Митохондрии. Органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыхания и запасающие для клетки энергию в виде АТФ (т. е. в такой форме, в которой энергия доступна для использования во всех процессах клетки, требующих затрат энергии), имеют название "митохондрии". Митохондрии встречаются практически во всех клетках эукариот, за исключением некоторых паразитических простейших и эритроцитов млекопитающих. Количество митохондрий в клетке варьирует от единиц (сперматозоиды, некоторые водоросли и простейшие) до тысяч. Особенно много митохондрий в тех клетках, которые нуждаются в больших количествах энергии (у животных - клетки печени, мышечные клетки). Чаще всего митохондрии имеют шарообразную, овальную или палочковидную формы (рис. 34), но у некото-рых грибов описаны гигантские разветвленные митохондрии, в нейронах - нитевидные митохондрии. Несмотря на разнообразие формы, все митохондрии имеют единый план строения. Они образованы двумя мембранами. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные выступы и перегородки - кристы, имеющие большую -поверхность. На кристах и происходят процессы клеточного дыхания, необходимые для синтеза АТФ.
Только митохондрии и пластиды, в отличие от других органоидов клетки, имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую их самовоспроизводство. ДНК митохондрии имеет форму замкнутого кольца, как у прокариот. В митохондриях также имеется собственная РНК и особые рибосомы. Если клетке предстоит деление или она интенсивно расходует энергию, митохондрии начинают делиться и их число возрастает. Если же потребность в энергии снижена, то число митохондрий в клетках заметно уменьшается.
Пластиды. Органоиды, характерные только для растительных клеток, - это пластиды. (Исключение составляют некоторые жгутиковые простейшие, такие как эвглена зеленая и вольвокс.) Так же как митохондрии, они имеют двумембранную структуру и собственный генетический аппарат. Пластиды подразделяют на хлоропласты, содержащие хлорофилл; хромопласты, содержащие красные, оран-
Рис. 34. Строение митохондрии: А - расположение в клетке; Б - схема строения; В - электронная фотография участка митохондрии
жевые и фиолетовые пигменты, и лейкопласты, бесцветные, выполняющие в основном запасающие функции. Под воздействием яркого света лейкопласты начинают вырабатывать зеленый пигмент хлорофилл и становятся хлоропластами. Поэтому, кстати, зеленеют на свету клубни картофеля.
В клетках листьев растений осенью хлорофилл разрушается, и окраску листьев начинают определять другие пигменты - каротиноиды и антоцианы. Поэтому листья осенью окрашиваются в желтый, красный или оранжевый цвет.
В клетке листа обычно содержится несколько десятков хлороплас-тов (20-100 штук). Они имеют форму двояковыпуклых линз, их размер примерно 5x10 мкм. Под наружной гладкой мембраной находится внутренняя, складчатая. Из ее складок формируются плоские мешочки, называемые тилакоидами (рис. 35), а между тилакоидами располагается внутренняя среда хлоропласта - строма. Часто тила-коиды собираются в стопки, которые называются граны.
Хлоропласты - органоиды фотосинтеза. Реакции фотосинтеза, связанные с получением энергии за счет света (световая фаза), проте-
за Биология. 10-11 кл.
кают на мембранах тилакоидов, а реакции использования запасенной энергии для синтеза органических веществ (темновая фаза) - в стро-ме пластид. По-видимому, пластиды, так же как и митохондрии, имели свободноживущих предков, причем считается, что этими предками пластид были древние цианобактерии.
Органоиды движения. Многие клетки способны к движению, причем механизмы двигательных реакций могут быть различными. Выделяют амебоидное (амебы, лейкоциты), ресничное (инфузория-туфелька, клетки мерцательного эпителия дыхательных путей), жгутиковое (сперматозоиды, эвглена зеленая) и мышечное виды движения.
Жгутик всех эукариотических клеток имеет длину около 100 мкм. На поперечном срезе можно увидеть, что по периферии жгутика расположены 9 пар микротрубочек, а в центре - 2 микротрубочки.
Все пары микротрубочек связаны между собой. Белок, осуществляющий это связывание, меняет свою конформацию за счет энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ. Это приводит к тому, что пары микротрубочек начинают двигаться друг относительно друга, жгутик изгибается и клетка начинает движение. Таков же механизм движения ресничек, длина которых составляет всего 10-15 мкм. Обычно у одной клетки бывает только один жгутик, а ресничек может быть очень много, и все их движения скоординированы, чем и обеспечивается движение клетки. Например, на поверхности одноклеточной инфузории-туфельки насчитывается до 15 ООО ресничек, с помощью которых она может передвигаться со скоростью 3 мм/с. На каждой клетке ресничного эпителия, выстилающего верхние дыхательные пути, насчитывается до 250 ресничек.
Митохондрии. Пластиды. Тилакоиды. Граны. Строма. Органоиды движения.
1. Сколько митохондрий может содержаться в различных клетках?
2. Почему ДНК митохондрий наследуется только по линии матери?
3. Какую функцию выполняют лейкопласты?
4. Какое строение имеет хлоропласт?
5. В каких частях хлоропластов протекают реакции световой фазы фотосинтеза?
Приведите примеры различных видов движения клеток. Сравните механизм движения у разных видов клеток.
Наличие в митохондриях кольцевой ДНК, их способность к делению, а также отсутствие митохондрий в клетках прокариот позволили выдвинуть гипотезу о том, что предки митохондрий были свободноживущими прокариотами, ставшими затем паразитами (или жертвами) эукариотических клеток. Со временем они пре-вратились в симбионтов всех клеток эукариот, обеспечивая их энергией. У млекопитающих митохондрии наследуются только по линии матери, так как все митохондрии будущего организма содержатся в яйцеклетке, а при оплодотворении из сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки проникает только ядро. Поэтому, анализируя митохондриальную ДНК, можно проследить родственные связи по линии матери.
У одной из самых древних групп растений - водорослей в каждой клетке обычно находится всего по одному большому органоиду - хроматофору. У хламидомонады хроматофор чашевидный, у спирогиры - спиральный.
Клетки, имеющие жгутики, могут двигаться либо жгутиком вперед, либо жгутиком назад. Например, у эвглены зеленой жгутик расположен на переднем конце клетки.
|