ПластидыЦитоплазма – внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра. В цитоплазме протекает основная часть обменных процессов организма. В ее состав входят следующие органоиды (органеллы): мембранные – эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, лизосомы; немембранные – рибосомы и клеточный центр. Органоиды – жизненно важные, постоянные составные части цитоплазмы.



В цитоплазме содержатся также и непостоянные структуры, которые то появляются, то исчезают в процессе жизнедеятельности. Их называют включениями. Это могут быть растворы питательных веществ, капельки жира, пигментные гранулы или зерна крахмала. Пространство между органоидами заполнено цитозолем – вязким раствором солей и органических веществ, свободно перемещающихся из одной части клетки в другую. Цитозоль обеспечивает взаимодействие составных частей клетки и содержит:
воды 75-80%
белков и аминокислот 10-12%
углеводов 4-6%
липидов 2-3%

Цитоплазму пронизывают тонкие белковые трубочки и Нити, составляющие цитоскелет клетки. Элементы цитоскелета связаны с наружной мембраной клетки, мембранами органоидов и ядра. Благодаря цитоскелету клетки имеют определенную форму. Микротрубочки способны изменять свое положение, удлиняться и укорачиваться, придавая цитоскелету пластичность. Цитоскелет амеб и лейкоцитов крови настолько мобилен, что позволяет им осуществлять фагоцитоз, образовывать ложноножки и пр.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) 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 ше- роховатый 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 отношени 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. 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 хоро- шо 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

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. 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.


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. Хлорофилл разрушается, и в листьях ста- новятся видны каротиноиды, всегда присутствующие, но летом замаскированные хлорофиллом. В некоторых растениях, например, в моркови, лейкопласты превращаются в хромопласты. Все эти превращения происходят только в одном направлении, необратимо.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+