменты (сегментоядерные лейкоциты).
Как правило, в клетке имеется одно ядро. Однако известны многоядерные клетки: например, инфузории-туфельки имеют два ядра (макро- и микронуклеус), а в клетках других низших эукариот может содержаться несколько десятков и сотен ядер. Локализуется ядро обычно в центре клетки, но в клетках эпителиальных тканей ядра нередко сдвинуты к базальному полюсу.