Мембранные органеллы клетки строение и функции

Мембранные органеллы клетки (строение и функции)

Органоиды — постоянные, обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющие специфические функции.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)— одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПС. Мембраны с одной стороны связаны с цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной ядерной мембраной. Различают два вида ЭПС: 1) шероховатая (гранулярная), содержащая на своей поверхности рибосомы, и 2) гладкая (агранулярная), мембраны которой рибосом не несут.

Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую,

2) разделение цитоплазмы клетки на ( «отсеки»,

3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС),

4) синтез белка (шероховатая ЭПС),

Аппарат Гольджи, — одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков.

Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом.

Лизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятся собственно лизосомами. Лизосома может содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов

Функции лизосом: 1) внутриклеточное переваривание органических веществ, 2) уничтожение ненужных клеточных и неклеточных структур,

3) участие в процессах реорганизации клеток.

Вакуоли — одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ.. Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которые затем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну большую центральную вакуоль. Центральная вакуоль может занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоиды оттесняются при этом к клеточной оболочке.. Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком.

У одноклеточных животных есть еще сократительные вакуоли, выполняющие функцию осморегуляции и выделения.

Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды,

2) регуляция водно-солевого обмена,

3) поддержание тургорного давления,

4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ,

5) см. функции лизосом.

Митохондрии

Строение митохондрии:
1 — наружная мембрана;
2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК.

Форма, размеры и количество митохондрий чрезвычайно варьируют. По форме митохондрии могут быть палочковидными, округлыми, спиральными, чашевидными, разветвленными. Длина митохондрий колеблется в пределах от 1,5 до 10 мкм, диаметр — от 0,25 до 1,00 мкм. Количество митохондрий в клетке может достигать нескольких тысяч и зависит от метаболической активности клетки.

Митохондрия ограничена двумя мембранами. Наружная мембрана митохондрий гладкая, внутренняя образует многочисленные складки — кристы..Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы (5), участвующие в процессах синтеза молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом (3). В матриксе содержатся кольцевая ДНК (6), специфические иРНК, рибосомы .

Функции митохондрий: 1) синтез АТФ, 2) кислородное расщепление органических веществ.

Пластиды

Строение пластид: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — строма; 4 — тилакоид; 5 — грана; 6 — ламеллы; 7 — зерна крахмала; 8 — липидные капли.

Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид:

лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений,

хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов,

хлоропласты — зеленые пластиды.

Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Длина хлоропластов колеблется в пределах от 5 до 10 мкм, диаметр — от 2 до 4 мкм. Хлоропласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет сложную складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом .. Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет, называется граной .

Внутреннее пространство хлоропластов заполнено стромой . В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы

Функция хлоропластов: фотосинтез.

Лейкопласты. Форма варьирует (шаровидные, округлые, чашевидные и др.). Лейкопласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует малочисленные тилакоиды. В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы. Пигменты отсутствуют. Особенно много лейкопластов имеют клетки подземных органов растения (корни, клубни, корневища и др.).

Функция лейкопластов: синтез, накопление и хранение запасных питательных веществ.

Хромопласты. Ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя или также гладкая, или образует единичные тилакоиды. В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты , придающие хромопластам желтую, красную или оранжевую окраску. Хромопласты считаются конечной стадией развития пластид.

Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самым привлечение опылителей и распространителей семян..

Строение и функции ядра

Как правило, эукариотическая клетка имеет одно ядро, но встречаются двуядерные (инфузории) и многоядерные клетки (опалина). Некоторые высоко­специализи­рованные клетки вторично утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих, ситовидные трубки покрытосеменных).

Форма ядра — сферическая, эллипсовидная, бобовидная и др. Диаметр ядра — обычно от 3 до 10 мкм.

Строение ядра:
1 — наруж­ная мембрана; 2 — внут­ренняя мемб­рана; 3 — поры; 4 — ядрышко; 5 — гетеро­хроматин; 6 — эухро­матин.

Ядро отграничено от цитоплазмы двумя мембранами (каждая из них имеет типичное строение). Между мембранами — узкая щель, заполненная полужидким веществом. В некоторых местах мембраны сливаются друг с другом, образуя поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ей шероховатость, внутренняя мембрана гладкая.

Функции ядра: 1) хранение наследственной информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления, 2) регуляция жизнедеятельности клетки путем регуляции синтеза различных белков, 3) место образования субъединиц рибосом

Дата добавления: 2016-07-29; просмотров: 2559 | Нарушение авторских прав

Похожая информация:

1. E) деструкции фосфолипидов мембран клетки
2. Антигенная структура бактериальной клетки
3. Билет 47. Мутагенные факторы и их действие на генетический аппарат клетки. Комутагены. Понятие об антимутагенах, репарогенах и десмутагенах
4. Биофизика клетки, (лечебный и педиатрический факультеты), 2011 1 страница
5. Биофизика клетки, (лечебный и педиатрический факультеты), 2011 2 страница
6. Биофизика клетки, (лечебный и педиатрический факультеты), 2011 3 страница
7. Биофизика клетки, (лечебный и педиатрический факультеты), 2011 4 страница
8. Блок 1.4. Принцип временной организации клетки
9. БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ
10. В) клетки центральной нервной системы
11. ВЫРВИТЕСЬ ИЗ КЛЕТКИ СВОЕЙ ОГРАНИЧЕННОСТИ
12. Г. Рентгенография органов грудной клетки

Поиск на сайте:

Хлоропласты являются одним из видов пластид. Хлоропласты имеют зеленый цвет за счет преобладающего в них пигмента хлорофилла. Основная их функция — фотосинтез.

Количество данных органоидов в клетке варьирует. У некоторых водорослей в клетках содержится одни большой хлоропласт, часто причудливой формы. У высших растений их множество, особенно в мезофильной ткани листьев, где количество может достигать сотни штук на клетку.

У высших растений размер органоида около 5 мкм, форма округлая слегка вытянутая в одном направлении.

Хлоропласты в клетках развиваются из пропластид или путем деления надвое ранее существующих.

Строение хлоропласта

В строении хлоропластов выделяют внешнюю и внутреннюю мембраны, межмембранное пространство, строму, тилакоиды, граны, ламеллы, люмен.

Тилакоид представляет собой ограниченное мембраной пространство в форме приплюснутого диска. Тилакоиды в хлоропластах объединяются в стопки, которые называют гранами.

Мембранные органеллы

Граны связаны между собой удлиненными тилакоидами — ламеллами.

Полужидкое содержимое хлоропласта называется стромой. В ней находятся его ДНК и РНК, рибосомы, обеспечивающие полуавтономность органоида (см. Симбиогенез).

Также в строме находятся зерна крахмала. Они образуются при избытке углеводов, образовавшихся при фотосинтетической активности. Жировые капли обычно формируются из мембран разрушающихся тилакоидов.

Функции хлоропластов

Основная функция хлоропластов — это фотосинтез — синтез глюкозы из углекислого газа и воды за счет солнечной энергии, которая улавливается хлорофиллом. В качестве побочного продукта фотосинтеза выделяется кислород. Однако процесс этот сложный и многоступенчатый, при котором синтезируются и побочные продукты, использующиеся как в самом хлоропласте, так и в остальных частях клетки.

Основным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл. Он существует в нескольких разных формах. Кроме хлорофилла в фотосинтезе принимают участие пигменты каротиноиды.

Пигменты локализованы в мембранах тилакоидов, здесь протекают световые реакции фотосинтеза. Кроме пигментов здесь присутствуют ферменты и переносчики электронов. Хлоропласты стараются расположиться в клетке так, чтобы их тилакоидные мембраны находились под прямым углом к солнечному свету.

Хлорофилл состоит из длинного углеводного кольца и порфириновой головки. Хвост гидрофобен и погружен в липидный слой мембран тилакоидов. Головка гидрофильна и обращена к строме. Энергия света поглощается именно головкой, что приводит к возбуждению электронов.

Электрон отделяется от молекулы хлорофилла, который после этого становится электроположительным, т. е. оказывается в окисленной форме. Электрон принимается переносчиком, которые передает его на другое вещество.

Разные виды хлорофилла отличаются между собой несколько различным спектром поглощения солнечного света. Больше всего в растениях хлорофилла А.

В строме хлоропласта происходят темновые реакции фотосинтеза. Здесь находятся ферменты цикла Кальвина и другие.

Цитоплазма является внутренней средой клетки. В цитоплазме различают жидкую часть — цитозоль — и компактные структуры (органеллы и включения).

Включение — это переменные составляющие клеток. Ими могут быть резервные соединения (зерна крахмала, гранулы гликогена, капли жиров), продукты обмена веществ (кристаллы оксалата кальция у растений). Они могут появляться или исчезать в зависимости от характера функционирования клетки.

Органеллы — это постоянные цитоплазматические структуры, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции.

Важным компонентом цитозоля является цитоскелет — система белковых микро-трубочек и микронитей, пронизывающие всю цитоплазму и контактирующих с плазмалеммой и ядерной оболочкой.

Мембранные органеллы клетки

Цитоскелет поддерживает форму клетки, участвует в организации движений клетки, ее изменениях, обеспечивает перемещение органелл внутри клетки, процессы экзоцитоза и эндоцитоза. В клетках, способных к амебоидному движению, цитоскелет участвует в формировании ложноножек (псевдоподий).

Немембранные органеллы

С цитоскелетом связан клеточный центр (центросома), трехмерная модель которого показана на иллюстрации выше. Основными составляющими его являются две центриоли (короткие цилиндры из микротрубочек), расположенные под прямым углом друг к другу. Центросома размещается вблизи ядра, является центром организации микротрубочек цитоскелета и играет важную роль в делении клеток.

К немембранным органеллам относятся структуры, обеспечивающие движение клеток. Кроме упоминавшегося выше амебоидного типа, другие типы движения обеспечиваются специализированными структурами — жгутиками и ресничками, встроенными в плазмолемму и клеточную стенку (если она есть). Эти органеллы построены из микротрубочек, которые, изменяя свою структуру, осуществляют круговые движения. Они сходны по строению, но по сравнению с ресничками жгутики длиннее, а количество их — меньше.

Органеллы движения свойственны многим одноклеточным организмам, а также бывают в некоторых клетках многоклеточного организма (вспомните, какие организмы или клетки организма человека имеют жгутики или реснички). К немембранным органеллам также относятся рибосомы. Это небольшие тельца, состоящие из двух субъединиц. В состав этих органелл входят специальные рибосомные белки и рибосомальная РНК (рРНК). Рибосомы участвуют в синтезе белков.

Одномембранные органеллы

К одномембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы и вакуоли.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум — это совокупность мембранных трубочек и канальцев, пронизывающих цитоплазму. Различают гладкую (агранулярного типа) и шероховатую (гранулярную) ЭПС.

К мембранам шероховатой ЭПС с цитоплазматического стороны могут прикрепляться рибосомы, синтезирующие в полость трубочек белковые молекулы. Основной функцией этого типа ЭПС является участие в синтезе белков и транспортировки синтезированных веществ в мембранных пузырьках в комплекс Гольджи. Гладкая ЭПС обеспечивает синтез липидов, в частности стероидных веществ, обезвреживание некоторых токсичных веществ и депонирование ионов кальция. Последнее является важным для функционирования мышечных клеток.

Комплекс Гольджи (или аппарат Гольджи) — это сетчатое образование, является совокупностью плоских мембранных цистерн (мешочков), расположенных вблизи клеточного ядра. Комплекс Гольджи функционально соединен с ЭПС: мембранные пузырьки, отсоединяясь от цистерн ЭПС, транспортируют синтезированные белки в комплекс Гольджи. Последний осуществляет преобразование белковых молекул (образование гликопротеинов, липопротеинов и т.д.) и пакует их в мембранные пузырьки соответствии с функциональным назначением. Белки, экспортируемые из клетки (например, ферменты или гормоны) или же перемещаемые внутрь плазматической мембраны, размещаются в секреторных пузырьках. Ферменты, осуществляющие внутриклеточное пищеварение, пакуются в лизосомы, которые здесь образуются. В этой органелле также синтезируются полисахариды.

Лизосомы — мембранные органеллы в виде пузырьков, внутри которых содержатся ферменты, расщепляющие полимерные органические соединения в мономерные. Лизосомы разрушают компоненты чужеродных клеток, поглощенных в процессе фагоцитоза, а также отработанные «старые» клеточные компоненты. Последний процесс называется автофагией («самопоеданием»), и нарушение его приводит к развитию ряда заболеваний. Формируются лизосомы комплексом Гольджи.

Пероксисомы — мембранные органеллы в виде пузырьков, содержащих ферменты, в частности те, которые обеспечивают преобразование жиров или расщепления токсичного для клетки пероксида водорода до кислорода и воды.

Вакуоли — это большие мембранные полости, заполненные жидким содержимым. В зависимости от их строения и функций выделяют несколько типов таких органелл. Растительные клетки содержат большие клеточные вакуоли, внутреннее содержимое которых называется клеточным соком. Они участвуют в регуляции тургора, могут содержать пигменты, предоставляя частям растений окраску, хранить продукты обмена веществ. Пресноводные одноклеточные организмы содержат сократительные вакуоли, функция которых — выведение из клеток избыточной воды. Расщепление питательных веществ внутри некоторых клеток происходит в пищеварительных вакуолях, которые формируются с участием лизосом.

Двумембранные органеллы

Митохондрии — это органеллы овальной формы, содержащие две мембраны — внешнюю и внутреннюю. Внутренняя мембрана имеет многочисленные складки — кристы. Они необходимы для увеличения ее поверхности. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, называется митохондриальным матриксом. В митохондриях происходят основные процессы, которые обеспечивают клетку энергией и синтезируют молекулы АТФ. Клетки, в которых процессы жизнедеятельности происходят интенсивно (например, в скелетных мышцах), имеют большее количество митохондрий.

Пластиды — это двумембранные органеллы, присущие только растениям и некоторым одноклеточным организмам. Различают несколько типов пластид, имеющих свои особенности строения и функций. Наиболее распространенными являются хлоропласты — органеллы зеленого цвета, которые осуществляют фотосинтез. Внутри хлоропластов расположены плоские мембранные мешочки — тилакоиды. Именно с ними связаны основные реакции фотосинтеза. Бесцветные пластиды — лейкопласты обеспечивают запасания питательных веществ — крахмала, жиров и белков. А пластиды, окрашенные в цвета желто-красной части спектра, — хромопласты, которые определяют окраску лепестков, плодов, листьев и других частей растений.

Митохондрии и пластиды имеют общие особенности. Эти органеллы кроме двух-мембранной стенки содержат собственную наследственную информацию — кольцевую молекулу ДНК, а также аппарат синтеза белков (рибосомы, РНК). Однако для работы митохондрий и пластид необходимы некоторые белки, информация о которых содержится в ядерной ДНК. Митохондрии и пластиды не возникают из других мембранных структур клетки, а размножаются делением.

Органоиды клетки	Особенности строения	Функции
Митохондрии	Два слоя мембраны: наружная и внутренняя имеет выросты – кристы. Содержат собственные ДНК, РНК, рибосомы.	Синтез молекул АТФ – универсального источника энергии клетки. В митохондриях осуществляется кислородный этап клеточного дыхания.
Пластиды:   — Лейкопласты- Хлоропласты- Хромопласты	Два слоя мембраны: наружная и внутренняя имеет складки – граны, расположенные в виде стопок, на складках пузырьки – тилакоиды. Содержат собственные ДНК, РНК, рибосомы.
бесцветные	Накопление органических веществ (крахмала, масла, белков), могут превращаться хлоропласты и хромопласты
Зеленые	Фотосинтез, могут превращаться в хромопласты
Желтые, оранжевые, красные	Придают окраску цветкам, плодам, листьям

Хлоропласты и митохондрии ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней:

Строение хлоропласта: I —наружная мембрана; 2 — рибосомы; 3 — пластоглобулы; 4 — граны; 5 — тилакоиды; 6 — матрице; 7 —ДНК; 8 — внутренняя мембрана; 9 —межмембранное пространство

Все типы пластид генетически родственны друг другу, и одни их виды могут превращаться в другие: лейкопласты → хлоропласты → хромопласты.

Строение митохондрии: а — продольный разрез; 6 — схема трехмерного строения; 1 — внешняя мембрана; 2 — матрикс; 3 —межмембранное пространство; 4 — гранула; 5 —ДНК; 6 — внутренняя мембрана; 7 — рибосомы.

1. Митохондрии (от греч. mitos – нить, chondros – зернышко) находятся во всех эукариотических клетках, нет их прокариотических. Форма митохондрий – овальная, округлая, палочковидная, нитевидные.

Состав и строение митохондрии

Мембраны Матрикс

Внутреннее полужидкое

содержимое

Наружная Внутренняя

образует выросты — кристы

ДНК, РНК, белок, рибосомы

Кристы (от лат. crista – гребень) увеличивают площадь мембраны. Количество крист зависит от функциональной активности клетки. На кристах встроены ферменты, синтезирующие молекулы АТФ, то есть функция митохондрий – синтез молекул АТФ, которые являются универсальным источником энергии для всех процессов, происходящих в клетке. Митохондрии называют энергетическими органоидами клетки. Количество митохондрий в клетках зависит от энергетических затрат самой клетки и ее возраста. Много митохондрий в мышечных клетках и клетках печени, в молодых клетках.

Митохондрии содержат собственные молекулы ДНК, могут самостоятельно размножаться: новые митохондрии образуются путем деления имеющихся.

Характеристика и значение основных органелл клетки

Пластиды – это органоиды растительных клеток.

Пластиды

Лейкопласты — Хлоропласты Хромопласты

бесцветные зеленые оранжевые, желтые

(от греч. leukos – белый)(от греч. chloros – зеленый)(от греч. chroma – цвет)

Лейкопласты

Местонахождение Функции

в неосвещаемых частях растений накопление запасных органических

(пример – клубни картофеля) веществ (крахмал)

На свету в лейкоцитах образуется зеленый пигмент – хлорофилл. Лейкопласты превращаются в хлоропласты. Форма – уплощенные округлые.

Хлоропласты

Местонахождение Функции

листья растений, синтез АТФ,

покровы молодых стеблей синтез углеводов (фотосинтез)

Состав и строение

Мембраны Строма

Внутреннее полужидкое

содержимое

Наружная Внутренняя

образует складки — граны

(в виде стопок) ДНК, РНК, ферменты, рибосомы

На складках пузырьки — тилакоиды

пигмент – хлорофилл ферменты, синтезирующие АТФ

Хромопласты

Местонахождение Функции

цветки, плоды, стебли, листья привлечение насекомых и других животных,

которые способствуют опылению цветков

и распространению плодов и семян

Размножаются пластиды подобно митохондриям – делением, имеют собственные молекулы ДНК.

Дата публикования: 2014-12-08; Прочитано: 5857 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

Взаимодействие органелл растительной клетки в процессе биосинтеза белка.

Обмен веществ и энергии как основная функция организма.

Энергия, освобождающаяся в организме, используется не только на поддержание температуры тела и совершение внешней работы, но и на поддержание структуры и жизнедеятельности клеток и на процессы, связанные с их ростом и развитием.

Организм постоянно расходует различные вещества, расщепляющиеся в нем, и значительные количества энергии. Поэтому он нуждается в пище, содержащей сложные органические соединения, которые являются источником пластического материала и энергии.

Обмен веществ и энергии – совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии между организмом и окружающей средой.

Обмен веществ и энергии обеспечивает пластические и энергетические потребности организма, что достигается за счет извлечения энергии из поступающих в организм питательных веществ и преобразования ее в формы макроэргических (АТФ и др. молекулы) и восстановленных (НАДФ, 4 – никотинамид-амино-адениндинуклеотидфосфат) соединений. Их энергия используется для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения механической, химической, осмотической и электрических работ, транспорта ионов. В ходе обмена веществ в организм доставляется пластические вещества, необходимые для биосинтеза, построения и обновления биологических структур.

В обмене веществ и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов – анаболизм, основу которого составляют процессы ассимиляции, и катаболизм, в основе которого лежат процессы диссимиляции.

Основные этапы обмена веществ и их биологическое значение.

Процессы обмена веществ имеют свои характерные, специфические особенности.

Существуют общие закономерности, позволяющие выделить три этапа обмена веществ:

• переработку пищевых веществ в органах пищеварения;

• промежуточный обмен веществ;

• обрабатывание конечных продуктов метаболизма.

Первый этап – последовательное расщепление химических компонентов пищи в ЖКТ до низкомолекулярных структур и последующее всасывание образовавшихся простых химических продуктов в кровь или лимфу. Расщепление белков, жиров и углеводов происходит под влиянием специфических ферментов. Белки расщепляются пептидами до аминокислот, жиры – липазами до глицерина и жирных кислот, сложные углеводы – амилазами до моносахаридов.

Второй этап обмена веществ объединяет превращения аминокислот, моносахаридов, глицерина и жирных кислот. В процессе межуточного обмена происходит синтез белков, углеводов, жиров и их комплексов, а также дальнейшее аминокислот, глюкозы, глицерина и жирных кислот. Процесс межуточного обмена приводит к образованию немногих ключевых соединений, которые обуславливают перекрестную взаимосвязь между отдельными путями обмена веществ, а также между процессами синтеза и распада. Таким соединением например, является пировиноградная кислота – общий продукт распада углеводов, жиров и безазотистого остатка некоторых аминокислот, играющая роль связующего звена между углеводами, жирами и большинством аминокислот. Наряду с этим ПВК может служить продуктом для синтеза углеводов и жиров, а также участвовать в переаминировании аминокислот.

Процессы межуточного обмена веществ приводят к синтезу видоспецифических белков, жиров, углеводов и их комплексов – нуклеотидов, фосфолипидов и др., т.е. к образованию составных частей организма. Кроме того, эти процессы служат основным источником энергии. В организме человека и животных сохранение и использование энергии осуществляется путем превращения ее в энергию макроэргов.

Именно в АТФ аккумулируется 60-70% всей энергии, освобождающейся при межуточном обмене питательных веществ. И лишь 30-40% энергии, выделяющейся при окислении белков, жиров, углеводов, превращаются в тепловую энергию и выделяется из организма в процессе теплоэнергии.

Третий этап – заключается в образовании и выделении конечных продуктов обмена. Азотсодержащие продукты выделяются с мочой и калом и в небольших количествах через кожу. Углерод выделяется главный образом, в виде CO2 через легкие и частично – с мочой и калом.

Строение мембранных органелл.

Выделение «H» происходит преимущественно в виде воды через легкие и кожу, а также с мочой и калом. Таким же путем экскретируются минеральные соединения.

Главное в обмене веществ и превращении энергии — процессы, происходящие в клетке: поступление в клетку из окружающей среды веществ, с помощью энергии их преобразование и создание из них (синтез) определенных веществ клетки, затем окисление органических веществ до неорганических с освобождением энергии.

Пластический обмен — процесс усвоения организмом получаемых из окружающей среды веществ и накопления энергии. Энергетический обмен — окисление у большинства организмов органических веществ и расщепление их до неорганических — углекислого газа и воды с высвобождением энергии.

Значение обмена веществ: обеспечение организма необходимыми ему для построения своего тела веществами и энергией, освобождение его от вредных продуктов жизнедеятельности. Сходство пластического и энергетического обменов у животных и человека.

Пластический обмен.

Пластический обмен носит еще название анаболизма или ассимиляции и является совокупностью всех ферментативных биохимических реакций, в результате которых синтезируются биоорганические соединения. К пластическому обмену относятся фотосинтез, синтез белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов..

Значение пластического обмена: обеспечение клетки строительным материалом для создания клеточных структур; органическими веществами, которые используются в энергетическом обмене.

Стадии синтеза белка в клетке. РНК бывают трех типов: и-РНК — информационная (или матричная), содержит информацию о последовательности аминокислот;т-РНК — транспортная, доставляет аминокислоты к месту сборки белка; р-РНК — рибосомная, структурный компонент рибосом.

Транскрипция – процесс считывания, переписывания информации с ДНК на и-РНК, который протекает в ядре клетки. Место начала транскрипции – промотор. Это участок, к которому после раскручивания витка спирали ДНК и расхождения цепей прикрепляется фермент РНК-полимераза, который осуществляет синтез и-РНК от 5 к 3 концу цепи по принципу комплементарности, пока не встретится кодон – терминатор.

Трансляция– процесс синтеза белка, протекает вне ядра, в рибосомах, очень сложный, многоэтапный. Стадии процесс трансляции:

1.Активация аминокислот. Каждая из 20 аминокислот белка соединяется ковалентными связями к определённой т-РНК, используя энергию АТФ.

2.Инициация белковой цепи. и-РНК, содержащая информацию о данном белке, связывается с малой частицей рибосомы и с инициирующей аминокислотой, прикреплённой к соответствующей т-РНК. т-РНК комплементарна с находящимся в составе и-РНК триплетом, сигнализирующим о начале белковой цепи.

3.Элонгация. Полипептидная цепь удлиняется за счёт последовательного присоединения аминокислот, каждая из которых доставляется к рибосоме и встраивается в определённое положение при помощи соответствующей т-РНК. Элонгация осуществляется при помощи белков цитозоля

4.Терминация. После завершения синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК, полипептид высвобождается из рибосомы.

5.Сворачивание и процессинг. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию. До или после сворачивания полипептид может претерпевать процессинг, осуществляющийся ферментами и заключающийся в удалении лишних аминокислот, присоединении фосфатных, метильных и других групп и т. п.

Взаимодействие органелл растительной клетки в процессе биосинтеза белка.

Рибосомы (немембранные) — отростки шероховатой мембраны ЭПС шарообразной формы. – выполняют функцию синтезирования белка..

В процессах биосинтеза белка роль рибосом заключается в том, что к ним из основного вещества цитоплазмы непрерывно подносятся с помощью т-РНК аминокислоты, и происходит укладка этих аминокислот в полипептидные цепи в строгом соответствии с той генетической информацией, которая передается из ядра в цитоплазму через и-РНК, постоянно поступающую к рибосомам. На основании такой функции рибосом в белковом синтезе можно назвать их своего рода "сборочными конвейерами", на которых в клетках образуются белковые молекулы.

В процессе синтеза белка, таким образом, активное участие принимают т-РНК и и-РНК, а роль рибосомальной РНК еще не выяснена. По имеющимся в настоящее время данным, рибосомальная РНК не принимает участия в синтезе белковых молекул. В комплексе с белком рибосом она образует строму этого органоида.

Наиболее активная роль в синтезе клеточных белков принадлежит рибосомам, связанным с мембранами ЭПС. Можно предполагать, что эти два органоида, теснейшим образом связанные друг с другом, представляют собой единый аппарат синтеза (рибосомы) и транспорта (эндоплазматическая сеть) основной массы белка, вырабатываемого в клетке.

В рибосомах. Находящихся в ядре, происходит синтез ядерных белков. Рибосомы митохондрий и пластид выполняют функцию синтеза части белков, содержащихся в этих органоидах.

Основным местом формирования рибосом служит ядрышко и образованные в нем рибосомы поступают из ядра в цитоплазму.

Гранулярная ЭПС принимает активное участие в синтезе белка. Доказательством этого может служить наиболее сильное развитие гранулярного типа данного органоида в клетках, вырабатывающих белковые продукты, например в клетках белковых желез и во всех других клетках, интенсивно синтезирующих белки.

В последние годы были получены убедительные данные о том, что в митохондриях происходит синтез белка, который осуществляется в рибосомах, располагающихся в матриксе митохондрий.

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 с интезируются белки.

Пластический обмен в клетках растений осуществляется в ходе фотосинтеза.
Фотосинтез — это процесс образования органических соединений из неорганических веществ с использованием энергии солнечного света.
Процесс фотосинтеза протекает в хлоропластах, они имеют две мембраны. Внутренняя мембрана хлоропласта образует выпячивания -тилакоиды, которые складываются в стопки-граны. В мембрану гран встроены молекулы хлорофилла и ферментов, контролирующих реакции фотосинтеза.

Световая фаза фотосинтеза начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон, попав в молекулу хлорофилла, приводит ее в возбужденное состояние: ее электроны перескакивают на высшие орбиты. Один из таких электронов переходит на молекулу-переносчика, она уносит его на другую сторону мембраны тилакоида. Молекулы хлорофилла восстанавливают потерю электрона, отбирая его от молекулы воды. В результате потери электронов молекулы воды разлагаются на протоны и ионы гидроксила (фотолиз).
Н2О —> Н++ОН
Протоны, неспособные к диффузии через мембрану, накапливаются в гране. Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН0, взаимодействующие друг с другом с образованием воды и молекулярного кислорода, который, диффундируя через мембрану, выделяется в атмосферу.
4ОН -> О2| + 2Н2О
Таким образом, по одну сторону мембраны накапливаются положительно заряженные протоны, по другую — частицы с отрицательным зарядом, что приводит к нарастанию разности потенциалов. При достижении критического уровня разности потенциала протоны проталкиваются на другую сторону мембраны через канал внутри АТФ-синтетазы. Освобождающаяся при этом энергия тратится на синтез АТФ, которая переправляется в место синтеза углеводов.
Протоны, присоединив электрон, превращаются в атомы водорода, они также переправляются в место синтеза углеводов (Н+ + е —> Н0).
Общее уравнение световой фазы фотосинтеза:
4ОН —> О2 + 2Н2О

Таким образом, в световую,фазу фотосинтеза протекают следующие процессы: образование молекулярного кислорода, выделяющегося в атмосферу; синтез АТФ; образование атомарного водорода.

Темновая фаза фотосинтеза состоит из ряда последовательных ферментативных реакций, в результате которых образуется глюкоза, служащая исходным материалом для биосинтеза других углеводов. Этот процесс идет с использованием энергии АТФ и при участии атомов водорода, образовавшегося в световую фазу.
Общее уравнение темновой фазы фотосинтеза:
6СО2 + 24 Н2О —> C6H12O6 + 6 H2O
Общее уравнение фотосинтеза:
6 С02 + 6 Н20 —> С6Н1206 + 6 02|
Кроме углеводов, в пластидах синтезируются аминокислоты, белки, липиды, хлорофилл.

Одномембранные органоиды клетки

Под клеточной оболочкой находится внутренняя среда клетки – цитоплазма. Цитоплазма – внутренняя среда клетки, заключенная между оболочкой клетки и ядром. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы — основного вещества цитоплазмы, органоидов — постоянных компонентов цитоплазмы и включений — временных компонентов цитоплазмы. Химический состав цитоплазмы: вода (60-90%); белки (10-20%), жиры и жироподобные вещества (2-3%) и другие различные органические и неорганические соединения (до 1,5%). Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Одна из характерных особенностей — циклоз, движение цитоплазмы. Различают две формы гиалоплазмы – золь, более жидкая гиалоплазма и гель — более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимопереходы: гель легко превращается в золь и наоборот.

Органоиды (органеллы) — постоянные клеточные структуры, обеспечивающие выполнение клеткой специфических функций. Каждый органоид имеет определенное строение и выполняет определенные функции.

Различают: мембранные органоиды — имеющие мембранное строение, причем они могут быть одномембранными (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, реснички и жгутики эукариот) и двумембранными (митохондрии, пластиды, ядро).

Кроме мембранных могут быть и немембранные органоиды — не имеющие мембранного строения (рибосомы, клеточный центр, цитоскелет, жгутики прокариот, хромосомы).

Одномембранные органоиды.

1. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР). Представляет собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПР. Мембраны с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной оболочкой ядерной мембраны. Различают три вида ЭПР: шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы и представляющий собой совокупность уплощенных мешочков, гладкий, мембраны которого рибосом не несут и промежуточный, на мембранах которого небольшое количество рибосом. В активно работающих клетках ЭПР может занимать до 50% от объема клетки.

Функции: разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая, тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих различных реакций. Осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР) и обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР), накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза.

2. Аппарат Гольджи.Комплекс Гольджи обычно расположен около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра). Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями. От каналов ЭПР отшнуровываются пузырьки, поставляющие в комплекс органические молекулы с формирующей стороны комплекса Гольджи, от противоположной стороны — зрелой, отшнуровываются мелкие пузырьки Гольджис секретами, выводимыми из клетки (1).

Функции комплекса Гольджи: — выведение из клетки различных секретов ферментов, гормонов) с помощью пузырьков Гольджи (1), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках. Здесь же происходит синтез сложных углеводов из простых сахаров, созревание белков, образование первичных лизосом (2). Поглощенные клеткой путем фагоцитоза вещества (2) при слиянии с первичными лизосомами (3) образуют пищеварительные вакуоли (4). Нужные вещества уходят в цитоплазму, остаточное тельце выбрасывается из клетки (5). Возможно самопереваривание собственных органоидов, когда первичная лизосома образует автофагическую вакуоль (6), происходит автолиз.

3. Лизосомы. Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диаметром 0,2-0,8 мкм, содержащие до 60 гидролитических ферментов, активных в слабокислой среде. Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи, куда из ЭПР поступают синтезированные в нем ферменты. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида.

Различают: первичные лизосомы — лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи и содержащие ферменты в неактивной форме и вторичные лизосомы — лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями):

Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.

Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки или разрушение собственных органоидов. Этот процесс называют автолизом. Обычно это происходит при некоторых процессах дифференцировки (например, замена хрящевой ткани костной, исчезновение хвоста у головастика лягушек).

4. Реснички и жгутики. Образованы девятью сдвоенными микротрубочками, образующими стенку цилиндра, покрытого мембраной; в его центре находятся две одиночные микротрубочки. Такая структура типа 9+2 характерна для ресничек и жгутиков почти всех эукариотических организмов, от простейших до человека.

Реснички и жгутики укреплены в цитоплазме базальными тельцами, лежащими в основании этих органоидов. Каждое базальное тельце состоит из девяти троек микротрубочек, в его центре микротрубочек нет.

5.

Одномембранные структуры клетки Органеллы — постоянные

К одномембранным органоидам относятся так же и вакуоли, окруженные мембраной – тонопластом. В растительных клетках вакуоли могут занимать до 90% объема клетки и обеспечивают поступление воды в клетку за счет высокого осмотического потенциала и тургор (внутриклеточное давление). В животных клетках вакуоли небольшие, образуются за счет эндоцитоза (фагоцитозные и пиноцитозные), после слияния с первичными лизосомами называются пищеварительными вакуолями.

Дата добавления: 2016-11-23; просмотров: 617 | Нарушение авторских прав

Похожая информация:

Поиск на сайте: