Урок "Двумембранные органоиды клетки"

Строение клеток эукариот: мембранные органоиды

Мембранные органоиды могут иметь одну или две мембраны, которые сходны по строению с плазматической мембраной.

Одномембранные органоиды

Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Представляет собой систему трубочек и канальцев, пронизывающих всю клетку. На мембранах могут располагаться рибосомы (шероховатая ЭПС), на гладкой ЭПС- рибосом нет. Ферменты гладкой ЭПС участвуют в синтезе различных фосфолипидов, а так◻же жирных кислот и стероидов — половых гормонов. Именно поэтому в клетках печени и надпочечников, где в основном и происходит синтез этих веществ, преобладает гладкая ЭПС. Гладкая ЭПС также участвует в синтезе углеводов.

*связывает органоиды между собой,

*обеспечивает транспорт веществ,

*на гладкой ЭПС - синтез углеводов, липидов,

*на шероховатей ЭПС — синтез белков, предназначенных для «экспорта» из клетки (поэтому она связана с комплексом Гольджи);

*делит клетку на отсеки – компартменты, которые не позволяет внутри клетки иметь изолированные участки, где идут определенные процессы, химические реакции.

Комплекс Гольджи. Строение: представляет собой стопку дисковидных полостей (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. Цистерны формируются из мембранных пузырьков, которые отсоединяются от ЭПС.

*накапливает и хранит вещества, поступившие из ЭПС

*модифицирует белки (придает белкам нужную структуру),

*формирует лизосомы,

*участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки — "экспортная система" клетки;

*участвует в создании мембран (в нем синтезируются гликолипиды мембраны).

Некоторые пузырьки комплекса Гольджи, встраиваются в мембрану клетки и возмещают потери плазматической мембраны, происходящие при эндоцитозах. Большое количество комплексов Гольджи содержат секреторные клетки желёз (они накапливают и выводят ферменты и гормоны белковой природы), в синапсах нейронов (нужны для выведения нейромедиаторов в синаптическую щель), в клетках зародышей (для образования лизосом, разрушающих временные ткани зародыша).

Лизосомы. Представляют собой небольшие одномембранные пузырьки овальной формы, наполненные пищеварительными ферментами.

*расщепляют с помощью ферментов биополимеры до мономеров в ходе подготовительного этапа энергетического обмена,

*переваривают попавшие в клетку бактерии,

*удаляют путём переваривания ненужные части клеток (автофагия),

*могут разрушать клетки и группы клеток (автолиз). Например, так рассасывается хвост головастика в ходе развития.

В норме мембрана лизосом непроницаема для ферментов. Первичной лизосомой называют отделившийся из комплекса Гольджи пузырек, наполненный ферментами. Ее ферменты находятся в неактивном состоянии. После слияния с фагосомой она становится вторичной лизосомой (или пищеварительной вакуолью). Среда из нейтральной превращается в кислую и это активизирует ферменты. После полного переваривания веществ среда внутри лизосомы снова становится нейтральной, и ферменты становятся неактивными.

Вакуоли. Одномембранные пузырьки, наполненные клеточным соком, с растворенными веществами (у растений) или разной жидкостью у животных (пищеварительные и сократительные вакуоли). Функции: *запасает воду и различные вещества (соли, кислоты, пигменты, сахара и др.), *регулирует водно-солевой обмен, *поддерживает тургорное давление,

*откладывает растворимые пигменты, определяющие окраску органов растения (цветов и плодов), *содержат гидролитические ферменты (как лизосомы), *участвуют в «захоронении» отбросов (конечных продуктов метаболизма). Только у растений есть крупная центральная вакуоль. У грибов тоже есть, но меньше размером, имеет каплевидную форму и служит для накопления и хранения воды.

Пероксисомы. Овальные органеллы, образуются из шероховатой ЭПС и комплекса Гольджи, живут 5-6 дней. По размеру в два-три раза больше, чем лизосомы. Функции: содержат фермент каталазу, который разрушает Н2О2 – пероксид водорода. Скорость действия каталазы очень велика. Это самый быстродействующий фермент. В клетках печени, где идет разрушение токсинов, их больше всего.

Везикулы. Мелкие пузырьки, отпочковываются из комплекса Гольджи и ЭПС. Функции: содержат вещества, полученные из ЭПС и комплекса Гольджи, и транспортируют их к мембране для «экспорта» из клетки.

Взаимосвязь и единство мембранных структур клетки. Одномембранные органоиды (ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли) построены из фосфолипидных мембран и тесно связаны с выполняемыми в клетке функциями. Эти органоиды образуют единую вакуолярную систему, элементы которой могут в случае необходимости перестраиваться и переходить друг в друга, используя универсальные свойства мембран.

Двумембранные органоиды

Митохондрии. Это спиральные, округлые, вытянутые органеллы, длина до 7 мкм, имеют две мембраны. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки- кристы. Эти складки увеличивают площадь её поверхности в небольшом объёме органоида, а большая поверхность способствует одновременному окислению большего количества органических веществ и синтезу молекул АТФ. Внутреннее пространство называется матрикс. В матриксе расположены кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, рибосомы (70S), содержится значительное количество ферментов, участвующих в процессах кислородного этапа энергетического обмена. Благодаря тому, что митохондрии могут сами размножаться, имеют собственные молекулы ДНК, собственные рибосомы, могут синтезировать свои белки, их относят к полуавтономным органоидам. Функции: синтезируют АТФ в ходе кислородного этапа энергетического обмена в результате окисления органических веществ (ПВК). На кристах идут процессы окислительного фосфорилирования (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот), в результате которых из АДФ восстанавливается (синтезируется) АТФ. При этом участвует фермент АТФ- синтетаза, молекулы-переносчики электронов и атомов водорода. В клетках, где идут процессы с большими затратами энергии (мышечные и нервные клетки, клетки печени) количество митохондрий всегда больше. У паразитических простейших, живущих в анаэробных условиях, митохондрии отсутствуют. Митохондрии подвижны и пластичны. Они перемещаются внутри цитоплазмы, могут изменять свою форму, сливаться друг с другом и вновь расходиться. Ориентация и движение митохондрий в клетке определяются микротрубочками. Их количество в клетках различно и с ростом клеток увеличивается в результате деления. Часть белков поставляются в митохондрии из цитоплазмы, так как в ДНК самих митохондрий имеется информация только о 30 белках. Это доказывает наличие их связи с ядром.

Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты). Эти органоиды характерны только для растительных клеток, имеют две мембраны, имеют особые мембранные структуры — тилакоиды с хлорофиллами, уложенные стопками в граны. В тилакоидах идут процессы световой фазы фотосинтеза. Внутренняя среда, окружающая тилакоиды, называется стромой. В строме содержатся собственные кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, рибосомы (70S), могут сами размножаться, поэтому являются полуавтономными органоидами. В хлоропластах в небольшом количестве имеются и каротиноиды- красный, оранжевый, жёлтый пигменты.

Хлоропласты могут превращаться в хромопласты, при этом зелёный пигмент разрушается, а количество каротиноидов увеличивается, в результате чего окраска листьев, цветков и плодов изменяется. Функции: хлоропластов- фотосинтез (используют энергию света для синтеза глюкозы из углекислого газа и воды) хромопластов- придают различную окраску листьям, цветам и плодам, что способствует привлечению к цветкам опылителей и распространителей плодов и семян животными; лейкопластов- запасающая (накапливают крахмал и другие вещества). В ходе фотосинтеза в строме идут циклические процессы синтеза глюкозы- цикл Кальвина.

1